[发明专利]一种地下井用管道及地下换热系统

说明书

本发明公开一种地下井用管道及地下换热系统，其技术方案要点是：包括若干管体，管体具有第一端和第二端，所述第一端和第二端分别形成端面一和端面二，所述端面一和端面二均呈倾斜状，与管体的横截面之间形成倾角a,同一管体的端面一和端面二倾斜方向相互错位，且以管体的轴线形成旋转倾角b；管体的第一端用于与相邻管体的第二端连接，并通过弹性密封组件密封；在管体的端面一与相邻管体的端面二之间形成间隙，所述间隙呈“”形结构，并且具有2倍倾角a的倾斜度。本发明能够保持管道在井下的稳定安装结构，方便对管道进行下管及安装，实现井下设备正常工作。

技术领域

本发明涉及管材技术领域，更具体地说，它涉及一种地下井用管道，还涉及一种使用该管道的地下换热系统。

背景技术

地下换热系统是采用钻井的方式，在地下开设一定深度的地下井，通过液体在地下和使用端之间的流转，利用地下的温度进行换热，以起到换热的效果。

地下换热系统的井根据区域地质、岩土结构、岩土竖向温度分布等因素，采用同轴套管式换热系统进行取热。取热系统主要包括内管、外管、固井水泥和周围地层岩石等。固井水泥在井的内部上形成水泥层，外管采用石油套管，与水泥层之间固定连接，形成井体。内管套设在外管中心，伸入到外管底部，即井底位置，井的深度一般可为3000m左右。在内管内腔、内管和外管的间隙之间形成两个相对隔绝的腔室，在井底位置相互连通。

换热机理：通过内外管之间的空间作为工质注入通道，内管作为采出通道，当冷流体从注入通道流入，周围岩石的热量通过固井水泥和井管传导至井内加热冷流体。冷流体被加热后，温度上升，到达井底时温度达到最高，以达到换热目的。

地下换热系统的井深度大，对于管道的布置具有一定的难度，而且该系统尚处于研发阶段，对于实际应用的场景较少，因此，存在较大的难度。其中，对于井内的内管而言，即中心管，其需要安装在外管当中，处于基本悬空的状态，当内管伸入井内的过程中，受到重力的影响，会产生较大的向下作用力，需要通过内管自身强度进行支撑。随着内管的逐渐伸入，内管本身的强度很难支撑已伸入内管的重力，因此会产生重力受力过大，而产生吧管拉断的情况。因此，往往需要在下管前预先进行注水，将水灌满井内，通过浮力对抗管道的重力。随着内管不断伸入井内，内管受到的浮力将越来越大。而后，在浮力的作用下，内管受到向上的作用力将过大，对内管的稳定性产生其他不良影响，又需要对克服浮力的作用。需要在内管外安装辅助的维持架进行保持，维持内管与外管之间的稳定性，否则，在浮力的作用下，将导致内管产生上浮的影响，产生种种不良影响。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题而提供一种地下井用管道，能够保持管道在井下的稳定安装结构，实现井下设备正常工作。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种地下井用管道，包括若干管体，管体具有第一端和第二端，所述第一端和第二端分别形成端面一和端面二，所述端面一和端面二均呈倾斜状，与管体的横截面之间形成倾角a,同一管体的端面一和端面二倾斜方向相互错位，且以管体的轴线形成旋转倾角b；管体的第一端用于与相邻管体的第二端连接，并通过弹性密封组件密封；在管体的端面一与相邻管体的端面二之间形成间隙，所述间隙呈“”形结构，并且具有2倍倾角a的倾斜度。

本发明进一步设置为：各管体安装时呈同轴安装，在相邻管体之间可在2倍倾角a的范围内弹性偏摆；各管体偏摆呈螺旋状结构；管体的两个端部可分别与井的内壁相抵，形成摩擦阻力，用于对抗管体的浮力。

本发明进一步设置为：所述倾角a为1°-3°；所述倾角b为30°-60°。

本发明进一步设置为：所述端面一和端面二的一侧均形成有抵压面，抵压面位于远离管体的最远端位置，并与管体的横截面相互平行；管体的端面一与相邻管体的端面二通过两个抵压面相互抵压实现轴向限位。