CN106368268A - 一种砂岩孔隙型地热回灌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砂岩孔隙型地热回灌方法及装置。所述方法包括：实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度；根据所述监测单元获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令根据所述回扬控制命令时利用所述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。本发明无需取放泵管与电潜泵，减少地热资源的浪费，并且不会影响电缆的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及能源处理技术领域，尤其涉及一种砂岩孔隙型地热回灌装置。
背景技术
砂岩孔隙型热储回灌被称为世界性的难题，在我国现有的砂岩孔隙型热储回灌项目中，由于地层孔隙度及渗透率较低，即使将地热水过滤到3-5um，在短时间回灌后仍会出现回灌井堵塞，回灌量急剧下降的情况。现有技术的地热回灌中，由于是将泵管作为回灌通道，将地热水输送到回灌井内，一旦地层发生堵塞，只能将泵管提上来后，将电潜泵下入回灌井中进行回扬洗井。待洗井过程结束后，再将泵管下入回灌井内进行回灌。在解决上述问题过程中，需要停止回灌操作导致排放掉较多的地热资源，而且还会降低电潜泵电缆的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种砂岩孔隙型地热回灌装置，用于解决现有技术中回扬洗井时需要提管下泵导致延长回扬洗井时间，进而浪费地热水的问题。
本发明实施例提供了一种砂岩孔隙型地热回灌方法，所述方法包括：
实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度；
根据所述监测单元获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令
根据所述回扬控制命令时利用所述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。
可选地，井管与泵管之间的间隙形成回灌通道，且所述回灌通道的宽度为第一预设距离。
可选地，电潜泵通过所述泵管放置在地热井中。
第二方面，本发明实施例还提供了一种砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，适于砂岩型地热回灌井中，所述回灌井中设置有井管和设置在该井管中的泵管，所述井管与所述泵管之间设置有宽度为第一预设距离的间隙形成回灌通道；
所述地热回灌装置包括密闭单元、监测单元、控制单元和回扬单元；所述控制单元分别与所述密闭单元、所述监测单元和所述回扬单元通信连接；
所述密闭单元固定在所述回灌井的井口处，用于密封所述回灌井；
所述监测单元固定在所述井管和所述泵管中以及所述回灌井底部，用于实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度；
所述控制单元用于根据所述监测单元获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令；
所述回扬单元设置在所述回灌井井底，用于在接收到所述回扬控制命令时利用所述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。
可选地，所述地热回灌装置包括输水单元，所述输水单元的输水管设置在井口处，用于将所述回灌井中注入地热水以及在所述回扬单元进行回扬洗井操作时停止向所述回灌井中注入地热水。
可选地，所述密闭单元为井口防喷器。
可选地，所述监测单元为压力传感器、电磁流量计、温度计和液位传感器中的一种或多种。
可选地，所述回扬单元为电潜泵。
可选地，所述第一预设条件为所述井管和所述泵管中地热水流量速度小于第一预设速度以及压力不小于第一预设压力。
可选地，其特征在于，所述控制单元为PLC、单片机、ARM和DSP中的一种或者多种。
由上述技术方案可知，本发明通过将井管与泵管之间设置间隙，由监测单元实时监测回灌井内地热水的压力、温度、流量等参数；控制单元在检测到地热水的压力不小于第一预设压力以及流量速度小于第一预设速度时，生成回扬控制命令发送给回扬单元；回扬单元用于根据上述回扬控制命令，对回灌井进行回扬洗井操作。与现有技术中回扬洗井过程中需要取出泵管再下入电潜泵相比，本发明通过井管和泵管之间的间隙形成回扬通道，无需取出泵管以及下入和取出电潜泵，从而可以缩短回扬洗井的时间，降低地热资源的浪费程度并且不会影响电潜泵电缆的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种砂岩孔隙型地热回灌方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种砂岩孔隙型地热回灌装置框图；
图3为本发明实施例提供的一种砂岩孔隙型地热回灌装置的实际连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种砂岩孔隙型地热回灌方法，包括：
S1、实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度；
S2、根据所述监测单元获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令
S3、根据所述回扬控制命令时利用所述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。
实际应用中，本发明实施例中将将电潜泵一直放置在地热井中，利用地热井和电潜泵之间的间隙形成回灌通道，其中回灌通道的宽度为第一预设距离。需要说明的是，上述第一预设距离可以根据具体使用场景进行设置，本发明不作限定。
本发明实施例中通过压力传感器获取地热水管道的压力，利用电磁流量计获取上述地热水管道中地热水的流量速度，利用温度计获取电热水的温度，以及利用液位传感器获取到井管中地热水的液位。然后根据上述压力、流量速度以及液位判断井管内是否满足第一预设条件。该第一预设条件是指井管内液位超过预设液位，表明地层发生堵塞，此时生成回扬控制命令发送给电潜泵。电潜泵在接收到上述回扬控制命令时启动开始回扬洗井操作。一般情况下，回扬洗井约2-3小时即可完全疏通地层，然后再使地热水回罐即可。
为体现本发明提供的砂岩孔隙型地热回灌方法的优越性，如图3所示，本发明实施例提供了一种砂岩孔隙型地热回灌装置，适于砂岩型地热回灌井中，所述回灌井中设置有井管和设置在该井管中的泵管，所述井管与所述泵管之间设置有宽度为第一预设距离的间隙；
所述地热回灌装置包括密闭单元M4、监测单元M1、控制单元M2和回扬单元M3。控制单元M1分别与密闭单元M4、监测单元M1和回扬单元M3通信连接。如图3所示，
密闭单元M4固定在回灌井的井口处，用于密封该回灌井。
监测单元M1固定在井管和泵管中以及回灌井底部，用于实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度。
控制单元M2用于根据监测单元M1获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令。
回扬单元M3设置在回灌井井底，用于在接收到回扬控制命令时利用上述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。
需要说明的是，本发明中井管与泵管之间需要设置一定的间隙。例如，该间隙可以设置为第一预设距离。该第一预设距离可以根据回扬单元M3回扬洗井时的处理能力进行设定。
监测单元M1可以设置在井管和泵管中，为获取较好的检测效果，可以分别在上部、中部和下部设置一组。通过对三组数据进行平均从而得到更合理的地热水参数。
实际应用中，监测单元M1可以包括压力传感器、电磁流量计、温度计和/或液位传感器。本领域技术人员可以根据实际场景进行选择，从上述几种传感器中选择所需要传感器型号、数量以及组合，本发明不作限定。
控制单元M2主要用于将来自监测单元M1所采集的数据，分别与对应的设定值进行对比。例如，控制单元M2可以判断地热水当前是否满足第一预设条件，即井管和泵管中地热水流量速度小于第一预设速度，压力不小于第一预设压力。也就是说，当回灌井中发生堵塞，此时已经无法注入地热水或者注入地热水的流量速度明显降低，从而引起地热水在回灌井中存留，导致压力变大，流量速度变小。当出现上述情况下，控制单元M2根据第一预设条件生成回扬控制命令，发送给回扬单元M3。
实际应用中，上述控制单元M2可以采用PLC、单片机、ARM和DSP中的一种或者多种实现。由于本发明中控制单元M2主要用于数据比较，因此可以采用现有技术中的相应算法实现。本领域技术人员可以根据实际需要选择具有数据比较功能的算法，同样可以实现本发明的方案，其方案同样落入本发明的保护范围。
上述回扬单元M3接收到回扬控制命令时开始工作，以井管和泵管之间的间隙为回灌通道，这样设置在回灌井底部的回扬单元M3即可将回灌井中的地热水抽出。
实际应用中，上述回扬单元M3为电潜泵。当然，本领域技术人员也可以根据具体场景选择相应的水泵，本发明不作限定。
上述密闭单元M4设置在回灌井的井口处，用于密闭回灌井以防止地热水喷出，同时避免空气进入回灌井内形成气阻。实际应用中，上述密闭单元M4为井口防喷器。井口防喷器的类型可以选择普通防喷器、万能防喷器或者旋转防喷器，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，本发明不作限定。
可选地，本发明提供的砂岩孔隙型地热回灌装置还包括输水单元(图中未示出)，该输水单元与控制单元M2通信连接。当地热水参数满足第一预设条件时，控制单元M2还生成输水关闭命令，使该输水单元停止向回灌进中注入地热水。
如图3所示，输水单元还包括排气装置，该排气装置用于将输水管道内的气体排出以防止进入回灌井内形成气阻。可选地，该输水单元还包括粗效过滤器和/或精密过滤器，用于对输入管道内的地热水进行粗过滤和/或精密过滤，将地热水过滤到3-5um，从而防止污染土壤。
另外，本发明提供的砂岩孔隙型地热回灌装置还包括显示单元(图中未示出)。该显示单元用于将监测单元M1所检测的各个数据及时显示。该显示器可以CRT显示器、LED显示器或者液晶显示器。
综上所述，本发明提供的砂岩孔隙型地热回灌装置，可以在2-3小时内完成回扬洗井操作，即完全疏通地层，从而使地热水回灌得以继续。本发明可以将电潜泵一直放置在回灌井内，并且在回扬洗井操作中重新放入以及完成后取出，可以缩短回扬洗井的时间，减少地热水浪费。并且，无需频繁放入与取出电潜泵，不会对其电缆造成影响，从而延长电缆的实际使用寿命。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种砂岩孔隙型地热回灌方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度；
根据所述监测单元获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令
根据所述回扬控制命令时利用所述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。
2.根据权利要求1所述的岩孔隙型地热回灌方法，其特征在于，井管与泵管之间的间隙形成回灌通道，且所述回灌通道的宽度为第一预设距离。
3.根据权利要求2所述的岩孔隙型地热回灌方法，其特征在于，电潜泵通过所述泵管放置在地热井中。
4.一种砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，适于砂岩型地热回灌井中，所述回灌井中设置有井管和设置在该井管中的泵管，所述井管与所述泵管之间设置有宽度为第一预设距离的间隙形成回灌通道；
所述地热回灌装置包括密闭单元、监测单元、控制单元和回扬单元；所述控制单元分别与所述密闭单元、所述监测单元和所述回扬单元通信连接；
所述密闭单元固定在所述回灌井的井口处，用于密封所述回灌井；
所述监测单元固定在所述井管和所述泵管中以及所述回灌井底部，用于实时获取地热水的压力、温度、液位和/或流量速度；
所述控制单元用于根据所述监测单元获取的地热水的压力、温度、液位和/或流量速度判断所述地热水各参数是否满足第一预设条件，并在满足第一预设条件时生成回扬控制命令；
所述回扬单元设置在所述回灌井井底，用于在接收到所述回扬控制命令时利用所述间隙为回灌通道进行回扬洗井操作。
5.根据权利要求4所述的砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，所述地热回灌装置包括输水单元，所述输水单元的输水管设置在井口处，用于将所述回灌井中注入地热水以及在所述回扬单元进行回扬洗井操作时停止向所述回灌井中注入地热水。
6.根据权利要求4所述的砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，所述密闭单元为井口防喷器。
7.根据权利要求4所述的砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，所述监测单元为压力传感器、电磁流量计、温度计和液位传感器中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，所述回扬单元为电潜泵。
9.根据权利要求4所述的砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，所述第一预设条件为所述井管和所述泵管中地热水流量速度小于第一预设速度以及压力不小于第一预设压力。
10.根据权利要求4-9任一项所述的砂岩孔隙型地热回灌装置，其特征在于，所述控制单元为PLC、单片机、ARM和DSP中的一种或者多种。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A sandstone pore type geothermal recharge method and device Effective date of registration: 20220506 Granted publication date: 20180629 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING TALENT NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2022110000109 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20230413 Granted publication date: 20180629 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING TALENT NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2022110000109 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method and device for sandstone pore type geothermal reinjection Effective date of registration: 20230417 Granted publication date: 20180629 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING TALENT NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023110000162 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20180629 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING TALENT NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023110000162 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method and device for geothermal reinjection of sandstone pore type Granted publication date: 20180629 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING TALENT NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2024110000083 |