CN110230960B - 一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，该方法包括步骤：确定热失衡岩土体的区域和水流引入点；选取井口和确定造斜率，造斜段终端精确中第一靶点；以地下河水流引入点为第一靶点，第二靶点位于蓄能体内，第一靶点位置高于第二靶点，以这两个靶点打定向水平钻井；待定向水平钻井与热失衡岩土体的区域连通后，在热失衡岩土体的区域内地表打若干垂直炮孔；将药包安放好后采用封孔措施封堵炮孔，通过微差爆破起爆药包。本发明在蓄能体附近通过定向水平井引入地下水或地面水，并结合爆破增渗方法，有效解决地埋管周围岩土体热失衡，通过引入地下水带走多余的热量，大大提高了热泵的运行效率和使用年限。
Description
技术领域
本发明涉及一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，属于地埋管周围岩土体热失衡解决方法技术领域。
背景技术
地源热泵系统利用大地的蓄能来达到地源热平衡，又因为环保高效能、成本费用低等优点 ，在全世界范围内得到了大力的推广与应用 ，但又伴随着诸多的问题 ，地源热泵因常年运行存在着吸排热不平衡的问题 ，导致热失衡问题从而引起系统性能急剧下降。该发明考虑通过引入地下水至相应的热失衡岩体，使得地下水能够及时的带走多于的热量，从而达到降温的目的。
定向水平钻井技术在石油开采领域运用及其广泛，其技术已经发展的相当的成熟，在深达数千米的地下都可以实现精确钻孔，其在钻井过程中遇到的各种难题，都可以不同程度的得到解决。
采用聚能爆破致裂技术来增加岩体渗透率的方法，已经得到了越来越多的重视和应用。通过对岩体原有裂隙的扩展而不造成粉碎区已经运用得相当成熟。
为解决地埋管地源热泵热失衡问题，很多学者也提出了各种措施，就目前来说，其中最为有效的方法应该就是复合式地源热泵系统，但是这种方法系统较为复杂，且初期投资成本较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，该方法包括以下步骤：
（1）确定热失衡岩土体的区域（这里简称为蓄能体）和该区域附近可利用的地下水体或地表水资源位置，即水流引入点；
（2）在地下水体对应的地面选取钻井井口，确定造斜率，要求造斜段终端精确中第一靶点；
（3）以地下水体水流引入点为第一靶点，第二靶点位于蓄能体内，第一靶点位置高于第二靶点，以这两个靶点打定向水平钻井；
（4） 待定向水平钻井与热失衡岩土体的区域连通后，此时由于热失衡岩土体的区域内岩体致密渗透性低，导致由水平钻井引入的地下水在该区域内无法有效的渗透。所以需在热失衡岩土体的区域内地表打若干孔径为100mm的垂直炮孔；以爆破增渗的方法来增加蓄能岩体渗透率；
（5）确定炮孔深度；炮孔深度的取值是由被炸物（蓄能体）的实际厚度与炮孔正常超深同时决定的，破孔深度就等于蓄能体实际厚度加上正常超深值；
（6）待炮孔施工完毕之后用扩孔器对炮孔进行局部扩孔达到装药要求的炮孔大小；
（7）以不耦合装药方式将药包放置到炮孔内，炸药采用防水类型炸药，不耦合装药爆破包括径向不耦合装药以及轴向不耦合装药；
（8）将药包安放好后采用封孔措施封堵炮孔，通过微差爆破起爆药包。使得埋管周围岩体形成缝网结构。增加其渗透能力。
步骤（5）中炮孔深度应与蓄能体深度应匹配，炮孔超深值为炮孔直径的8-10倍。
步骤（7）中不耦合装药方式的不耦合系数为1.5。
步骤（8）中每两个相邻炮孔起爆间隔时间为30ms-50ms。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
（1）本发明在蓄能体附近通过定向水平井引入地下水或地面水，并结合爆破增渗方法，有效解决地埋管周围岩土体热失衡，通过引入地下水带走多余的热量，大大提高了热泵的运行效率和使用年限；
（2）本发明的方法，与复合式地源热泵系统相比较，更加的节约投资成本，系统相对较为简单，同时却有更好的降温效果；
（3）本发明的方法，实用性更加广泛，只要有地下水体特别是针对一些岩溶比较发育的地区，这种方法更加实用；
（4）本发明的方法，采用了延时起爆以致最大效果增大蓄能体内岩体的渗透率；
（5）本发明的方法，节约经济成本，实施较为简单，环保，无污染。
附图说明
图1 为本发明定向水平钻井与蓄能岩体空间层位立体示意图；
图2 为本发明定向水平钻井与蓄能岩体空间层位俯视图；
图3 为本发明爆破增渗方法中蓄能体内单个爆破孔炸药填装的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-3所示，一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，该方法包括以下步骤：
（1）确定热失衡岩土体的区域（这里简称为蓄能体）和该区域附近可利用的地下水体或地表水资源位置，即水流引入点；
（2）在地下水体对应的地面选取钻井井口，确定造斜率，要求造斜段终端精确中第一靶点；
（3）以地下水体水流引入点为第一靶点，第二靶点位于蓄能体内，第一靶点位置高于第二靶点，以这两个靶点打定向水平钻井，使用直径为215.9mmPDC钻头打定向水平井；
（4） 待定向水平钻井与热失衡岩土体的区域连通后，此时由于热失衡岩土体的区域内岩体致密渗透性低，导致由水平钻井引入的地下水在该区域内无法有效的渗透。所以需在热失衡岩土体的区域内地表打若干孔径为100mm的垂直炮孔；以爆破增渗的方法来增加蓄能岩体渗透率；
（5）确定炮孔深度；炮孔深度的取值是由被炸物（蓄能体）的实际厚度与炮孔正常超深同时决定的，破孔深度就等于蓄能体实际厚度加上正常超深值；
（6）待炮孔施工完毕之后用扩孔器对炮孔进行局部扩孔达到装药要求的炮孔大小；
（7）以不耦合装药方式将药包放置到炮孔内，炸药采用防水类型炸药，不耦合装药爆破包括径向不耦合装药以及轴向不耦合装药；
（8）将药包安放好后采用封孔措施封堵炮孔，通过微差爆破起爆药包，使得埋管周围岩体形成缝网结构，增加其渗透能力。
步骤（5）中炮孔深度应与蓄能体深度应匹配，炮孔超深值为炮孔直径的8-10倍。
步骤（7）中不耦合装药方式的不耦合系数为1.5。
步骤（8）中每两个相邻炮孔起爆间隔时间为30ms-50ms。
贵州某大学在图书馆安装了地源热泵系统，其图书馆前边有大片空地，故将地埋管埋在了这片空地区域内。由于该地区夏季较为炎热，大量的热量通过地埋管摄入蓄能体，所以该热泵系统在一个周期下来后，由于冷热量的供需不平衡，导致该地埋管区域内岩体温度逐年升高。为解决这一问题，对该系统进行分析，结果显示该层位岩性为致密的碳酸盐岩，渗透率低，多余的热量不能及时扩散，是导致该区域岩体热失衡的主要因素。所以拟对该区域内岩体进行裂隙改造，以此来增加该蓄能体渗透率。现采用爆破增渗的方法增加蓄能体渗透性，使热量容易扩散。同时考虑到，贵州地区为喀斯特地貌，地下溶洞、河流众多，勘探发现在距蓄能体200米处有一流量较大的地下水体，决定以打定向水平井的方式将该地下水体的部分水量引入热失衡岩体，采用本发明的方法通过引人的水流通过裂隙将多余的热量及时带走。
采用本发明的方法施工完毕后，监测结果显示，由水平钻井引入的地下水在经过改造后的岩体时，大量的热量被及时的带走，有效的缓解了该区域内岩体热失衡问题。
综上所述，本发明在缓解地埋管周围岩土体的热失衡问题上具有明显效果，同时又具有施工简单方便、节约资源，绿色环保等优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）确定热失衡岩土体的区域和该区域附近可利用的地下水体或地表水资源位置，即水流引入点；
（2）在地下水体对应的地面选取钻井井口，确定造斜率，要求造斜段终端精确中第一靶点；
（3）以地下水体水流引入点为第一靶点，第二靶点位于热失衡岩土体的区域内，第一靶点位置高于第二靶点，以这两个靶点打定向水平钻井；
（4） 待定向水平钻井与热失衡岩土体的区域连通后，在热失衡岩土体的区域内地表打若干孔径为100mm的垂直炮孔；
（5）确定炮孔深度；炮孔深度就等于热失衡岩土体的区域实际厚度加上炮孔正常超深值；炮孔正常超深值为炮孔直径的8-10倍；
（6）待炮孔施工完毕之后用扩孔器对炮孔进行局部扩孔达到装药要求的炮孔大小；
（7）以不耦合装药方式将药包放置到炮孔内，炸药采用防水类型炸药，不耦合装药爆破包括径向不耦合装药以及轴向不耦合装药；
（8）将药包安放好后采用封孔措施封堵炮孔，通过微差爆破起爆药包；每两个相邻炮孔起爆间隔时间为30ms-50ms。
2.根据权利要求1所述的一种治理地埋管周围岩土体热失衡的方法，其特征在于：步骤（7）中不耦合装药方式的不耦合系数为1.5。
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