CN215216745U - 一种中深层大孔径同心型换热结构 - Google Patents
一种中深层大孔径同心型换热结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型专利提供一种中深层大孔径同心型换热结构，包括换热内管和换热外管，换热内管和换热外管之间为环状的换热空间，换热内管下部悬空，换热内管和换热外管底部为换热介质循环通道；换热外管由土皮套管、生产套管及半密封桥式滤水管连接组成，换热内管由保温隔热油管与无缝钢管螺纹连接；换热内管上部设置泵室段，泵室段内置连接泵管的深井泵。本实用新型改善了中深层换热器结构形式，大大提高了换热效率，降低了地热能利用系统的投资成本；内置的深井泵及泵管系统，减少了地热能利用系统管路沿程阻力，实现地热能利用的可控性，采用保温是有隔热管材，有效阻绝热量散失，提高了换热器的换热效率，具有采暖效率高的特点，可大范围推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于中深层地热资源开发技术领域，尤其涉及用于中深层地热井下换热使用的一种中深层大孔径同心型换热结构。
背景技术
地热能是来自地球内部，由放射物质衰变及熔融岩浆产生，目前对地热能的利用分为浅层、中深层以及干热岩。中深层地热能利用的主要形式有取水型、取热不取水型。取热不取水型常见的有两种换热器形式，一种为U型对接换热器，但其初投资过高，工艺复杂，经济效益较低；另一种为常规同心型换热结构，但其循环介质流量小，热损失较高，换热效率低，经济效益也较低。
常规取水型换热器采用一开采、一回灌的采灌换热形式，正常使用至少需配置一对，初投资过高，且回灌具有一定风险性。
利用井下换热器开发中深层地热能，是近些年出现的新型中深层地热能的开发利用模式，该模式因不抽取地下水，可以避免地下水污染与浪费、避免回灌难等问题越来越受到人们的关注，利用井下换热器开发中深层地热能模式通过钻井向地下深部热储层钻孔，然后在孔中放置换热器，经过介质在换热器中的循环吸收地层中的热量后，将地层的热量导出，带上地面利用；具体过程是换热介质从导热管与内套管之间的环状间隙向下流动，经过换热后从内套管返回；但是当前井下换热器在整个换热过程较为平静，仅依靠热传导与最基础的热对流进行热量交换，扰动作用不强，换热效率不高，不能将地下的热资源更高效地提取出来。
实用新型内容
针对上述背景技术的阐述，本实用新型提供一种中深层大孔径同心型换热结构，在中深层地热利用模式中使用中，可以实现介质高效、充分与高温地层进行换热。
为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种中深层大孔径同心型换热结构，包括换热内管和换热外管，换热内管和换热外管之间为环状的换热空间，换热内管下部悬空，换热内管和换热外管底部为换热介质循环通道；所述换热外管由土皮套管、生产套管及半密封桥式滤水管连接组成，所述换热内管由保温隔热油管与无缝钢管螺纹连接；所述换热内管上部设置泵室段，泵室段内置连接泵管的深井泵。
上述技术方案中，所述保温隔热油管深度为0-1500米，无缝钢管深度为1500-3000米。
上述技术方案中，所述半密封桥式滤水管深度根据地层的含水层深度位置设置。
上述技术方案中，所述泵室段位于换热内管上部300—800米。
上述技术方案中，所述泵室段的换热外管直径大于300毫米，换热内管直径大于198毫米。
本实用新型结构简单，改善了中深层换热器结构形式，增大了孔径，大大提高了换热效率，同时降低了地热能利用系统的投资成本；可以同时提取中深层岩石中的热量及地下热水中的热量，提高了地热能的利用率；内置的深井泵及泵管系统，减少了地热能利用系统管路沿程阻力，同时通过换热过程中调整深井泵流量，实现地热能利用的可控性，采用保温是有隔热管材，有效阻绝热量散失，提高了换热器的换热效率，具有采暖效率高的特点，可大范围推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型专利实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型专利的一些实施例，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为本实用新型结构横截面图；
其中，皮套管1、生产套管2、半密封桥式滤水管3、换热内管A 4、换热内管B 5、无缝钢管6、换热空间7、换热介质循环通道8、进水方向9、出水方向10、泵室段11、含水层12、地层13、深井泵14。
具体实施方式
下面将结合本实用新型专利的附图，对本实用新型专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型专利保护的范围。
根据图1所示，作为实施例所示的一种中深层大孔径同心型换热结构，包括换热内管和换热外管，换热器内管穿设于换热器外部管线中，换热内管和换热外管之间为环状的换热空间，换热空间内注有软化水，软化水与地下高温岩层进行换热，同时通过半密封滤水管使地下热水与软化水混合，换热内管下部悬空，换热内管和换热外管底部为换热介质循环通道。
换热外管由土皮套管、生产套管及半密封桥式滤水管之间通过螺纹连接组成，半密封桥式滤水管深度根据地层的含水层深度位置设置。
换热内管由保温隔热油管与无缝钢管螺纹连接；保温隔热油管深度为0-1500米，无缝钢管深度为1500-3000米。
实施例中井身3000m，换热外管土皮套管直径339.7mm，长度0-500m，生产套管直径219mm，长度500m—3000m，同时0-500m的换热内管A换热内管A的直径为273—244mm，具体根据区域地质条件确定，实施例直径为273mm或244mm，实例中可确定用273mm，换热内管A连接直径为121mm的450-1500m换热内管B，无缝钢管深度为1500-2999m换热内管上部为泵室段，泵室段内置连接泵管的深井泵形成的井泵系统将混合水通过内管输入至高温热泵机组，输入至高温热泵机组的混合水将热量输送至末端用户进行供热，热量经过提取后的混合水返回至换热器环状空间内，形成循环回路，提取地下高温岩石热量及地下热水中的热量，泵室段位于换热内管上部500米，泵室段的换热外管直径大于300毫米，换热内管直径大于244毫米。
安装本实用新型时，钻井后，将换热外管通过固井水泥固定在岩层上，换热内管置入换热外管中，其他接入进水管和内套管的方式属于本领域常用技术，在此不再赘述。
本实用新型的原理为：通过环状空间注入地下的地温软化水与地下自有的高温热水进行混合，产生热量传导；同时混合水在流动过程中与地下高温岩石产生热交换，吸收岩石中的热量，进行换热，进入换热内管沿着出水方向出来，向上流动，最终到地面系统，在地面加以利用，利用后的介质再次从间隙往下流动，如此循环吸热。
以上所述，仅为本实用新型专利的具体实施方式，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型专利的保护范围之内。因此，本实用新型专利的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种中深层大孔径同心型换热结构，其特征在于：包括换热内管和换热外管，换热内管和换热外管之间为环状的换热空间，换热内管下部悬空，换热内管和换热外管底部为换热介质循环通道；所述换热外管由土皮套管、生产套管及半密封桥式滤水管连接组成，所述换热内管由保温隔热油管与无缝钢管螺纹连接；所述换热内管上部设置泵室段，泵室段内置连接泵管的深井泵。
2.根据权利要求1所述一种中深层大孔径同心型换热结构，其特征在于：所述保温隔热油管深度为0-1500米，无缝钢管深度为1500-3000米。
3.根据权利要求2所述一种中深层大孔径同心型换热结构，其特征在于：所述半密封桥式滤水管深度根据地层的含水层深度位置设置。
4.根据权利要求3所述一种中深层大孔径同心型换热结构，其特征在于：所述泵室段位于换热内管上部300—800米。
5.根据权利要求4所述一种中深层大孔径同心型换热结构，其特征在于：所述泵室段的换热外管直径大于300毫米，换热内管直径大于244毫米。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117190515A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-12-08 | 河南省地质研究院 | 一种废弃井地热资源利用系统 |
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2021
- 2021-01-25 CN CN202120198864.4U patent/CN215216745U/zh not_active Expired - Fee Related
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