CN115628830B - 用于地热资源勘查中的热源测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地热勘查应用技术领域，尤其涉及一种用于地热资源勘查中的热源测温装置。包括套管以及设置在套管端部的测温件，其特征在于，所述套管外套装有保护管，所述保护管包括管体以及设置在管体外的加强环，所述加强环沿管体的轴线方向间隔设置，相邻加强环之间形成V型的沟槽，所述加强环的外缘设置有间隔槽，所述间隔槽沿管体的轴线方向设置，所述间隔槽均匀分布在加强环的外缘，所述保护管的底部连接有导向圆台，本发明通过在传统的套管外增加一层保护管，从而达到增加套管强度的目的，同时，通过设置在保护管外的加强环形成对剪应力的分解，从而降低剪应力对保护管的冲击，从而达到提高管套强度的目的。

Description

用于地热资源勘查中的热源测温装置

技术领域

本发明属于地热勘查应用技术领域，尤其涉及一种用于地热资源勘查中的热源测温装置。

背景技术

赋存于地球内部的热能，是一种巨大的自然能源，它通过火山爆发、温泉、间隙喷泉及岩石的热传导等形式不断地向地传送和散失热量。火山爆发时喷出的熔岩浆或是从地下喷出或涌出的地下热水和蒸汽都是巨大的载热体，它们不断地将地球内部的热能带到地表，在地表或近地表处形成强烈的地热显示和具有经济开发价值的热田，为人类提供廉价的洁净能源。

寻找地热异常区对开发利用地热十分重要，因为在这种地区凿地热井，同样的深度，同样的投资可以获得较高的热流体温度。所以地热异常是圈定和评价地热田极为重要的因素。地热异常是探寻地热田的直接标志，因此，在地热田勘查工作中首先要进行地温测量以及圈定地热异常范围和分布特点等。

目前，地温测量包括遥感测量法和地下测量法两种方法，遥感测量法适用于大面积地热勘查，方法是在人造地球卫星或飞机上装置红外扫描器，测量地表辐射或反射的红外电磁波，可以测量全球或一个测区的地表温度场特征及其变化，并给出红外扫描图像，以此来圈定地热异常区的范围。地下测量法适用于区域或局部地热勘查，需在钻孔或浅孔中直接进行地温测量。

在深孔地温测量中，一般是指孔深大于200m的钻孔测量，在钻井测量一般要再停钻48小时候进行，其主要通过石英晶体作温度计的该精度井底温度长期观测，其精度可以达到0.001℃。这种长期高精度井温观测也可以用来监测地震活动和进行地震预报研究，同时，地温数据对农业生产也起到了重要的指导作用。

但由于从地域地表到待测温度层深度的纵向温度梯度存在梯度温差，这个温差会引起土层存在不同的热应力分布，并在一定范围内可能对深层地温套管形成剪应力作用，从而导致深层地温套管受应力作用的影响而发生形变，进而影响到温度计的正常使用，为此，如何应对剪应力的问题，是目前长期高精度测量所存在的技术问题。

发明内容

本发明针对上述的温套管所存在的剪应力的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、加工方便且能够有效提高抗剪应力效果的用于地热资源勘查中的热源测温装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种用于地热资源勘查中的热源测温装置，包括套管以及设置在套管端部的测温件，所述套管外套装有保护管，所述保护管包括管体以及设置在管体外的加强环，所述加强环沿管体的轴线方向间隔设置，相邻加强环之间形成V型的沟槽，所述加强环的外缘设置有间隔槽，所述间隔槽沿管体的轴线方向设置，所述间隔槽均匀分布在加强环的外缘，所述保护管的底部连接有导向圆台，所述导向圆台的中部设置有通孔，所述通孔内设置有固定柱，所述固定柱中空设置，所述固定柱的侧壁上设置有弹簧凸起，所述弹簧凸起伸出固定柱的一端截面呈直角三角形状设置，所述弹簧凸起的斜面朝下设置，所述通孔的侧壁上设置有与弹簧凸起相配合的凹槽，所述固定柱的底部设置有固定槽，所述导向圆台的底部设置有密封盖，所述密封盖与固定槽之间螺纹连接，所述通孔内还设置有密封罩，所述密封罩的中部设置有穿孔，所述穿孔的外缘设置有弹性圈，所述测温件上设置有与弹性圈相配合的环形槽。

作为优选，所述密封罩设置在固定柱的上方。

作为优选，所述保护管内套装有辅助保护管，所述辅助保护管和保护管之间间隔设置，所述辅助保护管和保护管之间设置有支撑板，所述支撑板均匀的分布在辅助保护管和保护管之间。

作为优选，所述保护管分段套装在套管外，相邻保护管之间设置有连接管，所述保护管与连接管之间螺纹连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、 本发明提供一种地热资源勘查中的热源测温装置，通过在传统的套管外增加一层保护管，从而达到增加套管强度的目的，同时，通过设置在保护管外的加强环形成对剪应力的分解，从而降低剪应力对保护管的冲击，从而达到提高管套强度的目的，另外，为了保证保护管的密封，通过导向圆台、固定柱、密封盖以及密封罩的设置，避免了保护管内进水的问题，从而提高保护管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供保护管的结构示意图；

图2为实施例1提供图1的局部机构示意图；

图3为实施例1提供的导向圆台的半剖图；

图4为实施例1提供的导向圆台另一角度的半剖图；

图5为实施例1提供的连接管的结构示意图；

图6为实施例1提供的套管和测温件之间的局部结构示意图；

图7为实施例1提供的保护管插入时的状态图；

图8为实施例1提供的地热资源勘查中的热源测温装置使用时的状态图；

以上各图中，1、套管；2、测温件；21、环形槽；3、保护管；31、管体；32、加强环；33、间隔槽；4、导向圆台；41、导向翅；42、通孔；421、凹槽；43、密封罩；431、穿孔；44、弹性圈；5、固定柱；51、弹簧凸起；52、固定槽；6、密封盖；7、辅助保护管；71、支撑板；8、连接管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1~图8所示，本实施例旨在解决现有长期测温装置中受剪应力影响导致套管1使用寿命降低，从而影响测温的技术问题。

为此，本实施例提供的用于地热资源勘查中的热源测温装置，包括套管1以及设置在套管1端部的测温件2，套管1和测温件2都是现有常见的结构，故在本实施例中，对其不加详细描述。

考虑到剪应力的作用导致了套管1损坏，从而使地下水进入到了套管1内，进而腐蚀了相应的电线等电子设备，最终导致整个测温装置无法使用，为此，在本实施例中，在套管1外套装有保护管3，保护管3顾名思义，其就是用于保护套管1的外管。

考虑到单纯增加一层套管1，其虽然能够延缓剪应力的破坏，但是也不会有太大的效果，为此，本实施例中，从分解剪应力的方向上对套管1进行了改进，具体的说，保护管3包括管体31以及设置在管体31外的加强环32，加强环32沿管体31的轴线方向间隔设置，相邻加强环32之间形成V型的沟槽（图中未标注），即，在加强环32的上下面做斜面处理，同时，相邻的两个加强环32之间紧靠设置，这样设置的目的，就是将周围土壤给的压力给分散掉，总所周知，剪应力是应力的一种，定义为单位面积上所承受的力，这样结构设计，能够达到增大受力面积的目的，同时，加强环32的结构类似现有盾构机中盘形滚刀的滚刀盘的形状，其能够对其挤压过来的土壤进行破碎，从而达到分散压力的目的，进而进一步降低压力，从而达到提高支撑力的目的。

考虑到土壤受到加强环32的破碎，为了避免其在沟槽内堆积，在加强环32的外缘设置有间隔槽33，间隔槽33为弧形槽，这样设置的目的，方便破碎的土壤顺着间隔槽33下移，另外，就是将受到的剪应力进一步的分散，从而达到进一步减压的目的。在本实施例中，间隔槽33沿管体31的轴线方向设置，间隔槽33均匀分布在加强环32的外缘。这样，通过保护管3和加强环32的配合设置，有效的提高了保护强度。

另外，考虑到进水是损坏的另外一个原因，为了避免进水，在本实施例中，在保护管3的底部连接有导向圆台4，导向圆台4的设置，有两个目的，一个是方便插入整个保护管3，由于在插管的时候，肯定要先插入保护管3，为此，导向圆台4借助其锥面，方便插入，在本实施例中，为了进一步方便插入，在导向圆台4的侧壁上设置有导向翅41。导向翅41整体呈板状设置，其设置有一定的破碎目的，从而达到方便插入的目的；而另外一个目的，则是为了确保地下热水不进入到保护管3内，为了实现这个目的，在导向圆台4的中部设置有通孔42（因为测温件2要与水接触，其必须要穿过导向圆台4），在通孔42内设置有固定柱5，固定柱5整体呈圆柱中空设置，在固定柱5的侧壁上设置有弹簧凸起51，在固定柱5内设置有相应的弹簧，这样，弹簧凸起51可伸缩的设置在固定柱5内，在弹簧凸起51伸出固定柱5的一端截面呈直角三角形状设置，且弹簧凸起51的斜面朝下设置，通孔42的侧壁上设置有与弹簧凸起51相配合的凹槽421，这样，当测温件2向下移动的时候，其推动固定柱5相下移动，从而将固定柱5从通孔42内推出，完成测温件2的伸出。

由于固定柱5和通孔42之间采用弹簧凸起51的连接方式，这也导致其密封性较差，为此，在本实施例中，在固定柱5的底部设置有固定槽52，在导向圆台4的底部设置有密封盖6，密封盖6与固定槽52之间螺纹连接，这样，利用密封盖6来密封通孔42，当推掉固定柱5的同时，也推掉了密封盖6。从而完成测温件2的伸出。

考虑到当密封盖6掉了以后，地下水还是会进入到保护管3内，那么导向圆台4设置的意义就不大，为了解决这个问题，在通孔42内还设置有密封罩43，密封罩43张开后，其也呈圆台状设置，在密封罩43的中部设置有穿孔431，在穿孔431的外缘设置有弹性圈44，同时，在本实施例中，对测温件2的结构进行改进，将其传统的圆柱状的结构，在其与套管1的连接处，形成直径的逐渐变大，同时，在这段直径变大的地方，设置有与弹性圈44相配合的环形槽21。这样，测温件2穿过通孔42的时候，将弹性圈44涨大，当测温件2伸出到环形槽21的位置后，弹性圈44卡在了环形槽21内，形成与测温件2的紧密接触，进而达到密封的目的，从而解决了水进入的问题，当然，密封罩43采用耐压、耐腐蚀的丁晴橡胶，当然，也可以选择其他替代物。

为了方便将固定柱5除掉，密封罩43设置在固定柱5的上方。这样，测温件2先穿过密封罩43再把固定柱5去掉，从而确保密封效果。

为了进一步提高保护管3的支撑效果，在本实施例中，在保护管3内套装有辅助保护管7，辅助保护管7和保护管3之间间隔设置，辅助保护管7和保护管3之间设置有支撑板71，支撑板71均匀的分布在辅助保护管7和保护管3之间。这样设置的目的，主要是一旦保护管3收到一定的损伤，凹陷一部分，其对辅助保护管7为任何影响，且支撑板71还能起到一定的加强筋的作用，进一步提高支撑效果。

和套管1一样，保护管3也是一端一端连接在一起的，同样，为了避免保护管3受损，影响到辅助保护管7，在本实施例中，相邻保护管3之间设置有连接管8，保护管3与连接管8之间螺纹连接。由于辅助保护管7套装在保护管3内，其实连接的是辅助保护管7，这样，保护管3没有被连接，其受损后影响不会太大，另外，连接管8的直径小于保护管3的直径且其高度（暴露在两个保护管3之间）不超过5cm，这样，方便破碎后的土壤技术下落或者经地下水流冲出，降低剪应力的影响。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于地热资源勘查中的热源测温装置，包括套管以及设置在套管端部的测温件，其特征在于，所述套管外套装有保护管，所述保护管包括管体以及设置在管体外的加强环，所述加强环沿管体的轴线方向间隔设置，相邻加强环之间形成V型的沟槽，所述加强环的外缘设置有间隔槽，所述间隔槽沿管体的轴线方向设置，所述间隔槽均匀分布在加强环的外缘，所述保护管的底部连接有带锥面的导向圆台，所述导向圆台的中部设置有通孔，所述通孔内设置有固定柱，所述固定柱中空设置，所述固定柱的侧壁上设置有弹簧凸起，所述弹簧凸起伸出固定柱的一端截面呈直角三角形状设置，所述弹簧凸起的斜面朝下设置，所述通孔的侧壁上设置有与弹簧凸起相配合的凹槽，所述固定柱的底部设置有固定槽，所述导向圆台的底部设置有密封盖，所述密封盖与固定槽之间螺纹连接，所述密封盖用来密封通孔，当推掉固定柱的同时也推掉了密封盖，完成测温件的伸出，所述通孔内还设置有密封罩，所述密封罩设置在固定柱的上方，所述密封罩的中部设置有穿孔，所述穿孔的外缘设置有弹性圈，所述测温件上设置有与弹性圈相配合的环形槽，所述测温件穿过通孔的时候将弹性圈胀大，当测温件伸出到环形槽的位置后，弹性圈卡在环形槽内，形成与测温件的紧密接触，达到密封。

2.根据权利要求1所述的用于地热资源勘查中的热源测温装置，其特征在于，所述保护管内套装有辅助保护管，所述辅助保护管和保护管之间间隔设置，所述辅助保护管和保护管之间设置有支撑板，所述支撑板均匀的分布在辅助保护管和保护管之间。

3.根据权利要求2所述的用于地热资源勘查中的热源测温装置，其特征在于，所述保护管分段套装在套管外，相邻保护管之间设置有连接管，所述保护管与连接管之间螺纹连接。