CN217464924U - 一种孔隙型热储地热井止水取热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种孔隙型热储地热井止水取热装置，包括封堵组件、中心管、井口配套组件，其中：所述封堵组件包括补入套管和封隔器，所述补入套管置于井底，所述封隔器安装在所述补入套管和井身内壁之间，所述封隔器高于井身的取水段，以使所述补入套管内部与地热水隔绝；所述井口配套组件装配在地面上且与井口相连通，所述井口配套组件上设有注水口以向井内注水，所述中心管的底部位于所述补入套管内，所述中心管的底部开设有连通孔、顶部与井口配套组件上的出水口相连通。本实用新型通过地热井地表‑地下封闭循环换热系统，将井热储段的热量置换出来，再通过热泵技术，实现地热能的供热利用。

Description

一种孔隙型热储地热井止水取热装置

技术领域

本实用新型涉及地热井改造技术领域，特别是涉及一种孔隙型热储地热井止水取热装置。

背景技术

地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广，一种洁净的能源资源，可供发电、采暖等利用，然而多年大量开采造成热储压力持续下降。

近年来，在地热供暖项目上采用对井回灌开发利用模式，利用地热尾水对热储层进行回灌，有效地增加了热储层补给量，热储压力下降趋势得到一定缓解。但由于地热开发早期存在较多单井系统，尤其是孔隙型热储地热井，并且该储层回灌率偏低，导致每年的开采量仍远高于回灌量。

现有政策明确要求加强地热回灌管理，针对孔隙型热储地热单采井，不具备回灌条件的要求逐步关停，取水许可证、采矿许可证到期后不再延续。

在此背景下，大量的孔隙型地热单井面临报废，同时为替代热源增加了需求压力。为继续利用地热能，一种针对于废弃地热单井换热改造的装置有待于进一步研究和开发。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种孔隙型热储地热井止水取热装置。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种孔隙型热储地热井止水取热装置，包括封堵组件、中心管、井口配套组件，其中：

所述封堵组件包括补入套管和封隔器，所述补入套管置于井底，所述封隔器安装在所述补入套管和井身内壁之间，所述封隔器高于井身的取水段，以使所述补入套管内部与地热水隔绝；

所述井口配套组件装配在地面上且与井口相连通，所述井口配套组件上设有注水口以向井内注水，所述中心管的底部位于所述补入套管内，所述中心管的底部开设有连通孔、顶部与井口配套组件上的出水口相连通。

在上述技术方案中，所述补入套管的下部收口，上部加装所述封隔器。

在上述技术方案中，所述封隔器比所述取水段顶点高50m，封堵井段为取水段顶点以上50m至井底。

在上述技术方案中，所述中心管的材质为纤维增强聚乙烯管。

在上述技术方案中，所述中心管顶部的预留接头为法兰接头，通过法兰接头连接在所述出水口上。

在上述技术方案中，所述中心管的中间接头为丝扣，通过丝扣连接。

在上述技术方案中，所述中心管的下部管段为筛管，所述筛管上的条形孔为所述的连通孔。

在上述技术方案中，所述筛管的底部固定有配重，所述配重为锥形结构。

在上述技术方案中，所述中心管上的接头材质均为不锈钢材质。

在上述技术方案中，所述井口配套组件包括井壁套管和井口法兰底座，所述井口法兰底座焊接在所述井壁套管的底部，井壁套管的侧口法兰上连接所述的注水口，连接所述出水口和注水口的管路安装压力表和温度计。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型将现有的同轴套管深孔换热技术与废弃地热井相结合，开发了一种针对孔隙型热储地热井的止水取热开发地热装置，实现了“取热不取水”的目的，减少了孔隙型热储地热开采量，节约了地热井封填和凿井费用。

2.本实用新型建设地热井地表-地下封闭循环换热系统，将井热储段的热量置换出来，再通过热泵技术，实现地热能的供热利用。

3.本实用新型的止水取热装置选择有效的止水改造措施、合理的中心管设计和配套设备安装，能够将废弃的地热井实现取热不取水的再应用，探索了一种不需要凿井成本、改造成本低、可操作性强、性价比高的深井换热应用模式，为大量面临封填的孔隙型热储地热单井再利用开辟了新的思路。

附图说明

图1所示为封堵组件的结构示意图。

图2所示为中心管的结构示意图。

图3是本实用新型的整体结构示意图。

图中：1-中心管，2-补入套管，3-封隔器，4-取水段，5-井口配套组件，6-井口，7-井身，8-注水口，9-出水口，10-连通孔，11-法兰接头，12-筛管，13-配重，14-侧口法兰

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种孔隙型热储地热井止水取热装置，包括封堵组件、中心管1、井口配套组件5，其中：

所述封堵组件包括补入套管2和封隔器3，所述补入套管2置于井底，所述封隔器3安装在所述补入套管2和井身7内壁之间，所述封隔器3高于井身7的取水段4，以使所述补入套管2内部与地热水隔绝；

所述井口配套组件5装配在地面上且与井口6相连通，所述井口配套组件5上设有注水口8以向井内送水，所述中心管1的底部位于所述补入套管2内，所述中心管1的底部开设有连通孔10、顶部与井口配套组件5上的出水口9相连通。

如图1-2所示，所述孔隙型热储地热井的井身7结构为二开结构。通过井内测试、通井、取水层封堵、中心管1安装、地面配套设施安装等工艺手段，建设地热井地表-地下封闭循环换热系统，将井热储段的热量置换出来，再通过热泵技术，实现地热能的供热利用。

第一步，测井通井：废弃地热井通常使用历史较长，井身7结构等基础资料不全，井筒状况不明。为探明井内套管现状，是否存在套管破损、井内落物、桥堵、目的层堵塞等问题，需要采用井下电视、电测井、电磁探伤手段进行全井段稳态测井。测井装备包括：鹰眼井下电视、四参数测井(连续温度、压力、自然伽马、磁定位曲线测试)、多臂+电磁探伤测井。此组合测井技术可取得常规地热井井筒内各项参数，精度满足要求，能够全面反映井筒、套管、滤水管等详细状况，为取水段4封堵工作提供关键基础数据。若测井结果显示井筒状况良好，可直接进行封堵设计和施工，但实际过程中往往有井壁结垢、桥堵等状况，需下钻通井，清除井壁及井底淤堵。

第二步，取水段4封堵：补入套管2的上部加装封隔器3，使补入套管2内隔绝地热水。

第三步，中心管1安装：中心管1的取热过程是通过地面高压水泵、注水口8往井身7与中心管1的外壁之间的环空注入载热流体，载热流体下降过程中由于温差的存在被周围的岩土加热升温，经过数千米以上的井内热交换，当到达补入套管2的底部时温度较高，吸收并蕴含了热量，经过中心管1的底部的连通孔10进入中心管1内，继而向上运移，通过出水口9流出至地面换热器，经热交换冷却后的循环载热流体再次进入地下热循环，将地层中的热量源源不断地转移到供暖系统中，整个过程不与地下含水层的水产生质交换，地热能通过热传导或热对流方式在地层中传热。

第四步，井口配套组件5安装。

实施例2

所述补入套管2的下部收口，上部加装所述封隔器3，所述封隔器3比所述取水段4顶点高50m，封堵井段为取水段4顶点以上50m至井底。

所述中心管1的材质为纤维增强聚乙烯管，从内到外依次为内衬层、增强层和保护层，抗内外压，抗拉伸，柔韧性好，不易结垢，导热系数低，耐腐蚀高温。

所述中心管1顶部的预留接头为法兰接头11，通过法兰接头11连接在所述出水口9上。所述中心管1的中间接头为丝扣，通过丝扣连接，所述中心管1的下部管段为筛管12，所述筛管12上的条形孔为所述的连通孔10，所述筛管12的底部固定有配重13，所述配重13为锥形结构。所述中心管1上的接头材质均为304不锈钢材质。

所述井口配套组件5兼具进出水功能，所述井口配套组件5包括井壁套管和井口法兰底座，所述井口法兰底座焊接在所述井壁套管的底部，所述井口法兰底座与井口6相连接，井壁套管的侧口法兰14上连接所述的注水口8，中心管1的法兰接头11连接出水口9，连接所述出水口9和注水口8的管路安装压力表和温度计等监测设施。这些管路再连接至地面热泵系统，形成地表-地下封闭循环换热系统。

实施例3

利用所述的止水取热装置实现了地热取热方式的改造，将天津市北辰区青旺园青光热一井进行了成功改造，采用“测井-通井-封堵滤水管-中心管安装-井口及地面配套设备安装”等改造步骤，实现了地热取热方式的改造，由原来的直接取用地热水改为封闭地表-地下循环换热系统。

该井测井通井深度1312m，封堵滤水管段1124-1312m，安装中心管11312m。经供暖期试运行，平均制热量达到118.37kW，单延米换热量89.97W/m。改造实施效果良好。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，包括封堵组件、中心管、井口配套组件，其中：

所述封堵组件包括补入套管和封隔器，所述补入套管置于井底，所述封隔器安装在所述补入套管和井身内壁之间，所述封隔器高于井身的取水段，以使所述补入套管内部与地热水隔绝；

所述井口配套组件装配在地面上且与井口相连通，所述井口配套组件上设有注水口以向井内注水，所述中心管的底部位于所述补入套管内，所述中心管的底部开设有连通孔、顶部与井口配套组件上的出水口相连通。

2.如权利要求1所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述补入套管的下部收口，上部加装所述封隔器。

3.如权利要求2所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述封隔器比所述取水段顶点高50m，封堵井段为取水段顶点以上50m至井底。

4.如权利要求1所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述中心管的材质为纤维增强聚乙烯管。

5.如权利要求1所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述中心管顶部的预留接头为法兰接头，通过法兰接头连接在所述出水口上。

6.如权利要求1所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述中心管的中间接头为丝扣连接结构。

7.如权利要求1所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述中心管的下部管段为筛管，所述筛管上的条形孔为所述的连通孔。

8.如权利要求7所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述筛管的底部固定有配重，所述配重为锥形结构。

9.如权利要求1所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述井口配套组件包括井壁套管和井口法兰底座，所述井口法兰底座焊接在所述井壁套管的底部。

10.如权利要求9所述的孔隙型热储地热井止水取热装置，其特征在于，所述井壁套管的侧口法兰上连接所述的注水口，连接所述出水口和注水口的管路安装压力表和温度计。

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