CN107191143B - 一种上采下灌用井装置及开采工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种上采下灌用井装置及开采工艺，包括外套管件、中套管件和内套管件，所述中套管件设置于外套管件与内套管件的夹层内；所述中套管件与外套管件之间留有环形腔；所述内套管件的上端设置液流转换件，所述液流转换件将环形腔与所述内套管件的空腔交叉互换联通；所述中套管件的底端低于外套管件的底端，且所述中套管件的底端高于内套管件的底端。本发明所述的一种上采下灌用井装置及开采工艺，根据不同深度的两个储热层设置采灌两用的地热井，节省成本，利用价值高。
Description
技术领域
本发明属于地热井开采领域，尤其是涉及一种既可开采也可回灌的钻井。
背景技术
地热作为绿色能源越来越得到广泛的应用，一般利用地表深层与地表的温差，以水为介质来换取热量。常用的获取地热资源的方法为开采地热井装置，分别用于采集和排放。。
针对现有地热层结构，不同深度具有奥陶系和雾迷山组两个不同的热储层，开采单纯的回灌和抽取地热井，这种结构需要建造多个，不仅功能较单一，而且浪费人力物力。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种上采下灌用井装置及开采工艺，以根据不同深度的两个储热层设置采灌两用的地热井，节省成本，利用价值高。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种上采下灌用井装置，包括外套管件、中套管件和内套管件，所述中套管件设置于外套管件与内套管件的夹层内；所述中套管件与外套管件之间留有环形腔；
所述内套管件的上端设置液流转换件，所述液流转换件将环形腔与所述内套管件的空腔交叉互换联通；
所述中套管件的底端低于外套管件的底端，且所述中套管件的底端高于内套管件的底端。
进一步，液流转换件的一支通路一端连接泵室管，其另一端连接环形腔的下端口；所述液流交换件的另一支通路一端连接内套管件空腔，其另一端连接环形腔的上端口。
进一步，所述液流转换件的下方，环形腔内部轴向设置若干组第一膨胀封隔器；所述第一膨胀封隔器设置为圆环形膨胀橡胶。
进一步，所述外套管件包括一级套管和二级套管，所述一级套管的管径大于二级套管的管径，一级套管的底端与二级套管的顶端通过石油水泥固定相连。
进一步，所述中套管件包括三级套管和扶正器，所述三级套管的外部上方与二级套管的内部上方之间设置扶正器；所述扶正器包括若干个带间隔的肋骨扶正片，所述肋骨扶正片使用时弯折成弧形，所述肋骨扶正片与二级套管内部设置的接箍相卡固。
进一步，所述内套管件由上到下依次包括变径套管、变径器和四级套管；所述变径器上端连接变径套管，所述变径器下端连接四级套管；所述变径套管与变径器之间和四级套管与变径器之间均设置密封圈。
进一步，所述四级套管上端外部设置套管悬挂器，所述套管悬挂器的外壁均匀设置若干组卡瓦牙，所述卡瓦牙设置若干横向条纹，且卡瓦牙沿轴向由下到上直径逐渐变大。
进一步，所述套管悬挂器下方，三级套管与四级套管之间设置第二膨胀封隔器；所述第二膨胀封隔器设置为圆环形膨胀橡胶；
进一步，二级套管底端深入地面960米，三级套管底端深入地面1600米，四级套管底端深入地面2300米。
进一步,一种开采回灌用井装置，包括如上所述的上采下灌用井装置以及下采上灌用井装置；
所述下采上灌用井装置包括能够下采的第二空腔和能够上灌的第二环形腔；
所述第二空腔通过管路与液流转换件与空腔相连；所述环形腔通过液流转换件与第二管路与第二环形腔相连。
一种开采如上所述的上采下灌用井装置的工艺，包括如下步骤：
(7)一开钻井，下一级套管，将一级套管外壁全封固井；
(8)二开钻井，下二级套管，将二级套管上下端外壁采用油井水泥固井；
(9)三开钻井，采用气举反循环清水钻钻穿奥陶系，酸洗，抽水试验；
(10)下三级套管，三级套管下端外壁固井，三级套管上端采用扶正器固定；
(11)四开钻井，下四级套管，对四级套管利用套管挂管器进行挂管处理；
(12)下入泵室管。
相对于现有技术，本发明所述的一种上采下灌用井装置具有以下优势：
开凿一口地热井，同时解决开采和回灌的目的，节省成本，取得更高的利用价值；
相比常规地热井，施工周期短，施工成本地；
采用气举反循环清水钻井技术，无泥浆污染，钻井中无钻屑重复破碎，钻具外均是清水，水中无钻屑，钻井回转阻力小，不存在钻屑卡埋钻具问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种上采下灌用井装置剖面示意图；
图2为本发明实施例所述的扶正器示意图；
图3为本发明实施例所述的套管悬挂器示意图；
图4为本发明实施例所述的一种下采上灌用井装置剖面示意图。
附图标记说明：
1-一级套管；2-二级套管；3-三级套管；4-扶正器；41-肋骨扶正片；5-四级套管；6-套管悬挂器；61-卡瓦牙；71-第一膨胀封隔器；72-第二膨胀封隔器；8-环形腔；9-液流转换件；10-空腔；11-第二环形腔；12-第二空腔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-4，一种上采下灌用井装置，包括外套管件、中套管件和内套管件，所述中套管件设置于外套管件与内套管件的夹层内；所述中套管件与外套管件之间留有环形腔8；所述内套管件的上端设置液流转换件9，所述液流转换件9将环形腔8与所述内套管件的空腔10交叉互换联通；所述中套管件的底端低于外套管件的底端，且所述中套管件的底端高于内套管件的底端。
所述外套管件包括一级套管1和二级套管2，所述一级套管1的管径大于二级套管2的管径，一级套管1的底端与二级套管2的顶端通过石油水泥固定相连。巧妙利用二级套管2起到变径器的作用。
所述中套管件包括三级套管3和扶正器4，所述三级套管3的外部上方与二级套管2的内部上方之间设置扶正器4。所述扶正器4包括若干个带间隔的肋骨扶正片41，所述肋骨扶正片41使用时弯折成弧形，所述肋骨扶正片41与二级套管2内部设置的接箍相卡固。扶正器4的作用是将三级套管3固定以及校正的作用。
所述内套管件由上到下依次包括变径套管、变径器和四级套管5；所述变径器上端连接变径套管，所述变径器下端连接四级套管5。所述变径套管与变径器之间和四级套管5与变径器之间均设置密封圈。所述四级套管5上端外部设置套管悬挂器6，所述套管悬挂器6的外壁均匀设置若干组卡瓦牙61，所述卡瓦牙61设置若干横向条纹，且卡瓦牙61沿轴向右下到上直径逐渐变大。横向条纹增加摩擦里，沿轴向直径逐渐变大，形成锥形，达到卡固的作用。
所述套管悬挂器6下方，三级套管3与四级套管5之间设置第二膨胀封隔器72。所述第二膨胀封隔器72设置为圆环形膨胀橡胶。橡胶遇水膨胀，起到封堵的作用。
二级套管2底端深入地面960米，三级套管3底端深入地面1600米，四级套管5底端深入地面2300米。
液流转换件9的一支通路一端连接泵室管，其另一端连接环形腔8的下端口；所述液流交换件9的另一支通路一端连接内套管件的空腔10，其另一端连接环形腔8的上端口。从而能够使奥陶系内的热水从环形腔8内上采，流经液流转换件9从空腔10上端流入泵室管，从而被采出；而回灌的水则经过环形腔8的上端口流入液流转换件9从空腔10下端流入雾迷山组。
一种开采回灌用井装置，包括如上所述的上采下灌用井装置以及下采上灌用井装置；所述下采上灌用井装置包括能够下采的第二空腔12和能够上灌的第二环形腔11；所述第二空腔12通过管路与液流转换件9与空腔10相连；所述环形腔8通过液流转换件9与第二管路与第二环形腔11相连。如此可以通过两口井配合使用，达到通过上采下灌用井装置将奥陶系内的热水从环形腔8内采出，经过热量采集，然后被输送回下采上灌用井装置的第二环形腔11，回灌到奥陶系内；通过下采上灌用井装置将雾迷山组内的热水从第二空腔12内采出，经过热量采集，然后被输送回灌到上采下灌用井装置的空腔8内，回灌到雾迷山组内。
使用过程：该井利用奥陶系和雾迷山组两个热储层，雾迷山组裸眼成井，奥陶系管外裸眼成井其下部水泥固井止水，井管上部形成环形空间，两热储层均可与井口畅通，两路热水各有通路，使奥陶系内的热水从环形腔8内上采，流经液流转换件9从空腔10上端流入泵室管，从而被采出；而回灌的水则经过环形腔9的上端口流入液流转换件从空腔10下端流入雾迷山组，互不干扰，可开采、回灌同时进行。
一种开采如上所述的上采下灌用井装置的工艺，包括如下步骤：
(13)一开钻井，下一级套管1，将一级套管1外壁全封固井；
(14)二开钻井，下二级套管2，将二级套管2上下端外壁采用油井水泥固井；
(15)三开钻井，采用气举反循环清水钻钻穿奥陶系，酸洗，抽水试验；
(16)下三级套管3，三级套管3下端外壁固井，三级套管3上端采用扶正器4固定；
(17)四开钻井，下四级套管5，对四级套管5利用套管挂管器6进行挂管处理；
(18)下入泵室管。
开凿一口地热井，同时解决开采和回灌的目的，节省成本，取得更高的利用价值；相比常规地热井，施工周期短，施工成本地；采用气举反循环清水钻井技术，无泥浆污染，钻井中无钻屑重复破碎，钻具外均是清水，水中无钻屑，钻井回转阻力小，不存在钻屑卡埋钻具问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明围之内。
Claims (9)
1.一种上采下灌用井装置，其特征在于：包括外套管件、中套管件和内套管件，所述中套管件设置于外套管件与内套管件的夹层内；所述中套管件与外套管件之间留有环形腔(8)；
所述内套管件的上端设置液流转换件(9)，所述液流转换件(9)将环形腔(8)与所述内套管件的空腔(10)交叉互换联通；
所述中套管件的底端低于外套管件的底端，且所述中套管件的底端高于内套管件的底端，
液流转换件(9)的一支通路一端连接泵室管，其另一端连接环形腔(8)的下端口；所述液流转换件(9)的另一支通路一端连接内套管件的空腔(10)，其另一端连接环形腔(8)的上端口，
所述液流转换件(9)的下方，环形腔(8)内部轴向设置若干组第一膨胀封隔器(71)；所述第一膨胀封隔器(71)设置为圆环形膨胀橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种上采下灌用井装置，其特征在于：所述外套管件包括一级套管(1)和二级套管(2)，所述一级套管(1)的管径大于二级套管(2)的管径，一级套管(1)的底端与二级套管(2)的顶端通过石油水泥固定相连。
3.根据权利要求2所述的一种上采下灌用井装置，其特征在于：所述中套管件包括三级套管(3)和扶正器(4)，所述三级套管(3)的外部上方与二级套管(2)的内部上方之间设置扶正器(4)；所述扶正器(4)包括若干个带间隔的肋骨扶正片(41)，所述肋骨扶正片(41)使用时弯折成弧形，所述肋骨扶正片(41)与二级套管(2)内部设置的接箍相卡固。
4.根据权利要求1所述的一种上采下灌用井装置，其特征在于：所述内套管件由上到下依次包括变径套管、变径器和四级套管(5)；所述变径器上端连接变径套管，所述变径器下端连接四级套管(5)；所述变径套管与变径器之间设置密封圈。
5.根据权利要求4所述的一种上采下灌用井装置，其特征在于：所述四级套管(5)上端外部设置套管悬挂器(6)，所述套管悬挂器(6)的外壁均匀设置若干组卡瓦牙(61)，所述卡瓦牙(61)设置若干横向条纹，且卡瓦牙(61)沿轴向由下到上直径逐渐变大。
6.根据权利要求5所述的一种上采下灌用井装置，其特征在于：所述套管悬挂器(6)下方，三级套管(3)与四级套管(5)之间设置第二膨胀封隔器(72)；所述第二膨胀封隔器(72)设置为圆环形膨胀橡胶。
7.根据权利要求6所述的一种上采下灌用井装置，其特征在于：二级套管(2)底端深入地面960米，三级套管(3)底端深入地面1600米，四级套管(5)底端深入地面2300米。
8.一种开采回灌用井装置，其特征在于：包括如权利要求1-7任一项所述的上采下灌用井装置以及下采上灌用井装置；
所述下采上灌用井装置包括能够下采的第二空腔(12)和能够上灌的第二环形腔(11)；
所述第二空腔(12)通过管路与液流转换件(9)与空腔(10)相连；所述环形腔(8)通过液流转换件(9)与第二管路与第二环形腔(11)相连。
9.一种开采如权利要求1-7任一项所述的上采下灌用井装置的工艺，其特征在于:包括如下步骤：
(1)一开钻井，下一级套管(1)，将一级套管(1)外壁全封固井；
(2)二开钻井，下二级套管(2)，将二级套管(2)上下端外壁采用油井水泥固井；
(3)三开钻井，采用气举反循环清水钻钻穿奥陶系，酸洗，抽水试验；
(4)下三级套管，三级套管(3)下端外壁固井，三级套管(3)上端采用扶正器(4)固定；
(5)四开钻井，下四级套管(5)，对四级套管(5)利用套管悬挂器(6)进行挂管处理；
(6)下入泵室管。
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