廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置制造方法
【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(jī)組連接成供暖系統(tǒng)。所述的熱源井包括：原廢棄井內(nèi)套管（6）、套管（6）內(nèi)設(shè)置的木塞（1）及水泥塞（2）組成一個(gè)空腔，空腔中注有水，水泥塞（2）上安裝取水隔離裝置，導(dǎo)正裝置（5）安裝在襯塑套管（4）外，導(dǎo)正裝置（5）對(duì)襯塑套管（4）進(jìn)行導(dǎo)正，使其居中；所述的供暖系統(tǒng)，包括：三個(gè)循環(huán)裝置，第一個(gè)循環(huán)裝置包括自吸泵（7）、板式換熱器（8）通過(guò)管路連接；第二個(gè)循環(huán)裝置包括板式換熱器（8）、熱源側(cè)循環(huán)泵（9）、熱泵機(jī)組（10）通過(guò)管路連接；第三個(gè)循環(huán)裝置包括熱泵機(jī)組（10）、用戶側(cè)循環(huán)泵（11）、輸送管道（12）、末端設(shè)備（13）及管道網(wǎng)。其優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)約資源，變廢為寶，二次利用；節(jié)能環(huán)保；避免常規(guī)地?zé)豳Y源利用的弊端。
【專利說(shuō)明】廢棄油井改造成地源熱泵熱源井的供熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及暖通空調(diào)行業(yè)地源熱泵、生活熱水供應(yīng)、石油行業(yè)運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站伴熱等【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是一種利用廢棄油井改造成地源熱泵熱源井進(jìn)行供暖、提供生活熱水或者提供工業(yè)用熱量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油行業(yè)，隨著石油開(kāi)采量的增大，眾多油田的油井出油量逐年下降，每年報(bào)廢的油井?dāng)?shù)量逐年增大，以江漢油田為例，每年報(bào)廢油井約20個(gè)。為了防止一定的地質(zhì)災(zāi)害，各個(gè)油田耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行封井，以報(bào)廢開(kāi)采完結(jié)的油井。另一方面，各個(gè)油田為了尋找新的油氣資源，每年報(bào)廢的無(wú)油井?dāng)?shù)量眾多，目前，大都棄之不用，作為廢井處理。
[0003]與此同時(shí)，僅以江漢油田為例，由于歷史沿襲，油田區(qū)域內(nèi)約450萬(wàn)平米的建筑還在采用燃煤鍋爐供暖，每年耗費(fèi)的煤炭上億元，費(fèi)用高還是其次，環(huán)境污染嚴(yán)重，效率較低，改造已刻不容緩。
[0004]近幾年來(lái)，節(jié)能已經(jīng)成為潮流，環(huán)保已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)。如果能夠?qū)U棄油井進(jìn)行二次利用，為油田區(qū)域的建筑進(jìn)行供暖，取代費(fèi)用高、污染嚴(yán)重的燃煤鍋爐供暖系統(tǒng)，則將具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
[0005]基于以上背景，本發(fā)明擬將廢棄油井進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)利用，一方面減少?gòu)U棄油井的處理費(fèi)用，另一方面利用改造的廢棄油井提供民用冷熱服務(wù)或者工業(yè)用伴熱服務(wù)，達(dá)到一舉兩得的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是對(duì)廢棄油井進(jìn)行改造二次利用，使之成為供暖系統(tǒng)、制取生活熱水系統(tǒng)的熱源井。
[0007]本實(shí)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(jī)組連接成供暖系統(tǒng)。
[0008]所述的熱源井包括:原廢棄井內(nèi)套管6、套管6內(nèi)設(shè)置的木塞I及水泥塞2組成一個(gè)空腔，空腔中注有水，水泥塞2上安裝取水隔離裝置，導(dǎo)正裝置5安裝在襯塑套管4外，導(dǎo)正裝置5對(duì)襯塑套管4進(jìn)行導(dǎo)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(tǒng)，包括:三個(gè)循環(huán)裝置，第一個(gè)循環(huán)裝置包括自吸泵7、板式換熱器8通過(guò)管路連接；第二個(gè)循環(huán)裝置包括板式換熱器8、熱源側(cè)循環(huán)泵9、熱泵機(jī)組10通過(guò)管路連接；第三個(gè)循環(huán)裝置包括熱泵機(jī)組10、用戶側(cè)循環(huán)泵11、輸送管道12、末端設(shè)備13及管道網(wǎng)。
[0011]本實(shí)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(shí)現(xiàn)的:
[0012]首先，進(jìn)行的廢棄井改造首由原廢棄井內(nèi)套管6、套管6內(nèi)設(shè)置的木塞I及水泥塞2組成一個(gè)空腔，然后在空腔內(nèi)注水，之后在水泥塞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(dǎo)正裝置5安裝在襯塑套管4外，導(dǎo)正裝置5對(duì)襯塑套管4進(jìn)行導(dǎo)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(tǒng)由三個(gè)循環(huán)組成，第一個(gè)循環(huán)由自吸泵7、板式換熱器8通過(guò)管路組成，該循環(huán)為開(kāi)式循環(huán)。在自吸泵7的抽吸作用下，將介質(zhì)(水)從襯塑套管4的上部送至板式換熱器8，經(jīng)過(guò)換熱后的介質(zhì)(水)回到套管6和襯塑套管4之間的環(huán)狀空隙，在底部花管的抽吸作用下，環(huán)狀間隙內(nèi)的介質(zhì)自上而下流動(dòng)，襯塑套管4內(nèi)的介質(zhì)(水)自下而上流動(dòng)，由此形成第一個(gè)循環(huán)，將廢棄井內(nèi)的熱量源源不斷的送至板式換熱器8 ;第二個(gè)循環(huán)由板式換熱器8、熱源側(cè)循環(huán)泵9、熱泵機(jī)組10通過(guò)管路組成，該循環(huán)為閉式循環(huán)，在熱源側(cè)循環(huán)泵9的作用下，介質(zhì)(水)將板式換熱器8的熱量輸送到熱泵機(jī)組10進(jìn)行換熱，為熱泵機(jī)組源源不斷的提供熱源；第三個(gè)循環(huán)由熱泵機(jī)組10、用戶側(cè)循環(huán)泵11、輸送管道12、末端設(shè)備13及管道系統(tǒng)組成，該循環(huán)為閉式循環(huán)。在用戶側(cè)循環(huán)泵11的作用下，介質(zhì)(水)將熱泵機(jī)組10轉(zhuǎn)換來(lái)的熱量通過(guò)輸送管道12送往末端設(shè)備13進(jìn)行換熱，換熱后的介質(zhì)又通過(guò)管路系統(tǒng)12送回?zé)岜脵C(jī)組10進(jìn)行換熱，持續(xù)為用戶提供供暖服務(wù)。
[0014]詳細(xì)原理詳見(jiàn)圖2。
[0015]所述的原廢棄井是指油田區(qū)域開(kāi)采完結(jié)的油井或者勘探報(bào)廢井，深度約1000?3000m，油井本身在150m左右由表套經(jīng)過(guò)固井組成，井內(nèi)設(shè)置Φ137套管。
[0016]所述的襯塑管4為實(shí)管，管徑為50?80mm，頂部IOm處變徑大I號(hào)。襯塑管4為
法蘭連接。
[0017]所述的底部花管3，長(zhǎng)度為100m，花管孔徑2?2.5cm，數(shù)量不少于100個(gè)，花管采用100目耐熱濾網(wǎng)包扎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(nèi)10m。
[0021]所述的板式換熱器8、熱源側(cè)循環(huán)泵9、熱泵機(jī)組10、用戶側(cè)循環(huán)泵11、輸送管道12、末端設(shè)備13等根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。
[0022]首先選擇優(yōu)質(zhì)的廢棄井，進(jìn)行測(cè)井檢漏，確保套管6完好，確定完好后對(duì)套管6進(jìn)行清理，清理完成后根據(jù)測(cè)井資料按油田規(guī)范安裝木塞1、水泥塞2，安裝完水泥塞并且穩(wěn)定后向套管6內(nèi)注水至井口。之后安裝花管3及襯塑管4，花管3及襯塑管4每隔50m設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正環(huán)導(dǎo)正使其居中。廢棄井上部為常規(guī)熱泵換熱結(jié)構(gòu)。
[0023]特征分析:本實(shí)用新型對(duì)廢棄井進(jìn)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(shí)現(xiàn)了深層地?zé)岬拈_(kāi)采利用。本實(shí)用新型利用了廢棄井，中間省去鉆孔費(fèi)用(通常上千萬(wàn))，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，開(kāi)采深部地?zé)豳Y源，節(jié)能環(huán)保。
[0024]使用方法與工作原理:通過(guò)對(duì)廢棄井的改造(詳見(jiàn)圖1)，使之成為一個(gè)高效熱源井，利用套管與巖壁的緊密結(jié)合，通過(guò)抽取套管6內(nèi)的底部高溫水進(jìn)行高效換熱(根據(jù)地溫梯度，隨著深度增加溫度也增加，下部溫度較高，用來(lái)做供暖的熱源效率較高)。與常規(guī)的PE管換熱相比，這種換熱通過(guò)水與地層直接換熱，效率高，單井可供暖面積可達(dá)3萬(wàn)m2。
[0025]具體使用方法如下:首先選擇優(yōu)質(zhì)的廢棄井，進(jìn)行測(cè)井檢漏，確保套管6完好，確定完好后對(duì)套管6進(jìn)行清理，清理完成后根據(jù)測(cè)井資料按油田規(guī)范安裝木塞1、水泥塞2，安裝完水泥塞并且穩(wěn)定后向套管6內(nèi)注水至井口。之后安裝花管3及襯塑管4，花管3及襯塑管4每隔50m設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正環(huán)導(dǎo)正使其居中。廢棄井上部為熱泵換熱常規(guī)構(gòu)造。
[0026]自吸泵7啟動(dòng)后通過(guò)襯塑管4將套管6內(nèi)下部高溫介質(zhì)(水)送至板換8內(nèi)換熱，換熱后的介質(zhì)(水)通過(guò)管道送至套管6與襯塑管4之間的環(huán)狀空間上部，由于自吸水泵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(huán)狀空隙內(nèi)的介質(zhì)(水)將在抽吸作用下自上而下的流動(dòng)，介質(zhì)(水)流動(dòng)過(guò)程中與套管6側(cè)壁換熱，經(jīng)過(guò)充分換熱后到達(dá)底部，之后又經(jīng)花管被自吸泵7抽至板換8換熱，循環(huán)往復(fù)。板換8的另一側(cè)，熱源側(cè)循環(huán)泵9將板換8內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移給熱泵機(jī)組10，根據(jù)熱泵機(jī)組的工作原理，熱泵機(jī)組在品位較高的熱源側(cè)供水情況下高效運(yùn)行，為末端用戶提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的供暖服務(wù)。
[0027]本實(shí)用新型廢棄油井改造成地源熱泵熱源井供熱裝置的優(yōu)點(diǎn)是:
[0028]1.節(jié)約資源，變廢為寶，二次利用。常規(guī)開(kāi)采地?zé)豳Y源需要專門打井，費(fèi)用較高，本技術(shù)省去打井費(fèi)用，充分利用廢棄油井，變廢為寶。
[0029]2.節(jié)能環(huán)保。國(guó)家在大力推進(jìn)節(jié)能環(huán)保，利用深層地?zé)峁┡瘜儆诠?jié)能環(huán)保技術(shù)。
[0030]3.避免常規(guī)地?zé)豳Y源利用的弊端。通常的地?zé)豳Y源利用采取射孔抽水的方式，很難做到100%回灌，長(zhǎng)期抽水易形成地質(zhì)災(zāi)害，甚至地面塌陷，本技術(shù)不抽一滴水，節(jié)能環(huán)保；在某些區(qū)域，地下水水質(zhì)不適宜通過(guò)通常的技術(shù)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(shù)則不受限制，適宜油田任何地區(qū)。
[0031]4.高效。常規(guī)地源熱泵技術(shù)采用單U或雙U埋管換熱，效率較低，本技術(shù)換熱效率高，可達(dá)常規(guī)埋管換熱器的6?10倍。
[0032]實(shí)踐證明，本發(fā)明使用效果優(yōu)良，優(yōu)勢(shì)明顯。該發(fā)明在中冶集團(tuán)武漢勘察研究院綜合樓試驗(yàn)臺(tái)多次試驗(yàn)，在鄂州格雷斯辦公樓項(xiàng)目中成功運(yùn)行，試驗(yàn)結(jié)果及實(shí)際工程效果證明該技術(shù)成熟可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為廢棄油井改造不意圖。
[0034]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一廢棄油井改造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]根椐圖1所示，本技術(shù)首先選擇優(yōu)質(zhì)的廢棄井，進(jìn)行測(cè)井檢漏，確保套管6完好，確定完好后對(duì)套管6進(jìn)行清理，清理完成后根據(jù)測(cè)井資料按油田規(guī)范安裝木塞1、水泥塞2，安裝完水泥塞并且穩(wěn)定后向套管6內(nèi)注水至井口。之后安裝花管3及襯塑管4，花管3及襯塑管4每隔50m設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正環(huán)導(dǎo)正使其居中。經(jīng)上述改造，廢棄井改造成了一口地源熱泵熱源井，熱源井后端通過(guò)管道將板換、熱泵機(jī)組等連接成一個(gè)供暖系統(tǒng)。
[0036]所述的原廢棄井是指油田區(qū)域開(kāi)采完結(jié)的油井或者勘探報(bào)廢井，深度約1000?3000m，油井本身在150m左右由表套經(jīng)過(guò)固井組成，井內(nèi)設(shè)置Φ137套管。
[0037]所述的襯塑管4為實(shí)管，管徑為50?80mm，頂部IOm處變徑大I號(hào)。襯塑管4為法蘭連接。
[0038]所述的底部花管3，長(zhǎng)度為100m，花管孔徑2?2.5cm,數(shù)量不少于100個(gè)，花管采用100目耐熱濾網(wǎng)包扎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(nèi)10m。
[0041]所述的板換8、熱源側(cè)循環(huán)泵9、熱泵機(jī)組10、用戶側(cè)循環(huán)泵11、輸送管道12、末端設(shè)備13等根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。
[0042]下面為利用廢棄井改造成地源熱泵熱源井的技術(shù)參數(shù):
[0043]1、廢棄井:是指油田區(qū)域開(kāi)采完結(jié)的油井或者勘探報(bào)廢井，深度約1000?3000m，油井本身在150m左右由表套經(jīng)過(guò)固井組成，井內(nèi)設(shè)置Φ137套管6。
[0044]2、木塞1、水泥塞2:為保證廢棄油井井噴等采取的封井措施，根據(jù)油田規(guī)定進(jìn)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(zhǎng)度100m，花管孔徑2?2.5cm，梅花形分布，數(shù)量不小于100個(gè)，花管3采用100目耐熱濾網(wǎng)包扎2?3圈。
[0046]4、導(dǎo)正裝置5:為保證襯塑管4居中而設(shè)置，間隔為50m。
[0047]5、油井套管6:廢棄井內(nèi)本身套管，特殊材質(zhì)，經(jīng)測(cè)試檢漏保證完好后沖洗，孔徑為 Φ137。
[0048]6、自吸泵7:為保證一次循環(huán)設(shè)置，采用自吸原理，揚(yáng)程流量根據(jù)用戶需求、板換8及管路設(shè)置確定。
[0049]7、板換8:根據(jù)負(fù)荷側(cè)需求，熱泵機(jī)組的承受溫度設(shè)置。
[0050]8、熱源側(cè)循環(huán)泵9、熱泵機(jī)組10、用戶側(cè)循環(huán)泵11、輸送管道12、末端設(shè)備13:根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)。
【權(quán)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，其特征在于:由原廢棄油井改造成的熱源井，利用管路及熱泵機(jī)組連接成供暖系統(tǒng)；所述的熱源井包括:原廢棄井內(nèi)套管(6)、套管(6)內(nèi)設(shè)置的木塞(I)及水泥塞(2)組成一個(gè)空腔，空腔中注有水，水泥塞(2)上安裝取水隔離裝置，導(dǎo)正裝置(5)安裝在襯塑套管(4)外，導(dǎo)正裝置(5)對(duì)襯塑套管(4)進(jìn)行導(dǎo)正，使其居中；所述的供暖系統(tǒng)，包括:三個(gè)循環(huán)裝置，第一個(gè)循環(huán)裝置包括自吸泵(7)、板式換熱器(8)通過(guò)管路連接；第二個(gè)循環(huán)裝置包括板式換熱器(8)、熱源側(cè)循環(huán)泵(9)、熱泵機(jī)組(10)通過(guò)管路連接；第三個(gè)循環(huán)裝置包括熱泵機(jī)組(10)、用戶側(cè)循環(huán)泵(11)、輸送管道(12)、末端設(shè)備(13)及管道網(wǎng)。
2.根椐權(quán)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，其特征在于: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(quán)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，其特征在于:所述的襯塑管(4)為實(shí)管，管徑為50?80mm，頂部IOm處變徑大I號(hào)，襯塑管(4)為法蘭連接。
4.根椐權(quán)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，其特征在于:所述的底部花管(3)，長(zhǎng)度為100m，花管孔徑2?2.5cm，數(shù)量不少于100個(gè)，花管采用100目耐熱濾網(wǎng)包扎2?3圈。
【文檔編號(hào)】F24D3/18GK203615452SQ201320645199
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】李海峰, 蘭壘, 白鉑, 游鋒, 鄧紹杰 申請(qǐng)人:中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司