CN108643860B - 冻土地带深水井防冻方法及防冻深水井 - Google Patents

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Abstract

本发明公开防冻效果好、防冻能耗小的冻土地带深水井防冻方法及防冻深水井。冻土地带防冻深水井包括外井壁(11)、内水井管(12)，还包括套装在内水井管(12)与外井壁(11)之间的外水井管(13)，所述外水井管(13)与内水井管(12)之间设有空隙(14)；所述外水井管(13)与内水井管(12)下端密闭连接，并设有至少一个循环水入口(61、62)，所述循环水入口(61、62)与循环水泵(51、52)出口相通；所述外水井管(13)与内水井管(12)上端密闭连接，在内水井管(12)上部侧壁设有连通内、外水井管(12、13)之间的空隙(14)与内水井管(12)内部的循环水出口(63、64)。

Description

冻土地带深水井防冻方法及防冻深水井
技术领域
本发明属于取水工程技术领域，特别是一种防冻效果好、防冻能耗小的冻土地带深水井防冻方法及防冻深水井。
背景技术
在冬季或气候严寒地区，打的水井在不抽水工作时，在冻土层或永冻层区域的井壁管、水泵及水泵出水管极易被冻结，导致水泵无法出水，影响正常供水。如果夏季的地表热量无法传递到多年冻土层，水井一旦结冰，将会导致水井报废，造成经济损失与资源浪费。
现有的水井防冻专利技术主要是电伴热技术，如中国实用新型专利“基于微型计算机控制的油田水井防冻装置”(申请号：201420058022.9，公开日：2014-06-25),其水井包括井口、井壁、水泵及出水管上的保温感应线圈，通过在水井出水管上加保温感应线圈，利用通电加热方式，解决现有油田水井的导出管容易在冬季发生冻堵事故的问题。中国发明专利“注水井测试配套用防喷管和电缆的防冻工艺”(申请号：201110222550.4，公开日：2012-01-04)，其基本原理也是通过通电加热来解决水井出水管的防结冰问题。现有水井防冻专利都是解决冬季暴露在空气中或埋在融冻层(即冬季结冻，夏季融冻，无多年冻土层地区一般也称冻土层，深度一般在2～3米以内)中管道的防冻问题。
因此，现有技术存在的问题是：处于冻土地带的水井防冻耗能大，且由于水井防冻深度不够深，防冻效果不可靠。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冻土地带深水井防冻方法，防冻效果好、防冻能耗小。
本发明的另一目的在于提供一种防冻效果好、防冻能耗小的冻土地带防冻深水井。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种冻土地带深水井防冻方法，当深水井主水泵不工作时，实时检测外井壁内侧竖向各点温度；当外井壁内侧竖向某点温度达到冰点时，使内水井管中的水保持流动状态。
实现本发明另一目的的技术解决方案为：
一种冻土地带防冻深水井，包括外井壁11，所述外井壁11底端穿过冻土层21与底层基岩22密闭相连，上端伸出地面并与出水阀门31相连，还包括置于外井壁11内的内水井管12，所述内水井管12下部伸入外井壁11内的水平面23以下，底端与主水泵4密闭相连，内水井管12上端通过出水口32与出水阀门31相通；
还包括套装在内水井管12与外井壁11之间的外水井管13，所述外水井管13与内水井管12之间设有空隙14；
所述外水井管13与内水井管12下端密闭连接，并设有至少一个循环水入口61、62，所述循环水入口61、62与循环水泵51、52出口相通；所述外水井管13与内水井管12上端密闭连接，在内水井管12上部侧壁设有连通内、外水井管12、13之间的空隙14与内水井管12内部的循环水出口63、64。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、防冻效果好：利用循环水泵使水流动产生的热能和辅热系统辅助加热，两套系统保证水井不被冻坏。
2、防冻能耗小：利用温度检测系统检测水井温度，感应冻土层位置。当感应冻土层温度不低于解冻温度时，无需启动温度检测及辅热线系统和循环水泵；当感应冻土层温度低于解冻温度时，启动循环水泵，使用水流动产生的热能防治水井解冻，并进行温度感应冻土层范围水井的温度，若仍然出现解冻现象，启动辅热系统。相比与原有装置使整个水井壁一直进行加热，而不去感应温度和选择适合的方式防治水井不解冻，耗能更小。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明冻土地带防冻水井的结构示意图。
图2为图1中水井下部放大图。
图3为图2的俯视图。
图4为图1中水井上部放大图。
图中，外井壁11，内水井管12，外水井管13，空隙14，
冻土层21，底层基岩22，水平面23，
出水阀门31，出水口32，主水泵4，循环水泵51、52，
循环水入口61、62，循环水出口63、64，
温度检测及辅热线系统71，温度检测及辅热控制仪72，
太阳能电源8。
具体实施方式
本发明冻土地带深水井防冻方法，其主要步骤包括：
当深水井主水泵不工作时，实时检测外井壁内侧竖向各点温度；
当外井壁内侧竖向某点温度达到冰点时，使内水井管中的水保持流动状态。
为实现当深水井主水泵不工作时，实时检测外井壁内侧竖向各点温度，可采用下述优选方法：
沿外井壁内侧竖向设置温度检测及辅热线系统71，实时检测外井壁内侧竖向各点温度。
为实现本发明冻土地带深水井防冻方法，优选采用如图1所示的冻土地带防冻深水井。
如图1所示，本发明冻土地带防冻深水井，包括外井壁11，所述外井壁11底端穿过冻土层21与底层基岩22密闭相连，上端伸出地面并与出水阀门31相连，还包括置于外井壁11内的内水井管12，所述内水井管12下部伸入外井壁11内的水平面23以下，底端与主水泵4密闭相连，内水井管12上端通过出水口32与出水阀门31相通；
还包括套装在内水井管12与外井壁11之间的外水井管13，所述外水井管13与内水井管12之间设有空隙14；
所述外水井管13与内水井管12下端密闭连接，并设有至少一个循环水入口61、62，所述循环水入口61、62与循环水泵51、52出口相通；所述外水井管13与内水井管12上端密闭连接，在内水井管12上部侧壁设有连通内、外水井管12、13之间的空隙14与内水井管12内部的循环水出口63、64。
为使防冰循环水流动均，综合平衡节能、简化系统和防冰效果好多方面，优选地，外水井管13与内水井管12下端之间设有二个循环水入口61、62，每个循环水入口61、62分别与一台循环水泵51、52相通。
进一步，还包括温度检测及辅热线系统71，所述温度检测及辅热线系统71置于外水井管13内侧，沿外水井管13轴向通长布置。
所述温度检测及辅热线系统71与温度检测及辅热控制仪72电连接。
所述温度检测及辅热控制仪72与太阳能电源8电连接。
温度检测及辅热线系统71、温度检测及辅热控制仪72、太阳能电源8可采用现有技术中任何成熟的系统。为现有技术，本文不再赘述。
本发明冻土地带防冻深水井的工作过程如下：
1、主水泵4正常工作时：
循环水泵51、52不工作。
2、主水泵4停止工作时：
温度检测及辅热线系统71及温度检测及辅热控制仪72工作，实时检测外井壁内侧竖向各点温度；
当外井壁内侧竖向某点温度达到冰点时，启动循环水泵51、52，井水经循环水泵51、52、循环水入口61、62、内、外水井管12、13之间的空隙14、循环水出口63、64，流入内水井管12内部，回到井底，使内水井管12中的水保持流动状态，不受冰土层结冰的影响，满足主水泵4可以随时启动泵水的技术要求。
同时，温度检测及辅热线系统71还可针对冻土部位定点加热，使冻土层区域与整个水井温度保持一致，既起到防冻作用，同时还节约加热能源。
本发明的优点在于可以感应冻土层的温度决定是否启动系统节约了不必要的能耗。且循环水泵使水在水井内外管中循环，利用水流动产生的热能防治水井部分结冻。且结构简单，方便使用，成本低廉，便与推广。

Claims (5)

1.一种冻土地带深水井防冻方法，当深水井主水泵不工作时，实时检测外井壁内侧竖向各点温度；
当外井壁内侧竖向某点温度达到冰点时，使内水井管中的水保持流动状态；
沿外井壁内侧竖向设置温度检测及辅热线系统(71)，实时检测外井壁内侧竖向各点温度，其特征在于：
在内水井管(12)与外井壁(11)之间设置外水井管(13)，所述外水井管(13)与内水井管(12)之间设有空隙(14)；
所述外水井管(13)与内水井管(12)下端密闭连接，并设有至少一个循环水入口(61、62)，所述循环水入口(61、62)与循环水泵(51、52)出口相通；所述外水井管(13)与内水井管(12)上端密闭连接，在内水井管(12)上部侧壁设有连通内、外水井管(12、13)之间的空隙(14)与内水井管(12)内部的循环水出口(63、64)；
所述温度检测及辅热线系统(71)置于外水井管(13)内侧，沿外水井管(13)轴向通长布置。
2.一种冻土地带防冻深水井，包括外井壁(11)，所述外井壁(11)底端穿过冻土层(21)与底层基岩(22)密闭相连，上端伸出地面并与出水阀门(31)相连，还包括置于外井壁(11)内的内水井管(12)，所述内水井管(12)下部伸入外井壁(11)内的水平面(23)以下，底端与主水泵(4)密闭相连，内水井管(12)上端通过出水口(32)与出水阀门(31)相通；
其特征在于：
还包括套装在内水井管(12)与外井壁(11)之间的外水井管(13)，所述外水井管(13)与内水井管(12)之间设有空隙(14)；
所述外水井管(13)与内水井管(12)下端密闭连接，并设有至少一个循环水入口(61、62)，所述循环水入口(61、62)与循环水泵(51、52)出口相通；所述外水井管(13)与内水井管(12)上端密闭连接，在内水井管(12)上部侧壁设有连通内、外水井管(12、13)之间的空隙(14)与内水井管(12)内部的循环水出口(63、64)；
还包括温度检测及辅热线系统(71)，所述温度检测及辅热线系统(71)置于外水井管(13)内侧，沿外水井管(13)轴向通长布置。
3.根据权利要求2所述的冻土地带防冻深水井，其特征在于：
外水井管(13)与内水井管(12)下端之间设有二个循环水入口(61、62)，每个循环水入口(61、62)分别与一台循环水泵(51、52)相通。
4.根据权利要求2或3所述的冻土地带防冻深水井，其特征在于：
所述温度检测及辅热线系统(71)与温度检测及辅热控制仪(72)电连接。
5.根据权利要求4所述的冻土地带防冻深水井，其特征在于：
所述温度检测及辅热控制仪(72)与太阳能电源(8)电连接。
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