CN203615452U - 废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置 - Google Patents
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Abstract
一种废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置，由原废弃油井改造成的热源井，利用管路及热泵机组连接成供暖系统。所述的热源井包括：原废弃井内套管（6）、套管（6）内设置的木塞（1）及水泥塞（2）组成一个空腔，空腔中注有水，水泥塞（2）上安装取水隔离装置，导正装置（5）安装在衬塑套管（4）外，导正装置（5）对衬塑套管（4）进行导正，使其居中；所述的供暖系统，包括：三个循环装置，第一个循环装置包括自吸泵（7）、板式换热器（8）通过管路连接；第二个循环装置包括板式换热器（8）、热源侧循环泵（9）、热泵机组（10）通过管路连接；第三个循环装置包括热泵机组（10）、用户侧循环泵（11）、输送管道（12）、末端设备（13）及管道网。其优点是：节约资源，变废为宝，二次利用；节能环保；避免常规地热资源利用的弊端。
Description
技术领域
本实用新型涉及暖通空调行业地源热泵、生活热水供应、石油行业运输中转站伴热等技术领域，具体的说是一种利用废弃油井改造成地源热泵热源井进行供暖、提供生活热水或者提供工业用热量的装置。
背景技术
在石油行业，随着石油开采量的增大，众多油田的油井出油量逐年下降，每年报废的油井数量逐年增大，以江汉油田为例，每年报废油井约20个。为了防止一定的地质灾害，各个油田耗费大量人力、物力、财力进行封井，以报废开采完结的油井。另一方面，各个油田为了寻找新的油气资源，每年报废的无油井数量众多，目前，大都弃之不用，作为废井处理。
与此同时，仅以江汉油田为例，由于历史沿袭，油田区域内约450万平米的建筑还在采用燃煤锅炉供暖，每年耗费的煤炭上亿元，费用高还是其次，环境污染严重，效率较低，改造已刻不容缓。
近几年来，节能已经成为潮流，环保已经成为不可阻挡的趋势。如果能够对废弃油井进行二次利用，为油田区域的建筑进行供暖，取代费用高、污染严重的燃煤锅炉供暖系统，则将具有巨大的经济效益、社会效益和环境效益。
基于以上背景，本发明拟将废弃油井进行二次开发利用，一方面减少废弃油井的处理费用，另一方面利用改造的废弃油井提供民用冷热服务或者工业用伴热服务，达到一举两得的效果。
发明内容
本实用新型的目的是对废弃油井进行改造二次利用，使之成为供暖系统、制取生活热水系统的热源井。
本实用新型废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置，核心是将原废弃油井改造成热源井，利用管路及热泵机组连接成供暖系统。
所述的热源井包括：原废弃井内套管6、套管6内设置的木塞1及水泥塞2组成一个空腔，空腔中注有水，水泥塞2上安装取水隔离装置，导正装置5安装在衬塑套管4外，导正装置5对衬塑套管4进行导正，使其居中。
所述的取水隔离装置，包括衬塑套管4、底部花管3。
所述的供暖系统，包括：三个循环装置，第一个循环装置包括自吸泵7、板式换热器8通过管路连接；第二个循环装置包括板式换热器8、热源侧循环泵9、热泵机组10通过管路连接；第三个循环装置包括热泵机组10、用户侧循环泵11、输送管道12、末端设备13及管道网。
本实用新型废弃油井改造成地源热泵热源井供热装置是这样实现的：
首先，进行的废弃井改造首由原废弃井内套管6、套管6内设置的木塞1及水泥塞2组成一个空腔，然后在空腔内注水，之后在水泥塞2上安装取水隔离装置，取水隔离装置由衬塑套管4、底部花管3组成，导正装置5安装在衬塑套管4外，导正装置5对衬塑套管4进行导正，使其居中，由此将废弃井改造成了热源井。
其中，供暖系统由三个循环组成，第一个循环由自吸泵7、板式换热器8通过管路组成，该循环为开式循环。在自吸泵7的抽吸作用下，将介质（水）从衬塑套管4的上部送至板式换热器8，经过换热后的介质（水）回到套管6和衬塑套管4之间的环状空隙，在底部花管的抽吸作用下，环状间隙内的介质自上而下流动，衬塑套管4内的介质（水）自下而上流动，由此形成第一个循环，将废弃井内的热量源源不断的送至板式换热器8；第二个循环由板式换热器8、热源侧循环泵9、热泵机组10通过管路组成，该循环为闭式循环，在热源侧循环泵9的作用下，介质（水）将板式换热器8的热量输送到热泵机组10进行换热，为热泵机组源源不断的提供热源；第三个循环由热泵机组10、用户侧循环泵11、输送管道12、末端设备13及管道系统组成，该循环为闭式循环。在用户侧循环泵11的作用下，介质（水）将热泵机组10转换来的热量通过输送管道12送往末端设备13进行换热，换热后的介质又通过管路系统12送回热泵机组10进行换热，持续为用户提供供暖服务。
详细原理详见图2。
所述的原废弃井是指油田区域开采完结的油井或者勘探报废井，深度约1000～3000m，油井本身在150m左右由表套经过固井组成，井内设置Ф137套管。
所述的衬塑管4为实管，管径为50～80mm，顶部10m处变径大1号。衬塑管4为法兰连接。
所述的底部花管3，长度为100m，花管孔径2～2.5cm，数量不少于100个，花管采用100目耐热滤网包扎2～3圈。
衬塑管4与花管3为一根管道，法兰连接。
1至6组成了废弃井改造成的地源热泵热源井。
所述的自吸泵7，吸水端深入PP衬塑管4内10m。
所述的板式换热器8、热源侧循环泵9、热泵机组10、用户侧循环泵11、输送管道12、末端设备13等根据系统实际情况进行匹配设计。
首先选择优质的废弃井，进行测井检漏，确保套管6完好，确定完好后对套管6进行清理，清理完成后根据测井资料按油田规范安装木塞1、水泥塞2，安装完水泥塞并且稳定后向套管6内注水至井口。之后安装花管3及衬塑管4，花管3及衬塑管4每隔50m设置一个导正环导正使其居中。废弃井上部为常规热泵换热结构。
特征分析：本实用新型对废弃井进行改造，二次利用，变废为宝，将废弃井改造成了地源热泵的热源井，实现了深层地热的开采利用。本实用新型利用了废弃井，中间省去钻孔费用（通常上千万），经济实惠，开采深部地热资源，节能环保。
使用方法与工作原理：通过对废弃井的改造（详见图1），使之成为一个高效热源井，利用套管与岩壁的紧密结合，通过抽取套管6内的底部高温水进行高效换热（根据地温梯度，随着深度增加温度也增加，下部温度较高，用来做供暖的热源效率较高）。与常规的PE管换热相比，这种换热通过水与地层直接换热，效率高，单井可供暖面积可达3万m2。
具体使用方法如下：首先选择优质的废弃井，进行测井检漏，确保套管6完好，确定完好后对套管6进行清理，清理完成后根据测井资料按油田规范安装木塞1、水泥塞2，安装完水泥塞并且稳定后向套管6内注水至井口。之后安装花管3及衬塑管4，花管3及衬塑管4每隔50m设置一个导正环导正使其居中。废弃井上部为热泵换热常规构造。
自吸泵7启动后通过衬塑管4将套管6内下部高温介质（水）送至板换8内换热，换热后的介质（水）通过管道送至套管6与衬塑管4之间的环状空间上部，由于自吸水泵7的抽吸，底部花管3处压力较低，套管6与衬塑管3之间环状空隙内的介质（水）将在抽吸作用下自上而下的流动，介质（水）流动过程中与套管6侧壁换热，经过充分换热后到达底部，之后又经花管被自吸泵7抽至板换8换热，循环往复。板换8的另一侧，热源侧循环泵9将板换8内的热量转移给热泵机组10，根据热泵机组的工作原理，热泵机组在品位较高的热源侧供水情况下高效运行，为末端用户提供长期稳定的供暖服务。
本实用新型废弃油井改造成地源热泵热源井供热装置的优点是：
1.节约资源，变废为宝，二次利用。常规开采地热资源需要专门打井，费用较高，本技术省去打井费用，充分利用废弃油井，变废为宝。
2.节能环保。国家在大力推进节能环保，利用深层地热供暖属于节能环保技术。
3.避免常规地热资源利用的弊端。通常的地热资源利用采取射孔抽水的方式，很难做到100%回灌，长期抽水易形成地质灾害，甚至地面塌陷，本技术不抽一滴水，节能环保；在某些区域，地下水水质不适宜通过通常的技术抽水换热（如江汉油田，地下水矿化度高，不适宜抽水换热），本技术则不受限制，适宜油田任何地区。
4.高效。常规地源热泵技术采用单U或双U埋管换热，效率较低，本技术换热效率高，可达常规埋管换热器的6～10倍。
实践证明，本发明使用效果优良，优势明显。该发明在中冶集团武汉勘察研究院综合楼试验台多次试验，在鄂州格雷斯办公楼项目中成功运行，试验结果及实际工程效果证明该技术成熟可靠。
附图说明
图1为废弃油井改造示意图。
图2为本实用新型的结构示意图—废弃油井改造示意图。
具体实施方式
根椐图1所示，本技术首先选择优质的废弃井，进行测井检漏，确保套管6完好，确定完好后对套管6进行清理，清理完成后根据测井资料按油田规范安装木塞1、水泥塞2，安装完水泥塞并且稳定后向套管6内注水至井口。之后安装花管3及衬塑管4，花管3及衬塑管4每隔50m设置一个导正环导正使其居中。经上述改造，废弃井改造成了一口地源热泵热源井，热源井后端通过管道将板换、热泵机组等连接成一个供暖系统。
所述的原废弃井是指油田区域开采完结的油井或者勘探报废井，深度约1000～3000m，油井本身在150m左右由表套经过固井组成，井内设置Ф137套管。
所述的衬塑管4为实管，管径为50～80mm，顶部10m处变径大1号。衬塑管4为法兰连接。
所述的底部花管3，长度为100m，花管孔径2～2.5cm，数量不少于100个，花管采用100目耐热滤网包扎2～3圈。
衬塑管4与花管3为一根管道，法兰连接。
所述的自吸泵7，吸水端深入PP衬塑管4内10m。
所述的板换8、热源侧循环泵9、热泵机组10、用户侧循环泵11、输送管道12、末端设备13等根据系统实际情况进行匹配设计。
下面为利用废弃井改造成地源热泵热源井的技术参数:
1、废弃井：是指油田区域开采完结的油井或者勘探报废井，深度约1000～3000m，油井本身在150m左右由表套经过固井组成，井内设置Ф137套管6。
2、木塞1、水泥塞2：为保证废弃油井井喷等采取的封井措施，根据油田规定进行封堵。
3、花管3、衬塑管4：花管3与衬塑管4为一根完整的换热管，之间用法兰连接，花管3长度100m，花管孔径2～2.5cm，梅花形分布，数量不小于100个，花管3采用100目耐热滤网包扎2～3圈。
4、导正装置5：为保证衬塑管4居中而设置，间隔为50m。
5、油井套管6：废弃井内本身套管，特殊材质，经测试检漏保证完好后冲洗，孔径为Ф137。
6、自吸泵7：为保证一次循环设置，采用自吸原理，扬程流量根据用户需求、板换8及管路设置确定。
7、板换8：根据负荷侧需求，热泵机组的承受温度设置。
8、热源侧循环泵9、热泵机组10、用户侧循环泵11、输送管道12、末端设备13：根据实际情况设计。
Claims (4)
1.一种废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置，其特征在于：由原废弃油井改造成的热源井，利用管路及热泵机组连接成供暖系统；所述的热源井包括：原废弃井内套管（6）、套管（6）内设置的木塞（1）及水泥塞（2）组成一个空腔，空腔中注有水，水泥塞（2）上安装取水隔离装置，导正装置（5）安装在衬塑套管（4）外，导正装置（5）对衬塑套管（4）进行导正，使其居中；所述的供暖系统，包括：三个循环装置，第一个循环装置包括自吸泵（7）、板式换热器（8）通过管路连接；第二个循环装置包括板式换热器（8）、热源侧循环泵（9）、热泵机组（10）通过管路连接；第三个循环装置包括热泵机组（10）、用户侧循环泵（11）、输送管道（12）、末端设备（13）及管道网。
2.根椐权利要求1所述的废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置，其特征在于：所述的取水隔离装置，包括衬塑套管（4）、底部花管（3）。
3.根椐权利要求2所述的废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置，其特征在于：所述的衬塑管（4）为实管，管径为50～80mm，顶部10m处变径大1号，衬塑管（4）为法兰连接。
4.根椐权利要求2所述的废弃油井改造成地源热泵热源井的供热装置，其特征在于：所述的底部花管（3），长度为100m，花管孔径2～2.5cm，数量不少于100个，花管采用100目耐热滤网包扎2～3圈。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140528 |
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| CX01 | Expiry of patent term |