CN207365759U - 免固井中深层地热井内换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种免固井中深层地热井内换热器，其包括外套管、内套管及密封堵头；内套管置于外套管内，并且内套管下端口高于外套管下端口；密封堵头扣合固定在外套管下端口，使外套管下端口封闭；密封堵头的材质为钢或高分子复合绝热材料；内套管外侧壁和外套管内侧壁之间形成环状空间；外套管上端口用于连通循环介质流入管路；内套管上端口用于连通循环介质流出管路；外套管中部及下部外无水泥层覆盖。本实用新型的中深层地热井内换热器，无需固井施工作业，能减少施工工期及施工成本；而且换热能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及中深层地热能开发利用技术，特别涉及一种免固井深层地热井内换热器。
背景技术
我国平均地温梯度约3℃/100米。即在恒温层以下，每向下增加100米，地温增加约3℃。地下1000～4000米，地温约50～135℃。这部分中深层地热资源温度不足以开发利用于发电，但是可以成为建筑供热的稳定热源。
目前我国对中深层地热能利用，主要采用直接开采中深层地热水用于建筑供热的方式，即在地热水资源丰富地区，开凿地热井，直接抽取地下热水用于建筑供热，地下水温度利用后直接排放或回灌。但是目前回灌技术发展还不成熟，回灌率偏低(平均回灌率不足50％)，造成了大量收会资源的浪费，并且存在地下水资源枯竭继而引发地质塌陷等灾害的风险。因此为了保护地下热水资源，有些地方政府主管部门已经开始禁止直接开采中深层地下水资源。
中深层地热井内换热器可以通过只换取中深层地下热能、不抽取地下热水资源的方式利用中深层地热能为地面建筑供热，能够保护地下水资源，符合《地热能开发利用“十三五”规划》的要求。常用的中深层地热井内换热器结构，需要在地层钻孔壁和换热器外管壁之间的空隙采用水泥浆固井，以保证地热井密封性和各地层之间不发生串通，但是地热井固井施工工艺复杂，且水泥浆凝固后的固井层导热系数低于岩土层的导热系数，实际上形成了一个“保温层”，影响地热井的换热效率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供免固井中深层地热井内换热器，无需固井施工作业，能减少施工工期及施工成本；而且换热能力强。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的免固井中深层地热井内换热器，其包括外套管 11、内套管12及密封堵头13；
所述内套管12置于所述外套管11内，并且内套管12下端口高于所述外套管11下端口；
所述密封堵头13扣合固定在外套管11下端口，使外套管11下端口封闭；
所述密封堵头13的材质为钢或高分子复合绝热材料；
所述内套管12外侧壁和外套管11内侧壁之间形成环状空间；
所述外套管11上端口用于连通循环介质流入管路；
所述内套管12上端口用于连通循环介质流出管路；
所述外套管11中部及下部外无水泥层覆盖。
较佳的，所述外套管11及内套管12注入有循环介质。
较佳的，所述外套管11长度为1000米至2000米。
较佳的，所述外套管11的内径为所述内套管12的内径的1.3到3倍。
较佳的，所述循环介质为水或乙二醇溶液。
较佳的，所述密封堵头13与所述外套管11材质相同。
较佳的，所述外套管11为J55或N80或P110油钢管。
较佳的，所述内套管12为高分子复合绝热材质。
本实用新型的免固井中深层地热井内换热器，换热器下端口通过密封堵头13封闭保证换热器密封性能，安装完成后换热器外套管11管壁与地层钻孔之间无需采用水泥浆固井作业，能减少施工工期及施工成本；而且，与采用水泥浆固井相比，地热井密闭性能好，地层的导热系数大于固井水泥层的导热系数，提升了井内换热器的换热能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的免固井中深层地热井内换热器一实施例结构示意图。
图中附图标记说明：
11外套管；12内套管；13密封堵头；14岩土层。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1所示，免固井中深层地热井内换热器包括外套管11、内套管12及密封堵头13；
所述内套管12置于所述外套管11内，并且内套管12下端口高于所述外套管11下端口；
所述密封堵头扣合固定在外套管11下端口，使外套管11下端口封闭；
所述密封堵头的材质为钢或高分子复合绝热材料；
所述内套管12外侧壁和外套管11内侧壁之间形成环状空间；
所述外套管11上端口用于连通循环介质流入管路；
所述内套管12上端口用于连通循环介质流出管路；
所述外套管11中部及下部外无水泥层13覆盖。
较佳的，所述外套管11及内套管内注入有循环介质。
实施例一的免固井中深层地热井内换热器，换热器下端口通过密封堵头13封闭保证换热器密封性能，安装完成后换热器外套管11管壁与地层钻孔之间无需采用水泥浆固井作业，能减少施工工期及施工成本；而且，与采用水泥浆固井相比，地热井密闭性能好，地层的导热系数大于固井水泥层的导热系数，提升了井内换热器的换热能力。
该免固井中深层地热井内换热器适用于新生界沉积厚度较大、中深层地热井钻井深度不超过新生界沉积厚度即能达到设计要求的地层温度和换热量要求的区域。该免固井中深层地热井内换热器安装时，可以首先根据项目所需的供热能力设计地热井钻井要求的地层温度和换热量要求，确定钻井的深度，钻井深度不超过新生界沉积厚度；然后运用石油钻井技术，向地下高温岩土层14钻孔；钻孔完成后，向钻孔内安装下端口由密封堵头13封闭的外套管 11，外套管11与钻孔壁之间空隙无须采用水泥浆固井，换热器周围的新生界松散型地层受到地层压力作用，逐渐挤压并“抱紧”换热器外套管，起到固定换热器的作用；然后将内套管 12置入外套管11内。
在一些地热资源丰富的地区，新生界沉积厚度较大，地温梯度较大，中深层地热井钻井深度小于新生界沉积厚度，就可以达到设计的地层温度和换热量要求，如我国陕西省西安市及附近区域，钻井2000米，地层温度可达到85℃，且未钻进至基岩层。我国北方一些地区可以利用实施例一的免固井中深层地热井内换热器，合理开发中深层地热能用于供热，作为给这些地区减少冬季“雾霾”的一项重要的清洁能源供热技术。
实施例二
基于实施例一的免固井中深层地热井内换热器，所述外套管11长度为1000米至2000米。
较佳的，所述外套管11的内径为所述内套管12的内径的1.3到3倍。
较佳的，所述循环介质为水或乙二醇溶液。
较佳的，所述密封堵头13与所述外套管11材质相同。
较佳的，所述外套管11为J55或N80或P110油钢管，具有较高的耐压、耐腐蚀性。J表示铸钢，N表示镍合金钢，P表示精密金属合金钢，后面的数字表示承压级别，数字为80表示承压级别为80000PSI(磅/平方英寸)。
较佳的，所述内套管12为高分子复合绝热材质，具有较高的耐压性能和绝热性能。
实施例二的免固井中深层地热井内换热器，安装时钻井深度不超过新生界沉积厚度。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，包括外套管(11)、内套管(12)及密封堵头(13)；
所述内套管(12)置于所述外套管(11)内，并且内套管(12)下端口高于所述外套管(11)下端口；
所述密封堵头(13)扣合固定在外套管(11)下端口，使外套管(11)下端口封闭；
所述密封堵头(13)的材质为钢或高分子复合绝热材料；
所述内套管(12)外侧壁和外套管(11)内侧壁之间形成环状空间；
所述外套管(11)上端口用于连通循环介质流入管路；
所述内套管(12)上端口用于连通循环介质流出管路；
所述外套管(11)中部及下部外无水泥层覆盖。
2.根据权利要求1所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述外套管(11)及内套管(12)注入有循环介质。
3.根据权利要求1所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述外套管(11)长度为1000米至2000米。
4.根据权利要求1所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述外套管(11)的内径为所述内套管(12)的内径的1.3到3倍。
5.根据权利要求2所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述循环介质为水或乙二醇溶液。
6.根据权利要求1所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述密封堵头(13)与所述外套管(11)材质相同。
7.根据权利要求1所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述外套管(11)为J55或N80或P110油钢管。
8.根据权利要求1所述的免固井中深层地热井内换热器，其特征在于，
所述内套管(12)为高分子复合绝热材质。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201721267192.8U CN207365759U (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 免固井中深层地热井内换热器 |
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| CN201721267192.8U CN207365759U (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 免固井中深层地热井内换热器 |
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ID=62346341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201721267192.8U Active CN207365759U (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 免固井中深层地热井内换热器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN207365759U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109140808A (zh) * | 2018-07-09 | 2019-01-04 | 西安石油大学 | 一种中深层地岩热井同轴地埋管式井下换热器 |
| CN109297077A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-02-01 | 西安石油大学 | 一种中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用及监测系统和方法 |
| 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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2017
- 2017-09-29 CN CN201721267192.8U patent/CN207365759U/zh active Active
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