[发明专利]隔热完井管柱和隔热完井方法

说明书

技术领域

本发明涉及地热开采领域，特别涉及一种隔热完井管柱。本发明还涉及使用这种隔热完井管柱的隔热完井方法。

背景技术

地热是指贮存在地球内部的可再生热能，通常认为地热起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。由于地热能是储存在地下的，因此不会受到任何天气状况的影响，并且地热资源同时具有其它可再生能源的所有特点，随时可以采用，不带有害物质。地热资源的开发和利用越来越受到世界各国的重视。

目前，地热开发通常使用的完井井筒结构有以下两种：(1)对于砂岩地热储层，一开下套管固井，二开直接下套管，仅封固一开与二开套管重叠区域的部分层段，三开悬挂筛管或滤水管取水；(2)对于基岩地热储层：一开及二开下套管固井，三开裸眼段取水。

但是，这些完井井身结构的热损失严重，不能有效地利用地热水。因此，急需一种热损失较小的完井管柱。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种隔热完井管柱。根据本发明的隔热完井管柱的热损失很小，能大幅降低地热水在开采过程中的热损失。本发明还涉及使用这种隔热完井管柱的隔热完井方法。

根据本发明的第一方面，提出了一种热完井管柱，包括设置在上方的一开套管和设置在一开套管下方并密封式插入到一开套管内的二开套管，在一开套管内设置有插管，插管包括插入到二开套管内并密封相连的插入部和处于插入部上方的主体部，主体部与一开套管的内壁隔开而在主体部和一开套管之间形成隔热腔。

根据本发明的隔热完井管柱，来自地热层的地热水会从二开套管流入到插管内。这样，在一开套管和插管主体部之间隔热腔就会阻地热水的热量从插管向一开套管和外界环境传导，从而减少了地热水的热量损失。

在一个实施例中，在主体部的侧壁上设置有仅向插管内部导通的单向阀。在一个优选的实施例中，隔热腔内为真空。通过设置单向阀，可方便地将一开套管和插管的主体部之间的环空内的水排出，从而形成真空的隔热腔。此外，真空的传热系数比空气的传热系数更低，并且不存在空气对流，从而能进一步减少地热水的热量损失。

在一个实施例中，在一开套管内还设置有水泵组件，主体部的上端与水泵组件的入口相连。在一个具体的实施例中，水泵组件包括潜水泵和容纳潜水泵的与一开套管的内壁隔开的保温壳体，在保温壳体和潜水泵之间形成地热水容腔，在保温壳体上设置有进水口，主体部的上端与进水口密封连接。由于地热水首先进入到保温壳体内，然后再由潜水泵泵送到地面上，因此可以使用任何类型的潜水泵。此外，并不需要将潜水泵的入口与插管的上端相连，这样就方便了潜水泵和插管的在井下的安装。另外，由于保温壳体与一开套管的内壁间隔开，因此同样减少了保温壳体内的地热水向外界环境中的散失。

在一个实施例中，在插入部的外表面上设置有密封件。密封件能够保证插管与二开套管的连接处不会漏水，从而避免了地热水的热量损失。在一个优选的实施例中，密封件为多道平行设置的密封圈，相邻密封圈之间的距离与插入部的长度之比在1∶3到1∶8之间。如此多并且密集分布的密封圈使得插管与二开套管之间的密封连接能够承受20MPa的压差，从而满足了处于井下的插管与二开套管的密封连接不被破坏。

在一个实施例中，在插入部的下沿构造有引鞋。引鞋能够引导插管顺利地插入到二开套管内，防止插入部上的密封件受到磨损而不能实现密封。

在一个实施例中，插入部的直径大于主体部的直径。通过这种结构的插管，可以将插管整体上制作为直径较小，使得隔热腔的尺寸较大，以增强隔热完井管柱的隔热效果。此外，仅插管的插入部的直径较大而其余部分较小，也使得在实现插管与二开套管连接的同时，插管的重量较小，从而方便了插管的运输和安装。

在一个实施例中，插入部的直径与插入部的长度之比在1∶1到1∶4之间。这种插管的插入部的长度较长，保证了插管与二开套管之间密封连接的可靠性，并且方便在插入部上设置密封件。

根据本发明的第二方面，提出了一种使用根据上文所述的隔热完井管柱进行隔热完井的方法，该方法包括：步骤一：将二开套管下入井内到预定位置，然后将一开套管下入井内；并且使二开套管插入到一开套管内而密封相连；步骤二：将插管下入到一开套管内，并将插管的插入部插入到二开套管内而密封相连，从而在一开套管和插管的主体部之间形成环空；步骤三：安装井口组件；步骤四：将环空内的水排出而形成隔热腔。