用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手
阅读说明：本技术 用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手 (Special reducing adapter for single-well heat taking and flow guiding system of dry and hot rock ) 是由 黄勇 刘鹏 谭立渭 贾占红 高元宏 刘海声 郭宏业 石建成 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手,本发明包括变径接手基体,变径接手基体前部内设置有导流腔,变径接手基体的中心,轴向设置有与导流腔连通的变径基体贯通小径,基体贯通小径内设置有返流导管,返流导管中后部外侧与变径基体贯通小径之间设置有“V”型压紧膨胀密封圈舱,“V”型压紧膨胀密封圈舱内设置有“V”型热膨胀圈。本发明确保变径接手在高温高压工况环境中不发生泄露对流热交换产生的热损耗,但能通过与干热岩段原位高温水热传导受热,具有耐高温高压的优点。(The invention relates to a special reducing adapter for a hot dry rock single well heat taking diversion system, which comprises a reducing adapter base body, wherein a diversion cavity is arranged in the front part of the reducing adapter base body, a reducing base body through small diameter communicated with the diversion cavity is axially arranged in the center of the reducing adapter base body, a backflow guide pipe is arranged in the base body through small diameter, a V-shaped compression expansion sealing ring cabin is arranged between the outer side of the middle rear part of the backflow guide pipe and the reducing base body through small diameter, and a V-shaped thermal expansion ring is arranged in the V-shaped compression expansion sealing ring cabin. The invention ensures that the reducing adapter does not generate heat loss generated by leakage convection heat exchange in a high-temperature and high-pressure working condition environment, but can be heated by in-situ high-temperature hydrothermal conduction with a hot dry rock section, and has the advantage of high temperature and high pressure resistance.)
技术领域
本发明涉及深部干热岩单井取热导流装置系统中取热工质流经回路中的用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手。主要针对取热工质在高温、高压工况环境中的闭合导流循环路径变径接头处,防止导流管渗漏和流体热对流损耗的一种连接机构。
背景技术
深部干热岩是一种可用于发电、供暖、温室农业以及旅游疗养利用的清洁能源，是帮助我国实现碳中和目标的重要清洁能源之一。随着我国青海共和、山西大同等地区干热岩资源的陆续发现，包括对耐高温、高压的取热导流系统装置研发、安装程序设计现已成为开发利用干热岩资源亟待解决的关键技术之一。导流系统装置从灌注到返流过程中各异径接头不仅需要解决高温、高压条件下的工质泄露和热损，还需置于吊装管具内部的导流管接箍出头位置便于调整。目前尚未有人提出解决取热器与返流导管及吊装管具的连接方案。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手。本发明确保变径接手在高温高压工况环境中不发生泄露对流热交换产生的热损耗，但能通过与干热岩段原位高温水热传导受热。
本发明的技术解决方案是：本发明为一种用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手，其特殊之处在于：所述专用变径接手包括变径接手基体，变径接手基体前部内设置有导流腔，变径接手基体的中心，轴向设置有与导流腔连通的变径基体贯通小径，基体贯通小径内设置有返流导管，返流导管中后部外侧与变径基体贯通小径之间设置有“V”型压紧膨胀密封圈舱，“V”型压紧膨胀密封圈舱内设置有“V”型热膨胀圈。
进一步的，返流导管前部外侧与变径基体贯通小径之间设置有密封铜焊膜。
进一步的，密封铜焊膜和“V”型压紧膨胀密封圈舱之间设置有锥形变径台阶，密封铜焊膜与“V”型热膨胀圈之间的“V”型压紧膨胀密封圈舱内依次设置有环绕在返流导管上的密封椎和将密封椎底部一侧顶起的密封椎螺杆。
进一步的，变径接手基体后端的返流导管上环绕设置有将“V”型热膨胀圈压紧的压紧螺杆。
进一步的，密封椎为紫铜膨胀密封椎。
进一步的，密封铜焊膜由紫铜液膜填充的方式形成。
进一步的，返流导管伸于变径接手基体外，后端设置有返流导管头压紧调节螺母。
进一步的，变径接手基体前端外侧环绕设置有小径公扣。
进一步的，变径接手基体中部外侧环绕设置有吊装却卡。
进一步的，变径接手基体后端外侧环绕设置有大径公扣。
本发明针对取热器与导流管及吊装管具采用异径接头连接时，在高温、高压、高湿工况条件下容易发生泄露和热对流损耗而设计的一种用于干热岩单井取热导流系统的专用变径接手。变径接手基体采用XJY850-高强度钢加工，由紫铜膨胀密封椎、密封椎螺杆、“V”型热膨胀圈、压紧螺杆、密封铜焊膜、返流导管、导管头压紧调节螺母等组成。本发明采用了3种密封方式。首先主要通过变径接手基体后部大径中的压紧耐高温高压的“V”型热膨胀圈密封；其次在锥形变径台阶处采用紫铜膨胀密封椎与变径接手基体XJY850-高强度钢高温条件下不同金属材料的膨胀系数产生的膨胀过盈配合密封；在返流导管与变径基体贯通小径之间的间隙采用紫铜液膜填充的密封方式，以确保变径接手在高温高压工况环境中不发生泄露对流热交换产生的热损耗，但能通过与干热岩段原位高温水热传导受热，具有耐高温高压的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的局部放大图。
附图标记说明如下：
1、小径公扣；2、导流腔；3、吊装却卡；4、变径接手基体；5、密封椎；6、密封椎螺杆；7、“V”型热膨胀圈；8、压紧螺杆；9、变径基体贯通小径；10、密封铜焊膜；11、锥形变径台阶；12、“V”型压紧膨胀密封圈舱；13、大径公扣；14、返流导管；15、返流导管头压紧调节螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的总体方案作进一步的详细说明：
参见图1、2，本发明具体实施例的结构包括变径接手基体4，变径接手基体4前部内设置有导流腔2，变径接手基体4的中心，轴向设置有与导流腔2连通的变径基体贯通小径9，基体贯通小径9内设置有返流导管14，返流导管14中后部外侧与变径基体贯通小径9之间设置有“V”型压紧膨胀密封圈舱12，“V”型压紧膨胀密封圈舱12内设置有“V”型热膨胀圈7，返流导管14前部外侧与变径基体贯通小径9之间设置有密封铜焊膜10，密封铜焊膜10和“V”型压紧膨胀密封圈舱12之间设置有锥形变径台阶11，密封铜焊膜10与“V”型热膨胀圈7之间的“V”型压紧膨胀密封圈舱12内依次设置有环绕在返流导管14上的密封椎5和将密封椎5底部一侧顶起的密封椎螺杆6。变径接手基体4后端的返流导管14上环绕设置有将“V”型热膨胀圈7压紧的压紧螺杆。
变径接手基体4采用XJY850-高强度钢体加工，变径接手基体4长250mm。设置在变径接手基体4前后两端的小径公扣1和大径公扣13长均为60mm，锥度1:16，小径公扣1大端￠47.1、大径公扣13大端￠80.86，设置在变径接手基体4中部的吊装却卡3宽×高＝45mm×5mm，变径基体贯通小径9￠10.5mm，导流腔2￠16.5mm,密封锥5与锥形变径台阶11锥度1:1.5，密封椎螺杆6总长4.5mm，螺帽厚度0.8mm。4组“V”型热膨胀圈7外径￠16.5mm，内径￠10.0mm。压紧螺杆8总长20.0mm，螺母外径￠30.0mm。
将经过地表耐高温高压测试的本发明依次用密封铜焊膜10填充，依次通过密封锥5、密封椎螺杆6、“V”型热膨胀圈7、压紧螺杆8将贯穿在变径基体贯通小径9中的返流导管14调紧固紧，使其形成本发明的整体构件。返流导管14总长为450.0mm，前端距离变径接手基体贯通小径9前端15.0mm，后端露出变径接手基体4的后端235.0mm。
返流导管14端后端连接返流导管头压紧调节螺母15，密封椎5为紫铜膨胀密封椎，密封铜焊膜10由紫铜液膜填充的方式形成。
本发明实际使用时，变径接手基体4的小径公扣1端上返水吊装管母接手连接，连接前在小径公扣1大端根部用耐高温高压胶带紧紧缠裹2层并上紧，确保密封和防止脱口。将连接上紧的母接手与吊装管具公扣连接上紧即可。本发明变径接手基体4的大径公扣13端与取热器￠60吊装返流管连接，取热器吊装返流管连接￠60/￠80.86变丝公扣之间外露。变径接手基体4内通径有食品级“304”￠10返流导管14，自导流腔2向￠73钻杆上贯通，变径接手基体4内锥形变径台阶11底端是紫铜膨胀密封椎，其上依次是密封椎螺杆5、耐高温“V”型热膨胀圈7、压紧螺杆8以及返流导管头压紧调节螺母15，压紧螺杆8以上连接取热上返导流管。
按照吊装管具具体长度调节裁剪返流导管14，使其后端能够出露在吊装管具顶端，并穿进吊装管具起吊。将裁剪好的返流导管14后端与返流导管头压紧调节螺母15连接并紧固。
其中，用于封闭作用的紫铜液膜固化高度可达30mm以上，能较大程度的提高抗压渗漏作用。“V”型热膨胀圈7共4组8个，“V”型热膨胀圈可在挤压和高温条件下形成径向膨胀，从而产生密封效果。压紧螺杆8根至螺帽端部采用了与变径基体贯通小径9喇叭口型相一致的锥度，可通过丝扣形式调整压紧“V”型热膨胀圈，上紧后使其形成挤压横向变形密封作用。
紫铜膨胀密封椎度1:1.5，能够通过锥形铜材料的热膨胀与变径基体贯通小径9膨胀系数差形成紧配合，从而达到封闭间隙的效果。
该本发明可通过地表测试试验后灵活调整，并连接紧固后形成一套整体构件。
如发生铜膜压裂，则水压可对“V”型热膨胀圈产生压力以达到与压紧螺杆8共同作用的双向增压膨胀密封。
本发明的使用方法步骤如下：
1、将换热器下入井内，并在小径公扣1端接上￠60上返水吊装管母接手；
2、使用前，首先在地表将小径公扣1与高压泵连接，将返流导管14头一端用单向螺杆封闭。
3、安装连接高压泵并泵水至满，采用电控烘烤箱将变径接手基体4均匀烘烤至300℃；
4、测试专用变径接手，开泵逐步提高泵压至35MPa，观察在压紧螺杆8和调节螺母处是否发生渗漏现象，如没有渗漏即可下井安装，如有渗漏，则首先检查填充的紫铜液膜是否密实，并调节压紧螺杆8和密封椎5，使其压紧与变径基体贯通小径9紧密接触，然后再测试高温高压条件下的防渗漏能力，通过不断调节直到不发生泄露为止。
5、将测试合格后的专用变径接手按照连接程序分别与换热器和吊装管连接下入井取热。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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