换热井制造技术

本实用新型专利技术属于地热能开发技术领域，特别涉及一种换热井，包括井筒，井筒的侧壁上开设有自上而下斜向布置的注水管井和回水管井，注水管井与回水管井在铅锤方向上间隔布置，换热井内形成沿井筒、注水管井、人工压裂区、回水管井、回水管依次流通的水流路径。本实用新型专利技术中注水管井和回水管井的布置巧妙，不仅扩大了地热能的换热区域，而且，在渗透压差的作用下，注水管井和回水管井之间的井孔周部将形成天然的隔水区域，有效延长了水的换热路径和时间，从而大大提升其换热效率。

【技术实现步骤摘要】
换热井
本技术属于地热能开发
，特别涉及一种换热井。
技术介绍
地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率为地温梯度，不同地点的地温梯度值不同，地热梯度值大于地壳的近似平均地热梯度的地点即为地热异常区域。通过钻井、储层改造、流体循环换热等工艺从地温梯度异常区域提取具有经济价值的地热资源的工程技术称为增强型地热系统，现有增强型地热系统普遍存在地热能利用率低、换热效率低的问题，影响地热能资源的开发利用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能提升地热能利用率的换热井。为实现以上目的，本技术采用的技术方案为：一种换热井，包括井筒，井筒的侧壁上开设有自上而下斜向布置的注水管井和回水管井，注水管井与回水管井在铅锤方向上间隔布置，注水管井、回水管井的孔长大于二者中心轴线的最小间距，注水管井的井底高于回水管井的井底布置且注水管井井底与井筒筒身的间距大于等于回水管井井底与井筒筒身的间距；注水管井与回水管井的井底延伸至地热异常区域，地热异常区域设有连通注水管井与回水管井井底的人工压裂区，井筒的筒身周部和注水管井、回水管井位于人工压裂区外部的筒身周部的透水率低于人工压裂区的透水率，井筒内设有管口延伸至回水孔孔口下方的回水管，回水管的管身上设有隔绝注水管井孔口与回水管井孔口的隔水单元，使换热井内形成沿井筒、注水管井、人工压裂区、回水管井、回水管依次流通的水流路径。与现有技术相比，本技术存在以下技术效果：注水管井和回水管井的布置巧妙，不仅扩大了地热能的换热区域，而且，在渗透压差的作用下，注水管井和回水管井之间的井孔周部将形成天然的隔水区域，有效延长了水的换热路径和时间，从而大大提升其换热效率。附图说明下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：图1是本技术的示意图；图2是图1中换热井结构的示意图；图3是图2的俯视示意图；图4是另一种换热井结构的示意图；图5是图4的俯视示意图。图中：10.井筒，11.回水管，12.隔水单元，20.注水管井，30.回水管井，40.人工压裂区，40a.注水人工压裂区，40b.回水人工压裂区，50.隔水区，A.地热异常区域。具体实施方式下面结合附图，通过对实施例的描述，对本技术的具体实施方式作进一步详细说明。一种换热井，包括井筒10，井筒10的侧壁上开设有自上而下斜向布置的注水管井20和回水管井30，注水管井20与回水管井30在铅锤方向上间隔布置，注水管井20、回水管井30的孔长大于二者中心轴线的最小间距，注水管井20的井底高于回水管井30的井底布置且注水管井20井底与井筒10筒身的间距大于等于回水管井30井底与井筒10筒身的间距；注水管井20与回水管井30的井底延伸至地热异常区域A，地热异常区域A设有连通注水管井20与回水管井30井底的人工压裂区40，井筒10的筒身周部和注水管井20、回水管井30位于人工压裂区40外部的筒身周部的透水率低于人工压裂区40的透水率，井筒10内设有管口延伸至回水孔孔口下方的回水管11，回水管11的管身上设有隔绝注水管井20孔口与回水管井30孔口的隔水单元12，使换热井内形成沿井筒10、注水管井20、人工压裂区40、回水管井30、回水管11依次流通的水流路径。注水管井20和回水管井30的布置巧妙，不仅扩大了地热能的换热区域，而且，在渗透压差的作用下，注水管井20和回水管井30之间的井孔10周部将形成天然的隔水区域，即附图1、2、4中的隔水区50，有效延长了水的换热路径和时间，从而大大提升其换热效率。本实施例中，隔水单元12在井筒10的筒长方向间隔布置有两个，分别邻近注水管井20的井口下方和回水管井30的井口上方布置，再结合隔水区50，便能有效保证注水管井20孔口与回水管井30孔口的隔绝效果，防止温度不满足需求的地下水进入井筒10内影响热源的稳定性。如图3、5所示，本实施例中，注水管井20、回水管井30分别环井筒10的周向等角度布置有4个，在其他实施例中，两种管井的数量可以不相等，但应该布置两个以上，以保证注水、回水区域满足使用需求，降低人工压裂区40内地质条件的变化对周边环境的影响。注水管井20和回水管井30的具体布置如图2-4所示，注水管井20、回水管井30整体布置成上、下两层，注水管井20位于上层，注水管井20的孔口高于回水管井30的孔口，注水管井20的井底高于回水管井30的井底，这样自注水管井20注入注水人工压裂区40a的水能够在重力的作用下流至回水人工压裂区40b，保证水流路径的可靠性。图2、4中，L1为回水管井30在水平方向的投影长度，即回水管井30井底与井筒10筒身的间距；L2为注水管井20在水平方向的投影长度，即注水管井20井底与井筒10筒身的间距。图2所示为L2大于L1的实施例，图4所示为L1、L2相等的实施例。这样布置是为了保证注水区域远离井筒筒身，从而保证隔水区50的形成。注水管井20、回水管井30的孔长应当大于二者中心轴线的最小间距，以保证注水区域、回水区域与井筒筒身之间的间距满足使用需求。在具体实施时，注水管井20的内径、回水管井30的内径、井筒10的内径为同一数量级，这样可以避免注入的水量超过注水区域的渗流速度时，积存的注入水倒灌至井筒10内。优选的，人工压裂区40自压裂中心呈球状向外延伸，与注水管井20的井底连通的注水人工压裂区40a和与回水管井30的井底连通的回水人工压裂区40b具有重合区域。人工压裂区40内的孔隙增多，既能提升水的换热效率，又能提升换热水的流速。前述注水人工压裂区40a和回水人工压裂区40b的重合区域连通二者构成换热水流在地热异常区域A内的流通路径。如图2所示，注水管井20与回水管井30的中心轴线平行并位于同一平面内时，注水、回水人工压裂区40a、40b的半径小于注水管井20与回水管井30中心轴线的间距，防止人工压裂区40影响注水管井20、回水管井30的井体结构并直接连通两个管井，保证隔水区50的可靠性。如图5所示，注水管井20与回水管井30在井筒10的周向错位布置时，注水人工压裂区40a的中心点、回水人工压裂区40b的中心点、井筒10的中心轴线在水平面内的连线构成三角形，注水人工压裂区40a和回水人工压裂区40b的中心距小于二者半径之和。这样既能保证水人工压裂区40a和回水人工压裂区40b具有重叠区域，又能避免人工压裂区40直接连通两个管井，保证换热效果。优选的，注水管井20、回水管井30的孔长为二者孔口在竖直方向上间距的3倍以上，以保证隔水区50的形成。优选的，注水管井20、回水管井30的中心轴线与井筒10中心轴线的夹角在45°～60°，便于施工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热井，包括井筒(10)，其特征在于：井筒(10)的侧壁上开设有自上而下斜向布置的注水管井(20)和回水管井(30)，注水管井(20)与回水管井(30)在铅锤方向上间隔布置，注水管井(20)、回水管井(30)的孔长大于二者中心轴线的最小间距，注水管井(20)的井底高于回水管井(30)的井底布置且注水管井(20)井底与井筒(10)筒身的间距大于等于回水管井(30)井底与井筒(10)筒身的间距；/n注水管井(20)与回水管井(30)的井底延伸至地热异常区域(A)，地热异常区域(A)设有连通注水管井(20)与回水管井(30)井底的人工压裂区(40)，井筒(10)的筒身周部和注水管井(20)、回水管井(30)位于人工压裂区(40)外部的筒身周部的透水率低于人工压裂区(40)的透水率，井筒(10)内设有管口延伸至回水孔孔口下方的回水管(11)，回水管(11)的管身上设有隔绝注水管井(20)孔口与回水管井(30)孔口的隔水单元(12)，使换热井内形成沿井筒(10)、注水管井(20)、人工压裂区(40)、回水管井(30)、回水管(11)依次流通的水流路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种换热井，包括井筒(10)，其特征在于：井筒(10)的侧壁上开设有自上而下斜向布置的注水管井(20)和回水管井(30)，注水管井(20)与回水管井(30)在铅锤方向上间隔布置，注水管井(20)、回水管井(30)的孔长大于二者中心轴线的最小间距，注水管井(20)的井底高于回水管井(30)的井底布置且注水管井(20)井底与井筒(10)筒身的间距大于等于回水管井(30)井底与井筒(10)筒身的间距；
注水管井(20)与回水管井(30)的井底延伸至地热异常区域(A)，地热异常区域(A)设有连通注水管井(20)与回水管井(30)井底的人工压裂区(40)，井筒(10)的筒身周部和注水管井(20)、回水管井(30)位于人工压裂区(40)外部的筒身周部的透水率低于人工压裂区(40)的透水率，井筒(10)内设有管口延伸至回水孔孔口下方的回水管(11)，回水管(11)的管身上设有隔绝注水管井(20)孔口与回水管井(30)孔口的隔水单元(12)，使换热井内形成沿井筒(10)、注水管井(20)、人工压裂区(40)、回水管井(30)、回水管(11)依次流通的水流路径。


2.根据权利要求1所述的换热井，其特征在于：人工压裂区(40)自压裂中心呈球状向外延伸，与注水管井(20)的井底连通的注水人工压裂区(40a)和与回水管井(30)的井底连通的回水人工压裂区...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆海，张正，赵仁璧，黄才启，
申请(专利权)人：安徽工业经济职业技术学院，安徽地矿地热能源勘查研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34