[发明专利]一种高效地热井结构

说明书

本发明公开一种高效地热井结构，包括内套管、外套管和支撑壁管，外套管中部开设有换向孔，换向孔与支撑壁管之间设置有介质换向套管，外套管与支撑壁管之间填充蓄热紊流层，蓄热紊流层位于介质换向套管下方，内套管与外套管之间设置有中部封堵器，且中部封堵器位于换向孔的下方。本发明结构简单合理，利用介质换向套管将内套管与外套管之间的换热介质引入外套管与支撑壁管之间的通道中，通过换热介质路径的交叉转换，可减少换热介质的流动阻力，有利于降低循环泵能耗；同时换向后的换热介质在蓄热紊流层内以紊流的方式向地热井下部移动，有利于提高热传递系数，配合保温层和导热层设置，将有效提高地热井循环换热介质出口流量稳定性和换热效率。

技术领域

本发明涉及地热领域，特别是涉及一种高效地热井结构。

背景技术

目前，常用的中深层地热井一般采用双层套管换热装置为建筑提供采暖热能。循环换热介质从外套管与内套管的中间空隙向下流动，在底部从内套管中心向上流出双层套管。然而，由于地热井的井深一般为500-4000米，且双层套管换热装置的内外管均采用直通管，循环换热介质从外套管底部进入内套管中心流动的过程中，很容易被沉淀物堵塞，不仅会对循环换热介质的流动形成阻力，而且会提高循环泵的能耗，降低地热井换热装置的换热效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单合理的高效地热井结构，能够有效提高地热井循环换热介质出口流量稳定性，换热效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高效地热井结构，包括内套管、套设于所述内套管外围的外套管以及套设于所述外套管外围的支撑壁管，所述外套管的中部开设有换向孔，所述换向孔与所述支撑壁管之间设置有介质换向套管，所述外套管与所述支撑壁管之间填充有蓄热紊流层，所述蓄热紊流层位于所述介质换向套管的下方，所述介质换向套管用于将所述内套管与所述外套管之间的换热介质引入所述蓄热紊流层内，所述内套管与所述外套管之间设置有中部封堵器，且所述中部封堵器位于所述换向孔的下方。

可选的，所述内套管和所述外套管之间填充有导热层，且所述导热层位于所述中部封堵器的下方。

可选的，所述内套管的底部设置有过滤网。

可选的，所述蓄热紊流层为碎石层、岩石碎块层、混凝土构件层、混凝土碎片层、金属构件层或金属颗粒层中的一种。

可选的，所述导热层为水泥石墨混合层。

可选的，所述外套管与所述支撑壁管之间还填充有保温层，且所述保温层位于所述介质换向套管的上方。

可选的，所述保温层为发泡聚氨酯层或发泡橡胶层。

可选的，所述内套管与所述外套管之间的环空底部设置有井底封堵器。

可选的，所述介质换向套管设置于地热井的35度分界点处。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的高效地热井结构，结构简单合理，利用介质换向套管将内套管与外套管所形成的内通道中的换热介质引入由外套管与支撑壁管形成的外通道中，通过换热介质路径的交叉转换，可减少因为换热介质上下直流所形成的流动阻力，有利于降低循环泵的能耗，同时换向后的换热介质在蓄热紊流层内可以紊流的方式向地热井的下部移动，有利于增大地热井内部的热容量且提高热传递系数，配合保温层和导热层设置，将有效提高地热井循环换热介质出口流量稳定性和换热效率，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。