CN220552120U - 一种中深层高效地热单井同轴换热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中深层高效地热单井同轴换热系统，涉及地热井单井供暖技术领域，包括普通石油套管、取水过滤管、外套管和绝热内管，地层从上至下依次为普通层、岩土层和含水层，普通石油套管设置于普通层和岩土层内，其与普通层之间采用低导热固定材料固井，其与岩土层之间采用高导热固定材料固井；取水过滤管设置于含水层内，其与含水层之间采用高导热固定材料固井；外套管位于普通石油套管和取水过滤管的内腔中，其上端为井口进水端，其下端封口；绝热内管设置于外套管的内腔中，二者同轴设置，且绝热内管的上端为井口出水端；本换热系统强化了吸热介质循环水与热储层的换热，增加了单井换热量，从而提高了出水温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及地热井单井供暖技术领域，具体涉及一种中深层高效地热单井同轴换热系统。
背景技术
地热能是以热能形式存在的清洁可再生能源资源，与太阳能和风能相比，以热用热，无需转换，具有天然优势，且不受昼夜与天气的影响，储量大、运行稳定，在我国北方地区的建筑供热领域具有良好的应用前景。
我国地热资源以中低温热水型地热资源为主，其开发利用主要为直接抽取地热水的多井抽灌模式，一口采水井，一口回灌井，从采水井采水，经过热交换以后，回灌到回灌井。
由于砂岩地层实现同层或异层的完全回灌仍较困难，由此导致地下水位逐年下降直至无法开采或不经济而弃井，因此人们开始研究“取热不取水”的地热单井换热利用模式。
现有的中深层地热单井换热技术，以地下中深层岩土热储或干热岩为热源，与岩土层进行换热，吸热效果和单井换热量、出水温度均有待提高。
实用新型内容
本实用新型为了增加单井换热量、提高出水温度，提供了一种中深层高效地热单井同轴换热系统。
本实用新型的技术方案是：一种中深层高效地热单井同轴换热系统，包括普通石油套管、取水过滤管、外套管和绝热内管，地层从上至下依次为普通层、岩土层和含水层，所述普通石油套管设置于普通层和岩土层内，其与普通层之间采用低导热固定材料固井，其与岩土层之间采用高导热固定材料固井；所述取水过滤管设置于含水层内，其与含水层之间采用高导热固定材料固井；所述外套管位于普通石油套管和取水过滤管的内腔中，其上端为井口进水端，其下端封口；所述外套管内径大于绝热内管外经，所述绝热内管设置于外套管的内腔中，二者同轴设置，且绝热内管的上端为井口出水端；所述井口出水端和井口进水端分别通过管线与地热能换热板换相连。
优选的，所述取水过滤管为不锈钢绕丝过滤管。
优选的，所述外套管包括位于岩土层的外套管光管和位于含水层的高效换热外套管，所述外套管光管与高效换热外套管固定连接。
优选的，所述高效换热外套管的内外壁上均布有若干纵向凸起的金属翅片，所述金属翅片不少于十二片。
优选的，所述外套管下端连接有沉砂管。
本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：
本换热系统以岩土层热储和含水层地热水为热源进行换热，同时采用高导热固定材料固井，有效地增加了单井换热量；本换热系统通过外套管光管和高效换热外套管强化了吸热介质循环水与热储层的换热，从而提高了出水温度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1、普通层，2、岩土层，3、含水层，4、普通石油套管，5、低导热固定材料，6、高导热固定材料，7、取水过滤管，8、外套管光管，9、高效换热外套管，10、绝热内管，11、井口进水端，12、井口出水端，13、地热能换热板换，14、沉砂管。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例一
参照图1所示，一种中深层高效地热单井同轴换热系统，包括普通石油套管4、取水过滤管7、外套管和绝热内管10，地层从上至下依次为普通层1、岩土层2和含水层3，普通石油套管4设置于普通层1和岩土层2内，其与普通层1之间采用低导热固定材料5固井，其与岩土层2之间采用高导热固定材料6固井；取水过滤管7设置于含水层3内，其与含水层3之间采用高导热固定材料6固井；含水层3采用射孔技术射穿含水层3，保证含水层3地热水能与外套管进行换热。更为详细的，取水过滤管7为不锈钢绕丝过滤管。
外套管位于普通石油套管4和取水过滤管7的内腔中，其上端为井口进水端11，其下端封口；外套管内径大于绝热内管10外经，绝热内管10设置于外套管的内腔中，二者同轴设置，并且绝热内管10的上端为井口出水端12；井口出水端12和井口进水端11分别通过管线与地热能换热板换13相连。
更为详细的，外套管包括位于岩土层2的外套管光管8和位于含水层3的高效换热外套管9，外套管光管8为普通换热外套管，其与高效换热外套管9固定连接。此外，外套管下端连接有沉砂管14。
工作时，将井口出水端12和井口进水端11分别与地热能换热板换13连接，换热介质循环水从外套管和绝热内管10换热通道进入，向下与井内岩土和含水层3热水进行换热，温度逐渐升高到达底部后，从绝热内管10由下向上流动进入地热能换热板换13，经过换热后的循环水再次进入整个换热通道，进行下一个闭式吸热循环。
本换热系统以岩土层2热储和含水层3地热水为热源进行换热，同时采用高导热固定材料6固井，有效地增加了单井换热量；本换热系统通过外套管光管8和高效换热外套管9强化了吸热介质循环水与热储层的换热，从而提高了出水温度。
实施例二
作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对高效换热外套管9的结构进行了优化，具体为：
在本实施例中，高效换热外套管9的内外壁上均布有若干纵向凸起的金属翅片，金属翅片不少于十二片，其能增加与地热水的接触面积，大大提高换热效率。
本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种中深层高效地热单井同轴换热系统，其特征在于：包括普通石油套管、取水过滤管、外套管和绝热内管，地层从上至下依次为普通层、岩土层和含水层，所述普通石油套管设置于普通层和岩土层内，其与普通层之间采用低导热固定材料固井，其与岩土层之间采用高导热固定材料固井；所述取水过滤管设置于含水层内，其与含水层之间采用高导热固定材料固井；所述外套管位于普通石油套管和取水过滤管的内腔中，其上端为井口进水端，其下端封口；所述外套管内径大于绝热内管外经，所述绝热内管设置于外套管的内腔中，二者同轴设置，且绝热内管的上端为井口出水端；所述井口出水端和井口进水端分别通过管线与地热能换热板换相连。
2.根据权利要求1所述的一种中深层高效地热单井同轴换热系统，其特征在于：所述取水过滤管为不锈钢绕丝过滤管。
3.根据权利要求1所述的一种中深层高效地热单井同轴换热系统，其特征在于：所述外套管包括位于岩土层的外套管光管和位于含水层的高效换热外套管，所述外套管光管与高效换热外套管固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种中深层高效地热单井同轴换热系统，其特征在于：所述高效换热外套管的内外壁上均布有若干纵向凸起的金属翅片，所述金属翅片不少于十二片。
5.根据权利要求1所述的一种中深层高效地热单井同轴换热系统，其特征在于：所述外套管下端连接有沉砂管。
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