CN108386165A - 防移砂复合井管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防移砂复合井管装置。它解决了现有空气源热泵热效率低等技术问题。包括设置在裸井区内的套管体，套管体由内套管和外套管同轴套接而成，外套管和内套管上均具有通孔结构，外套管位于内套管周向外侧且所述的外套管下端和内套管下端相连，的外套管和内套管之间形成环形间隙，环形间隙内设有过滤体，过滤体侧部分别和外套管周向内侧或内套管周向外侧接触，在外套管和内套管之间设有弹性升降控制结构。优点在于：有效地防止了泥沙被地热水携带出地热层，起到了避免因泥沙缺失而导致的地质层亏空垮塌现象，能够满足井作为抽水井与回灌井两种工况下的切换要求，便于清洗与维修。
Description
技术领域
本发明属于地热设备技术领域，具体涉及一种防移砂复合井管装置。
背景技术
地热属于清洁环保、储量丰富的绿色能源。我国已把地热资源列为21世纪可再生的清洁能源，合理高效地开发利用地热资源，对国民经济发展和人类生存提供资源保障具有十分重要的意义。中深层地热能使地热资源中含量最丰富、潜力最大的部分，而相关部门明令禁止中深层地热水只抽不回灌的现象，而简单的一井只抽水取热再由另一井直接回灌的方式容易造成无法回灌现象。
移砂现象在开采中深层地热井的地热水过程中时有发生，一方面由于地质因素沉积相、砂岩胶结程度及类型、地层压力、流体性质等，另一方面由于不合理的开发因素，如抽水、灌水、不合理的工作制度等会使得地热水携带泥沙脱离原来的地层。若井下管柱未采取防砂措施，地热水含砂量超标会给中深层地热井热量的利用带来很多难题：轻者造成套管堵塞、破裂、变形及锈蚀等，使不能正常抽水，从而影响正常热能利用的实际问题。严重的会造成砂埋井层井管，使井减产、停产，出砂过多甚至会造成地层亏空垮塌现象，进一步加剧地热水开采的难度。
常规的清砂方法将地热水携带的泥沙经由地面上的设备进行过滤分离，这种方法对地面设施造成不同程度的腐蚀及存在二次污染的可能。更重要的是，该方式未从根本上防止岩土层中泥沙的持续迁移现象。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，防止抽水取热或回灌时泥沙持续迁移的防移砂复合井管装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本防移砂复合井管装置，其特征在于，本装置包括通过定位结构设置在裸井区内的套管体，所述的套管体由内套管和外套管同轴套接而成，所述的外套管和内套管上均具有通孔结构，所述的外套管位于内套管周向外侧且所述的外套管下端和内套管下端相连，所述的外套管和内套管之间形成环形间隙，所述的环形间隙内设有过滤体，所述的过滤体侧部分别和外套管周向内侧或内套管周向外侧接触，在外套管和内套管之间设有用于控制过滤体和外套管周向内侧或内套管周向外侧接触面积大小的弹性升降控制结构。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的过滤体为周向呈环形设置在环形间隙内的升降百叶过滤布，且所述的升降百叶过滤布自上向下呈褶皱状设置。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的弹性升降控制结构包括通过活动安装结构滑动设置在环形间隙内的弹簧升降绳，所述的弹簧升降绳呈螺旋状自上向下设置，且所述的弹簧升降绳上端连接有弹簧绳升降装置，下端与内套管或外套管相连，且所述的升降百叶过滤布捆绑于弹簧升降绳上。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的活动安装结构包括若干自上向下依次设置在外套管和内套管之间的活塞式硬质分隔器，且所述的弹簧升降绳分别穿设于活塞式硬质分隔器。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的定位结构包括设置在套管体外侧的定位凸台，所述的定位凸台抵靠在井管末端从而使套管体固定于裸井区的井壁内。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的套管体活动设置在裸井区内，且所述的套管体连接有能驱动套管体竖直方向升降的套管升降装置。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的套管升降装置包括管体升降装置，所述的管体升降装置通过管体升降绳和套管体相连。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的内套管周向内侧设有沿内套管轴向延伸设置的数据线，所述的数据线上设有数据采集模块，且所述的数据线上端延伸至套管体上端外侧。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的数据采集模块为流速传感器、压力传感器及温度传感器中的任意一种或多种组合。
在上述防移砂复合井管装置中，所述的通孔结构包括若干分别设置在外套管周向或内套管周向的条形缝隙，条形缝隙均沿外套管或内套管轴向延伸设置，且所述的外套管上的条形缝隙和内套管上的条形缝隙分别相互对应或错位设置。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、外管与内管之间的升降百叶过滤布有效地防止了泥沙被地热水携带出地热层，起到了避免因泥沙缺失而导致的地质层亏空垮塌现象。
2、通过弹簧绳升降装置拉动弹簧升降绳，可以使得升降百叶过滤布存在紧压与伸展两种状态，能够满足井作为抽水井与回灌井两种工况下的切换要求。
3、通过布置在数据线上的传感器可以观测地热水流速分布、温度分布，通过管升降装置拉动管升降绳将套管移至地面进行清洗与维修。
附图说明
图1是本发明的施工时的半剖图；
图2是本发明的局部剖视图；
图3是本发明的外套管或内套管的结构剖视图；
图中，定位结构1、定位凸台11、套管体2、内套管21、外套管22、环形间隙23、过滤体24、升降百叶过滤布25、条形缝隙26、弹性升降控制结构3、弹簧升降绳31、弹簧绳升降装置32、活塞式硬质分隔器33、套管升降装置4、管体升降装置41、管体升降绳42、数据线5、流速传感器51、压力传感器52、温度传感器53。
具体实施方式
如图1-3所示，本防移砂复合井管装置，包括通过定位结构1设置在裸井区内的套管体2，例如，这里的定位结构1可以包括设置在套管体2外侧的定位凸台11，定位凸台11抵靠在井管末端从而使套管体2固定于裸井区的井壁内。优选地，这里的套管体2由内套管21和外套管22同轴套接而成，外套管22和内套管21上均具有通孔结构，其中，这里的通孔结构可以包括若干分别设置在外套管22周向或内套管21周向的条形缝隙26，条形缝隙26均沿外套管22或内套管21轴向延伸设置，且外套管22上的条形缝隙26和内套管21上的条形缝隙26分别相互对应或错位设置；其中，外套管22位于内套管21周向外侧且外套管22下端和内套管21下端相连，外套管22和内套管21之间形成环形间隙23，环形间隙23内设有过滤体24，过滤体24侧部分别和外套管22周向内侧或内套管21周向外侧接触，在外套管22和内套管21之间设有用于控制过滤体24和外套管22周向内侧或内套管21周向外侧接触面积大小的弹性升降控制结构3。
本实施例中的过滤体24为周向呈环形设置在环形间隙23内的升降百叶过滤布25，且升降百叶过滤布25自上向下呈褶皱状设置。其中，这里的弹性升降控制结构3包括通过活动安装结构滑动设置在环形间隙23内的弹簧升降绳31，弹簧升降绳31呈螺旋状自上向下设置，且弹簧升降绳31上端连接有弹簧绳升降装置32，下端与内套管21或外套管22相连，且升降百叶过滤布25捆绑于弹簧升降绳31上。例如，这里的活动安装结构可以包括若干自上向下依次设置在外套管22和内套管21之间的活塞式硬质分隔器33，且弹簧升降绳31分别穿设于活塞式硬质分隔器33。
进一步地，这里的套管体2活动设置在裸井区内，且套管体2连接有能驱动套管体2竖直方向升降的套管升降装置4。其中，套管升降装置4可以包括管体升降装置41，管体升降装置41通过管体升降绳42和套管体2相连。
为了实现本装置的稳定运行，这里的内套管21周向内侧设有沿内套管21轴向延伸设置的数据线5，数据线5上设有数据采集模块，且数据线5上端延伸至套管体2上端外侧。其中，数据采集模块可以为流速传感器51、压力传感器52及温度传感器53中的任意一种或多种组合。
具体来讲，本实施例的原理在于，施工时，本发明装置通过井管末端的定位凸台11使套管体2固定于裸井区的井壁内。套管体1由内套管21、外套管22组成，且外套管22与内套管21均采用塑料纵向裂缝管，地热水可以从管上的条形缝隙26中均匀流过。在内套管21和外套管22之间布置有捆绑于弹簧升降绳31上的升降百叶过滤布25，并通过很多活塞式硬质分隔器33固定在套管体2内。
当井用作抽水井时，套管体2间的升降百叶过滤布25始终处于紧压状态，较大的接触面积有利于使得地热水携带的泥沙被阻挡于过滤布前，而地热水可以顺利通过，防止了泥沙被地热水携带出地热层；
当井用作回灌井时，利用弹簧绳升降装置32拉动弹簧升降绳31，使得捆绑于弹簧升降绳31上的升降百叶过滤布25处于伸展状态，接触面积减小使得水流阻力减小，利于地热水的回灌，将砂粒原路返回地层裂隙中。
数据线5紧贴内套管21并延伸至地面，在内套管21上布置流速传感器51、压力传感器52和温度传感器53，可用来观测地热水开采情况。当数据采集模块显示流速降低、压力增大等情况时，意味着地热水开采出现异常，应及时清洗套管体2，利用管体升降装置41拉动管体升降绳42使套管体2脱离裸井区直达地面进行处理。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了定位结构1、定位凸台11、套管体2、内套管21、外套管22、环形间隙23、过滤体24、升降百叶过滤布25、条形缝隙26、弹性升降控制结构3、弹簧升降绳31、弹簧绳升降装置32、活塞式硬质分隔器33、套管升降装置4、管体升降装置41、管体升降绳42、数据线5、流速传感器51、压力传感器52、温度传感器53等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种防移砂复合井管装置，其特征在于，本装置包括通过定位结构(1)设置在裸井区内的套管体(2)，所述的套管体(2)由内套管(21)和外套管(22)同轴套接而成，所述的外套管(22)和内套管(21)上均具有通孔结构，所述的外套管(22)位于内套管(21)周向外侧且所述的外套管(22)下端和内套管(21)下端相连，所述的外套管(22)和内套管(21)之间形成环形间隙(23)，所述的环形间隙(23)内设有过滤体(24)，所述的过滤体(24)侧部分别和外套管(22)周向内侧或内套管(21)周向外侧接触，在外套管(22)和内套管(21)之间设有用于控制过滤体(24)和外套管(22)周向内侧或内套管(21)周向外侧接触面积大小的弹性升降控制结构(3)。
2.根据权利要求1所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的过滤体(24)为周向呈环形设置在环形间隙(23)内的升降百叶过滤布(25)，且所述的升降百叶过滤布(25)自上向下呈褶皱状设置。
3.根据权利要求2所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的弹性升降控制结构(3)包括通过活动安装结构滑动设置在环形间隙(23)内的弹簧升降绳(31)，所述的弹簧升降绳(31)呈螺旋状自上向下设置，且所述的弹簧升降绳(31)上端连接有弹簧绳升降装置(32)，下端与内套管(21)或外套管(22)相连，且所述的升降百叶过滤布(25)捆绑于弹簧升降绳(31)上。
4.根据权利要求3所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的活动安装结构包括若干自上向下依次设置在外套管(22)和内套管(21)之间的活塞式硬质分隔器(33)，且所述的弹簧升降绳(31)分别穿设于活塞式硬质分隔器(33)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的定位结构(1)包括设置在套管体(2)外侧的定位凸台(11)，所述的定位凸台(11)抵靠在井管末端从而使套管体(2)固定于裸井区的井壁内。
6.根据权利要求5所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的套管体(2)活动设置在裸井区内，且所述的套管体(2)连接有能驱动套管体(2)竖直方向升降的套管升降装置(4)。
7.根据权利要求6所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的套管升降装置(4)包括管体升降装置(41)，所述的管体升降装置(41)通过管体升降绳(42)和套管体(2)相连。
8.根据权利要求6所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的内套管(21)周向内侧设有沿内套管(21)轴向延伸设置的数据线(5)，所述的数据线(5)上设有数据采集模块，且所述的数据线(5)上端延伸至套管体(2)上端外侧。
9.根据权利要求8所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的数据采集模块为流速传感器(51)、压力传感器(52)及温度传感器(53)中的任意一种或多种组合。
10.根据权利要求1所述防移砂复合井管装置，其特征在于，所述的通孔结构包括若干分别设置在外套管(22)周向或内套管(21)周向的条形缝隙(26)，条形缝隙(26)均沿外套管(22)或内套管(21)轴向延伸设置，且所述的外套管(22)上的条形缝隙(26)和内套管(21)上的条形缝隙(26)分别相互对应或错位设置。
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