[实用新型]一种中深层地热换热井的开放式钻孔壁装置

说明书

技术领域

本实用新型属于地热井技术领域，尤其是涉及一种中深层地热换热井的开放式钻孔壁装置。

背景技术

地热能作为一种可再生能源，具有分布广、成本低、易于开采、洁净及可直接利用等优点，大力推广地热能的利用，是资源节约和环境保护的有效措施，是实现人类社会可持续发展的重要途径。当前，地热能利用技术不断发展，是建筑供暖及制冷的重要选择方式。目前，地埋管地源换热技术和抽灌式地下水热水技术是现有的两种主要地热利用模式；地埋管地源换热技术是以导热为主的传热模式，受限于土壤导热系数较低等物理因素，地埋管地源换热技术的单井取热量有限；抽灌式地下水热水技术的回灌量取决于地层的实际条件，若地热水被大量抽取而不能得到及时补充时，地下热水的原始平衡会破坏，造成地下水位下降，甚至引起地面下沉。近年来国家加强了地热资源的管理，北方地区已严禁大量开采中深层地下热水，地热开采必须实行“采灌结合”的均衡开采模式，同时，大量施工的中深层地热井因出水量、出水温度等条件达不到开采利用要求而无法使用，经济上造成了大量的浪费。

中深层地热井中心管换热技术通过抽取中深层地下热水或循环封闭井筒内的水，进而实现中深层地热水的热量提取，也可以实现无地下含水层的干热岩地下取热，主要换热器安置在静水位以下的井筒内进行换热，从而避免抽取地热水到地面换热的耗电，同时，由于地热水通过换热器后返回原井筒内，保证了水位的动态平衡，无需回灌，保护了地下热资源。

现有的中深层地热井中心管换热技术存在的问题有：由于该技术以大地为冷源(或热源)，通过中间介质(水或者防冻液)作为热载体，并使中间介质在埋设在大地中的封闭环路中循环流动，实现与大地进行热量交换的目的，因此，在工程项目实际应用中，通常以钻孔壁为界，把所涉及的空间区域划分为钻孔以外的岩石部分和钻孔内部，通过钻孔外传热加热提高孔壁和钻孔内的流体温度，最终确定流体介质的出口温度。与钻孔壁以外部分的岩石部分的传热过程相比，由于钻孔内部包括回填材料、管壁、传热介质等多种材料，多种材料的几何尺寸和热容量也相对较小，其温度变化、热效能增加较为缓慢，对于钻孔以外部分的传热，基本属于自上而下递增的非稳态的传热类型。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种中深层地热换热井的开放式钻孔壁装置，以克服传统钻孔壁钻孔以外部分的传热非稳态的问题及水介质能力增加缓慢的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种中深层地热换热井的开放式钻孔壁装置，包括设置在地下热储层段的技术套管，技术套管区分为封闭式管壁及滤管，技术套管上至少设置有一段滤管；

滤管上设有开放式钻孔壁装置，开放式钻孔壁装置包括设置在滤管管壁上的穿孔及镀锌梯形丝、尼龙网及止水伞，滤管外围依次缠绕有镀锌梯形丝及尼龙网，滤管两端安装有止水伞；

技术套管的滤管设置在热储层段的稳态型热储层上；

技术套管与热储层段之间有管壁间隙，滤管与稳态型热储层之间有开放间隙，开放间隙与管壁间隙之间通过止水伞间隔，管壁间隙内填充有水泥层。

进一步的，所述技术套管为金属管。

进一步的，所述滤管的穿孔的孔隙率为20～30％。

进一步的，所述镀锌梯形丝的梯形丝间距0.75mm，宽度1.8mm。

进一步的，所述尼龙网为70～80目网。

进一步的，所述镀锌梯形丝及尼龙网的两端与技术套管丝扣连接或焊接连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的中深层地热换热井的开放式钻孔壁装置具有以下优势：

(1)充分利用中深层地层中局部稳定的热储层，将钻孔壁设置为开放式装置，开放式的钻孔壁装置可使钻孔内部的热容量增加，其温度变化速度加快，热效能显著提高，针对华北地区中低温热田，换热效率高，消耗降低，节能环保。

(2)能快速提取地层中局部稳定的热储层深层能源，可以实现中深层地热水的热量快速提取，换热效率较全封闭式换热井提高30％以上。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型所述的开放式钻孔壁装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的开放式钻孔壁装置的优选实施例的示意图；

图3为本实用新型所述的开放式钻孔壁装置的局部示意图；

图4为本实用新型所述的开放式钻孔壁装置的施工示意图。