廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置製造方法

2023-12-06 17:42:01

廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置製造方法
【專利摘要】一種廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置，由原廢棄油井改造成的熱源井，利用管路及熱泵機組連接成供暖系統。所述的熱源井包括：原廢棄井內套管（6）、套管（6）內設置的木塞（1）及水泥塞（2）組成一個空腔，空腔中注有水，水泥塞（2）上安裝取水隔離裝置，導正裝置（5）安裝在襯塑套管（4）外，導正裝置（5）對襯塑套管（4）進行導正，使其居中；所述的供暖系統，包括：三個循環裝置，第一個循環裝置包括自吸泵（7）、板式換熱器（8）通過管路連接；第二個循環裝置包括板式換熱器（8）、熱源側循環泵（9）、熱泵機組（10）通過管路連接；第三個循環裝置包括熱泵機組（10）、用戶側循環泵（11）、輸送管道（12）、末端設備（13）及管道網。其優點是：節約資源，變廢為寶，二次利用；節能環保；避免常規地熱資源利用的弊端。
【專利說明】廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及暖通空調行業地源熱泵、生活熱水供應、石油行業運輸中轉站伴熱等【技術領域】，具體的說是一種利用廢棄油井改造成地源熱泵熱源井進行供暖、提供生活熱水或者提供工業用熱量的裝置。
【背景技術】
[0002]在石油行業，隨著石油開採量的增大，眾多油田的油井出油量逐年下降，每年報廢的油井數量逐年增大，以江漢油田為例，每年報廢油井約20個。為了防止一定的地質災害，各個油田耗費大量人力、物力、財力進行封井，以報廢開採完結的油井。另一方面，各個油田為了尋找新的油氣資源，每年報廢的無油井數量眾多，目前，大都棄之不用，作為廢井處理。
[0003]與此同時，僅以江漢油田為例，由於歷史沿襲，油田區域內約450萬平米的建築還在採用燃煤鍋爐供暖，每年耗費的煤炭上億元，費用高還是其次，環境汙染嚴重，效率較低，改造已刻不容緩。
[0004]近幾年來，節能已經成為潮流，環保已經成為不可阻擋的趨勢。如果能夠對廢棄油井進行二次利用，為油田區域的建築進行供暖，取代費用高、汙染嚴重的燃煤鍋爐供暖系統，則將具有巨大的經濟效益、社會效益和環境效益。
[0005]基於以上背景，本發明擬將廢棄油井進行二次開發利用，一方面減少廢棄油井的處理費用，另一方面利用改造的廢棄油井提供民用冷熱服務或者工業用伴熱服務，達到一舉兩得的效果。

【發明內容】

[0006]本實用新型的目的是對廢棄油井進行改造二次利用，使之成為供暖系統、製取生活熱水系統的熱源井。
[0007]本實用新型廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置，核心是將原廢棄油井改造成熱源井，利用管路及熱泵機組連接成供暖系統。
[0008]所述的熱源井包括:原廢棄井內套管6、套管6內設置的木塞I及水泥塞2組成一個空腔，空腔中注有水，水泥塞2上安裝取水隔離裝置，導正裝置5安裝在襯塑套管4外，導正裝置5對襯塑套管4進行導正，使其居中。
[0009]所述的取水隔離裝置，包括襯塑套管4、底部花管3。
[0010]所述的供暖系統，包括:三個循環裝置，第一個循環裝置包括自吸泵7、板式換熱器8通過管路連接；第二個循環裝置包括板式換熱器8、熱源側循環泵9、熱泵機組10通過管路連接；第三個循環裝置包括熱泵機組10、用戶側循環泵11、輸送管道12、末端設備13及管道網。
[0011]本實用新型廢棄油井改造成地源熱泵熱源井供熱裝置是這樣實現的:
[0012]首先，進行的廢棄井改造首由原廢棄井內套管6、套管6內設置的木塞I及水泥塞2組成一個空腔，然後在空腔內注水，之後在水泥塞2上安裝取水隔離裝置，取水隔離裝置由襯塑套管4、底部花管3組成，導正裝置5安裝在襯塑套管4外，導正裝置5對襯塑套管4進行導正，使其居中，由此將廢棄井改造成了熱源井。
[0013]其中，供暖系統由三個循環組成，第一個循環由自吸泵7、板式換熱器8通過管路組成，該循環為開式循環。在自吸泵7的抽吸作用下，將介質(水)從襯塑套管4的上部送至板式換熱器8，經過換熱後的介質(水)回到套管6和襯塑套管4之間的環狀空隙，在底部花管的抽吸作用下，環狀間隙內的介質自上而下流動，襯塑套管4內的介質(水)自下而上流動，由此形成第一個循環，將廢棄井內的熱量源源不斷的送至板式換熱器8 ;第二個循環由板式換熱器8、熱源側循環泵9、熱泵機組10通過管路組成，該循環為閉式循環，在熱源側循環泵9的作用下，介質(水)將板式換熱器8的熱量輸送到熱泵機組10進行換熱，為熱泵機組源源不斷的提供熱源；第三個循環由熱泵機組10、用戶側循環泵11、輸送管道12、末端設備13及管道系統組成，該循環為閉式循環。在用戶側循環泵11的作用下，介質(水)將熱泵機組10轉換來的熱量通過輸送管道12送往末端設備13進行換熱，換熱後的介質又通過管路系統12送回熱泵機組10進行換熱，持續為用戶提供供暖服務。
[0014]詳細原理詳見圖2。
[0015]所述的原廢棄井是指油田區域開採完結的油井或者勘探報廢井，深度約1000?3000m，油井本身在150m左右由表套經過固井組成，井內設置Φ137套管。
[0016]所述的襯塑管4為實管，管徑為50?80mm，頂部IOm處變徑大I號。襯塑管4為
法蘭連接。
[0017]所述的底部花管3，長度為100m，花管孔徑2?2.5cm，數量不少於100個，花管採用100目耐熱濾網包紮2?3圈。
[0018]襯塑管4與花管3為一根管道，法蘭連接。
[0019]I至6組成了廢棄井改造成的地源熱泵熱源井。
[0020]所述的自吸泵7，吸水端深入PP襯塑管4內10m。
[0021]所述的板式換熱器8、熱源側循環泵9、熱泵機組10、用戶側循環泵11、輸送管道12、末端設備13等根據系統實際情況進行匹配設計。
[0022]首先選擇優質的廢棄井，進行測井檢漏，確保套管6完好，確定完好後對套管6進行清理，清理完成後根據測井資料按油田規範安裝木塞1、水泥塞2，安裝完水泥塞並且穩定後向套管6內注水至井口。之後安裝花管3及襯塑管4，花管3及襯塑管4每隔50m設置一個導正環導正使其居中。廢棄井上部為常規熱泵換熱結構。
[0023]特徵分析:本實用新型對廢棄井進行改造，二次利用，變廢為寶，將廢棄井改造成了地源熱泵的熱源井，實現了深層地熱的開採利用。本實用新型利用了廢棄井，中間省去鑽孔費用(通常上千萬)，經濟實惠，開採深部地熱資源，節能環保。
[0024]使用方法與工作原理:通過對廢棄井的改造(詳見圖1)，使之成為一個高效熱源井，利用套管與巖壁的緊密結合，通過抽取套管6內的底部高溫水進行高效換熱(根據地溫梯度，隨著深度增加溫度也增加，下部溫度較高，用來做供暖的熱源效率較高)。與常規的PE管換熱相比，這種換熱通過水與地層直接換熱，效率高，單井可供暖面積可達3萬m2。
[0025]具體使用方法如下:首先選擇優質的廢棄井，進行測井檢漏，確保套管6完好，確定完好後對套管6進行清理，清理完成後根據測井資料按油田規範安裝木塞1、水泥塞2，安裝完水泥塞並且穩定後向套管6內注水至井口。之後安裝花管3及襯塑管4，花管3及襯塑管4每隔50m設置一個導正環導正使其居中。廢棄井上部為熱泵換熱常規構造。
[0026]自吸泵7啟動後通過襯塑管4將套管6內下部高溫介質(水)送至板換8內換熱，換熱後的介質(水)通過管道送至套管6與襯塑管4之間的環狀空間上部，由於自吸水泵7的抽吸，底部花管3處壓力較低，套管6與襯塑管3之間環狀空隙內的介質(水)將在抽吸作用下自上而下的流動，介質(水)流動過程中與套管6側壁換熱，經過充分換熱後到達底部，之後又經花管被自吸泵7抽至板換8換熱，循環往復。板換8的另一側，熱源側循環泵9將板換8內的熱量轉移給熱泵機組10，根據熱泵機組的工作原理，熱泵機組在品位較高的熱源側供水情況下高效運行，為末端用戶提供長期穩定的供暖服務。
[0027]本實用新型廢棄油井改造成地源熱泵熱源井供熱裝置的優點是:
[0028]1.節約資源，變廢為寶，二次利用。常規開採地熱資源需要專門打井，費用較高，本技術省去打井費用，充分利用廢棄油井，變廢為寶。
[0029]2.節能環保。國家在大力推進節能環保，利用深層地熱供暖屬於節能環保技術。
[0030]3.避免常規地熱資源利用的弊端。通常的地熱資源利用採取射孔抽水的方式，很難做到100%回灌，長期抽水易形成地質災害，甚至地面塌陷，本技術不抽一滴水，節能環保；在某些區域，地下水水質不適宜通過通常的技術抽水換熱(如江漢油田，地下水礦化度高，不適宜抽水換熱)，本技術則不受限制，適宜油田任何地區。
[0031]4.高效。常規地源熱泵技術採用單U或雙U埋管換熱，效率較低，本技術換熱效率高，可達常規埋管換熱器的6?10倍。
[0032]實踐證明，本發明使用效果優良，優勢明顯。該發明在中冶集團武漢勘察研究院綜合樓試驗臺多次試驗，在鄂州格雷斯辦公樓項目中成功運行，試驗結果及實際工程效果證明該技術成熟可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為廢棄油井改造不意圖。
[0034]圖2為本實用新型的結構示意圖一廢棄油井改造示意圖。
【具體實施方式】
[0035]根椐圖1所示，本技術首先選擇優質的廢棄井，進行測井檢漏，確保套管6完好，確定完好後對套管6進行清理，清理完成後根據測井資料按油田規範安裝木塞1、水泥塞2，安裝完水泥塞並且穩定後向套管6內注水至井口。之後安裝花管3及襯塑管4，花管3及襯塑管4每隔50m設置一個導正環導正使其居中。經上述改造，廢棄井改造成了一口地源熱泵熱源井，熱源井後端通過管道將板換、熱泵機組等連接成一個供暖系統。
[0036]所述的原廢棄井是指油田區域開採完結的油井或者勘探報廢井，深度約1000?3000m，油井本身在150m左右由表套經過固井組成，井內設置Φ137套管。
[0037]所述的襯塑管4為實管，管徑為50?80mm，頂部IOm處變徑大I號。襯塑管4為法蘭連接。
[0038]所述的底部花管3，長度為100m，花管孔徑2?2.5cm,數量不少於100個，花管採用100目耐熱濾網包紮2?3圈。
[0039]襯塑管4與花管3為一根管道，法蘭連接。[0040]所述的自吸泵7，吸水端深入PP襯塑管4內10m。
[0041]所述的板換8、熱源側循環泵9、熱泵機組10、用戶側循環泵11、輸送管道12、末端設備13等根據系統實際情況進行匹配設計。
[0042]下面為利用廢棄井改造成地源熱泵熱源井的技術參數:
[0043]1、廢棄井:是指油田區域開採完結的油井或者勘探報廢井，深度約1000?3000m，油井本身在150m左右由表套經過固井組成，井內設置Φ137套管6。
[0044]2、木塞1、水泥塞2:為保證廢棄油井井噴等採取的封井措施，根據油田規定進行封堵。
[0045]3、花管3、襯塑管4:花管3與襯塑管4為一根完整的換熱管，之間用法蘭連接，花管3長度100m，花管孔徑2?2.5cm，梅花形分布，數量不小於100個，花管3採用100目耐熱濾網包紮2?3圈。
[0046]4、導正裝置5:為保證襯塑管4居中而設置，間隔為50m。
[0047]5、油井套管6:廢棄井內本身套管，特殊材質，經測試檢漏保證完好後衝洗，孔徑為 Φ137。
[0048]6、自吸泵7:為保證一次循環設置，採用自吸原理，揚程流量根據用戶需求、板換8及管路設置確定。
[0049]7、板換8:根據負荷側需求，熱泵機組的承受溫度設置。
[0050]8、熱源側循環泵9、熱泵機組10、用戶側循環泵11、輸送管道12、末端設備13:根據實際情況設計。
【權利要求】
1.一種廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置，其特徵在於:由原廢棄油井改造成的熱源井，利用管路及熱泵機組連接成供暖系統；所述的熱源井包括:原廢棄井內套管(6)、套管(6)內設置的木塞(I)及水泥塞(2)組成一個空腔，空腔中注有水，水泥塞(2)上安裝取水隔離裝置，導正裝置(5)安裝在襯塑套管(4)外，導正裝置(5)對襯塑套管(4)進行導正，使其居中；所述的供暖系統，包括:三個循環裝置，第一個循環裝置包括自吸泵(7)、板式換熱器(8)通過管路連接；第二個循環裝置包括板式換熱器(8)、熱源側循環泵(9)、熱泵機組(10)通過管路連接；第三個循環裝置包括熱泵機組(10)、用戶側循環泵(11)、輸送管道(12)、末端設備(13)及管道網。
2.根椐權利要求1所述的廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置，其特徵在於:所述的取水隔離裝置，包括襯塑套管(4)、底部花管(3)。
3.根椐權利要求2所述的廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置，其特徵在於:所述的襯塑管(4)為實管，管徑為50?80mm，頂部IOm處變徑大I號，襯塑管(4)為法蘭連接。
4.根椐權利要求2所述的廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置，其特徵在於:所述的底部花管(3)，長度為100m，花管孔徑2?2.5cm，數量不少於100個，花管採用100目耐熱濾網包紮2?3圈。
【文檔編號】F24D3/18GK203615452SQ201320645199
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】李海峰, 蘭壘, 白鉑, 遊鋒, 鄧紹傑 申請人:中冶集團武漢勘察研究院有限公司