[发明专利]一种中深层地热井的沉管装置有效

专利信息
申请号: 201711470545.9 申请日: 2017-12-29
公开(公告)号: CN108180664B 公开(公告)日: 2019-10-11
发明(设计)人: 张勇;朱静 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: F24T10/17 分类号: F24T10/17
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 黄天天
地址: 211189 江*** 国省代码: 江苏;32
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 沉管 导向头 地热井 沉管装置 二硒化钨 中深层 夹层 下段 中段 低导热系数材料 非金属膨胀节 活动连接方式 金属膨胀节 传热 薄膜涂层 表面覆盖 从上到下 螺旋状肋 依次相连 中空结构 短路 换热井 内套管 射流孔 多层 死区 填涂 凸台 填充 出力 递增 金属
【说明书】:

发明公开了一种中深层地热井沉管装置,放置在地热井外套管管内的底部,包括上段、中段和下段,上段由内套管组成,中段由金属膨胀节、非金属膨胀节和固定沉管组成,下段由依次相连的活动沉管和导向头组成。活动沉管与固定沉管通过管内外凸台相连,活动沉管底部与导向头相连,固定沉管为中空结构,夹层内填充二硒化钨,活动沉管表面覆盖二硒化钨薄膜涂层,周向从上到下开设多层孔径递增的射流孔,导向头内侧装有螺旋状肋片。本发明通过夹层和涂层填涂低导热系数材料方式降低了金属沉管的传热短路程度,又通过固定和活动沉管的活动连接方式减少底部死区范围,大大提高了换热井的出力。

技术领域

本发明属于地热能开采利用技术领域,具体涉及一种中深层地热井的沉管装置。

技术背景

目前,我国浅层地热能的利用技术已基本成熟,中深层地热能的利用尚处于示范应用阶段,深层地热能利用技术还处于研发阶段。

中深层地热能的利用通常采用“取热不取水”这种模式,即采用流体传热工质通过地热井换热吸收地下岩石热量,然后再流过地面换热器放出热量,井下换热一般采用套管式地热井。由于中深层地热井的深度通常在地底下2~3km,成井工艺比较复杂,施工和运行过程中往往会出现以下几个问题:(1)为了避免冷热流体工质间的热短路现象,内套管通常采用导热系数较低的橡胶材料,但这种材料在高温环境下容易变形,因此在下管过程中,内套管的形状会发生变化,在狭窄的井下空间内,管壁产生的热应力直接作用于外套管内壁,增大了内外套管间的摩擦力,增加了下管难度;(2)在内套管末端十几米采用金属管段,可以依靠管子重量将上部的内套管拉直,但金属的导热系数较大,容易引起内外套管间的热短路现象,特别是对于井底下的高温区域,尤为严重;(3)金属沉管不易变形,底部如果是水平的,管子容易被外套管内壁的小凸台或残余混凝土卡住,影响下管;(4)在金属沉管底部布置锥形导向头,可以避免下管时的卡塞现象,但导向头的设置会切断传热工质的回路,影响地热井的正常运行;(5)内套管在下管时,由于井下温度高,管子会受热膨胀,当正常运行时,冷工质向下流动时会引起内套管的收缩,对于深达3000多米的中深层地热井,管子收缩量是相当大的,这样就会造成井底段的流动死区,降低地热井的换热能力。

因此,在地热能利用相关技术快速发展的背景下,很有必要发展一种新的中深层地热井沉管装置,为了解决中深层地热井施工过程中采用常规方法和装置存在的一些技术问题和难题。

发明内容

发明目的:本发明针对中深层地热井在施工和启闭状态下内套管存在膨胀收缩、金属段内套管导热系数大、导向头存在不易布置回水孔等问题,提供了一种中深层地热井的沉管装置。

技术方案:为解决上述问题,本发明提供了一种中深层地热井的沉管装置,所述沉管装置放置在地热井外套管管内的底部,包括上段、中段和下段,其中,

所述上段由内套管组成;

所述中段由金属膨胀节、非金属膨胀节和固定沉管组成,其中,所述金属膨胀节上部与内套管相连,下部与固定沉管相连,非金属膨胀节套在金属膨胀节外部,上部与内套管相连,下部与固定沉管相连,所述固定沉管的底部向内突起,形成一圈弧形的内凸台;

所述下段由依次相连的活动沉管和导向头组成,所述活动沉管上端外部向外凸起,形成一圈弧形的外凸台,并放置于固定沉管内的内凸台上,活动沉管的下部与导向头相连,所述活动沉管的中间部位周向开设多层射流孔。

优选地,所述内套管由导热系数为0~0.25W/(m·K)的材料制成。

优选地,所述金属膨胀节采用波纹管膨胀节,材料为不锈钢;非金属膨胀节采用直筒型非金属膨胀节,材料为橡胶。

所述固定沉管由金属材料制成,中间含有夹层,夹层厚度为1~5mm,夹层内填充二硒化钨。固定沉管的厚度可根据夹层厚度调整,夹层填充密实,达到自然堆积状态即可。

所述多层射流孔覆盖的长度占活动沉管总长度的1/3~1/2。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于东南大学,未经东南大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201711470545.9/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code