CN107687714A - 一种中深层地热能井下换热装置 - Google Patents

一种中深层地热能井下换热装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种中深层地热井下换热的装置，包括中间取水管、隔水部分、套管部分、再造热储层水仓；隔水部分包括：挡水板和密封材料；套管部分包括：上不透水套管、上透水套管、下不透水套管、下透水套管；上不透水套管与上透水套管连接，下不透水套管与上透水套管连接，下透水套管与下不透水套管连接；下不透水套管中放置挡水板和密封材料，中间取水管由上不透水套管伸入下透水套管，上透水套管、下不透水套管及下透水套管放置于再造热储水层。本发明改变了中间取水管的水与套管中的回水直接循环；套管中的回水经过储热层再到中间取水管，加大了储热层中的地下热水在水循环的利用程度，从而提高了换热效率。

Description

一种中深层地热能井下换热装置
技术领域
本发明属于地热资源领域，尤其是涉及一种中深层地热能井下换热装置。
背景技术
我国是一个地热资源相当丰富的国家，地热资源主要集中于构造活动带 和大型沉积盆地中，主要类型为沉积盆地型和隆起山地型。中深层地热能， 具有分布广、成本低、易于开采、洁净及可直接利用等优点。是可持续发展 的绿色能源。
中深层地热井中心管换热技术通过主要是在井筒内进行换热，井筒内的 循环水取热效率主要取决于热储层的的温度、厚度、取水方式等因素。
存在的问题：对于特定的地热井，热储层的的温度、厚度是一定的，当 只取热不取水的情况下，取热率只能是改变取水方式。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种中深层地热能井下换热装置，在热储层 的温度、厚度一定的情况下，以提高循环水取热效率，改良取水方式。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种中深层地热井中换热的装置，包括中间取水管、隔水部分、套管部 分、再造热储层水仓；
隔水部分包括：挡水板和密封材料环；
套管部分包括：上不透水套管、上透水套管、下不透水套管及下透水套 管；
所述上不透水套管与所述上透水套管连接，所述下不透水套管与所述上 透水套管连接，所述下透水套管与所述下不透水套管连接；所述下不透水套 管中放置所述挡水板和所述密封材料环，所述中间取水管由所述上不透水套 管伸入所述下透水套管，所述上透水套管、所述下不透水套管及所述下透水 套管放置于所述再造热储水层。
进一步的，所述上透水套管、所述下不透水套管及所述下透水套管的总 长度与所述再造热储层水仓一致。
进一步的，所述上不透水套管与所述上透水套管为丝扣或焊接连接，所 述上透水套管与所述下不透水套管为丝扣或焊接连接；所述不透水套管与所 述下透水套管为丝扣或焊接联接。
进一步的，所述中间取水管长度大于套管部分的总长度。
进一步的，所述中间取水管或所述下不透水套管与隔水部分的所述挡水 板为丝扣、焊接、或熔焊联接。
进一步的，所述再造热储层水仓是通过井下放炮或压裂方式形成的再造 热储层水仓。
相对于现有技术，本发明所述的一种中深层地热井中换热的装置具有以 下优势：
本发明所述的一种中深层地热井中换热的装置，本装置改变了中间取水 管的水与套管中的回水直接循环；套管中的回水经过储热层再到中间取水管， 加大了储热层中的地下热水在水循环的利用程度，从而提高了换热效率。
通过再造热储层水仓，可以提高热储层渗透系数1倍以上，提高换热效 率5％以上。
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中深层地热井中换热的装置示意图；
图2为本发明实施例所述的一种中深层地热井中换热的装置工作示意图。
附图标记说明：
1-中间取水管；21-挡水板；22-密封材料环；30-上不透水套管；31-上 透水套管；32-下不透水套管；33-下透水套管；4-再造热储层水仓；5-地热 井；6-储热层。
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的限制。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。
一种中深层地热井中换热的装置，如图1所示，包括中间取水管1、隔 水部分、套管部分、再造热储层水仓4；
隔水部分包括：挡水板21和密封材料环22；
套管部分包括：上不透水套管30、上透水套管31、下不透水套管32及 下透水套管33；
上不透水套管30与上透水套管31连接，下不透水套管32与上透水套 管31连接，下透水套管33与下不透水套管32连接；下不透水套管32中放 置挡水板21和密封材料环22，中间取水管1由上不透水套管30伸入下透水 套管33，上透水套管31、下不透水套管32及下透水套管33放置于再造热 储水层4。
上透水套管31、下不透水套管32及下透水套管33的总长度与再造热储 层水仓4一致。
上不透水套管30与上透水套管31为丝扣或焊接连接，上透水套管31 与下不透水套管32为丝扣或焊接连接；不透水套管32与下透水套管33为 丝扣或焊接联接。
中间取水管1长度大于套管部分的总长度。
中间取水管1或下不透水套管32与隔水部分的挡水板21为丝扣、焊接、 或熔焊联接。
再造热储层水仓4是通过井下放炮或压裂方式形成的再造热储层水仓4。
本发明工作实例
某工程地热井5深度为1600m；储热层6深度为1200m，厚度400m；地 热井5(0m～1000m)直径500mm,(1000m～1600m)，直径350mm。
1.5m～1000m下入不透水套管(白管)30,直径480mm，并止水。
999m～1100m下入透水套管(花管)31，直径300mm。
1100m～1120m下入不透水套管(白管)32，直径300mm。
1120m～1600m下入透水套管(白管)33，直径300mm。
在1200m至1600m段通过压裂方式，使井壁至外围30m左右的热储层6 产生人工裂隙形成再造热储层水仓4。
在中间取水管底焊接上直径290mm的法兰盘(挡水板21)
将中间取水管(长度1120m，直径200)下入到套管中，至1115m处；
贯注密封材料至挡水板21处，注入量为至1100m为止，形成密封材料 环22。
套管直径100mm～1000mm，上不透水套管30与上透水套管31连接，下 不透水套管32与上透水套管31连接，下透水套管33与下不透水套管32连 接；下不透水套管32中放置挡水板21和密封材料环22，中间取水管1由上 不透水套管30伸入下透水套管33，上透水套管31、下不透水套管32及下 透水套管33放置于再造热储水层4。
上不透水套管30与所述上透水套管31为丝扣(或焊接)连接，上透水 套管31与下不透水套管32为丝扣(或焊接)连接；不透水套管32与下透水 套管33为丝扣(或焊接)联接。
中间取水管1长度大于套管部分的总长度，可以保证取水的深度和水循 环对管长的要求。
中间取水管1或下不透水套管32与隔水部分的挡水板21为丝扣(或焊 接、或熔焊)联接，能够保证连接的强度。
密封材料环22通过贯注到中间取水管1和不透水套管(白管)32之间； 密封材料环22其组成为水泥、黄泥、海带、麻、橡胶中的一种或多种制成， 密封材料环22制成一般取其中的2-3种材料，a.粘土：应制成粘土球，球 径20～40mm，用前制好凉干，达到表面稍干，内部湿润柔软为宜；b.水泥： 一般选用325号以上普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐地勘水泥。保证密封部分的 气密性；a.海带：用前浸湿凉干，编成辫带状缠绕在止水管上，下入钻孔变 径处止水(也可在海带上部辅以粘土球止水)。止水时，海带止水物在孔内被 压缩后的有效高度不得小于0.3～0.5m。
再造热储层水仓4是通过井下放炮或压裂方式，增大热储层的裂隙、孔 隙，提高再造热储层水仓4的渗透系数。
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，凡在本 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 本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中深层地热井中换热的装置，其特征在于：包括中间取水管(1)、隔水部分、套管部分及再造热储层水仓(4)；
隔水部分包括：挡水板(21)和密封材料环(22)；
套管部分包括：上不透水套管(30)、上透水套管(31)、下不透水套管(32)及下透水套管(33)；
所述上不透水套管(30)与所述上透水套管(31)连接，所述下不透水套管(32)与所述上透水套管(31)连接，所述下透水套管(33)与所述下不透水套管(32)连接；所述下不透水套管(32)中放置所述挡水板(21)和所述密封材料环(22)，所述中间取水管(1)由所述上不透水套管(30)伸入所述下透水套管(33)，所述上透水套管(31)、所述下不透水套管(32)及所述下透水套管(33)放置于所述再造热储水层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种中深层地热井中换热的装置，其特征在于：所述上透水套管(31)、所述下不透水套管(32)及所述下透水套管(33)的总长度与所述再造热储层水仓(4)一致。
3.根据权利要求1所述的一种中深层地热井中换热的装置，其特征在于：所述上不透水套管(30)与所述上透水套管(31)为丝扣或焊接连接，所述上透水套管(31)与所述下不透水套管(32)为丝扣或焊接连接；所述不透水套管(32)与所述下透水套管(33)为丝扣或焊接联接。
4.根据权利要求1所述的一种中深层地热井中换热的装置，其特征在于：所述中间取水管(1)长度大于套管部分的总长度。
5.根据权利要求1所述的一种中深层地热井中换热的装置，其特征在于：所述中间取水管(1)或所述下不透水套管(32)与隔水部分的所述挡水板(21)为丝扣、焊接、或熔焊联接。
6.根据权利要求1所述的一种中深层地热井中换热的装置，其特征在于：所述再造热储层水仓(4)是通过井下放炮或压裂方式形成的再造热储层水仓(4)。
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