CN215864111U - 一种中深层同井回灌平衡取热系统 - Google Patents
一种中深层同井回灌平衡取热系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种中深层同井回灌平衡取热系统，它应用于地热开发利用技术领域，其包括设置在地热井内的抽水管和回灌管，所述抽水管与设置在地面上换热器的进水端连接，所述回灌管与换热器的出水端连接，所述抽水管的下端设有抽水泵，所述抽水泵设置在地下水的水位以下，所述换热器与回灌管连接的管道上设有回灌泵，所述回灌管的底端设置在中深层处；本实用新型设计新颖，结构合理，采用单井完成地下水取热并完成回灌的方式，利用回灌水的压力平衡地热井地下涌水的压力，实现地热井内部地下水位的动态平衡，保证系统高功率取热的同时，解决了地下水回灌问题，并降低了开发成本，杜绝了地下水的污染，真正做到了取热不取水，有推广的必要。
Description
技术领域
本实用新型涉及地热开发利用技术领域，具体的说是一种中深层同井回灌平衡取热系统。
背景技术
随着目前全球能源短缺问题的加重，对绿色能源的开发与利用成为各国的重要任务。中深层地热能主要指地下200m以下，3000m以内的地层中蕴含的热能资源，由于中深层地热能资源丰富，具有分布广、储存量大、可靠稳定、环保清洁等特点，开发潜力巨大，越来越受到人们得关注，对其进行高效开发利用可以有效缓解目前的能源短缺和环境污染问题。
开式取热系统为现有的中深层取热系统中的一大类。就开式系统而言，开式取热系统通常由取水井和回灌井组成，用水泵从取水井中将热水抽取地面进入设备取热后，由回灌井将取热后的水回灌至地下，取热效率较高。但开式取热系统需满足环保要求，要进行地下水回灌，且一口取水井经常要搭配多口回灌井进行地下水回灌，成本较高且回灌效率低，难以满足回灌需求。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种中深层同井回灌平衡取热系统，解决了地下水回灌问题，降低了成本且系统取热效率高。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型包括设置在地热井内的抽水管和回灌管，所述抽水管与设置在地面上换热器的进水端连接，所述回灌管与换热器的出水端连接，所述抽水管的下端设有抽水泵，所述抽水泵设置在地下水的水位以下，所述换热器与回灌管连接的管道上设有回灌泵，所述回灌管的底端设置在中深层处。
本实用新型的进一步改进在于：所述地热井内设有石油套管，所述抽水管和回灌管均设置在石油套管内。
本实用新型的进一步改进在于：所述石油套管的底端通过平衡孔板与滤管连接，所述回灌管通过螺纹接头与设置在滤管内的花管连接，所述花管上开设有供回水通过的孔。
本实用新型的进一步改进在于：所述石油套管的中深层与换热地质层之间、所述滤管与换热地质层之间均设有夯实的回填材料。
本实用新型的进一步改进在于：所述石油套管的浅层区域与换热地质层之间设有保温材料。
本实用新型的进一步改进在于：所述石油套管通过支撑装置与回灌管固定，所述滤管通过支撑装置与花管固定。
本实用新型的进一步改进在于：所述支撑装置通过设置在回灌管、花管上的节卡与回灌管、花管固定。
本实用新型的进一步改进在于：所述支撑装置包括内环和通过支撑臂与所述内环连接的外环，所述内环分别与回灌管、花管连接，所述外环分别与石油套管、滤管连接。
本实用新型的进一步改进在于：所述内环与节卡连接。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：
本实用新型设计新颖，结构合理，采用单井完成地下水取热并完成回灌的方式，保证系统高功率取热的同时，解决了地下水回灌问题，并降低了开发成本。本系统利用平衡孔板和回灌泵实现对地热井地下涌水的节流，减少了涌水量，通过回灌泵的将取热后的地下水回灌至地下深层，利用回灌水的压力平衡地热井地下涌水的压力，实现地热井内部地下水位的动态平衡，避免出现抽水量过多难以完成回灌的状况。
本系统采用了地下水闭式循环，杜绝对地下水的污染，保护了水资源，有利于地下水的动态平衡，真正做到了取热不取水，有大力推广的必要。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型支撑装置的结构示意图。
其中，1、抽水管；2、地面；3、保温材料；4、换热地质层；5、抽水泵；6、石油套管；7、平衡孔板；8、滤管；9、回填材料；10、回灌泵；11、回灌管；12、地下水；13、支撑装置；14、节卡；15、螺纹接头；16、花管；17、内环；18、支撑臂；19、外环。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：
一种中深层同井回灌平衡取热系统，如图1和图2所示，其包括设置在地热井内的抽水管1和回灌管11，所述抽水管1与设置在地面2上换热器的进水端连接，所述回灌管11与换热器的出水端连接，所述抽水管1将吸取地热的高温水送入换热器内，高温水在换热器内释放热量温度降低，降温后的水经回灌管11送入中深层处再次吸取地热。这样，中深层处蕴藏的热能逐渐被转移到换热器内被合理利用，而且整个取热过程水循环为闭式循环，真正实现了取热不取水，杜绝了水污染的发生。
如图1所示，所述抽水管1的下端设有抽水泵5，所述抽水泵5设置在地下水12的水位以下，方便将取热以后的地下水12抽出地面2为换热器提供热源。
所述换热器与回灌管11连接的管道上设有回灌泵10，所述回灌泵10将释放热量以后的地下水12通过回灌管11输送到中深层处再次吸取地热。
在地热井钻探完成以后，依次下装滤管8和石油套管6以形成一个上部封闭，只有底部可以通过滤管8渗入地下水12的柱形空间。所述抽水管1和回灌管11均设置在石油套管6内。
如图1所示，所述石油套管6的底端通过平衡孔板7与滤管8连接，所述平衡孔板7的设置可增大滤管8处地下水的涌水阻力，利用平衡孔板8和回灌泵10的共同作用可实现对地热井地下涌水的节流，减少涌水量，通过回灌泵10将取热后的地下水回灌至地下深层，可利用回灌水的压力平衡地热井地下涌水的压力，以实现地热井内部地下水位的动态平衡。
所述回灌管11通过螺纹接头15与设置在滤管8内的花管16连接，所述花管16上开设有供回水通过的孔。所述回灌泵10将释放热量以后的地下水12送入几千米深地下的花管16处，经花管16上开设有的孔散流至地下，再次吸收地热。所述花管16的壁面上均匀开设的孔，利于将回灌管11内送回的地下水12均匀的输散至地热井深部并与深部的高温地下水进行充分的热交换吸取高温水的热量，换热完成后变为高温地下水，在密度差的作用下，高温地下水自动向地热井上部集聚，便于抽水泵5抽取高温的地下水。
所述石油套管6的浅层区域与换热地质层4之间设有保温材料3，距离地面2较浅的区域温度相对较低，为防止该区域内取热后高温水的热损失，将石油套管6距离地面2较浅的区域设置了保温材料3。所述石油套管6为两头带螺纹的钢管起到密闭作用;所述滤管8为管壁上开设孔的钢管，通过所述孔让地下水进入滤管8内，滤管8内温度较低的水也可以通过孔向外扩散而升温。
所述石油套管6的中深层与换热地质层4之间、所述滤管8与换热地质层4之间均设有夯实的回填材料9，所述回填材料9可以为原土、混凝土等，方便地热向石油套管6、滤管8内传导。所述回填材料9的设置可增强地热向石油套管6和滤管8内部的地下水传热，夯实的目的是为了尽可能减少回填材料中的空隙，因为空气的导热系数较低，如果回填材料中空隙过多，不利于传热。
由于回灌管11和花管16过长，为防止其错位变形，在石油套管6与回灌管11的连接处、滤管8与花管16的连接处均通过节卡14与支撑装置13连接，所述节卡14固定设置在回灌管11、花管16的外壁上，以方便回灌管11、花管16与支撑装置13固定。也就是，外围加装的支撑装置13起固定和支撑的作用，在回灌管11和花管16每个安装支撑装置13位置的外管壁上均焊接有节卡14用于卡住支撑装置13。
如图2所示，所述支撑装置13包括内环17和通过支撑臂18与所述内环17连接的外环19，所述内环17均通过节卡14卡置在回灌管11、花管16的外壁，所述外环19分别与石油套管6、滤管8的内壁连接。这样支撑装置13可以将回灌管11与石油套管6、花管16与滤管8进行牢固的支撑和固定。
Claims (9)
1.一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：包括设置在地热井内的抽水管（1）和回灌管（11），所述抽水管（1）与设置在地面（2）上换热器的进水端连接，所述回灌管（11）与换热器的出水端连接，所述抽水管（1）的下端设有抽水泵（5），所述抽水泵（5）设置在地下水（12）的水位以下，所述换热器与回灌管（11）连接的管道上设有回灌泵（10），所述回灌管（11）的底端设置在地热井的中深层处。
2.根据权利要求1所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述地热井内设有石油套管（6），所述抽水管（1）和回灌管（11）均设置在石油套管（6）内。
3.根据权利要求2所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述石油套管（6）的底端通过平衡孔板（7）与滤管（8）连接，所述回灌管（11）通过螺纹接头（15）与设置在滤管（8）内的花管（16）连接，所述花管（16）上开设有供回水通过的孔。
4.根据权利要求3所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述石油套管（6）的中深层与换热地质层（4）之间、所述滤管（8）与换热地质层（4）之间均设有夯实的回填材料（9）。
5.根据权利要求4所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述石油套管（6）的浅层区域与换热地质层（4）之间设有保温材料（3）。
6.根据权利要求4所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述石油套管（6）通过支撑装置（13）与回灌管（11）固定，所述滤管（8）通过支撑装置（13）与花管（16）固定。
7.根据权利要求6所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述支撑装置（13）通过设置在回灌管（11）、花管（16）上的节卡（14）与回灌管（11）、花管（16）固定。
8.根据权利要求7所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于：所述支撑装置（13）包括内环（17）和通过支撑臂（18）与所述内环（17）连接的外环（19），所述内环（17）分别与回灌管（11）、花管（16）连接，所述外环（19）分别与石油套管（6）、滤管（8）连接。
9.根据权利要求8所述的一种中深层同井回灌平衡取热系统，其特征在于： 所述内环（17）与节卡（14）连接。
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| CN116717926A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-09-08 | 天津地热开发有限公司 | 一种中深层地热能采集同井抽回系统 |
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| CN116717926B (zh) * | 2023-07-28 | 2024-04-05 | 天津地热开发有限公司 | 一种中深层地热能采集同井抽回系统 |
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