CN115143653B - 一种平行管循环取地热结构与工艺方案 - Google Patents

一种平行管循环取地热结构与工艺方案 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种平行管循环取地热结构与工艺方案，实现对地热井中取热管的悬挂定位，并完成对地热能的开采，其主要由地热井井口装置及地热井内取热管两部分组成，井口装置主要由管柱悬挂底法兰、三通、压板法兰、纵向连接法兰、投放管连接头、投放管悬挂器、插入管连接头、插入管悬挂器、双管悬挂器、单管压板组成，取热管部分包括地热井口法兰、投放管、导向与插管接头、插入管，该结构是通过三通引入工作介质，由投放管、插入管及井口形成通道，实现地热能的开采。本地热开采装置是实现不取水、高效开采地热能，其结构简单、占地面积较小、安装定位方便，并且适应性较好，相较于传统的地热开采系统成本较低、绿色环保，能够创造较大的经济效益。

Description

一种平行管循环取地热结构与工艺方案
技术领域
本发明涉及地热井地热开采领域，具体而言，涉及地热井中取热管及地热井井口装置。
背景技术
目前，在地热开采中常采用同心管式地埋管，传统的地热开采系统中，放置安装同心管式地埋管时，需要保证同心管式地埋管的中心线与地热井的中心线处于同一竖直线上，才能使同心管式地埋管正常下管工作，这样就为同心管式地埋管的安装固定带来很大的不便，而且结构较为复杂，占据地层面积较大，适应性差，而且在地埋管安装时，采用回填材料填满地热井，固定地埋管，这样导致初期投入成本较高。为了解决地热能同心管式地埋管结构复杂、安装固定不方便等问题，所以设计一种绿色环保取热、结构简单、方便安装固定的地热井中取热管结构及地热井井口装置显得很有必要。
发明内容
为了克服现地热井中常用的同心管式地埋管结构较为复杂、安装固定不方便，占据地层面积较大，适应性差以及初期投入成本较高等缺点，本发明的目的在于提供一种平行管循环取地热工艺与结构方案，其不仅结构简单、安装固定方便，而且占地面积较小，适应性较好，取热管悬挂在地热井中，以地层水为传热过渡介质，不需要回填材料进行填井来固定地埋管，因此其经济效益较好。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种平行管循环取地热结构与工艺方案，包括井口装置部分：管柱悬挂底法兰、三通、压板法兰、纵向连接法兰、投放管连接头、投放管悬挂器、投挂密封、插入管连接头、插入管悬挂器、插挂下密封、插挂上密封、双管悬挂器、双管悬挂密封、单管压板、压板密封，投放管连接头套在投放管上部入口端，投放管连接头上部连接着投放悬挂器，而投放悬挂器安装在双管悬挂器的台阶孔中，并在投放悬挂器上部安装有两道投放密封，对地热井口的投放部分进行密封；
插入管连接头套在插入管上部出口端，插入管连接头上部连接着插入管悬挂器，而插入管悬挂器安装在双管悬挂器的台阶孔中，并在投放管悬挂器上部安装有两道插挂上密封，投放管悬挂器下部安装有两道插挂下密封，对地热井口的排出口部分进行密封，插入管悬挂器的上部安装在单管压板的通孔中，单管压板安装在三通内孔中，并通过压板密封进行密封，双管悬挂器安装在管柱悬挂底法兰内部，管柱悬挂底法兰上部安装着三通，并通过螺母进行连接，而三通上部安装着压板法兰，并通过螺母进行连接，压板法兰上焊接着纵向连接法兰，最终实现对投放管和插入管悬挂定位；
地热井取热管部分：地热井口法兰、投放管、导向与插管接头、插入管底密封、插入管，导向与插管接头焊接在投放管底部，并与投放管一同下放到地热井中，通过投放管连接头进行连接定位，而插入管下放到地热井中，并插入到导向与插管接头的通孔内，并由插入管底密封进行密封，而插入管上部由插入管连接头进行连接定位，最后取热管部分与井口装置部分由地热井口法兰和管柱悬挂底法兰通过螺母进行连接。
本地热开采装置是保障高效开采地热能的重要装置，其结构简单、占地面积较小、安装定位方便及适应性好，相较于传统的地热开采系统能创造较大的经济效益。
附图说明
图1为本发明二维平面剖视图；
图2为双管悬挂器三维示意图；
图3为导向与插管接头三维示意图；
导向与插管接头(1)、投放管(2)、插入管(3)、地热井口法兰(4)、管柱悬挂底法兰(5)、双管悬挂器(6)、投放管连接头(7)、双管悬挂密封(8)、投放管悬挂器(9)、投挂密封(10)、三通(11)、单管压板(12)、压板密封(13)、压板法兰(14)、纵向连接法兰(15)、插挂上密封(16)、插入管悬挂器(17)、插挂下密封(18)、插入管连接头(19)、插入管底密封(20)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细叙述。
参照图1，一种平行管循环取地热结构与工艺方案，由导向与插管接头(1)、投放管(2)、插入管(3)、地热井口法兰(4)、管柱悬挂底法兰(5)、双管悬挂器(6)、投放管连接头(7)、双管悬挂密封(8)、投放管悬挂器(9)、投挂密封(10)、三通(11)、单管压板(12)、压板密封(13)、压板法兰(14)、纵向连接法兰(15)、插挂上密封(16)、插入管悬挂器(17)、插挂下密封(18)、插入管连接头(19)、插入管底密封(20)构成。
参照图1、图2、图3，所述地热井井口装置由管柱悬挂底法兰(5)、双管悬挂器(6)、投放管连接头(7)、双管悬挂密封(8)、投放管悬挂器(9)、投挂密封(10)、三通(11)、单管压板(12)、压板密封(13)、压板法兰(14)、纵向连接法兰(15)、插挂上密封(16)、插入管悬挂器(17)、插挂下密封(18)、插入管连接头(19)构成；投放管连接头(7)上部套装在投放管悬挂器(9)底部的螺纹孔内，下部连接着投放管(2)，双管悬挂器(6)上设置有台阶孔(6-1)，投放管悬挂器(9)安装在双管悬挂器台阶孔(6-1)中，并在投放管悬挂器(9)上部用投挂密封(10)实现投放管悬挂器(9)与双管悬挂器(6)之间的密封；插入管连接头(19)上部安装在插入管悬挂器(17)的通孔内，下部连接着插入管(3)，双管悬挂器(6)上设置有台阶孔(6-2)，插入管悬挂器(17)下部安装在双管悬挂器台阶孔(6-2)中，插入管悬挂器(17)上部安装在单管压板(12)的通孔内，并且通过单管压板(12)通孔中的台阶实现对管悬挂器(17)的固定，插入管悬挂器(17)的下部采用插挂下密封(18)实现插入管悬挂器(17)和双管悬挂器(6)之间的密封，插入管悬挂器(17)的上部采用插挂上密封(16)实现插入管悬挂器(17)和单管压板(12)之间的密封；双管悬挂器(6)安装在管柱悬挂底法兰(5)通孔内，并由管柱悬挂底法兰(5)内部的台阶以达到对双管悬挂器(6)的悬挂定位，双管悬挂器(6)下部由双管悬挂密封实现双管悬挂器(6)与管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，管柱悬挂底法兰(5)下部安装在地热井口法兰(4)上，并由螺母进行固定连接，管柱悬挂底法兰(5)上部安装着三通(11)并由螺母进行连接，单管压板(12)安装在三通(11)内部，并由三通(11)内部的台阶对单管压板(12)进行悬挂定位，而单管压板(12)和三通(11)之间由压板密封实现密封性能，三通(11)上端由螺母连接着压板法兰(14)，压板法兰(14)的通孔上焊接着纵向连接法兰(15)；
参照图1、图2、图3，所述地热井中取热装置由导向与插管接头(1)、投放管(2)、插入管(3)、地热井口法兰(4)、插入管底密封(20)构成；投放管(2)的上部安装在投放管连接头(7)底部的螺纹孔内，以实现对投放管(2)的悬挂定位，导向与插管接头(1)上设置有圆形凹槽，并在凹槽面上设置有通孔(1-1)，投放管(2)的底部焊接在导向与插管接头通孔(1-1)内，达到对导向与插管接头(1)投放与悬挂定位，插入管(3)上部安装在插入管连接头(19)底部的螺纹孔内，以实现对插入管(3)的悬挂定位，导向与插管接头(1)的凹槽面上设置有通孔(1-2)，插入管(3)底部安装在导向与插管接头通孔(1-2)内部，并由插入管底密封(20)实现插入管(3)和导向与插管接头(1)之间的密封；
参照图1～图3，其工作原理为：投放管(2)由投放管连接头(7)悬挂在地热井中，导向与插管接头(1)焊接在投放管(2)下部，随着投放管(2)放入地热井中，并达到对导向与插管接头(1)的悬挂定位，插入管(3)由插入管连接头(19)悬挂在地热井中，插入管(3)下放入地热井中，由导向与插管接头(1)的“v”形斜面对插入管(3)进行导向定位，使插入管(3)竖直安装在导向与插管接头(1)的通孔(6-2)中，地热井口装置部分与地热井内取热装置由地热井口法兰(4)和管柱悬挂底法兰(5)通过螺母连接。平行管取地热时，工作介质由三通右侧水平入口进入依次流入投放管悬挂器(9)、投放管连接头(7)和投放管(2)内，并且在投放管悬挂器(9)和双管悬挂器(6)之间用投挂密封(10)进行密封，双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间用双管悬挂密封(8)进行密封，防止工作介质外泄流入地热井，工作介质在投放管(2)内流动过程中以地热井中的地层水为传热介质开采地层热能，工作介质流过投放管(2)后流入导向与插管接头(1)中，以达到对工作介质引流导向的作用，之后流入插入管(3)，工作介质在流入插入管(3)时，由插入管底密封(20)进行插入管(3)和导向与插管接头(1)之间的密封，防止工作介质外泄，污染地层物质，并在插入管(3)中流动时，持续通过地热井中的地层水开采地热能，工作介质流出插入管(3)后依次通过插入管连接头(19)、插管悬挂器(17)、单管压板(12)、压板法兰(14)，最后通过纵向连接法兰(15)流出，在流出过程中，通过插挂下密封(18)实现插管悬挂器(17)和双管悬挂器(6)之间的密封，通过插挂上密封(16)实现插管悬挂器(17)和单管压板(12)之间的密封，而双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间由双管悬挂密封(8)实现密封，单管压板(12)和三通(11)之间由压板密封(13)实现密封，最终达到防止工作介质流出过程中泄露；
地热开采工艺的逆向流动地热开采，工作介质从纵向连接法兰(15)流入后，依次通过单管压板(12)、插入管悬挂器(17)和插入管连接头(19)，并由插挂上密封(16)来实现插入管悬挂器(17)和单管压板(12)之间的密封，防止工作介质泄露入三通(11)中，由插挂下密封(18)来实现插入管悬挂器(17)和双管悬挂器(6)之间的密封，双管悬挂密封(8)来实现双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，防止工作介质流入地热井中，污染地层物质，最后流入插入管(3)，工作介质在插入管(3)中流动时，通过插入管(3)和地热井中的地层水进行地热的开采；工作介质流到地热井底部，由插入管底密封(20)实现插入管(3)和导向与插管接头(1)之间的密封性能，防止工作介质流入地热井中，之后通过导向与插管接头(1)来引导工作介质流入投放管(2)，工作介质在投放管(2)中流动时，持续进行地热的开采，地热能开采结束后，工作介质流过投放连接头(7)、投放管悬挂器(9)，并由投挂密封(10)实现投投放管悬挂器(9)和双管悬挂器(6)之间的密封，双管悬挂密封(8)来实现双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，防止工作介质流入三通(11)，最后通过三通(11)右侧水平出口流出。

Claims (2)

1.一种平行管循环取地热结构，由导向与插管接头(1)、投放管(2)、插入管(3)、地热井口法兰(4)、管柱悬挂底法兰(5)、双管悬挂器(6)、投放管连接头(7)、双管悬挂密封(8)、投放管悬挂器(9)、投挂密封(10)、三通(11)、单管压板(12)、压板密封(13)、压板法兰(14)、纵向连接法兰(15)、插挂上密封(16)、插入管悬挂器(17)、插挂下密封(18)、插入管连接头(19)、插入管底密封(20)构成；
所述投放管连接头(7)上部套装在投放管悬挂器(9)底部的螺纹孔中，投放管连接头(7)下部连接着投放管(2)，双管悬挂器(6)上设置有台阶孔(6-1)，投放管悬挂器(9)安装在双管悬挂器台阶孔(6-1)中，并在投放管悬挂器(9)与双管悬挂器(6)之间设置了投挂密封(10)以形成密封结构；
所述插入管连接头(19)上部安装在插入管悬挂器(17)底部的螺纹孔内，插入管连接头(19)下部连接着插入管(3)，双管悬挂器(6)上设置有台阶孔(6-2)，插入管悬挂器(17)下部安装在双管悬挂器台阶孔(6-2)中，插入管悬挂器(17)上部安装在单管压板(12)的通孔内，并且在单管压板(12)的通孔中设置有台阶，以形成定位结构，插入管悬挂器(17)的下部在插入管悬挂器(17)和双管悬挂器(6)之间设置有插挂下密封(18)，以形成密封结构，插入管悬挂器(17)的上部在插入管悬挂器(17)和单管压板(12)之间设置有插挂上密封(16)，以形成密封结构；
所述双管悬挂器(6)安装在管柱悬挂底法兰(5)孔内，并且在管柱悬挂底法兰(5)内部设置了台阶，以形成定位结构，双管悬挂器(6)的下部在双管悬挂器(6)与管柱悬挂底法兰(5)之间设置有双管悬挂密封(8)，以形成密封结构，管柱悬挂底法兰(5)下部安装在地热井口法兰(4)上，并由螺母进行固定连接，管柱悬挂底法兰(5)上部安装着三通(11)并由螺母进行连接，单管压板(12)安装在三通(11)内部，并且在三通(11)的通孔中设置了台阶，以形成定位结构，而单管压板(12)和三通(11)之间设置了压板密封(13)，以形成密封结构，三通(11)上端由螺母连接着压板法兰(14)，压板法兰(14)的通孔上焊接着纵向连接法兰(15)；
所述投放管(2)的上部安装在投放管连接头(7)的螺纹孔内，导向与插管接头(1)上设置有圆形凹槽，并在凹槽面上设置有通孔(1-1)，投放管(2)的底部焊接在导向与插管接头通孔(1-1)内，导向与插管接头(1)上的“v”形斜面结构，形成导向定位结构，插入管(3)上部安装在插入管连接头(19)底部的螺纹孔内，导向与插管接头(1)的凹槽面上设置有通孔(1-2)，插入管(3)底部安装在导向与插管接头通孔(1-2)内部，并且在插入管(3)和导向与插管接头(1)之间设置了插入管底密封(20)形成密封结构。
2.一种平行管循环取地热工艺，应用于权利要求1所述的一种平行管循环取地热结构，其特征在于，所述平行管循环取地热工艺，工作介质从三通(11)右侧水平入口依次进入投放管悬挂器(9)、投放管连接头(7)，并由投挂密封(10)实现投放管悬挂器(9)和双管悬挂器(6)之间的密封，双管悬挂密封(8)以实现双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，最后进入投放管(2)，工作介质在投放管中流动时，通过投放管(2)和地热井中的地层水进行地热的开采；工作介质流到地热井底部，通过导向与插管接头(1)来引导工作介质流入插入管(3)，工作介质流入插入管(3)的过程中，由插入管底密封(20)来进行密封，工作介质在插入管(3)中流动时，持续进行地热的开采，地热能开采结束后，工作介质通过插入管连接头(19)、插入管悬挂器(17)、单管压板(12)、压板法兰(14)和纵向连接法兰(15)流出，工作介质流出过程中，由插挂下密封(18)来实现插入管悬挂器(17)和双管悬挂器(6)之间的密封，双管悬挂密封(8)来实现双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，插挂上密封(16)来实现插入管悬挂器(17)和单管压板(12)之间的密封，压板密封(13)来实现单管压板(12)和三通(11)之间的密封；
所述平行管循环取地热工艺的逆向流动地热开采，工作介质从纵向连接法兰(15)流入后，依次流过单管压板(12)、插入管悬挂器(17)和插入管连接头(19)，并由插挂上密封(16)来实现插入管悬挂器(17)和单管压板(12)之间的密封，由插挂下密封(18)来实现插入管悬挂器(17)和双管悬挂器(6)之间的密封，双管悬挂密封(8)来实现双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，最后流入插入管(3)，工作介质在插入管(3)中流动时，通过插入管(3)和地热井中的地层水进行地热的开采；工作介质流到地热井底部，由插入管底密封(20)实现插入管(3)和导向与插管接头(1)之间的密封性能，之后通过导向与插管接头(1)来引导工作介质流入投放管(2)，工作介质在投放管(2)中流动时，持续进行地热的开采，地热能开采结束后，工作介质流过投放管连接头(7)、投放管悬挂器(9)，并由投挂密封(10)实现投放管悬挂器(9)和双管悬挂器(6)之间的密封，双管悬挂密封(8)来实现双管悬挂器(6)和管柱悬挂底法兰(5)之间的密封，最后通过三通(11)右侧水平出口流出。
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