一种中深层地埋管水平井换热结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中深层地埋管水平井换热结构，包括设置在岩层或土壤层上的一开竖直井，一开竖直井的底部中心开设有二开井，所述二开井包括依次连接的直井段、增斜段以及水平段，一开竖直井的一开井壁内侧设置表层套管，且一开井壁和表层套管之间填充有一开固井水泥，表层套管及二开井的二开井壁内侧设置有地埋管外管，且地埋管外管与表层套管及二开井的二开井壁内侧之间填充有二开固井水泥，地埋管外管中设置有地埋管内管，且地埋管内管伸入地埋管外管的一端与地埋管外管连通，地埋管外管与外界连通处为换热工质入口端，地埋管内管与外界连通处为换热工质出口端。本实用新型专利技术能够实现取热不取水，解决了中心管保温及使用寿命的问题。

A Heat Exchange Structure for Horizontal Wells with Medium and Deep Buried Pipes

The utility model discloses a heat transfer structure for a horizontal well with buried pipes in middle and deep strata, which includes a vertical well set on rock or soil strata, two open wells at the bottom center of a vertical well, the second open wells include successively connected vertical wells, inclination increasing wells and horizontal wells, and a surface casing is arranged on the inner side of the opening wall of a vertical well, and between the opening wall and the surface casing. There is one open cementing cement filled in, and the inner side of the surface casing and the second open shaft wall of the second open well is provided with buried pipe outer pipe, and there are two open cementing cement filled between the buried pipe outer pipe and the surface casing and the inner side of the second open shaft wall of the second open well. The buried pipe outer pipe is provided with buried pipe inner pipe, and the one end of the buried pipe outer pipe is connected with the buried pipe outer pipe, and the buried pipe outer pipe is connected with the outside pipe. The connecting part is the inlet end of the heat exchanger, and the connecting part between the buried tube and the outside is the outlet end of the heat exchanger. The utility model can realize taking heat without taking water, and solves the problems of heat preservation and service life of the central pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种中深层地埋管水平井换热结构
本技术涉及地热能开发利用领域，具体涉及一种中深层地埋管水平井换热结构。
技术介绍
目前中深层地热能开发利用技术有两种，中深层地热流体利用技术和中深层地热能直井深埋管式提取技术，由于这两种技术都存在一定缺点，具体如下：中深层地热流体利用技术：该技术利用受地热流体赋存条件制约，施工难度大、加之存在地热流体对管道腐蚀严重，尾水排放易污染环境，地热流体资源不可再生等问题。中深层地热能直井深埋管式提取技术：该技术适用性广泛、绿色环保、高效节能、保护水资源，但是换热量不太高,经济性不理想。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种中深层地埋管水平井换热结构，以解决现有技术的问题，本技术能够实现取热不取水，解决了中心管保温及使用寿命的问题。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种中深层地埋管水平井换热结构，包括设置在岩层或土壤层上的一开竖直井，一开竖直井的底部中心开设有二开井，所述二开井包括依次连接的直井段、增斜段以及水平段，一开竖直井的一开井壁内侧设置表层套管，且一开井壁和表层套管之间填充有一开固井水泥，表层套管及二开井的二开井壁内侧设置有地埋管外管，且地埋管外管与表层套管及二开井的二开井壁内侧之间填充有二开固井水泥，地埋管外管中设置有地埋管内管，且地埋管内管伸入地埋管外管的一端与地埋管外管连通，地埋管外管与外界连通处为换热工质入口端，地埋管内管与外界连通处为换热工质出口端。进一步地，所述增斜段的造斜率为5°～10°/30m。进一步地，地埋管内管上设置有若干能够将其固定在地埋管外管中心的扶正器。进一步地，所述地埋管内管为真空隔热管。进一步地，所述换热工质出口端通过管路连接至热泵机组。进一步地，所述水平段的中心线距离地表之间的距离为2000-3000m。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术的换热结构由一开竖直井、二开直井段、增斜段及水平段首尾依次连接形成，一开竖直井、二开直井段、增斜段及水平段的中心孔形成换热通道，换热通道中设置地埋管外管，地埋管外管中设置地埋管内管，换热工质通过地埋管外管流经垂直的和水平的地埋管换热结构内，从水平井换热结构外部的地层进行换热获取热量，进而在不破坏地质结构、不抽取地热水并对地下环境零伤害、零污染的情况下，实现取热不取水的目的。同时，本技术解决了地埋管内管保温以及使用寿命的问题，地埋管内管置于地埋管外管内部减少热量散失，减少地埋管内管与地质流的摩擦进而能够在低能耗的情况下获得更多的热量，增长地埋管内管使用寿命，另外本技术采用水平井段作为主要换热段，可以进行无限延长，避免了竖直井换热效率低的问题，大大提高了换热效率。进一步地，增斜段的造斜率为5°～10°/30m，一方面能使水平井进入热储层前的低温井段缩短，水平段相对增长，提高换热效率；另一方面在钻进过程中的摩阻、扭矩小，造斜率稳定，有利于安全钻井和钻成更长的水平井段，并且使用常规井下工具就可完成，降低钻井成本，提高钻井经济性。进一步地，通过设置扶正器能够保证地埋管内管在地埋管外管内的居中并能够使换热工质在两管间的环形空间顺畅流动。进一步地，采用真空隔热管，减少提取热量后的换热工质在上返过程中的热量损失，进一步的，该真空隔热管扣型为直连型扣，由于该扣型无接箍从而能够减少换热工质下行过程中的流动阻力，降低循环压力。进一步地，水平井的中心线距离地表之间的距离为2000-3000m，在此处地层温度较高，换热效率较高。附图说明图1是本技术的结构示意图。其中：1、岩层或土壤层，2、一开井壁，3、一开固井水泥，4、表层套管5、二开井壁，6、二开固井水泥，7、地埋管外管，8、地埋管内管，9、换热工质入口端，10、换热工质出口端，11、扶正器。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述：参见图1，一种中深层地埋管水平井换热结构，包括设置在岩层或土壤层1上的一开竖直井，一开竖直井的底部中心开设有二开井，所述二开井包括依次连接的直井段、增斜段以及水平段，所述增斜段的造斜率为5°～10°/30m，一开竖直井的一开井壁2内侧设置表层套管4，且一开井壁2和表层套管4之间填充有一开固井水泥3，表层套管4及二开井的二开井壁5内侧设置有地埋管外管7，且地埋管外管7与表层套管4及二开井的二开井壁5内侧之间填充有二开固井水泥6，地埋管外管7中设置有地埋管内管8，地埋管内管8为直连型扣型真空隔热管，地埋管内管8上设置有若干能够将其固定在地埋管外管7中心的扶正器11，且地埋管内管8伸入地埋管外管7的一端与地埋管外管7连通，地埋管外管7与外界连通处为换热工质入口端9，地埋管内管8与外界连通处为换热工质出口端10，所述换热工质出口端10通过管路连接至热泵机组，所述水平段的中心线距离地表之间的距离为2000-3000m。一种中深层地埋管水平井换热方法，包括以下步骤：步骤一：在疏松、松散或成岩性差的地层或土壤层1上进行一开竖直井钻取，直至钻穿该地层或土壤层1到达稳定性、成岩性良好的层位，然后在一开竖直井内下入尺寸、强度匹配的表层套管4，一开井壁2与表层套管4之间的环形间隙使用一开固井水泥3进行填充并封固牢靠；步骤二：在一开竖直井的底部中心进行二开，形成二开井，整个二开井包括自一开竖直井底部依次钻取的直井段、增斜段及水平段，在二开井内下入尺寸、强度匹配的地埋管外管7，二开井壁5与地埋管外管7之间以及表层套管4与地埋管外管7之间的环形间隙使用二开固井水泥6进行填充并封固牢靠；步骤三：在地埋管外管7内设置地埋管内管8，且地埋管内管8伸入地埋管外管7的一端与地埋管外管7相通，井口处的地埋管外管7与地埋管内管8之间的环形空间为换热工质入口端9，井口处地埋管内管8与外界连通处为换热工质出口端10；步骤四：将换热工质从换热工质入口端9泵入地埋管外管7与地埋管内管8之间的环形空间中，换热工质自井口到井底下行过程中与地层进行热交换，从而获取热量，提取热量后的换热工质抵达井底后进入地埋管内管8上返到换热工质出口端10，完成换热过程。下面对本技术实施例操作过程做详细描述：一种中深层地埋管水平井换热结构，采用水平井环空管结构，钻一口水平井，全井段下石油套管，注双凝水泥浆体系全井段固井，能够实现取热不取水，解决了中心管保温及使用寿命的问题。具体方案如下：换热工质从地埋管外管7直井段进入水平井段换热结构内，并与地层进行换热获取热量，换热工质自水平段地埋管内管8经直井段地埋管内管8流出，由地埋管外管7和地埋管内管8直井段和水平段组成中深层地埋管水平井换热结构，所述地埋管外管7和地埋管内管8均居中于所述直井段和水平井段内部；所述地埋管外管7内套有地埋管内管8；所述地埋管外管7上部有敞开，所述地埋管内管8上下分别具有敞开口。地埋管外管7上端敞开口作为换热工质入口端9，地埋管内管8上端敞开口作为换热工质出口端10，地埋管内管8下端开口作为循环入水口。上端换热工质入口端9和换热工质出口端10均可以位于与地面平齐的安装位置。换热工质从换热工质入口端9注入，经地埋管外管7流入地下进入换热层，换热工质主要在直井段下部和水平段地层进行热交换获取热量。水平段位于2500米左右,地层温度较高，地埋管内管8和地埋管外管7形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中深层地埋管水平井换热结构，其特征在于，包括设置在岩层或土壤层(1)上的一开竖直井，一开竖直井的底部中心开设有二开井，所述二开井包括依次连接的直井段、增斜段以及水平段，一开竖直井的一开井壁(2)内侧设置表层套管(4)，且一开井壁(2)和表层套管(4)之间填充有一开固井水泥(3)，表层套管(4)及二开井的二开井壁(5)内侧设置有地埋管外管(7)，且地埋管外管(7)与表层套管(4)及二开井的二开井壁(5)内侧之间填充有二开固井水泥(6)，地埋管外管(7)中设置有地埋管内管(8)，且地埋管内管(8)伸入地埋管外管(7)的一端与地埋管外管(7)连通，地埋管外管(7)与外界连通处为换热工质入口端(9)，地埋管内管(8)与外界连通处为换热工质出口端(10)。

【技术特征摘要】
1.一种中深层地埋管水平井换热结构，其特征在于，包括设置在岩层或土壤层(1)上的一开竖直井，一开竖直井的底部中心开设有二开井，所述二开井包括依次连接的直井段、增斜段以及水平段，一开竖直井的一开井壁(2)内侧设置表层套管(4)，且一开井壁(2)和表层套管(4)之间填充有一开固井水泥(3)，表层套管(4)及二开井的二开井壁(5)内侧设置有地埋管外管(7)，且地埋管外管(7)与表层套管(4)及二开井的二开井壁(5)内侧之间填充有二开固井水泥(6)，地埋管外管(7)中设置有地埋管内管(8)，且地埋管内管(8)伸入地埋管外管(7)的一端与地埋管外管(7)连通，地埋管外管(7)与外界连通处为换热工质入口端(9)，地埋管内管(8)与外界连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：高海仁，李力，刘建宏，杨瑞涛，卢雄，龙安杰，熊文学，杨超辉，侯学明，马庆阳，李建明，申超，林明，
申请(专利权)人：陕西延长石油国际勘探开发工程有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61