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隨著我國(guó)溫泉康養(yǎng)文旅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，大量溫泉地?zé)峋度腴L(zhǎng)期開(kāi)采運(yùn)營(yíng)。溫泉地?zé)崴V化度高、礦物質(zhì)含量豐富，井筒長(zhǎng)期服役過(guò)程中極易出現(xiàn)套管腐蝕破損、濾水管結(jié)垢堵塞、井壁裂隙涌水、井底沉砂淤積、井下落物等病害，直接造成溫泉出水溫度衰減、出水量下降、溫泉水質(zhì)惡化，嚴(yán)重制約溫泉度假區(qū)可持續(xù)運(yùn)營(yíng)。傳統(tǒng)抽水試驗(yàn)、水位水溫監(jiān)測(cè)僅能間接判斷井筒故障，無(wú)法直觀(guān)獲取井筒內(nèi)部真實(shí)病害圖像，修井施工盲目性大、成本高、工期長(zhǎng)。本文以北京鴻鷗成運(yùn)Φ68?mm雙目石油測(cè)井成像系統(tǒng)為核心監(jiān)測(cè)設(shè)備，闡述雙目立體成像硬件架構(gòu)、17?4PH高強(qiáng)度耐壓外殼、雙CMOS高清傳感器成像原理，解析設(shè)備0?7000?m超深井作業(yè)、70?MPa承壓、?20℃?175℃超寬耐溫區(qū)間核心性能參數(shù)。對(duì)比傳統(tǒng)單目攝像設(shè)備二維成像缺陷定位偏差、缺少深度三維信息短板，探究雙目立體視覺(jué)在溫泉井套管裂紋識(shí)別、腐蝕坑深度測(cè)量、射孔/濾水管位置判定、井下落物三維精準(zhǔn)定位的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。結(jié)合華北某溫泉度假區(qū)420?m溫泉地?zé)峋こ虒?shí)例，建立溫泉井投產(chǎn)驗(yàn)收?定期巡檢?故障排查?洗井效果可視化驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程。研究結(jié)果表明，雙目井下成像系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)溫泉井筒病害可視化、量化檢測(cè)，大幅降低溫泉地?zé)峋蘧つ渴┕こ杀?，延長(zhǎng)溫泉井使用壽命，為溫泉地?zé)峋L(zhǎng)效運(yùn)維、溫泉文旅項(xiàng)目高質(zhì)量開(kāi)發(fā)提供可視化技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞：溫泉地?zé)峋?；雙目井下成像；井筒完整性；套管腐蝕；濾水管堵塞；溫泉洗井驗(yàn)收；地?zé)嵛穆每叼B(yǎng)；可視化測(cè)井
地?zé)豳Y源作為清潔低碳可再生能源，近年來(lái)在溫泉康養(yǎng)、文旅度假、供暖開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。溫泉文旅產(chǎn)業(yè)依托地下熱水資源打造溫泉酒店、康養(yǎng)小鎮(zhèn)、休閑度假區(qū)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)文旅產(chǎn)業(yè)重要增長(zhǎng)點(diǎn)。根據(jù)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的溫泉地?zé)峋當(dāng)?shù)量超過(guò)萬(wàn)眼，多數(shù)溫泉井開(kāi)采年限達(dá)到5?20年。溫泉地下熱水富含鈣、鎂、碳酸氫根、氯離子等多種腐蝕性離子，井筒套管、濾水管長(zhǎng)期浸泡于高溫礦化水中，會(huì)持續(xù)發(fā)生結(jié)垢、腐蝕、淤積等問(wèn)題。井筒是地下熱水向上輸送的重要通道，井筒結(jié)構(gòu)完整性直接決定溫泉井出水能力、出水溫度以及溫泉項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)壽命。
在溫泉井運(yùn)維管理實(shí)際工作當(dāng)中，長(zhǎng)期存在“重鉆井、輕運(yùn)維"的現(xiàn)象。當(dāng)溫泉度假區(qū)出現(xiàn)出水量下降、水溫降低、出水渾濁等問(wèn)題時(shí)，運(yùn)維人員大多依靠水位監(jiān)測(cè)、抽水試驗(yàn)、水質(zhì)化驗(yàn)等間接手段推斷故障位置。上述方法只能判斷井筒是否出現(xiàn)故障，無(wú)法精準(zhǔn)定位病害深度、病害類(lèi)型、破損范圍。傳統(tǒng)修井作業(yè)缺少直觀(guān)井下影像依據(jù)，經(jīng)常出現(xiàn)盲目洗井、無(wú)效修井，不僅耗費(fèi)大量資金，還有可能對(duì)套管造成二次損傷。隨著可視化測(cè)井技術(shù)不斷成熟，井下電視成像設(shè)備逐步被引入地?zé)峋畽z測(cè)領(lǐng)域。其中雙目立體成像技術(shù)相較于傳統(tǒng)單目環(huán)視成像，具備三維測(cè)距、病害深度定量測(cè)量的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)μ坠芨g坑、裂紋寬度、落物尺寸進(jìn)行量化分析。
北京鴻鷗成運(yùn)研發(fā)的Φ68mm雙目井下成像系統(tǒng)，專(zhuān)為高溫高壓深井工況設(shè)計(jì)，耐溫可達(dá)175℃，承壓70MPa，能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)中深層高溫溫泉井內(nèi)窺檢測(cè)需求。本文圍繞雙目井下成像系統(tǒng)在溫泉井筒完整性檢測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)深入研究，分析溫泉井常見(jiàn)病害成因，對(duì)比單目、雙目成像技術(shù)優(yōu)劣，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程案例形成一套可復(fù)制推廣的溫泉井可視化運(yùn)維方案，為全國(guó)溫泉度假區(qū)地?zé)峋L(zhǎng)效管護(hù)提供技術(shù)參考。
溫泉熱水中溶解大量碳酸氫鈣，熱水從深部上升至井筒時(shí)，壓力下降、溫度發(fā)生小幅變化，碳酸氫鈣分解生成碳酸鈣沉淀物，附著在濾水管縫隙、套管內(nèi)壁。結(jié)垢屬于溫泉井普遍病害。結(jié)垢首先封堵濾水管過(guò)水縫隙，造成熱水進(jìn)水通道收窄，溫泉出水量逐年衰減；結(jié)垢持續(xù)加厚后井筒有效內(nèi)徑縮小，水流阻力增大，水泵抽水效率下降，嚴(yán)重時(shí)可造成濾水管堵死，溫泉井報(bào)廢。結(jié)垢病害從井下濾水管段開(kāi)始，逐步向上延伸，隱蔽性強(qiáng)，地面抽水?dāng)?shù)據(jù)很難早期識(shí)別。
溫泉熱儲(chǔ)層多為砂巖、裂隙巖含水層，熱水開(kāi)采過(guò)程中會(huì)攜帶少量地層細(xì)砂進(jìn)入井筒。長(zhǎng)期抽水后，細(xì)砂不斷在井底沉淀堆積，沉砂抬升濾水管底部位置，堵塞下部進(jìn)水通道。沉砂嚴(yán)重時(shí)，砂面覆蓋全部濾水管，溫泉井出水量急劇下降。傳統(tǒng)抽水試驗(yàn)只能發(fā)現(xiàn)水量減少，卻無(wú)法判斷沉砂厚度、沉砂頂面深度，清砂作業(yè)深度難以確定。
溫泉水中氯離子、硫酸根離子含量較高，屬于腐蝕性水體。鋼制套管長(zhǎng)期在高溫腐蝕水環(huán)境下服役，內(nèi)壁、外壁容易出現(xiàn)點(diǎn)狀腐蝕坑、環(huán)狀腐蝕帶。腐蝕持續(xù)發(fā)展就會(huì)形成套管裂紋、孔洞。一旦套管破損，淺層冷水會(huì)順著裂隙混入井筒，冷水與深部溫泉熱水混合，直接導(dǎo)致溫泉出水溫度大幅降低，造成溫泉度假區(qū)運(yùn)營(yíng)損失。部分地?zé)峋阢@井施工后期，套管受地層應(yīng)力擠壓還會(huì)出現(xiàn)縮徑、彎曲變形，下放水泵受阻。
地層存在多層含水層，淺層低溫含水層與深部高溫?zé)醿?chǔ)層之間依靠套管隔水。當(dāng)套管出現(xiàn)破損，淺層冷水順著破損位置涌入井筒，造成水溫下降。這種病害隱蔽性最高，僅依靠水質(zhì)、水溫監(jiān)測(cè)很難判斷冷水涌入位置。
溫泉井維修、水泵檢修作業(yè)過(guò)程中，螺栓、電纜接頭、水泵配件等雜物不慎掉落井內(nèi)，形成井下落物。落物卡在濾水管位置，堵塞過(guò)水通道，還會(huì)阻礙后期井下儀器、水泵下放。落物打撈必須精準(zhǔn)掌握物體位置、尺寸，否則打撈作業(yè)極易失敗。
上述各類(lèi)井筒病害最終都會(huì)轉(zhuǎn)化為溫泉度假區(qū)經(jīng)濟(jì)損失。溫泉井一旦出水衰減、水溫下降，溫泉酒店、康養(yǎng)項(xiàng)目客源會(huì)直接受到?jīng)_擊，停工修井會(huì)造成高額停業(yè)損失。因此開(kāi)展定期可視化巡檢，早期識(shí)別井筒病害，提前開(kāi)展預(yù)防性治理，是延長(zhǎng)溫泉井使用壽命經(jīng)濟(jì)有效的手段。
北京鴻鷗成運(yùn)Φ68mm雙目井下成像成套系統(tǒng)主要由五大模塊組成：主控顯示控制箱、雙目水下探頭總成、鎧裝傳輸電纜、電動(dòng)絞車(chē)卷線(xiàn)裝置、深度編碼器組件。主控箱搭載高亮遮陽(yáng)顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示井下畫(huà)面、深度數(shù)值，具備錄像、拍照、視頻存儲(chǔ)回放功能；雙目水下探頭外殼采用17?4PH高強(qiáng)度不銹鋼加工制造，具備強(qiáng)抗腐蝕能力，適配溫泉高礦化度水體環(huán)境；探頭搭載兩路獨(dú)立CMOS高清成像傳感器，配置耐高溫補(bǔ)光光源；鎧裝電纜自帶抗拉鋼絲，下放深度最大可達(dá)7000m；絞車(chē)配備自動(dòng)計(jì)米滑輪，深度測(cè)量精度可達(dá)±0.1m，能夠精準(zhǔn)記錄每一段影像對(duì)應(yīng)的井下深度。整套設(shè)備可采用車(chē)載或野外便攜作業(yè)模式，適合溫泉度假區(qū)野外現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。
雙目視覺(jué)成像原理模擬人類(lèi)雙眼觀(guān)測(cè)物體。兩個(gè)攝像頭保持固定間距同時(shí)拍攝井筒內(nèi)壁同一位置的圖像，主控系統(tǒng)對(duì)兩幅圖像像素進(jìn)行匹配計(jì)算，根據(jù)視差原理解算出觀(guān)測(cè)目標(biāo)與探頭之間的空間距離，實(shí)現(xiàn)井筒內(nèi)壁三維重建與距離測(cè)量。在溫泉井檢測(cè)作業(yè)中，探頭下放至病害位置后，系統(tǒng)即可直接測(cè)出腐蝕坑深度、裂縫寬度、井下落物外形尺寸，實(shí)現(xiàn)病害定量評(píng)估。而傳統(tǒng)單目360°旋轉(zhuǎn)井下電視只能獲取二維平面圖像，僅能看見(jiàn)病害，無(wú)法測(cè)量病害深度，修井方案只能依靠經(jīng)驗(yàn)估算。
溫泉井下高溫、高壓、高礦化腐蝕環(huán)境對(duì)成像探頭提出嚴(yán)苛要求。本系統(tǒng)17?4PH不銹鋼外殼耐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通304不銹鋼，適合氯離子含量較高的溫泉水體；光源、電路板全部按照?20℃~175℃寬溫區(qū)間進(jìn)行元器件選型；密封結(jié)構(gòu)采用多重耐高溫氟橡膠密封件，杜絕熱水滲入探頭內(nèi)部。70MPa承壓能力可以覆蓋國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)中深層溫泉井水壓條件。
單目360°旋轉(zhuǎn)井下電視是目前淺層地?zé)峋畽z測(cè)常用設(shè)備，探頭可以旋轉(zhuǎn)環(huán)視360°井壁全貌，設(shè)備價(jià)格相對(duì)低廉，在200?450m淺層低溫溫泉井當(dāng)中應(yīng)用廣泛。但是單目成像屬于二維成像，只能提供平面影像，無(wú)法測(cè)量腐蝕坑深度、裂紋寬度。當(dāng)溫泉井出現(xiàn)套管點(diǎn)狀腐蝕時(shí)，單目畫(huà)面無(wú)法區(qū)分淺表層腐蝕痕跡和已經(jīng)穿透管壁的深腐蝕坑，存在病害誤判風(fēng)險(xiǎn)。
雙目井下成像系統(tǒng)除全景圖像觀(guān)測(cè)之外，額外增加三維測(cè)距定量檢測(cè)功能。在高溫中深層溫泉井、病害較為嚴(yán)重的地?zé)峋畽z測(cè)工作中優(yōu)勢(shì)明顯。在修井方案設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)腐蝕坑深度數(shù)據(jù)判斷套管剩余壁厚，科學(xué)評(píng)估套管安全等級(jí)；對(duì)井下落物進(jìn)行尺寸測(cè)量，精準(zhǔn)選擇打撈工具；洗井完成之后，可以定量對(duì)比洗井前后結(jié)垢厚度變化，科學(xué)評(píng)價(jià)洗井效果。二者對(duì)比結(jié)果表明：淺層低溫溫泉井、僅需查看井筒是否堵塞，可選用電纜式單目成像設(shè)備；井深大于500m、井底溫度高于80℃、套管腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較高、需要病害定量檢測(cè)的溫泉井，優(yōu)先選用雙目立體成像系統(tǒng)。
華北某康養(yǎng)溫泉度假區(qū)地?zé)峋?，完井深?/span>420m，熱儲(chǔ)出水段位于340?380m，溫泉出水初始溫度58℃，度假區(qū)投入運(yùn)營(yíng)8年。2024年溫泉運(yùn)營(yíng)方發(fā)現(xiàn)，溫泉出水量逐月下降，出水溫度降低至51℃，溫泉酒店熱水供應(yīng)壓力不足。項(xiàng)目前期先后開(kāi)展兩次抽水洗井作業(yè)，水量短暫回升后很快再次衰減，兩次修井均未查清根本故障原因。為查明井筒病害，度假區(qū)委托檢測(cè)單位采用鴻鷗成運(yùn)雙目井下成像系統(tǒng)開(kāi)展全井筒可視化檢測(cè)。
檢測(cè)作業(yè)當(dāng)天，設(shè)備下放從井口直至井底420m，全程錄制高清視頻影像。井下影像結(jié)果顯示，在352?365m濾水管段碳酸鈣結(jié)垢厚度較大，局部濾水縫隙已經(jīng)被結(jié)垢封堵；同時(shí)在218m深度位置發(fā)現(xiàn)套管腐蝕孔洞，淺層低溫地下水順著孔洞涌入井筒，是溫泉水溫下降的直接誘因。依靠雙目測(cè)距功能測(cè)得腐蝕坑最大深度2.1mm。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，運(yùn)維方制定靶向治理方案，對(duì)濾水管段開(kāi)展高壓旋轉(zhuǎn)射流除垢，對(duì)套管腐蝕破損段實(shí)施套管修補(bǔ)作業(yè)。治理完成之后，再次下入雙目成像系統(tǒng)復(fù)檢，對(duì)比治理前后井下影像，結(jié)垢基本清除，破損套管修復(fù)到位。溫泉井出水溫度回升至57℃，出水量恢復(fù)至設(shè)計(jì)水平。本次檢測(cè)避免了大范圍盲目修井，節(jié)約維修費(fèi)用約28萬(wàn)元，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐，總結(jié)溫泉地?zé)峋p目成像檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化流程：第一，檢測(cè)前期準(zhǔn)備，收集溫泉井鉆井檔案、套管結(jié)構(gòu)圖、歷史維修記錄，檢查絞車(chē)、電纜、探頭設(shè)備狀態(tài)；第二，井口安全防護(hù)，清理井口雜物，平穩(wěn)下放探頭，下放速度控制在5?10m/min；第三，全井筒連續(xù)錄像，從井底向上回放觀(guān)測(cè)，重點(diǎn)觀(guān)測(cè)濾水管段、套管接箍位置；第四，病害深度精準(zhǔn)定位，對(duì)腐蝕、結(jié)垢、破損位置停留觀(guān)測(cè)，啟用雙目測(cè)距測(cè)量病害參數(shù)；第五，檢測(cè)結(jié)束后回收探頭，導(dǎo)出視頻影像，編制可視化檢測(cè)報(bào)告，給出井筒健康評(píng)價(jià)與治理建議；第六，洗井或維修治理完成后，再次下入設(shè)備復(fù)檢，驗(yàn)收治理效果。
溫泉地?zé)峋膊『κ侵萍s溫泉文旅項(xiàng)目長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的核心難題。雙目井下立體成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)憑借耐高溫高壓、三維定量測(cè)距的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠直觀(guān)查明套管腐蝕、濾水管堵塞、井下落物、冷水串流等各類(lèi)井筒病害，為溫泉井故障治理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。工程案例證明，采用雙目井下電視開(kāi)展定期巡檢，能夠大幅降低溫泉井盲目修井成本，延長(zhǎng)地?zé)峋勰晗?。未?lái)隨著溫泉地?zé)岙a(chǎn)業(yè)智慧化運(yùn)維不斷推進(jìn)，雙目可視化成像監(jiān)測(cè)將與深井分層測(cè)溫、數(shù)字孿生平臺(tái)深度融合，構(gòu)建溫泉地?zé)峋芷跀?shù)字化監(jiān)測(cè)體系，助力我國(guó)溫泉康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
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#地?zé)豳Y源勘查 #地?zé)釡y(cè)井 #中深層地?zé)?nbsp;#地?zé)衢_(kāi)發(fā) #地?zé)峁┡?nbsp;#地源熱泵 #深井測(cè)溫 #井下可視化
井下電視成像、井下光學(xué)成像、分層測(cè)溫線(xiàn)纜、深井測(cè)溫系統(tǒng)、雙目測(cè)井成像、自存儲(chǔ)式井下探頭、地下水監(jiān)測(cè)設(shè)備、井下成像探頭、耐高溫測(cè)井線(xiàn)纜
精準(zhǔn)測(cè)井、井下可視化探測(cè)、井筒檢測(cè)、分層溫度監(jiān)測(cè)、地?zé)峋淳?、井筒缺陷排查、地?zé)岷畬佣ㄎ?、深井耐壓探測(cè)、井下立體成像
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