一种地热井开式同轴套管换热系统技术方案

本申请涉及一种地热井开式同轴套管换热系统，其包括设置在井下的井下部分；井下部分包括插设在井下的换热外管和同轴插设在换热外管内部的换热内管，换热内管包括靠近井口设置的安装管，设置在安装管下方的泵室管，设置在泵室管下方的取水管，取水管靠近下端的外周面上还开设有若干射孔；换热外管和换热内管之间还插设有回水管。本申请具有降低地热换热系统的施工难度的效果。统的施工难度的效果。统的施工难度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种地热井开式同轴套管换热系统


[0001]本申请涉及地源热井施工的领域，尤其是涉及一种地热井开式同轴套管换热系统。

技术介绍

[0002]地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量以热力形式存在的绿色清洁能源，开采地热资源可以减少对化石燃料的过度依赖而导致全球变暖和公共卫生风险等问题。地热能作为一种可再生能源，在清洁、可持续的能源体系中占据重要地位。
[0003]相关技术中的地热能的提取换热多采用地埋管的方式进行。具体来说就是将地埋管埋入地下后，在地埋管内通入工质流体，工质流体流入地下后与地层通过地埋管的管壁进行换热，工质流体吸热后回流至地面，再通过地源热泵将工质流体内的热量提取出来。
[0004]然而采用地埋管方式提取地下热，钻孔及埋管的数量多，占地面积大，地热井结构复杂，开井难度大，因此，亟需提供一种结构简单，便于施工的换热系统。

技术实现思路

[0005]为了降低地热换热系统的施工难度，本申请提供一种地热井开式同轴套管换热系统。
[0006]本申请提供的一种地热井开式同轴套管换热系统采用如下的技术方案：一种地热井开式同轴套管换热系统，包括设置在井下的井下部分；井下部分包括插设在井下的换热外管和同轴插设在换热外管内部的换热内管，换热内管包括靠近井口设置的安装管，设置在安装管下方的泵室管，设置在泵室管下方的取水管，取水管靠近下端的外周面上还开设有若干射孔；换热外管和换热内管之间还插设有回水管。
[0007]通过采用上述技术方案，当井下装置工作时，泵室管内的潜水泵将井下取水管中的热水抽出到地面上，热水通过地面上的换热装置换热后，温度降低，然后通过回水管回灌入换热外管与换热内管之间的环形空间中，重新与地下的地层进行换热，回灌水经过与地层换热后温度升高，并再次从射孔进入取水管内，从而体系内水流循环，将地下地层内的热量连续引出并加以利用。换热内管同轴穿插在换热外管内部，从而精简了地热井的结构，降低了地热井的钻井难度，同轴套管安装在地热井内，施工简单。
[0008]回灌水分布在换热外管与换热内管之间的环形空间中，从而提高了换热面积，增大了热提取量，提高了换热效率。
[0009]进一步的，换热内管需要进行保温处理，减小了保温内管内的热水与环形空间内冷的回灌水之间的热量交换，提高出水温度。
[0010]可选的，取水管的下端连接有配重件，所述配重件包括固定管，固定管的下端同轴固接有配重盘，固定管上套设有若干配重环，配重环放置在配重盘上。
[0011]通过采用上述技术方案，配重件的设置，降低了换热内管整体的重心，提高了换热
内管工作时的稳定性，减小了由于潜水泵工作而造成的换热内管震动，影响抽水效率的情况。工作人员可以根据实际的井深以及取水管的规格等因素选择安装不同数量的配重环，从而改变配重件整体的重量，以便与不同的热井进行适配，提高了安装的便捷性以及配重件对于多种情况的地热井的适应性。
[0012]可选的，所述配重件与取水管之间设置有连接组件，所述连接组件包括同轴设置在固定管朝向取水管一端的连接管，连接管内周面均匀分布有至少三个卡位件，所述卡位件包括压板，压板朝向取水管的一端设置有一用于压靠在取水管内壁的压块，压板远离压块的一端设置有一铰接杆，铰接杆的两端分别与压板和连接管的内壁相互铰接；连接组件还包括滑移连接在连接管内，用于抵触压板并使压块压紧在取水管内壁上的驱动块。
[0013]通过采用上述技术方案，由于取水管为PE
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RT材质，而配重件中的固定管为钢材质，为了提高配重件与取水管之间连接的稳定性，使用连接组件将取水管与配重件固定。固定管与连接管均为钢材质，故可以通过焊接，法兰连接，螺接等方式进行固定，然后工作人员将卡位件塞入取水管内，并控制驱动块向取水管的方向滑移，驱动块驱动卡位件抵紧在取水管的内壁上，通过卡位件与取水管内壁之间的摩擦力将连接组件固定在取水管上，操作简单，提高了安装效率可选的，所述驱动块的侧壁上固接有一控制板，连接管周面上开设有容纳控制板伸出的滑道，滑道的长度方向平行于连接管轴线设置。
[0014]通过采用上述技术方案，工作人员可以操作控制板沿滑道长度方向滑动，从而使得驱动块沿连接管轴向滑移，进而提高了驱动块驱动卡位件压紧在取水管内壁上的稳定性。
[0015]可选的，所述压块背离压板的一侧设置有若干销钉，销钉的尖端位于远离压块的一端并且沿朝铰接杆的方向倾斜设置。
[0016]通过采用上述技术方案，工作人员还可以将取水管的端部加热软化，然后将滑移驱动块，使得销钉钉入取水管的内壁，通过销钉与取水管之间的相互卡位，提高了卡位件与取水管固定的稳定性。
[0017]可选的，所述连接管朝向取水管的一端设置有一套筒，套筒套设在取水管的外侧。
[0018]通过采用上述技术方案，套筒套设在取水管的外侧，对取水管进行了支撑，一方面减少了由于若干卡位件的外扩压力过大，造成的取水管容易开裂的情况，另一方面，取水管在经过加热软化后，容易受到卡位件的挤压而发生变形，套筒的设置，使得取水管仍可以保持整体外形，从而减少了连接组件与套筒相互固定时，取水管变形的情况，套管的设置，在提高连接组件与取水管固定稳定性的同时，还保护了取水管的结构。
[0019]可选的，所述连接管与套筒通过法兰连接，套筒的外周面同轴固接有安装法兰，安装法兰和控制板上同时穿设有对拉螺栓，对拉螺栓上螺纹配合有对。
[0020]通过采用上述技术方案，工作人员可以通过旋拧对拉螺母，控制板带动驱动块向套筒的方向滑移，对拉螺栓的设置，提高了工作人员操作驱动块挤压卡位件的便捷性，并且对拉螺栓和对拉螺母的配合，还限制了驱动块与卡位件的脱离，提高了卡位件对取水管内壁卡位的稳定性。
[0021]可选的，所述换热外管的周面上开设有若干将换热外管内外贯穿的换热孔，所述换热孔内设置有过滤网。
[0022]通过采用上述技术方案，换热孔的设置，使得换热外管外侧的地下热水可以通过换热外管上换热孔进入环形空间内，从而有效的提高了热井内的换热效率，与此同时环形空间内的水可以通过换热孔流出到换热外管外，并与换热外管外的地层进行深度换热，并补充的地层内流失的水分，提高了换热效率以及地热井周地层的稳定性。过滤网的设置，对井周的岩石土壤等碎屑进行阻拦，减少了碎屑进入环形空间，影响换热系统正常工作的情况。
[0023]可选的，所述换热外管的外壁还设置有若干围护环，若干围护环与若干换热孔一一对应，围护环为半圆环，围护环同轴设置在换热孔外侧，围护环位于换热孔轴线以下。
[0024]通过采用上述技术方案，围护环设置在换热孔的轴线以下，当工作人员在向地热井下入换热外管时，围护环可以起到扩孔的作用，从而减少了下入换热外管的过程中，地层中的土壤、碎石等杂质堵塞换热孔，从而影响换热外管内外水交换的效率。围护环的设置，还提高了换热外管安装在地热井内部的稳定性、可选的，所述换热外管的顶端还设置有安装板，所述安装板的中心同轴开设有一容纳换热内管穿过的第一安装孔，安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地热井开式同轴套管换热系统，其特征在于：包括设置在井下的井下部分；井下部分包括插设在井下的换热外管(1)和同轴插设在换热外管(1)内部的换热内管(2)，换热内管(2)包括靠近井口设置的安装管(21)，设置在安装管(21)下方的泵室管(22)，设置在泵室管(22)下方的取水管(24)，取水管(24)靠近下端的外周面上还开设有若干射孔(241)；换热外管(1)和换热内管(2)之间还插设有回水管(14)。2.根据权利要求1所述的一种地热井开式同轴套管换热系统，其特征在于：取水管(24)的下端连接有配重件(3)，所述配重件(3)包括固定管(31)，固定管(31)的下端同轴固接有配重盘(32)，固定管(31)上套设有若干配重环(33)，配重环(33)放置在配重盘(32)上。3.根据权利要求2所述的一种地热井开式同轴套管换热系统，其特征在于：所述配重件(3)与取水管(24)之间设置有连接组件(4)，所述连接组件(4)包括同轴设置在固定管(31)朝向取水管(24)一端的连接管(5)，连接管(5)内周面均匀分布有至少三个卡位件(6)，所述卡位件(6)包括压板(61)，压板(61)朝向取水管(24)的一端设置有一用于压靠在取水管(24)内壁的压块(62)，压板(61)远离压块(62)的一端设置有一铰接杆(63)，铰接杆(63)的两端分别与压板(61)和连接管(5)的内壁铰接；连接组件(4)还包括滑移连接在连接管(5)内，用于抵触压板(61)并使压块(62)压紧在取水管(24)内壁上的驱动块(7)。4.根据权利要求3所述的一种地热井开式同轴套管换热系统，其特征在于：所述驱动块(7)的侧壁上固接有一控制板(67)，连接管(5)周面上开设有容纳控制板(67)伸出的滑道(52)，滑道(52)的长度方向平行于连接管(5)轴线设置。5.根据权利要求4所述的一种地热井开式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清晓，马静晨，杨全合，张建良，王卓卓，王治，刘哲，王维逸，郭帅，杨茜婷，尉小永，孟杉，丁海峥，苗占山，
申请(专利权)人：北京市地质工程勘察院，
类型：发明
国别省市：