CN207348532U - 一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，包括生产井、回灌井，生产井位于含水层的井段设有筛孔，含水层的地热水自筛孔进入生产井；在生产井、回灌井的底部设有水平井，该水平井位于含水层，水平井的一端与回灌井对接，使得回灌井内的回注水能够流至水平井，水平井的另一端与生产井的筛孔井段之间具有缝隙，水平井内的回注水在循环泵的作用下从缝隙流出，经筛孔进入生产井；生产井、回灌井、水平井之间形成供温泉水循环的回路，以达到全回灌的效果。

Description

一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统

技术领域

本实用新型属于温泉井领域，具体涉及一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统。

背景技术

地热水的大量集中开采会因其埋藏深度大、补偿缓慢、再生速度慢而使地热水水位下降形成地面沉降和人为意义上的资源匮乏。为解决地热资源的长久不衰、长期享用,最有效的途径就是实现地热尾水回注，回灌就是将使用过的已降温的热水重新注入到砂岩含水层中。

回灌在地热工程中不仅仅是需要处理利用后废弃的低温水，更主要的是保护环境、位置热储压力以及加快从热岩中提取热量达到可循环利用的目的。但是，如果采用回灌方法和技术不当，也可能会对地热井和地层机构造成不同程度的损害，如果在遇到由细小物质结合面生成的断裂型沉积岩时，有可能发生这种损害。

例如专利号为CN201320567487.2的实用新型专利，公开了一种智能娱乐温泉水循环控制系统，该专利解决的是娱乐温泉水在各蓄水池中热值利用率低、循环效率差的问题，采用的技术手段是：智能娱乐温泉水循环控制系统包括温泉井、景观水池、集水井、回灌井、污水井和泡池，还包括恒温水箱、设置在温泉井中的温泉井深井泵、设置在集水井中的潜水泵和恒压供水泵、反冲洗恒压泵、水箱恒温水泵、功能水泵和循环泵，该专利主要是利用各种泵体将采集的温泉水在不同蓄水池中循环或流转，使得衔接的其他管路可以有效利用温泉水的不同热值余量，在运营过程中充分利用温泉水全部热值，降低运营过程中的能耗，从而提高温泉水的循环利用率。

该专利文献的回灌井采用的是同层原水回灌的方式(如图1所示)，位于热储水层的回灌井外壁上设有筛孔，回注水从筛孔流出，与热储水层的地热水混合，对地热水起到补给作用。由此可知，该专利文献的回灌井采用的是同层原水回灌方式，如果大范围的回灌，回注水与地热水混合后会改变原地热水的温度，进而造成地热水的化学性质变化，(比如部分化学组分的析出、不饱和气体的闪蒸等)，极可能破坏原地热流体的化学平衡。

例如专利号为CN201220438425.7的实用新型专利，公开了一种地源热泵地下水分层回水系统，该专利解决了现有回灌井回灌速度慢的问题，采用的技术手段是：回水系统包括回水总管、回灌井、回灌井井管，回灌井井管的回灌段设有回灌井滤水管，回灌井至少包括一个回灌井组，回灌井组包括一个深回灌井与一个浅回灌井，深回灌井、浅回灌井与回水总管相接。当地下水的含水层厚度大于50m，使用该专利的分层回灌井，采用分段回灌的方式进行地下水的补给。该专利的回灌方式对热储水质是有影响的。无论是利用换热后的地热尾水还是地表水系进行回灌，回灌水温度与地层水温是不同的，由于温度的变化，回灌水化学、物理性质可能发生变化。当回灌入热储层的回注水与地热流体混合，就有可能造成热流体化学组分变化，导致热储层水质的变化。

实用新型内容

为了克服现有回灌井内的回注水对热储层水质的影响，本实用新型提供了一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，包括生产井、回灌井，所述生产井位于含水层的井段设有筛孔，含水层的地热水自筛孔进入生产井；

在所述生产井、回灌井的底部设有水平井，该水平井位于含水层，所述水平井的一端与回灌井对接，使得回灌井内的回注水能够流至水平井，所述水平井的另一端与生产井的筛孔井段之间具有缝隙，水平井内的回注水在循环泵的作用下从缝隙流出，经筛孔进入生产井；

所述生产井、回灌井、水平井之间形成供温泉水循环的回路，以达到全回灌的效果。

上述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，所述回灌井的底部与水平井通过弯井连接，所述弯井位于含水层，所述弯井位于含水层，所述回灌井、弯井的内壁上均设有保温水泥套管。

上述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，所述含水层为砂岩层。

上述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，所述水平井是通过磁定向技术和水平对穿技术完成生产井、回灌井对接的，回灌井内的回注水经水平井流至生产井附近，与含水层中的温泉水混合后由筛孔进入生产井。

上述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，所述回灌井比生产井深，使得回灌井内的回注水经水平井与含水层的地热水进行热交换后再次将回注水提升至地表。

上述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，所述水平井和生产井是采用水泥固井的，所述生产井由上至下依次为保温水泥套管段、钢管段、筛管段，温泉水由筛管段的筛孔进入生产井，经钢管段、保温水泥套管段提升至地表。

上述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，还包括换热站、采暖用户端、软化水设备、软化水箱，所述生产井内设有深井泵，该深井泵用于将生产井内的地热水提取至换热站，所述深井泵的出水口与换热站的进水口采用管道连通，所述换热站的出水口通过管道与采暖用户端连通；

所述软化水设备的出水管与软化水箱的进水管通过管道连通，自来水经软化水设备软化后储存至软化水箱；所述软化水箱的出水管上设有抽水泵，该抽水泵的出水端通过管道连接换热站的进水管，所述换热站的出水管通过管道与回灌井连通。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将位于热储水层的地热水经深水泵提取，输送至换热站换热后，将温度低于40℃的水直接经回灌井、水平井注入生产井附近，回注水与地热水进行热交换后再次进入生产井供采暖用户端使用。本实用新型是通过磁定向技术以及水平对穿技术完成生产井、回灌井的对接，以此形成闭式的循环系统，达到全回灌的效果；

本实用新型的循环系统只利用地热水的热量，不会消耗太多地热水，从而对地下水位、地下水的品质不会造成影响，本实用新型的回灌井能够达到百分之百全回灌，因此，本实用新型的回灌井的回灌效果大大优于传统的回灌井。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是背景技术中的温泉井、回灌井结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图中：10.温泉井；11.深水泵；101.筛孔；20.回灌井；21.回灌加压泵；201.筛孔；30.砂岩层；1.生产井；11.深井泵；1-1.保温水泥套管段；1-2.钢管段；1-3.筛管段；2.回灌井；21.弯井；3.水平井；4.换热站；4-5.抽水泵；5.采暖用户端；6.软化水箱；6-4.抽水泵；7.软化水设备；8.自来水。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

一般基岩回灌是严格的全封闭式原水回灌，即地热水经抽水并提取经热交换器换热后，直接灌入回灌井2中。地热水在完全封闭系统中运行，水质基本不受到污染。根据几年水质统测的结果分析，回灌前后地热井各主要离子活度逐年变化不大，说明回灌后对原热储层水化学组分没有造成质的变化。但是如果大范围、大面积的展开回灌，虽然是同层原水回灌，由于温度变化所造成的化学性质变化，部分化学组分的析出，不饱和气体的闪蒸等，都可能破坏原有的水化学平衡。

为了解决现有回灌井2内的回注水对热储层水质有影响的问题，本实施例提供了一种如图2所示的基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，包括生产井1、回灌井2，生产井1位于含水层的井段设有筛孔，含水层的地热水自筛孔进入生产井1；在生产井1、回灌井2的底部设有水平井3，该水平井3位于含水层，水平井3的一端与回灌井2对接，使得回灌井2内的回注水能够流至水平井3，水平井3的另一端与生产井1的筛孔井段之间具有缝隙，水平井3内的回注水在循环泵的作用下从缝隙流出，经筛孔进入生产井1；生产井1、回灌井2、水平井3之间形成供温泉水循环的回路，以达到全回灌的效果。

优选本实施例的含水层是砂岩层。本实施例是将位于热储水层的地热水经深水泵提取，输送至换热站4换热后，将温度低于40℃的水直接经回灌井2、水平井3注入生产井1附近，回注水与地热水进行热交换后再次进入生产井1供采暖用户端5使用。

优选回灌井2的底部与水平井3通过弯井21连接，弯井21位于含水层，优选本实施例的水平井3是通过磁定向技术以及水平对穿技术完成生产井1、回灌井2对接的，回灌井2内的回注水经水平井3流至生产井1附近，与含水层中的温泉水混合后由筛孔进入生产井1，以此形成闭式的循环系统，达到全回灌的效果。

为了更清楚的理解本实施例，下面详细叙述磁定向技术、水平对穿技术：

本实施例的磁定向技术，具体是采用中石油钻井院研制的DRMTS远距离穿针装备，进口RMRS磁导向仪器作为辅助器具进行水平井3对接的。

本实施例的水平对穿技术，主要是水平段施工中采用MWD+导向马达控制井眼轨迹，确保轨迹控制达到设计要求。由于造斜段采用导眼的方式预探了目的层垂深范围，正式进入水平段钻进后，及时调整井眼轨迹，为后续的连通作业铺好路。在全井的施工过程中必须全部使用柔性钻具组合，以斜坡加重钻杆替代螺旋钻铤，用倒装钻具组合，减小托压，使钻具与井壁的接触面积减少，减少大斜度井极易出现的粘附严重及键槽卡钻的井下事故。距离目标点50米时就必须把垂深、位移、井斜、方位调整到位，特别是要保证方位已经对准设计目标点。不能给后面留负担，留后面的50米为连通做准备，主要就是校正MWD的误差，通过连通仪器测量、调整井眼、井斜、方位，达到连通目的。进入水平段后，要严格控制好方位，使井眼方向一直要对准直井孔底。水平段施工时，必须速战速决，时间拖得越长，泥浆浸泡后容易出现复杂情况，对后续施工越不利。

为了使回注水的回灌效果更好，优选本实施例的回灌井2比生产井1深，使得回灌井2内的回注水经水平井3与含水层的地热水进行热交换后再次将回注水提升至地表。这样使得回灌井2内的回注水与地热水热交换的效果更好，经生产井1提升至地表上，由换热站4分流至用户供暖端。

为了使生产井1、回灌井2内的流体保温性能更好，本实施例生产井1的上部为保温水泥套管，生产井1的中段为钢管，钢管段1-2是采用水泥固井的；生产井1的下部为筛管。为了使生产井1、水平井3的井体更牢固，本实施例的水平井3和生产井1是采用水泥固井的，生产井1由上至下依次为保温水泥套管段1-1、钢管段1-2、筛管段1-3，温泉水由筛管段1-3的筛孔进入生产井1，经钢管段1-2、保温水泥套管段1-1提升至地表。

本实施例的温泉井闭式全回灌循环系统，地表以上的部分包括换热站4、采暖用户端5、软化水设备7、软化水箱6，生产井1内设有深井泵11，该深井泵11用于将生产井1内的地热水提取至换热站4，深井泵11的出水口与换热站4的进水口采用管道连通，换热站4的出水口通过管道与采暖用户端5连通；

软化水设备7的出水管与软化水箱6的进水管通过管道连通，自来水8经软化水设备7软化后储存至软化水箱6；软化水箱6的出水管上设有抽水泵，该抽水泵的出水端通过管道连接换热站4的进水管，换热站4的出水管通过管道与回灌井2连通。

本实施例将位于热储水层的地热水经深水泵提取，输送至换热站4换热后，将温度低于40℃的水直接经回灌井2、水平井3注入生产井1附近，回注水与地热水进行热交换后再次进入生产井1供采暖用户端5使用。本实施例是通过磁定向技术以及水平对穿技术完成生产井1、回灌井2的对接，以此形成闭式的循环系统，达到全回灌的效果；

本实施例的循环系统只利用地热水的热量，不会消耗太多地热水，从而对地下水位、地下水的品质不会造成影响，本实用新型的回灌井2能够达到百分之百全回灌，因此，本实用新型的回灌井2的回灌效果大大优于传统的回灌井2。

实施例2：

与上述实施例不同之处,在于温泉井闭式全回灌循环系统地表以上的结构。

随着地热资源的大量开采，造成地下水位的下降，整体水位下降后，原有的生产井1抽不上来地热水，本实施例的做法是在原生产井1的旁边打一口回灌井2，回灌井2的下端通过水平井3延伸至生产井1的下端，把含水层的水量补足，进而将生产井1的水位补足。

本实施例是通过循环泵推动热水循环的，砂岩层一般是位于3000m以下的，通过对生产井1、水平井3和回灌井2加压，加之砂岩层的渗水、透水作用，水平井3内的回注水与地下本身的含水层混合、交换热量后，由生产井1将换热后的回注水再次抽上地面。

位于含水层内的生产井1为筛管，地热水通过筛管进入生产井1内，进而冒到地面，当水平井3放置在生产井1的附近时，回注水经渗透后进入温泉井的下面，再次从筛孔进入生产井1。

优选本实施例的温泉井是供旅游景点的温泉池使用的，该温泉井闭式全回灌循环系统包括换热站4、温泉池、软化水设备7、软化水箱6以及位于温泉池下方的净化装置，生产井1内设有深井泵11，该深井泵11用于将生产井1内的地热水提取至换热站4，深井泵11的出水口与换热站4的进水口采用管道连通，换热站4的出水口通过管道与温泉池连通。

软化水设备7的出水管与软化水箱6的进水管通过管道连通，自来水8经软化水设备7软化后储存至软化水箱6；

软化水箱6的出水管上设有抽水泵，该抽水泵的出水端通过管道连接换热站4的进水管，换热站4的出水管通过管道与回灌井2连通。

温泉池的下方设有净水装置，该净水装置用于将温泉池中的温泉水沉淀、过滤、净化，经检测达标后通过回灌井2送入地下含水层，供循环使用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，包括生产井(1)、回灌井(2)，其特征在于，所述生产井(1)位于含水层的井段设有筛孔，含水层的地热水自筛孔进入生产井(1)；

在所述生产井(1)、回灌井(2)的底部设有水平井(3)，该水平井(3)位于含水层，所述水平井(3)的一端与回灌井(2)对接，使得回灌井(2)内的回注水能够流至水平井(3)，所述水平井(3)的另一端与生产井(1)的筛孔井段之间具有缝隙，水平井(3)内的回注水在循环泵的作用下从缝隙流出，经筛孔进入生产井(1)；

所述生产井(1)、回灌井(2)、水平井(3)之间形成供温泉水循环的回路，以达到回灌的效果。

2.如权利要求1所述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，其特征在于：所述回灌井(2)的底部与水平井(3)通过弯井(21)连接，所述弯井(21)位于含水层，所述回灌井(2)、弯井(21)的内壁上均设有保温水泥套管。

3.如权利要求1或2所述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，其特征在于：所述含水层为砂岩层。

4.如权利要求1所述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，其特征在于：所述水平井(3)是通过磁定向技术和水平对穿技术完成生产井(1)、回灌井(2)对接的，回灌井(2)内的回注水经水平井(3)流至生产井(1)附近，与含水层中的温泉水混合后由筛孔进入生产井(1)。

5.如权利要求4所述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，其特征在于：所述回灌井(2)比生产井(1)深，使得回灌井(2)内的回注水经水平井(3)与含水层的地热水进行热交换后再次将回注水提升至地表。

6.如权利要求1所述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，其特征在于：所述水平井(3)和生产井(1)是采用水泥固井的，所述生产井(1)由上至下依次为保温水泥套管段(1-1)、钢管段(1-2)、筛管段(1-3)，温泉水由筛管段(1-3)的筛孔进入生产井(1)，经钢管段(1-2)、保温水泥套管段(1-1)提升至地表。

7.如权利要求1所述的一种基于水平对穿技术的温泉井全回灌循环系统，其特征在于：还包括换热站(4)、采暖用户端(5)、软化水设备(7)、软化水箱(6)，所述生产井(1)内设有深井泵(11)，该深井泵(11)用于将生产井(1)内的地热水提取至换热站(4)，所述深井泵(11)的出水口与换热站(4)的进水口采用管道连通，所述换热站(4)的出水口通过管道与采暖用户端(5)连通；

所述软化水设备(7)的出水管与软化水箱(6)的进水管通过管道连通，自来水经软化水设备(7)软化后储存至软化水箱(6)；所述软化水箱(6)的出水管上设有抽水泵，该抽水泵的出水端通过管道连接换热站(4)的进水管，所述换热站(4)的出水管通过管道与回灌井(2)连通。