CN215718590U - 一种开放式同轴套管换热系统井口装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其包括安装在地热井上的井座，所述井座内同轴设置有用于出水的纵向管道，所述井座内还设置有若干进水管，若干所述进水管沿纵向管道的中心呈阵列排布；所述纵向管道的底端设置有第一悬挂器，所述第一悬挂器背离纵向通道的端部可拆卸连接有内管。本申请具有使得井口装置对内管的固定更加稳定的效果。

Description

一种开放式同轴套管换热系统井口装置

技术领域

本申请涉及地热采集的技术领域，尤其是涉及一种开放式同轴套管换热系统井口装置。

背景技术

地热能供暖的规模化开发利用已经在北方地区冬季清洁供暖以及缓解雾霾天气等方面发挥重要作用，地热供暖技术已趋于成熟。

中深层地热能开发利用主要以同轴换热开采地热水为传统的取热方式，同轴换热一般采用开式同轴套管换热或闭式同轴套管换热。开式地源热泵系统在施工过程中，需要将潜水泵下入到地热井内，并位于动水位以下，潜水泵安装在内管内，内管的下端向下深入地热井，内管的外侧同轴套接有套管，潜水泵将地热井的热水经过内管泵出地热井后通入热泵机组内加以利用，经热泵机组吸收热量后的水温度降低，并经过套管与内管之间的空隙流入地热井内被地热重新加热。

针对上述中的相关技术，发明人发现：相关技术中都需要将内管、套管和潜水泵需要用井口装置固定在地热井的井口处，由于地热井的深度较深，故而内管和套管的长度一般设计较长，再加上潜水泵，故而用以固定内管的井口装置承受重量较重，然而相关的井口装置对内管的固定稳定性较差，使得井口装置需要经常进行维护或更换，使用较为繁琐。

实用新型内容

为了使得井口装置对内管的固定更加稳定，本申请提供一种开放式同轴套管换热系统井口装置。

本申请提供的一种开放式同轴套管换热系统井口装置采用如下的技术方案：

一种开放式同轴套管换热系统井口装置，包括井座，所述井座内同轴设置有用于出水的纵向管道，所述井座内还设置有若干进水管，若干所述进水管沿纵向管道的中心呈阵列排布；

所述纵向管道的底端设置有第一悬挂器，所述第一悬挂器背离纵向通道的端部可拆卸连接有内管。

通过采用上述技术方案，地热井内的热水经过内管并最终通过纵向管道排出地热井，随后将利用完毕冷却后的水通过进水管重新流入地热井内。其中进水管设置有若干个并沿纵向管道的中心呈阵列排布，结构整体紧凑，不仅可以减少水体的流入对内管的影响，使得井座对内管的固定更加稳定，而且还可降低进水管的管径，减少大管径的进水管的重量对井座产生影响。同时第一悬挂器的设置，可确保井座对内管固定稳定性的基础上，方便工作人员对其进行维修和更换。

优选的，所述第一悬挂器包括同轴固接在纵向管道底端的连接管，所述连接管背离纵向管道的一端连接有承接管，所述承接管背离连接管的端部螺纹连接有转换接头，所述转换接头与所述内管螺纹连接。

通过采用上述技术方案，转换接头能够将内管稳定的固定在承接管上，且转换接头还可更换尺寸后适用不同尺寸内管的安装，从而提升井口装置整体的适应性。

优选的，所述连接管的外周面同轴固接有连接法兰，所述连接法兰的外周面同轴套接有转换连接螺母，所述转换连接螺母的上端向自身轴线方向延伸有限位环，所述限位环的内周面贴靠在所述连接管的外周面上，所述连接管插接在所述承接管的内周面内，所述承接管的外周面与所述转换连接螺母的内周面螺纹连接，所述承接管的端部抵接在所述连接法兰的侧壁上。

通过采用上述技术方案，首先通过转换接头将内管固定在承接管上，随后通过法兰和连接螺母配合的方式将承接管固定在连接管上后，即完成内管与纵向管道之间的安装固定，连接结构简单紧凑，安装方便，同时对内管的固定稳定。

优选的，所述连接管的外周面上开设有环槽, 所述环槽位于连接管插入所述承接管内周面的外周面上，所述环槽内嵌设有密封圈。

通过采用上述技术方案，密封圈的设置，提升连接管与承接管之间的密封性能，减少热水的泄露，从而减少热量的浪费，使得井口装置的整体运行更加稳定。

优选的，所述井座内开设有环形槽，所述进水管位于所述环形槽的下侧并与环形槽相互连通，所述井座的外周上连通有集水器，所述集水器与所述环形槽相互连通。

通过采用上述技术方案，集水器将冷却利用后的水体汇集在环形槽内后，通过环形槽底部的进水管进入地热井内。环形槽的设置，可在水体进入进水管时形成一个缓冲空间，从而减少水体因水压较大而使得进水管产生振动，减少井座振动的产生，进而减少因井座的振动而对内管产生影响，提升井座对内管的固定稳定性。

优选的，所述纵向管道的外周面上同轴套接有保温层，所述保温层位于环形槽与纵向管道之间。

通过采用上述技术方案，保温层的设置，可减少环形槽内水体对纵向管道内的热水产生影响，同时也可减少纵向管道内的热水的热量的散失，从而提升井口装置保温性能，提升热量的利用率。

优选的，所述井座内还开设有圆柱空腔，所述圆柱空腔位于环形槽的下侧，且所述进水管位于所述圆柱空腔内，且所述进水管通过第二悬挂器与所述环形槽相互连通，所述地热井的井壁容纳在所述圆柱空腔内。

通过采用上述技术方案，圆柱空腔的设置，使得进水管与纵向管道之间形成空间隔层，采用空气隔绝进水管内水体对纵向管道内热水的影响；同时由于地热井的井壁容纳在所述圆柱空腔内，故而井座的底部可抵接在地面上，从而减少井座对井壁的压力，提升井座自身的固定和承重能力。采用第二悬挂器对进水管进行固定，使得水体从环形槽进入进水管内之前有一个过渡期，进而进一步降低水体的流动对进水管的影响，减少振动的产生，同时第二悬挂器对进水管的固定较为稳定，减少进水管的晃动。

优选的，所述第二悬挂器包括与所述环形槽相互连通的转接管，所述转接管与所述进水管同轴设置，且所述转接管背离环形槽的端部同轴固接有卡套，所述进水管的端部插入所述卡套内，所述进水管的外周面上套接有卡接螺母，所述卡接螺母螺纹连接在所述卡套的外周面上。

通过采用上述技术方案，将进水管插入卡套内，随后相对卡套旋转卡接螺母，卡接螺母挤压卡套，使得卡套的内周挤压在进水管的外周面上，从而将进水管固定在转接管上，结构紧凑，固定稳定。

优选的，所述井座上还设置有光纤测温监测设备和水位自动监测设备。

通过采用上述技术方案，光纤测温监测设备可实时监测井下温度，同时水位自动监测设备可对进水水压进行检测，提高了井口装置的使用安全与可靠性。

优选的，所述井座内安装有用以光纤测温监测设备通过的保护管，所述保护管贯穿所述环形槽。

通过采用上述技术方案，保护管可对光纤进行防护，减少环形槽内的水体和进水管对光纤的影响，从而进一步提升井口装置的使用可靠性。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1.第一悬挂器和第二悬挂器的设置，可确保井座对内管和进水管固定稳定性的基础上，方便工作人员对其进行维修和更换；

2.进水管设置有若干个并沿纵向管道的中心呈阵列排布，结构整体紧凑，不仅可以减少水体的流入对内管的影响，使得井座对内管的固定更加稳定，而且还可降低进水管的管径，减少大管径的进水管的重量对井座产生影响；

3.环形槽的设置，可在水体进入进水管时形成一个缓冲空间，从而减少水体因水压较大而使得进水管产生振动，减少井座振动的产生，进而减少因井座的振动而对内管产生影响，提升井座对内管的固定稳定性；圆柱空腔的设置，使得进水管与纵向管道之间形成空间隔层，采用空气隔绝进水管内水体对纵向管道内热水的影响；同时环形槽和圆柱空腔的开设，还可减少井座的自重，从而减少井座对地热井井口的压力，使得井口装置的使用更加稳定，从而提升井座对内管的固定稳定性；

4.光纤测温监测设备可实时监测井下温度，同时水位自动监测设备可对进水水压进行检测，提高了井口装置的使用安全与可靠性。

附图说明

图1是本申请实施例的正面结构剖视图。

图2是本申请实施例的俯视图。

图3是本申请实施例的侧面局部结构剖视图。

图4是图3中A部分的局部放大示意图。

图5是图3中B部分的局部放大示意图。

图中，1、地热井；11、环形槽；12、圆柱空腔；13、保温层；2、井座；21、光纤测温监测设备；22、水位自动监测设备；23、保护管；3、纵向管道；31、法兰盘；4、进水管；5、第一悬挂器；51、连接管；511、连接法兰；512、环槽；5121、密封圈；52、承接管；53、转换连接螺母；531、限位环；6、内管；7、第二悬挂器；71、转接管；72、卡套；73、卡接螺母；8、集水器；9、转换接头。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本申请实施例公开的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，包括安装在地热井1井口的井座2，井座2的横截面为圆形设置，并在井座2内同轴固接有用于出水的纵向管道3，纵向管道3的上端穿出井座2的上端一体成型有弯管段，并在弯管段的端部固接有法兰盘31，从而便于纵向管道3与其它输水管道相互连通。井座2上设置有光纤测温监测设备21和水位自动监测设备22，光纤测温监测设备21可实时监测井下温度，同时水位自动监测设备22可对进水水压进行检测，提高了井口装置的使用安全与可靠性；井座2内还安装有两个分别用以保护光纤测温监测设备21和水位自动监测设备22通过的保护管23；井座2内还安装有若干与纵向管道3相互平行的进水管4，进水管4的数量可根据进水的流量合理设置，本实施例中的进水管4的数量设置有六个，六个进水管4和两个保护管23沿纵向管道3的中心呈阵列排布，且进水管4的管径小于纵向管道3的管径，进水管4的末端穿出井座2的底部并伸入地热井1内的水面以下（图中未展示）；纵向管道3的底端设置有第一悬挂器5，第一悬挂器5背离纵向通道的端部可拆卸连接有内管6。

参照图2和图3，井座2内从上之下依次开设有环形槽11和圆柱空腔12，环形槽11和圆柱空腔12不相连通，环形槽11的长度小于圆柱空腔12的长度，且环形槽11与纵向管道3之间具有壁厚，并在环形槽11内周面与纵向管道3之间填充有保温层13，保温层13为环形设置并环抱在纵向管道3的外周面上，其中保温层13可采用石棉构成，也可根据井口装置使用环境的需要，选用防水、轻度和抗压性能出色的其它材质进行填充。两个保护管23分别位于环形槽11内，且保护管23的两端贯穿井座2，保护管23的下端与圆柱空腔12相互连通，并在光纤测温监测设备21和水位自动监测设备22安装在保护管23内时可完全密封保护管23。圆柱空腔12贯穿井座2的底部，且圆柱空腔12的直径大于地热井1井壁的外周直径，从而使得井座2能够同轴套接在地热井1的井壁上，且地热井1的井壁上端抵接在井座2内圆柱空腔12的上侧壁上，以使地热井1的井壁能够对井座2进行稳定的支撑，井座2的下端抵接在混凝土地面上，从而提升井座2的固定和承重性能。进水管4位于圆柱空腔12和地热井1内并通过第二悬挂器7与环形槽11相互连通，井座2的外周上连通有集水器8，集水器8的轴线与井座2的轴线相互垂直，且集水器8与环形槽11相互连通。

地热井1内的热水经泵提供动力经过内管6并最终通过纵向管道3排出地热井1，随后将利用完毕冷却后的水通过集水器8进入到环形槽11内，集水器8将冷却利用后的水体汇集在环形槽11内后，通过环形槽11底部的进水管4直接进入到地热井1的水面以下。环形槽11在水体进入进水管4之前可形成一个缓冲空间，从而减少水体因水压较大而使得进水管4产生振动，减少井座2振动的产生，进而减少因井座2的振动而对内管6产生影响，提升井座2对内管6的固定稳定性。八个进水管4不仅可以有效的减少环形槽11内水体进入进水管4内流量，而且减少水体的流入对内管6的影响，使得井座2对内管6的固定更加稳定，而且还可降低进水管4的管径，减少大管径的进水管4的重量对井座2产生影响，圆柱空腔12的开设不仅可以减少井座2对地热井1的压力，而且支撑在混凝土地面上，还可进一步提升井座2的固定和承重能力。

参照图2和图3，第一悬挂器5包括同轴固接在纵向管道3底端的连接管51，连接管51背离纵向管道3的一端连接有承接管52；连接管51的外周面同轴固接有连接法兰511，连接法兰511的外周面同轴套接有转换连接螺母53，转换连接螺母53的上端向自身轴线方向延伸有限位环531，限位环531的内周面贴靠在连接管51的外周面上，连接管51插接在承接管52的内周面内，并在连接管51插入承接管52的外周面上开设有环槽512,并在环槽512内嵌设有密封圈5121，且密封圈5121选用液压气动用O形橡胶密封圈5121，用以增加连接管51与承接管52的密封性能；承接管52的外周面与转换连接螺母53的内周面螺纹连接，通过旋拧转换连接螺母53可将承接管52的端部抵接在连接法兰511的侧壁上，从而将承接管52固定在连接管51上。

参照图2和图3，为了减少内管6与进水管4对井座2的压力，本申请内管6和进水管4采用特制保温管，也可采用市场上容易得到的PE、PP等材质，由于PE、PP材质制作的内管6和进水管4的重量较小，同时密度小于水，故而深入水面以下的进水管4和内管6在水的浮力下还可进一步降低自身对井座2的重力，从而提升井座2对内管6和进水管4的固定稳定性。为了将内管6固定在承接管52上，在承接管52背离连接管51的端部安装有转换接头9，转换接头9的内周面与连接管51的外周面螺纹连接，转换接头9的内周面与内管6螺纹连接。且转换接头9还可更换尺寸后适用不同尺寸内管6的安装，从而提升井口装置整体的适应性。工作人员在将内管6安装在井座2上时，首先通过转换接头9将内管6固定在承接管52上，随后通过法兰和连接螺母配合的方式将承接管52固定在连接管51上后，即完成内管6与纵向管道3之间的安装固定，连接结构简单紧凑，安装方便，同时对内管6的固定稳定。

参照图2和图4，第二悬挂器7包括上端与环形槽11相互连通的转接管71，转接管71与进水管4同轴设置，且转接管71背离环形槽11的端部同轴固接有卡套72，进水管4的端部插入卡套72内，进水管4的外周面上套接有卡接螺母73，卡接螺母73螺纹连接在卡套72的外周面上。将进水管4插入卡套72内，随后相对卡套72旋转卡接螺母73，卡接螺母73挤压卡套72，使得卡套72的内周挤压在进水管4的外周面上，从而将进水管4固定在转接管71上，结构紧凑，固定稳定。采用第二悬挂器7对进水管4进行固定，使得水体从环形槽11进入进水管4内之前有一个过渡期，进而进一步降低水体的流动对进水管4的影响，减少振动的产生，也可限制因地热井1井下水体对进水管4的浮力较大时带动进水管4的向上浮动，第二悬挂器7对进水管4的固定稳定，减少进水管4的晃动。

本申请实施例一种开放式同轴套管换热系统井口装置的实施原理为：为了减少内管6与进水管4对井座2的压力，本申请内管6和进水管4采用特制保温管，也可采用市场上容易得到的PE、PP等材质，由于PE、PP材质制作的内管6和进水管4的重量较小，同时密度小于水，故而深入水面以下的进水管4和内管6在水的浮力下还可进一步降低自身对井座2的重力，从而提升井座2对内管6和进水管4的固定稳定性；第一悬挂器5和第二悬挂器7的设置，可确保井座2对内管6和进水管4固定稳定性的基础上，方便工作人员对其进行维修和更换；六个进水管4沿纵向管道3的中心呈阵列排布，结构整体紧凑，不仅可以减少水体的流入对内管6的影响，使得井座2对内管6的固定更加稳定，而且还可降低进水管4的管径，减少大管径的进水管4的重量对井座2产生影响；光纤测温监测设备21可实时监测井下温度，同时水位自动监测设备22可对进水水压进行检测，提高了井口装置的使用安全与可靠性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开放式同轴套管换热系统井口装置，包括安装在地热井(1)上的井座(2)，其特征在于：所述井座(2)内同轴设置有用于出水的纵向管道(3)，所述井座(2)内还设置有若干进水管(4)，若干所述进水管(4)沿纵向管道(3)的中心呈阵列排布；

所述纵向管道(3)的底端设置有第一悬挂器(5)，所述第一悬挂器(5)背离纵向通道的端部可拆卸连接有内管(6)。

2.根据权利要求1所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述第一悬挂器(5)包括同轴固接在纵向管道(3)底端的连接管(51)，所述连接管(51)背离纵向管道(3)的一端连接有承接管(52)，所述承接管(52)背离连接管(51)的端部螺纹连接有转换接头(9)，所述转换接头(9)与所述内管(6)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述连接管(51)的外周面同轴固接有连接法兰(511)，所述连接法兰(511)的外周面同轴套接有转换连接螺母(53)，所述转换连接螺母(53)的上端向自身轴线方向延伸有限位环(531)，所述限位环(531)的内周面贴靠在所述连接管(51)的外周面上，所述连接管(51)插接在所述承接管(52)的内周面内，所述承接管(52)的外周面与所述转换连接螺母(53)的内周面螺纹连接，所述承接管(52)的端部抵接在所述连接法兰(511)的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述连接管(51)的外周面上开设有环槽(512), 所述环槽(512)位于连接管(51)插入所述承接管(52)内周面的外周面上，所述环槽(512)内嵌设有密封圈(5121)。

5.根据权利要求1所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述井座(2)内开设有环形槽(11)，所述进水管(4)位于所述环形槽(11)的下侧并与环形槽(11)相互连通，所述井座(2)的外周上连通有集水器(8)，所述集水器(8)与所述环形槽(11)相互连通。

6.根据权利要求5所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述纵向管道(3)的外周面上同轴套接有保温层(13)，所述保温层(13)位于环形槽(11)与纵向管道(3)之间。

7.根据权利要求5所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述井座(2)内还开设有圆柱空腔(12)，所述圆柱空腔(12)位于环形槽(11)的下侧，且所述进水管(4)位于所述圆柱空腔(12)内，且所述进水管(4)通过第二悬挂器(7)与所述环形槽(11)相互连通，所述地热井(1)的井壁容纳在所述圆柱空腔(12)内。

8.根据权利要求7所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述第二悬挂器(7)包括与所述环形槽(11)相互连通的转接管(71)，所述转接管(71)与所述进水管(4)同轴设置，且所述转接管(71)背离环形槽(11)的端部同轴固接有卡套(72)，所述进水管(4)的端部插入所述卡套(72)内，所述进水管(4)的外周面上套接有卡接螺母(73)，所述卡接螺母(73)螺纹连接在所述卡套(72)的外周面上。

9.根据权利要求8所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述井座(2)上还设置有光纤测温监测设备(21)和水位自动监测设备(22)。

10.根据权利要求9所述的一种开放式同轴套管换热系统井口装置，其特征在于：所述井座(2)内安装有用以光纤测温监测设备(21)通过的保护管(23)，所述保护管(23)贯穿所述环形槽(11)。

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