地热井保温取水装置和地热井取水方法与流程

本发明涉及地热井，具体涉及一种地热井保温取水装置和地热井取水方法。

背景技术：

1、地热井用于挖掘能够利用地球自带的热资源，通常，挖掘的深度越深，其温度就越高，井深3500米左右有可以发热的地热能或者有超过30摄氏度的水源，这种井为称为是地热井。地热井在如今很多场所都在广泛的应用，并且作用广泛，比如用来做医疗洗浴，温度最好在40～60℃。温度偏高时，需加入凉水或适当降低温度后,方可用于洗浴,这样做对地热资源是一种浪费；温度偏低,用于洗浴会使身体感到不适。

2、而在现实施工地热井过程中，水温和水量成为了一个地热井成功与否的重要指标。有的时候水温超过设计要求，二水量却达不到设计要求；有时水量超过了设计要求，而水温却达不到设计要求。当水量超过了设计要求，而水温却达不到设计要求时，由上层较低温度的水影响，难以取得温度适宜的地热水，如果先抽出上层水使水位降低，再取下层温度适宜的水，则又是对水资源的大量浪费。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：当水量超过了设计要求，而水温却达不到设计要求时，如何取得温度适宜的水，并且避免浪费水资源。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供了一种地热井保温取水装置，包括地热井、下泵段套管、保温管，所述下泵段套管设于地热井内并向下伸入地热井水位以下，下泵段套管的下端与所述保温管的上端密封连接，所述保温管的下端向下延伸至地热井的底部并与地热井的底部连通；所述下泵段套管内设有水泵，水泵位于水位以下并且与保温管的上端之间有间隔。

4、本发明的有益效果是：

5、采用本发明，通过保温管延伸至地热井的底部并与地热井的底部连通，使地热井上部地层的水流到井底加热后进入保温管，并通过水泵抽出；同时，保温管隔绝了管外的凉水和管内的热水之间的热传递；从而本发明可使地热井抽出的水温提高5℃～10℃且水温稳定，便于取得温度适宜的水；同时，避免浪费地下水资源。

6、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

7、进一步的，所述水泵的下端与保温管的上端之间有10m以上的间隔。

8、防止水泵运行的高温烧坏保温管，提高安全性。

9、进一步的，所述保温管的下部还套有配重钻杆，且配重钻杆固定于保温管外壁。

10、由于保温管的材质属于塑料类型，自重轻，考虑在下放过程中受井内地下水浮力的影响，无法下放到底，在保温管的下部增加配重，配重材料选择井场常见的φ127钻杆。

11、便于使保温管下放至地热井底部，减小浮力的影响，稳定性好。

12、进一步的，所述配重钻杆下方还设有钻杆支架，钻杆支架通过热熔焊接固定在保温管的外壁上。

13、便于支撑配重钻杆，防止配重钻杆下滑，并且增加了保温管外壁的受力面积，减小了应力集中，避免保温管应力损坏。

14、进一步的，所述钻杆支架设有多件，钻杆支架呈板状并沿保温管轴向布置，且多件钻杆支架围绕保温管的外侧壁均匀分布。

15、便于进行热熔焊接，连接可靠。

16、进一步的，所述下泵段套管的下端设有变径接管，变径接管下端的直径与保温管的直径相同，变径接管下端与保温管上端连接；变径接管上端的直径与下泵段套管下端的直径相同，变径接管上端与下泵段套管下端连接。

17、通过整体件变径接管连接，便于等直径对接，密封性好，且连接结构可靠。

18、进一步的，所述变径接管下端设有上法兰盘，保温管上端设有下法兰盘，变径接管通过上法兰盘与保温管的下法兰盘连接。

19、便于快速组装，并可拆卸，可适应改变地热井深度、下放保温管深度的工况。

20、进一步的，所述下法兰盘为丝扣法兰，且丝扣法兰与保温管通过螺纹连接。

21、便于组装，且可适用于保温管与下法兰盘不同材质的连接，连接结构可靠，密封性好。

22、进一步的，所述变径接管的上部呈锥形，变径接管的上部锥形大端焊接于下泵段套管的下端。

23、可采用金属材质的变径接管，不仅组装方便，密封性好，而且便于使水泵的下端与保温管的上端之间有10m以上的间隔，而无需过于加长下泵段套管，节约材料。

24、进一步的，所述保温管的下端围绕自身周向开设有多个水眼；所述保温管沿自身轴向呈多段结构，每段保温管长度不超过11m，且每相邻两段保温管之间通过热熔焊接连接。

25、便于使增温后的水从水眼进入保温管内部，避免保温管下端距离地热井底部过近导致水进入保温管不顺畅。每相邻两段保温管之间可通过pph焊条进行热熔焊接连接，强度大，结构稳定，且方便下放保温管。

26、本发明还提供了一种地热井取水方法，基于上述地热井保温取水装置实现，包括如下步骤：

27、步骤一、在地热井施工结束后，测量地热井的出水量和出水水温；

28、步骤二、若所测量的出水量超过设计要求，且出水水温比设计要求低5℃～10℃，则向地热井内依次下放保温管和下泵段套管，将保温管的上端与下泵段套管下端连接；

29、步骤三、将水泵与泵管连接，在下泵段套管内下放水泵至水位以下固定的位置，开启水泵进行抽水试验测量出水量和出水水温，并逐步稳定抽水量，使抽水量与地热井的出水量相对平衡，维持水位相对稳定。

30、采用本发明的地热井取水方法，可使地热井抽出的水温提高5℃～10℃且水温稳定，便于取得温度适宜的水；避免浪费地下水资源。此外，通过抽水试验，使抽水量与地热井的出水量相对平衡，便于地热井长期运行，可靠性好。

技术特征：

1.一种地热井保温取水装置，其特征在于：包括地热井(1)、下泵段套管(2)、保温管(3)，所述下泵段套管(2)设于地热井(1)内并向下伸入地热井(1)水位以下，下泵段套管(2)的下端与所述保温管(3)的上端密封连接，所述保温管(3)的下端向下延伸至地热井(1)的底部并与地热井(1)的底部连通；所述下泵段套管(2)内设有水泵(4)，水泵(4)位于水位以下并且与保温管(3)的上端之间有间隔。

2.根据权利要求1所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述水泵(4)的下端与保温管(3)的上端之间有10m以上的间隔。

3.根据权利要求1所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述保温管(3)的下部还套有配重钻杆(5)，且配重钻杆(5)固定于保温管(3)外壁。

4.根据权利要求3所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述配重钻杆(5)下方还设有钻杆支架(6)，钻杆支架(6)通过热熔焊接固定在保温管(3)的外壁上。

5.根据权利要求4所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述钻杆支架(6)设有多件，钻杆支架(6)呈板状并沿保温管(3)轴向布置，且多件钻杆支架(6)围绕保温管(3)的外侧壁均匀分布。

6.根据权利要求1所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述下泵段套管(2)的下端设有变径接管(8)，变径接管(8)下端的直径与保温管(3)的直径相同，变径接管(8)下端与保温管(3)上端连接；变径接管(8)上端的直径与下泵段套管(2)下端的直径相同，变径接管(8)上端与下泵段套管(2)下端连接。

7.根据权利要求6所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述变径接管(8)下端设有上法兰盘(9)，保温管(3)上端设有下法兰盘(10)，变径接管(8)通过上法兰盘(9)与保温管(3)的下法兰盘(10)连接；

8.根据权利要求6所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述变径接管(8)的上部呈锥形，变径接管(8)的上部锥形大端焊接于下泵段套管(2)的下端。

9.根据权利要求1所述的地热井保温取水装置，其特征在于：所述保温管(3)的下端围绕自身周向开设有多个水眼(11)；所述保温管(3)沿自身轴向呈多段结构，每段保温管(3)长度不超过11m，且每相邻两段保温管(3)之间通过热熔焊接连接。

10.一种地热井取水方法，基于权利要求1-9任一项所述的地热井保温取水装置实现，包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种地热井保温取水装置和地热井取水方法，地热井保温取水装置包括地热井、下泵段套管、保温管，所述下泵段套管设于地热井内并向下伸入地热井水位以下，下泵段套管的下端与所述保温管的上端密封连接，所述保温管的下端向下延伸至地热井的底部并与地热井的底部连通；所述下泵段套管内设有水泵，水泵位于水位以下并且与保温管的上端之间有间隔。采用本发明，可使地热井上部地层的水流到井底加热后进入保温管，并通过水泵抽出；保温管隔绝了管外的凉水和管内的热水之间的热传递；从而本发明可使地热井抽出的水温提高5℃～10℃且水温稳定，便于取得温度适宜的水；避免浪费地下水资源。

技术研发人员：乔晖文
受保护的技术使用者：中国煤炭地质总局水文地质局
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15