[发明专利]地热井双层真空保温结构及其使用方法

说明书

本发明为一种地热井双层真空保温结构及其使用方法，地热井双层真空保温结构包括内腔轴向贯通的外管结构，外管结构的顶部能拆卸地密封连接有抽真空结构，外管结构的底部能拆卸地密封设置有底封堵头，外管结构内同轴套设有能轴向固定的、且内腔轴向贯通的内管结构，内管结构的长度尺寸大于外管结构的长度，内管结构的顶部密封穿设通过抽真空结构，内管结构的底部能向下顶抵打开底封堵头后密封穿设通过外管结构，外管结构的内壁与内管结构的外壁之间能构成顶部与抽真空结构连通的底部密封的真空保温层。该结构及其使用方法能在回水过程中隔热保温，最大限度地降低热损失，安全性高，有效提高经济效益。

技术领域

本发明涉及地热开采技术领域，尤其涉及一种地热井双层真空保温结构及其使用方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着我国社会经济快速发展、能源供需矛盾的加剧、能源结构的调整、以及节能减排和环境保护的需要，可再生能源的开发利用日益受到全社会的重视。地热能作为一种清洁、无污染的替代能源，对缓解能源供应压力、改善生态环境发挥着重要的作用。因此，加快地热资源开发利用的速度势在必行。

直接采水取热是目前最高效的一种地热开发方式，但是地下水的大量采出会引发地下水位下降和地面沉降等问题，必须将尾水通过注入井回灌到地热储层。由于储层物性的限制，直接采水取热存在尾水回灌难的问题，尚未大规模推广利用。

为了确保地热资源的可持续开发利用，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一，上世纪提出了“取热不取水”的地热开发方式，即在油套环空中注入冷水，通过水的不断流动，与周围高温地层形成对流换热，在井底处，水温达到最高，通过油管返排到地面，实现对地热资源的开发利用。但是在瑞典的现场应用中，实际出口温度总是低于预期，其中一个主要原因是中心管隔热保温性能较差。由于中心管中的水温始终高于环空中的水温，因此回水过程中会产生持续的热损失，降低了取热功率，限制了该种地热开发方式的推广。

提高中心管的保温性能有利于减少热损，但是目前，尚未有直接应用于数千米地热井的回水保温管。另外，近几年市场上也推出了几款真空保温管，不过主要是用于地面工程，对于地热井的应用有其局限性：首先，由于井深数千米，因此对保温管的抗拉强度、抗内压强度以及抗外挤强度均提出了更为严苛的要求。经过计算，并且考虑温度和高速水流的影响，其强度至少需达到几十个兆帕，甚至上百个兆帕；其次，根据地热钻探技术规程(DZ/T0260-2014)，四开井筒直径仅为152.4mm，下入的尾管直径甚至仅为114.3mm，因此在保证足够的注水环空尺寸条件下，真空管尺寸将有极大地限制，需要额外的进行定制加工，提高了成本；再次，考虑到工程实际，不可能在地面上加工数千米的真空管再下入井底，即使真空管分段下入，但是由于不能实现全尺寸的真空保温，因此热损失会相对更高；最后，现场对于真空管的下入没有配套的设备和专业人员，需要额外投入更多的人力物力，并且还可能带来一些下入或起出过程的安全问题。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种地热井双层真空保温结构及其使用方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地热井双层真空保温结构及其使用方法，克服现有技术中存在的普通中心管保温性能差和真空保温管安装困难、施工成本高、安全性无法保证的问题，该结构及其使用方法能在回水过程中隔热保温，最大限度地降低热损失，安全性高，有效提高经济效益。

本发明的目的是这样实现的，一种地热井双层真空保温结构；所述地热井双层真空保温结构包括内腔轴向贯通的外管结构，所述外管结构的顶部能拆卸地密封连接有抽真空结构，所述外管结构的底部能拆卸地密封设置有底封堵头，所述外管结构内同轴套设有能轴向固定的、且内腔轴向贯通的内管结构，所述内管结构的长度尺寸大于所述外管结构的长度，所述内管结构的顶部密封穿设通过所述抽真空结构，所述内管结构的底部能向下顶抵打开所述底封堵头后密封穿设通过所述外管结构，所述外管结构的内壁与所述内管结构的外壁之间能构成顶部与所述抽真空结构连通的底部密封的真空保温层。