CN110424928B - 一种交错式高效增强型地热注采单井结构及其完井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增强型地热完井施工方法领域，尤其是一种交错式高效增强型地热注采单井结构及其完井方法，包括设置在直井段的内管与外管，所述内管与所述外管同轴设置，所述内管与所述外管之间形成环形空间，在内管与外管下方的直井段安装有一转换机构，所述转换机构用于实现将冷水由其朝向井底的中心端流出、用于将换热后的热水转换至内管采出。整体结构设计便捷合理，采用环空注水转中心的延伸管路注水，使得冷水由中心流出，保持较低水温来增大温差，提高换热效果，产能效率高；同时，考虑到后续除垢问题，采用转换接头使得换热后的热水由内管采处，实现了内管采水，便于后期除垢，具有良好的实际应用意义，在实际使用中具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及增强型地热完井施工方法领域，尤其是一种交错式高效增强型地热注采单井结构及其完井方法。
背景技术
传统的单井回灌式的增强型地热系统采用的是外管向井内注冷水、内管向外回灌热水，这种采用井管内采出水，从内管注入水的方式的缺点是：在冷水到达地下井管端部时由于其的前段部位的已经与岩层经过了初步的换热，会导致上述所说的近井口处形成温度降的漏斗，抵达井端时冷水温度较高、与周围的岩层的温差较小，在丛式井情况下，影响采出效果，因此该种结构使得井端处的换热效果差。
为此，现在也有诸多施工单位设计了新的单井结构来提高地热系统的换热效率，其主要采用的形式是改变传统的注水与回灌的方式，采用内管注冷水、外管回灌热水的方式，使得冷水到达地下井端时保持较低温度，以增大冷水与岩层的温差，从而可以提高井端处的换热效果。虽然，上述结构相对于传统的单井结构能够实现换热效率的提高，但是，该种结构在采出水时，通常情况下是在内管与外管环形空间采出水。由于管路的导热性，从井底采出的高温水会降温此时水中的矿物质会结晶易形成水垢，因此，在内管的外壁与外管的内壁之间容易形成水垢。该种情况下除垢非常困难，需取出油管进行地面除垢。
因此，如何使得在丛式井情况下提高采热效果以及除垢问题时目前增强型地热系统施工时的一大难点。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一所采用的技术方案是：一种交错式高效增强型地热注采单井结构，包括设置在直井段的内管与外管，所述内管与所述外管同轴设置，所述内管与所述外管之间形成环形空间，在内管与外管下方的直井段安装有一转换机构，所述转换机构用于实现将冷水由其朝向井底的中心端流出、用于将换热后的热水转换至内管采出。
优选地，所述转换机构为一转换接头。
优选地，所述转换接头包括同轴设置的外连接头与内连接头，所述外连接头的上端与所述外管的下端相抵，所述内连接头的上端与所述内管的下端相抵，在外连接头与内连接头的中段固定安装有一封堵盘，位于封堵盘上方的内管内腔通过两对称设置的采水连通管与位于封堵盘下方的斜井段相连通，位于封堵盘下方的内连接头下端的延伸管路内腔通过两对称设置的注水连通管与位于封堵盘上方的环形空间相连通，各所述采水连通管与各所述注水连通管分别间隔设置。
优选地，所述转换接头的内连接头的延伸管路伸向井底且距离井底1-2mm。
一种交错式高效增强型地热注采单井结构完井方法，包括如下步骤：
S1：钻井、完井；
S2：下入转换接头、打孔管；
直井段内依次下入转换接头与177.8mm的打孔管（即外管）（打孔管只下到斜井段处裸眼层段）。
S3：下入隔热油管；
打孔管内下入88.9mm+101.6mm隔热油管（即内管）；
S4：环空注水；
由隔热油管（即内管）外侧的环形空间注冷水，隔热油管内采热水的方式进行单井循环注采。
考虑到采热水时的结垢问题，在直井段通过转换接头进行内外环空变换，即到井底时是转换接头的内管路内冷水向下循环，热水不从环形空间向上返出，转而从隔热油管内返出，此时除垢就可以在隔热油管内完成。
优选地，所述转换接头的内连接头的延伸管路伸向井底且距离井底1-2mm。
本发明的有益效果体现在：整体结构设计便捷合理，采用环空注水转中心的延伸管路注水，使得冷水由中心流出，保持较低水温来增大温差，提高换热效果，产能效率高；同时，考虑到后续除垢问题，采用转换接头使得换热后的热水由内管采处，实现了内管采水，便于后期除垢，具有良好的实际应用意义，在实际使用中具有良好的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的局部放大结构示意图。
图3为本发明的转换接头去除延伸管路的俯视图。
图4为图3的A-A向剖视结构示意图。
图5为图3的B-B向剖视结构示意图。
图6为本发明中转换接头的剖视立体结构示意图。
图中，1、内管； 2、外管；3、环形空间； 4、转换机构；41、外连接头；42、内连接头；43、封堵盘；44、延伸管路；45、注水连通管；46、采水连通管； 5、斜井段；6、水平井。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-6中所示，一种交错式高效增强型地热注采单井结构，包括设置在直井段的内管1与外管2，所述内管1与所述外管2同轴设置，所述内管1与所述外管2之间形成环形空间3，在内管1与外管2下方的直井段安装有一转换机构4，所述转换机构4用于实现将冷水由其朝向井底的中心端流出、用于将换热后的热水转换至内管1采出。
采用本单井结构在使用的过程中既能够保证提高换热效率的同时又不增加后续维修时的难度，整体结构简单，施工成本低；长期使用后，即使内管1产生水垢也较易清理，高效便捷，具有良好的实际应用意义。
优选地，所述转换机构4为一转换接头。
优选地，所述转换接头包括同轴设置的外连接头41与内连接头42，所述外连接头41的上端与所述外管2的下端相抵，所述内连接头42的上端与所述内管1的下端相抵，在外连接头41与内连接头42的中段固定安装有一封堵盘43，位于封堵盘43上方的内管1内腔通过两对称设置的采水连通管46与位于封堵盘43下方的斜井段5相连通，位于封堵盘43下方的内连接头42下端的延伸管路44内腔通过两对称设置的注水连通管45与位于封堵盘43上方的环形空间3相连通，各所述采水连通管46与各所述注水连通管45分别间隔设置。
优选地，所述转换接头的内连接头42的延伸管路44伸向井底且距离井底1-2mm。设置间隔距离主要是为了方便冷水在此处有延伸管路44流出后向其外侧的水平井内回流。
一种交错式高效增强型地热注采单井结构完井方法，包括如下步骤：
S1：钻井、完井；
S2：下入转换接头、打孔管；
直井段内依次下入转换接头与177.8mm的打孔管（即外管2）（打孔管只下到斜井段5处裸眼层段）。
S3：下入隔热油管；
打孔管内下入88.9mm+101.6mm隔热油管（即内管1）；
S4：环空注水；
由隔热油管（即内管1）外侧的环形空间3注冷水，隔热油管内采热水的方式进行单井循环注采。
考虑到采热水时的结垢问题，在直井段通过转换接头进行内外环空变换，即到水平井6井底时是转换接头的内管1路内冷水向下循环，热水不从环形空间3向上返出，转而从隔热油管内返出，此时除垢就可以在隔热油管内完成。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种交错式高效增强型地热注采单井结构，其特征在于：包括设置在直井段的内管与外管，所述内管与所述外管同轴设置，所述内管与所述外管之间形成环形空间，在内管与外管下方的直井段安装有一转换机构，所述转换机构用于实现将冷水由其朝向井底的中心端流出、用于将换热后的热水转换至内管采出；
所述转换机构为一转换接头；
所述转换接头包括同轴设置的外连接头与内连接头，所述外连接头的上端与所述外管的下端相抵，所述内连接头的上端与所述内管的下端相抵，在外连接头与内连接头的中段固定安装有一封堵盘，位于封堵盘上方的内管内腔通过两对称设置的采水连通管与位于封堵盘下方的斜井段相连通，位于封堵盘下方的内连接头下端的延伸管路内腔通过两对称设置的注水连通管与位于封堵盘上方的环形空间相连通，各所述采水连通管与各所述注水连通管分别间隔设置；
在直井段通过转换接头进行内外环空变换，即到水平井井底时转换接头的内管路内冷水向下循环，热水不从环形空间向上返出，转而从隔热油管内返出，此时除垢可以在隔热油管内完成。
2.一种利用权利要求1所述的交错式高效增强型地热注采单井结构的完井方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：钻井、完井；
S2：下入转换接头、打孔管；
直井段内依次下入转换接头与177.8mm的打孔管，打孔管只下到斜井段处裸眼层段；
S3：下入隔热油管；
打孔管内下入88.9mm+101.6mm隔热油管；
S4：环空注水；
由隔热油管外侧的环形空间注冷水，隔热油管内采热水的方式进行单井循环注采。
3.根据权利要求2所述的交错式高效增强型地热注采单井结构完井方法，其特征在于：所述转换接头的内连接头的延伸管路伸向井底且距离井底1-2mm。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2734889A1 (de) * | 1977-04-21 | 1978-10-26 | Zutter Joe Kurt | Sonnenenergie-kollektor-einrichtung |
| CN109724277A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-05-07 | 河北地质大学 | 地热井换热装置 |
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