阅读说明：本技术 一种封闭式中深层地热能井下换热装置 (Closed type underground heat exchange device for middle-deep geothermal energy ) 是由 肖志斌 汪法 高长才 王浩磊 李庆 刘彪 陈旭 冯喆 张宇 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种封闭式中深层地热能井下换热装置,包括取热内管、换热套管和支撑装置,支撑装置设于地热井地面上,取热内管的上端与支撑装置连接,取热内管的下端伸入地热井井底,换热套管套设于取热内管的下部,换热套管与地热井之间设有封隔器,支撑装置的侧面设有注水管,支撑装置的顶部设有与取热内管连接的出水管,取热内管的下端连接有筛管、配重管。本发明通过在取热内管下端连接有筛管,筛管能够对流经至取热内管的水流进行过滤后,再进入取热内管,筛管能够对将水流中的杂质阻隔在取热内管外,避免杂质对取热内管内壁的磨损,影响取热内管的使用寿命。(The invention relates to a closed underground heat exchange device for geothermal energy in a middle-deep layer, which comprises a heat taking inner pipe, a heat exchange sleeve and a supporting device, wherein the supporting device is arranged on the ground of a geothermal well, the upper end of the heat taking inner pipe is connected with the supporting device, the lower end of the heat taking inner pipe extends into the bottom of the geothermal well, the heat exchange sleeve is sleeved at the lower part of the heat taking inner pipe, a packer is arranged between the heat exchange sleeve and the geothermal well, a water injection pipe is arranged on the side surface of the supporting device, a water outlet pipe connected with the heat taking inner pipe is arranged at the top of the supporting device, and the lower end of the heat taking inner pipe is connected with a sieve pipe and a balance weight pipe. According to the invention, the sieve tube is connected to the lower end of the heat taking inner tube, the sieve tube can filter water flow flowing to the heat taking inner tube and then enters the heat taking inner tube, impurities in the water flow can be blocked outside the heat taking inner tube by the sieve tube, and the influence of the impurities on the abrasion of the inner wall of the heat taking inner tube on the service life of the heat taking inner tube is avoided.)

一种封闭式中深层地热能井下换热装置

技术领域

本发明涉及地热能供暖技术领域，特别是涉及一种封闭式中深层地热能井下换热装置。

背景技术

深孔换热技术，是指在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环，基于热传导的方式与地层换热，从而以“取热不取水”形式开发深层地热能的技术。

现有的中深层地热能换热装置，直接将取热内管插入地热井内，由于井内含有杂质，在进行走水换热时，水流会将杂质带入取热内管，长时间使用会对取热内管的内壁造成磨损，影响取热内管的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种封闭式中深层地热能井下换热装置及破碎齿辊装置，以解决背景技术中所提到的问题。

本发明提供一种封闭式中深层地热能井下换热装置，包括取热内管、换热套管和支撑装置，所述支撑装置设于地热井地面上，所述取热内管的上端与支撑装置连接，所述取热内管的下端伸入地热井井底，所述换热套管套设于取热内管的下部，所述换热套管与地热井之间设有封隔器，所述支撑装置的侧面设有注水管，所述支撑装置的顶部设有与取热内管连接的出水管，所述取热内管的下端连接有筛管、配重管。

优选的是，所述取热内管包括依次连接的第一复合管、连接接头、第二复合管、连接管、第三复合管和连通管，所述第一复合管还与支撑装置连接，所述连通管还与筛管连接。

在上述任一方案优选的是，所述第一复合管、第二复合管和第三复合管由内至外依次包括内衬层、增强层和保护层，所述内衬层和保护层分别采用高密度聚乙烯材料制成，所述增强层采用纤维增强材料制成。

在上述任一方案优选的是，所述支撑装置包括法兰管，所述注水管与法兰管的顶部外表面连接，所述第一复合管与法兰管的顶部内表面连接。

在上述任一方案优选的是，所述法兰管上设有排气阀。

在上述任一方案优选的是，所述换热套管的底端设有自中心朝四周向上倾斜的斜面。

在上述任一方案优选的是，包括以下施工步骤：

步骤1：采用井下电视、电测井、电磁探伤仪判断井内情况；

步骤2：将换热套管安装在井底，并采用封隔器将换热套管与地热井连接，使套管内隔绝地热水；

步骤3：在井口安装支撑装置，并分别将注水管和出水管与支撑装置焊接；

步骤4：采用绞车和滑轮装置相互配合将取热内管下放至换热套管底部，下放完成后，现场焊接取热内管法兰接头，并与支撑装置连接。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

1、通过在取热内管下端连接有筛管，筛管能够对流经至取热内管的水流进行过滤后，再进入取热内管，筛管能够对将水流中的杂质阻隔在取热内管外，避免杂质对取热内管内壁的磨损，影响取热内管的使用寿命。

2、通过在取热内管下端连接有配重管，一方面便于取热内管下放至井底，另一方面，能够降低水流对取热内管的浮力作用，影响取热内管的安装结构稳定性。

3、通过在换热套管与地热井之间设有封隔器，能够有效将井底地下水与循环水阻隔，避免地下水与循环水接触，影响换热效率。

下面结合附图对本发明的一种封闭式中深层地热能井下换热装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种封闭式中深层地热能井下换热装置的结构示意图；

图2为本发明一种封闭式中深层地热能井下换热装置中取热内管的结构示意图；

图3为取热内管中各复合管的剖视结构图；

图4为本发明一种封闭式中深层地热能井下换热装置的施工结构图；

其中：1、注水管；2、地热井；3、封隔器；4、换热套管；5、配重管；6、筛管；7、取热内管；71、内衬层；72、增强层；73、保护层；74、第一复合管；75、连接接头；76、第二复合管；77、连接管；78、第三复合管；79、连通管；8、法兰管；9、出水管；10、排气阀；11、绞车；12、滑轮装置。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种封闭式中深层地热能井下换热装置，包括取热内管7、换热套管4和支撑装置，支撑装置设于地热井2地面上，取热内管7的上端与支撑装置连接，取热内管7的下端伸入地热井2井底，换热套管4套设于取热内管7的下部，换热套管4与地热井2之间设有封隔器3，支撑装置的侧面设有注水管1，支撑装置的顶部设有与取热内管7连接的出水管9，取热内管7的下端连接有筛管6、配重管5。

其中，筛管6上设有多个筛孔。配重管5包括重锤和与重锤连接的重锤连接管77。

冷水经注水管1注入，水流经过地热井2井壁加热后从井底经筛管6进入取热内管7，并上返至出水管9，再输送至供热端，依此循环，以完成对地热能井下热量的采集。

本实施例中，通过在取热内管7下端连接有筛管6，筛管6能够对流经至取热内管7的水流进行过滤后，再进入取热内管7，筛管6能够对将水流中的杂质阻隔在取热内管7外，避免杂质对取热内管7内壁的磨损，影响取热内管7的使用寿命。

通过在取热内管7下端连接有配重管5，一方面便于取热内管7下放至井底，另一方面，能够降低水流对取热内管7的浮力作用，影响取热内管7的安装结构稳定性。

通过在换热套管4与地热井2之间设有封隔器3，能够有效将井底地下水与循环水阻隔，避免地下水与循环水接触，影响换热效率。

进一步的，如图2所示，取热内管7包括依次连接的第一复合管74、连接接头75、第二复合管76、连接管77、第三复合管78和连通管79，第一复合管74还与支撑装置连接，连通管79还与筛管6连接。

其中，连接接头75采用不锈钢接头。连接接头75的两端分别与第一复合管74的下端和第二复合管76的上端之间螺纹连接，连接管77的两端分别与第二复合管76的下端和第三复合管78的上端之间焊接连接，第三复合管78的下端与连通管79的上端之间螺纹连接。连通管79的下端、筛管6和配重管5之间焊接连接。

在本实施例中的取热内管7结构适用于三开井深度，第一复合管74和第二复合管76的管径大小相同，第二复合管76的管径大于第三复合管78的管径，第二复合管76与第三复合管78之间的连接管77选用大小头连接管77，以将第二复合管76和第三复合管78连接。

此外，取热内管7根据所需开井深度，其复合管的长度及管径根据实际施工需要选定。

进一步的，如图3所示，第一复合管74、第二复合管76和第三复合管78由内至外依次包括内衬层71、增强层72和保护层73，内衬层71和保护层73分别采用高密度聚乙烯材料制成，增强层72采用纤维增强材料制成。

复合管的内衬层71具有减少水流动阻力的作用，保证换热循环效率，保护层73具有防腐蚀的作用，增强层72具有增强取热内管7整体结构强度的作用，增强层72和保护层73的设置能够保证取热内管7的使用寿命。

复合管通过采用三层结构结构形式，采用全融合工艺制造，将增强层72和内衬层71、保护层73融合为一个整体，层间通过化学键相结合，作用力牢固，这种设计形式使中心管具有优异的抗内外压，抗拉伸，柔韧性好，不易结垢，导热系数低，耐腐蚀，耐高温、施工方便等性能。

进一步的，支撑装置包括法兰管8，注水管1与法兰管8的顶部外表面连接，第一复合管74与法兰管8的顶部内表面连接。

进一步的，法兰管8上设有排气阀10，能够对井内所产生的气体排出，保证井内外压力平衡。

进一步的，换热套管4的底端设有自中心朝四周向上倾斜的斜面。该结构对流至该处的水具有缓流作用，降低水流对套管底部的冲击力，从而延长换热套管4的使用寿命。

如图3所示，本发明一种封闭式中深层地热能井下换热装置的具体施工步骤为：

步骤1：采用井下电视、电测井、电磁探伤仪判断井内情况。

其中，若井管出现破损，地层砂泥混合物进入井内造成架桥，或井内落物，堵塞目的层，影响换热中心管下入位置及换热效果，需进行通井、清淤。

步骤2：将换热套管4安装在井底，并采用封隔器3将换热套管4与地热井2连接，使套管内隔绝地热水。

步骤3：在井口安装支撑装置，并分别将注水管1和出水管9与支撑装置焊接。

步骤4：采用绞车11和滑轮装置12相互配合将取热内管7下放至换热套管4底部，下放完成后，现场焊接取热内管7法兰接头，并与支撑装置连接。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。