一种封闭式井换热装置及地热井制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种封闭式井换热装置及地热井，换热装置设置在地热井中，包括导热套管和隔热取水管，所述导热套管设置在地热井中以将其内的水与所述地热井周边的地热能进行换热，所述隔热取水管套设在所述导热套管内并通过端部取水口将所述导热套管内经过换热的水取出。本实用新型专利技术的换热装置，利用导热套管和隔热取水管的相互套设的结构，减少了井内热水在上升过程中的热量损失，增加了封闭式取热系统的水量，从而提高了封闭式“U型”井换热装置的单位时间内换热效率。

A closed well heat exchanger and geothermal well

【技术实现步骤摘要】
一种封闭式井换热装置及地热井
本技术涉及地热开发
，具体涉及一种封闭式井换热装置及地热井。
技术介绍
我国是一个地热资源相当丰富的国家，地热资源总量约占全球的7.9％，随着低碳经济时代的来临，可再生能源在人类经济发展中的地位日益重要。2017年1月，国家发改委、能源局、国土部发布了“地热能开发利用‘十三五’规划”，提出在‘十三五’时期，新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米。尤其是近年来，大气污染加剧，雾霾治理问题迫在眉睫，而太阳能、风能和浅层地温能的各自局限性，中深层地热能的开发受到了社会的青睐，各种技术逐渐发展，有望成为最具可持续发展的绿色能源。中深层地热井的开发利用分为直接利用型和间接利用型两种，目前中深层地热的换热井施工成本较大，造成其绝对的换热量相对其施工成本来说不经济，尚无成功的工程案例。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种封闭式井换热装置及地热井。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种封闭式井换热装置，设置在地热井中，包括导热套管和隔热取水管，所述导热套管设置在地热井中以将其内的水与所述地热井周边的地热能进行换热，所述隔热取水管套设在所述导热套管内并通过端部取水口将所述导热套管内经过换热的水取出。本技术的有益效果是：本技术的换热装置，利用导热套管和隔热取水管的相互套设的结构，减少了井内热水在上升过程中的热量损失，增加了封闭式取热系统的水量，从而提高了封闭式“U型”井换热装置的单位时间内换热效率。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述导热套管为金属管。采用上述进一步方案的有益效果是：导热套管采用导热材料制成，使地热能快速的与导热套管内的水进行换热。进一步，所述隔热取水管采用石棉管。采用上述进一步方案的有益效果是：隔热取水管采用隔热材料制成，防止取水过程中热量散失。进一步，所述隔热取水管侧壁与所述导热套管侧壁之间封闭隔离设置，所述导热套管侧壁与所述地热井内侧壁之间封闭隔离设置。采用上述进一步方案的有益效果是：将隔热取水管侧壁、导热套管侧壁与地热井内侧壁隔离设置，可以导热套管内的水不容易散失。进一步，所述导热套管呈U型结构，其两端分别从地热井向上延伸，所述隔热取水管从所述导热套管的任意一端伸入所述导热套管内。采用上述进一步方案的有益效果是：导热套管采用U型结构，与地热井结构相适配。进一步，所述导热套管包括依次连接形成所述U型结构的第一竖管段、造斜管段、水平管段和第二竖管段，所述造斜管段、水平管段以及所述第二竖管段的下半部分位于所述地热井的储热层中，所述隔热取水管从第一竖管段或第二竖管段的上端伸出。采用上述进一步方案的有益效果是：对导热套管结构进行限定，可与地热井结构进行适配。进一步，所述隔热取水管的导热系数小于0.02W/(m℃)。采用上述进一步方案的有益效果是：对隔热取水管导热系数限定，防止取水过程中热量散失。一种地热井，包括所述的换热装置和井本体，所述导热套管固定在所述井本体内。本技术的有益效果是：本技术的地热井，结构简单，换热效率高。进一步，所述导热套管外侧壁与所述井本体内侧壁之间设有一层导热层。采用上述进一步方案的有益效果是：导热层的设置，可有效提高换热效率。进一步，所述导热套管靠近所述井本体井口的位置与所述井本体内侧壁之间设有一层水泥层。采用上述进一步方案的有益效果是：水泥层的设置，使导热套管端部固定更加牢固。附图说明图1为本技术地热井的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、导热套管；11、第一竖管段；12、造斜管段；13、水平管段；14、第二竖管段；2、隔热取水管；21、取水口；3、井本体；31、第一对接井；31、第二对接井；33、造斜段；34、水平段；35、第一台阶；36、第二台阶；37、第三台阶；4、导热层；5、水泥层；6、地面；7、储热层。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例1如图1所示，本实施例的一种封闭式井换热装置，设置在地热井中，包括导热套管1和隔热取水管2，所述导热套管1设置在地热井中以将其内的水与所述地热井周边的地热能进行换热，所述隔热取水管2套设在所述导热套管1内并通过端部取水口21将所述导热套管1内经过换热的水取出。其中，导热套管可选的材料为铁、铜、不锈钢、铝等金属材料，隔热取水管可选的材料为石棉、玻璃纤维等隔热侧聊。本实施例的换热装置，利用导热套管和隔热取水管的相互套设的结构，减少了井内热水在上升过程中的热量损失，增加了封闭式取热系统的水量，从而提高了封闭式“U型”井换热装置的单位时间内换热效率。本实施例的一个优选方案为，所述导热套管1为金属管。导热套管采用导热材料制成，使地热能快速的与导热套管内的水进行换热。本实施例的一个具体方案为，所述隔热取水管2采用石棉管。隔热取水管采用隔热材料制成，防止取水过程中热量散失。其中，本实施例的所述隔热取水管2侧壁与所述导热套管1侧壁之间封闭隔离设置，所述导热套管1侧壁与所述地热井内侧壁之间封闭隔离设置。将隔热取水管侧壁、导热套管侧壁与地热井内侧壁隔离设置，可以导热套管内的水不容易散失。也就是说，隔热取水管除了两端的抽水口和取水口，其他部位都是封闭结构，不会漏水。同样的，导热套管除了靠近地热井的两端为开口结构，其他部位都是封闭结构，不会漏水。如图1所示，本实施例的所述导热套管1呈U型结构，其两端分别从地热井向上延伸，所述隔热取水管2从所述导热套管1的任意一端伸入所述导热套管1内。导热套管采用U型结构，与地热井结构相适配。如图1所示，本实施例的所述导热套管1包括依次连接形成所述U型结构的第一竖管段11、造斜管段12、水平管段13和第二竖管段14，所述造斜管段12、水平管段13以及所述第二竖管段14的下半部分位于所述地热井的储热层中，所述隔热取水管2从第一竖管段11或第二竖管段14的上端伸出。对导热套管结构进行限定，可与地热井结构进行适配。本实施例的一个优选方案为，所述隔热取水管2的导热系数小于0.02W/(m℃)。对隔热取水管导热系数限定，防止取水过程中热量散失。本实施例的换热装置通过封闭式“U型”井的取热换热装置，可以提高井口出水温度，提高换热效率5％以上。实施例2如图1所示，本实施例的一种地热井，包括所述的换热装置和井本体3，所述导热套管1固定在所述井本体3内。本实施例的地热井，结构简单，换热效率高。本实施例的导热套管1与井本体3的内部结构相适配，即本实施例的地热井为U型结构，导热套管1也是与井本体3适配的U型结构。具体如图1所示，在地面6以下钻井，直至钻到储热层7中。本实施例中，可以直接将导热套管通过水泥或其他粘结材料固定在井本体的内侧壁上，也可以在所述导热套管1外侧壁与所述井本体3内侧壁之间设有一层导热层4。导热层的设置，可有效提高换热效率。如图1所示，所述导热套管1靠近所述井本体3井口的位置与所述井本体3内侧壁之间设有一层水泥层5。水泥层的设置，使导热套管端部固定更加牢固。如图1所示，本实施例的地热井包括第一对接井31和第二对接井32，所述第一对接井31和第二对接井32底部连通。第一对接井底部设有造斜段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封闭式井换热装置，设置在地热井中，其特征在于，包括导热套管和隔热取水管，所述导热套管设置在地热井中以将其内的水与所述地热井周边的地热能进行换热，所述隔热取水管套设在所述导热套管内并通过端部取水口将所述导热套管内经过换热的水取出。

【技术特征摘要】
1.一种封闭式井换热装置，设置在地热井中，其特征在于，包括导热套管和隔热取水管，所述导热套管设置在地热井中以将其内的水与所述地热井周边的地热能进行换热，所述隔热取水管套设在所述导热套管内并通过端部取水口将所述导热套管内经过换热的水取出。2.根据权利要求1所述一种封闭式井换热装置，其特征在于，所述导热套管为金属管。3.根据权利要求1所述一种封闭式井换热装置，其特征在于，所述隔热取水管采用石棉管。4.根据权利要求1至3任一项所述一种封闭式井换热装置，其特征在于，所述隔热取水管侧壁与所述导热套管侧壁之间封闭隔离设置，所述导热套管侧壁与所述地热井内侧壁之间封闭隔离设置。5.根据权利要求1至3任一项所述一种封闭式井换热装置，其特征在于，所述导热套管呈U型结构，其两端分别从地热井向上延伸，所述隔热取水管从所述导热套管的任意一端伸入所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璞，任虎俊，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局水文地质局，
类型：新型
国别省市：河北,13