地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明是一種地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，其特點(diǎn)是：步驟是地質(zhì)物理勘探、鉆井施工、測(cè)量水井參數(shù)、抽水試水、求產(chǎn)、求溫、確定完井方式和下入封固套管、含水量為常規(guī)水井或富含水井、熱水溫度為常溫或低溫的水井的處置、對(duì)貧水井或枯水井以及不能提水利用、水井的溫度為常溫、高溫或低溫的一種的處置；所用隔熱管包括內(nèi)管、外管和隔熱材料，所述內(nèi)管和外管的兩端管口均分別密封固連形成腔隙，腔隙內(nèi)填充隔熱材料，置于水井內(nèi)并固連；所用取熱裝置包括全封閉套管、高壓離心泵和隔熱管，所述全封閉套管為一端封堵、另一端設(shè)置輸入孔與高壓離心泵密封連接；隔熱管置于全封閉套管內(nèi)并密封固連后置于水井內(nèi)并固連。
【專利說明】地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及提取地?zé)帷炯夹g(shù)領(lǐng)域】，是一種通過鉆井方式提取地下熱水或熱能的地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，最大限度地將地下熱能提取到地面，保證井口熱水達(dá)到最高溫度。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械鉆井抽取地下熱水提取地?zé)崾钱?dāng)前普遍應(yīng)用的一種地?zé)崽崛》椒?。它是通過機(jī)械鉆井方法鉆達(dá)地下某一水層抽取該層地下熱水。在抽取過程中管內(nèi)熱水與環(huán)空冷水進(jìn)行熱交換，熱量沿途損失很多，導(dǎo)致地下熱水達(dá)到井口時(shí)熱水溫度下降，不能充分提取地下熱能。
[0003]通過鉆井方式提取地下熱水或熱能時(shí)，受現(xiàn)有地質(zhì)勘探技術(shù)的制約，還完全不能準(zhǔn)確的確定地下水的儲(chǔ)量、儲(chǔ)層及地層裂隙，在鉆取地?zé)峋畷r(shí)不能避免遇到貧水井或枯水井?，F(xiàn)階段如遇貧水井地下水很少達(dá)不到應(yīng)用目的，地下產(chǎn)熱水不能滿足需要，或遇到枯水井不能產(chǎn)熱水造成井眼報(bào)廢，不能提取地?zé)岫紩?huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)械叵聼崴侩m然足夠、但是礦化度高，提取使用和用后排放造成環(huán)境污染，因而提取電熱受到限制或無(wú)法使用的情況出現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提高一種地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，避免或降低提取地?zé)岷吞崛〉叵聼崴畷r(shí)的熱量損失、最大限度的保證地下熱水達(dá)到井口，解決貧水井、枯水井的地?zé)崽崛『偷V化度高的地?zé)峋牡責(zé)崽崛∈艿较拗苹驘o(wú)法使用的問題，提高利用地下熱能的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是:它包括以下步驟:
1)地質(zhì)物理勘探
對(duì)平原沉積巖地區(qū)確定水層深度，對(duì)山區(qū)尋找?guī)r石斷層裂隙，以確定地面井口位置或鉆井方位目標(biāo)點(diǎn)；
2)鉆井施工
利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行鉆井；
3)測(cè)量水井參數(shù)
采用石油測(cè)井設(shè)備測(cè)量水井參數(shù)，通過測(cè)井解釋所鉆地層情況；
4 )抽水試水、求產(chǎn)、求溫
根據(jù)步驟3)測(cè)量的水井參數(shù)，采用抽水測(cè)試的方法測(cè)量水井水量，確定水井的含水量為常規(guī)水井、富含水井、貧水井或枯水井的一種，確定日產(chǎn)水量，在抽水過程中測(cè)量水溫，確定水井為常溫水井、聞溫水井或低溫水井的一種；
5)確定完井方式和下入封固套管
依據(jù)步驟3)和步驟4)測(cè)量的結(jié)果，確定完井方式并決定下套管層數(shù)和結(jié)構(gòu)；
6)含水量為常規(guī)水井或富含水井、熱水溫度為常溫或低溫的水井的處置對(duì)含水量為常規(guī)水井或富含水井、熱水溫度為常溫或低溫的水井，為提高出口熱水溫度，最大限度提取地?zé)?，完井后下入隔熱管，隔熱管長(zhǎng)度為井深4/5?5/6 ；
所述隔熱管的結(jié)構(gòu)是:它包括內(nèi)管、夕卜管和隔熱材料，所述內(nèi)管和外管均為中空的柱體，內(nèi)管和外管的兩端管口均分別密封固連，密封固連的內(nèi)管和外管的管壁間形成腔隙，腔隙內(nèi)填充隔熱材料并抽真空，兩端的管口一端為進(jìn)流口、另一端為出流口，隔熱管進(jìn)流口向下、出流口向上置于水井內(nèi)并固連；
7)對(duì)貧水井或枯水井以及不能提水利用、地層溫度梯度正常水井的處置
a)下入取熱裝置
對(duì)貧水井或枯水井以及地下水礦化度高、含有毒有害物質(zhì)不能提取利用、地層溫度梯度正常的水井下入取熱裝置，將地層所有流體封隔，以外注流體循環(huán)進(jìn)行提取地?zé)幔?br> 所述外注流體循環(huán)方法是:外注流體由取熱裝置的輸入孔注入取熱裝置的環(huán)形空隙、并在環(huán)形空隙內(nèi)由井口流至井底，外注流體在環(huán)形空隙內(nèi)流動(dòng)過程中由井口到井底邊流動(dòng)邊加熱，流動(dòng)到井底溫度升至最高，然后由取熱裝置隔熱管的進(jìn)流口向上流至取熱裝置隔熱管的出流口流出地面井口出口；
所述取熱裝置的結(jié)構(gòu)是:它包括全封閉套管、高壓離心泵和隔熱管，所述全封閉套管為一端封堵的中空柱體，在全封閉套管的另一端徑向設(shè)置輸入孔，輸入孔通過管路與高壓離心泵密封連接；隔熱管包括內(nèi)管、外管和隔熱材料，所述內(nèi)管和外管均為中空的柱體，內(nèi)管和外管的兩端管口均分別密封固連，密封固連的內(nèi)管和外管的管壁間形成腔隙，腔隙內(nèi)填充隔熱材料并抽真空，兩端的管口一端為進(jìn)流口、另一端為出流口，隔熱管進(jìn)流口向下、出流口向上置于全封閉套管內(nèi)并密封固連，密封固連的全封閉套管內(nèi)壁和隔熱管的外壁間形成環(huán)形空隙；取熱裝置封堵端向下置于水井內(nèi)并固連；
所述全封閉套管為石油J55或N80、直徑244.5mm或273.05mm套管；
b)確定注水量
啟動(dòng)取熱裝置進(jìn)行注水，同時(shí)在取熱裝置的出流口處測(cè)量出水的熱水溫度和排量，當(dāng)出流口處排出的熱水溫度達(dá)到最高時(shí)，取熱裝置排出的熱水排量為最佳注水量，或取熱裝置排出的熱水排量為最佳排量、且溫度達(dá)到要求時(shí)，此時(shí)取熱裝置排出的熱水排量為最佳注水量。
[0006]本發(fā)明地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，其隔熱管能夠有效和最大限度的提取地下熱能，防止了在提取地下熱能時(shí)的熱能損失，尤其是能夠有效的提取貧水井和枯水井的熱能以及不能提取利用的地下水礦化度高、含有毒有害物質(zhì)的水井的地下熱能，它可將環(huán)境污染降至最低達(dá)到O污染目的，能為各領(lǐng)域提供熱能。該技術(shù)應(yīng)用可以給社會(huì)帶來(lái)無(wú)法估量經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明的隔熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明的取熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中:1隔熱管，2出流口，3內(nèi)管，4外管，5進(jìn)流口，6環(huán)形空隙，7全封閉套管，8輸入孔，9高壓離心泵，10取熱裝置，11封固套管。
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0010]參照?qǐng)D1?圖3，實(shí)施例1:在平原沉積巖地區(qū)打井，步驟如下:
1)地質(zhì)物理勘探
對(duì)平原沉積巖地區(qū)確定水層深度后決定鉆井深度為2400m，以地面需求確定井口位置；
2)鉆井施工
利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行鉆井，鉆井過程中每30?50米測(cè)量一次傾斜度，根據(jù)傾斜情況調(diào)整鉆機(jī)壓力及鉆盤轉(zhuǎn)數(shù)，直井的傾斜度超過3°時(shí)采用彎動(dòng)力鉆具進(jìn)行施工保證井眼打直，平原沉積巖地區(qū)地溫梯度平均為3.3度左右，鉆井深度為2400m ；
3)測(cè)量水井參數(shù)
采用石油測(cè)井設(shè)備測(cè)量水井參數(shù)，解釋所鉆地層情況；
4 )抽水試水、求產(chǎn)、求溫
根據(jù)步驟3)測(cè)量的水井參數(shù)，采用抽水測(cè)試的方法測(cè)量水井水量和熱水溫度，先測(cè)量靜水位液面深度，再用20m3/h、揚(yáng)程200m以上的深水泵，下到液面以下50?80m進(jìn)行抽水，抽取時(shí)間為20h，因小于24h的抽取，將深水泵下入液面以下180— 200米進(jìn)行抽取，抽取時(shí)間超過24h，再起出該泵，將40m3/h、揚(yáng)程200m以上的深水泵下入同一深度進(jìn)行抽取，抽取時(shí)間為19h，可知日產(chǎn)熱水760 m3，在抽水過程中測(cè)量水溫為最高32°C ;根據(jù)水井的產(chǎn)水量和熱水溫度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，確定此水井為富含水量、低溫水井；
所述水井的含水量鑒定標(biāo)準(zhǔn)為:枯水井:不產(chǎn)水，貧水井:日產(chǎn)水量<50 m3。標(biāo)準(zhǔn)井:日產(chǎn)水量120?200 m3，富含水井、日產(chǎn)水量> 200 m3以上；
所述水井的熱水溫度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)為:測(cè)量井口的熱水溫度在35?45°C為常溫水井，井口的熱水溫度小于35°C為低溫水井，井口的熱水溫度大于45°C為高溫水井；
5)確定完井方式和下入封固套管11
依據(jù)步驟3)測(cè)量的參數(shù)和步驟4)測(cè)量的富含水量、低溫水井的結(jié)論，采用全井套管方式完井，并下入封固套管11至井下500 m；
6)本富含水量、低溫水井的處置
為提高出口熱水溫度，最大限度提取地?zé)?，完井后下入外徑為?14.3_、長(zhǎng)度為1950m的隔熱管I ;
所述隔熱管I的結(jié)構(gòu)是:它包括內(nèi)管3、外管4和隔熱材料,所述內(nèi)管3和外管4均為中空的圓柱體，內(nèi)管3和外管4的兩端管口均分別密封固連，密封固連的內(nèi)管3和外管4的管壁間形成腔隙，兩端的管口一端為進(jìn)流口 5、另一端為出流口 2，隔熱材料置于腔隙內(nèi)，隔熱管I進(jìn)流口 5向下、出流口 2向上置于水井內(nèi)并固連。
[0011]參照?qǐng)D4，實(shí)施例2，在山區(qū)巖石層裂隙地區(qū)打井，步驟如下:
1)地質(zhì)物理勘探
對(duì)山區(qū)巖石裂隙地區(qū)通過地質(zhì)勘探測(cè)得確定地下裂隙含水帶寬度40米，并確定地面井口坐標(biāo)位置；
2)鉆井施工選定地面井口坐標(biāo)位置后利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行鉆井，在鉆井過程中每10?20米測(cè)量一次井斜角與方位角，全井最大井斜角1.8°、把半徑R17.8m打中目標(biāo)點(diǎn)，鉆井深度2404m ；
3)測(cè)量水井參數(shù)
采用石油測(cè)井設(shè)備測(cè)量水井參數(shù)，解釋所鉆地層情況；
4 )抽水試水、求產(chǎn)、求溫
根據(jù)步驟3)測(cè)量的水井參數(shù)，采用抽水測(cè)試的方法測(cè)量水井水量和熱水溫度，先測(cè)量靜水位液面深度，再用20m3/h、揚(yáng)程200m以上的深水泵，下到液面以下50?80m進(jìn)行抽水，抽取時(shí)間大于24h，再起出該泵，將40m3/h、揚(yáng)程200m以上的深水泵下入同一深度進(jìn)行抽取，抽取時(shí)間為24h，可知日產(chǎn)熱水960 m3,在抽水過程中測(cè)量水溫為最高51°C;根據(jù)水井的產(chǎn)水量和熱水溫度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，確定此水井為富含水量、高溫水井；
所述水井的產(chǎn)水量和熱水溫度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)同實(shí)施例1的步驟4)；
5)確定完井方式和下入封固套管11
依據(jù)步驟3)測(cè)量的參數(shù)和步驟4)測(cè)量的富含水量、高溫水井的結(jié)論，采用上部下封固套管11、下部裸眼方式完井，并下入封固套管11至井下500 m。
[0012]參照?qǐng)D5，實(shí)施例3，在貧水地區(qū)、枯水地區(qū)、地下水礦化度高、含有毒有害物質(zhì)地區(qū)打井提取地?zé)?，步驟如下:
1)地質(zhì)物理勘探
對(duì)平原沉積巖地區(qū)勘測(cè)地下無(wú)水層，根據(jù)地面條件選定井口位置確定打井深度；
2)鉆井施工
利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行鉆井，鉆井過程中每30?50米測(cè)量一次傾斜度，直井的傾斜度超過3°時(shí)采用彎動(dòng)力鉆具進(jìn)行施工保證井眼打直，平原沉積巖地區(qū)地溫梯度平均為3.3度左右，鉆井深度為2300m;
3)測(cè)量水井參數(shù)
采用石油測(cè)井設(shè)備測(cè)量水井參數(shù)，解釋所鉆地層情況，所測(cè)參數(shù)為上部800m內(nèi)水層豐ι?、溫度低，下部無(wú)水層，井底溫度68 C ；
4 )抽水試水、求產(chǎn)、求溫
根據(jù)步驟3)測(cè)量的水井參數(shù)，采用抽水測(cè)試的方法測(cè)量水井水量和熱水溫度，先測(cè)量靜水位液面深度，再用20m3/h、揚(yáng)程200m以上的深水泵，下到液面以下50?80m進(jìn)行抽水，抽取時(shí)間為16分鐘，因小于24h的抽取，將泵下入液面以下180— 200米進(jìn)行抽取，抽取時(shí)間為38分鐘，因小于24h的抽取，起出該泵，將10m3/h、揚(yáng)程200m以上的深水泵下入同一深度進(jìn)行抽取，抽取時(shí)間為I小時(shí)20分鐘，通過間斷抽取日產(chǎn)熱水不足50 m3，在抽水過程中測(cè)量水溫為最高32°C ;根據(jù)水井的產(chǎn)水量和熱水溫度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，確定此水井為貧水、低溫水井；
所述水井的產(chǎn)水量和熱水溫度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)同實(shí)施例1的步驟4)；
5)確定完井方式和下入封固套管11
依據(jù)步驟3)測(cè)量的參數(shù)和步驟4)測(cè)量的貧水、低溫水井的結(jié)論，采用下全井套管方法完井，并下入封固套管11至井下500 m；
6)本實(shí)施例貧水井的處置 a)下入取熱裝置10
對(duì)本實(shí)施例的貧水井下入取熱裝置10，以外注流體循環(huán)方法提取地?zé)?，本?shí)施例的外注流體為低溫水，即:外注低溫水由取熱裝置10的輸入孔8注入取熱裝置10的環(huán)形空隙6內(nèi)，并在環(huán)形空隙6內(nèi)由井口流至井底，外注低溫水在環(huán)形空隙6內(nèi)流動(dòng)過程中由井口到井底邊流動(dòng)邊加熱，流動(dòng)到井底溫度升至最高，然后由取熱裝置10隔熱管I的進(jìn)流口 5向上流至取熱裝置10隔熱管I的出流口 2，從而流出井口 ；
所述取熱裝置10的結(jié)構(gòu)是:它包括全封閉套管7、高壓離心泵9和隔熱管1，所述全封閉套管7為一端封堵的石油J55、直徑X壁厚244.48mmX8.94 (10.03) mm套管，在全封閉套管7的另一端徑向設(shè)置輸入孔8，輸入孔8通過管路與高壓離心泵9密封連接；隔熱管I包括內(nèi)管3、外管4和隔熱材料，所述內(nèi)管3和外管4均為中空的圓柱體，隔熱管I外徑114.3mm,內(nèi)管3和外管4的兩端管口均分別密封固連，密封固連的內(nèi)管3和外管4的管壁間形成腔隙，腔隙內(nèi)加入隔熱材料并且抽真空。兩端的管口一端為進(jìn)流口 5、另一端為出流口 2，隔熱管I進(jìn)流口 5向下、出流口 2向上置于全封閉套管7內(nèi)并通過石油套管螺紋密封固連，密封固連的全封閉套管7和隔熱管I的管壁間形成環(huán)形空隙6 ;取熱裝置10封堵端向下置于水井內(nèi)并固連；所述高壓離心泵9、石油J55套管為現(xiàn)有技術(shù)的市售產(chǎn)品；
b)確定注水量
啟動(dòng)取熱裝置10進(jìn)行注水，同時(shí)在取熱裝置10的輸出口處測(cè)量出水的熱水溫度為48°C時(shí)，此時(shí)取熱裝置10排出的熱水排量為15 m3/h。
【權(quán)利要求】
1.一種地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，其特征?它包括以下步驟: 1)地質(zhì)物理勘探 對(duì)平原沉積巖地區(qū)確定水層深度，對(duì)山區(qū)尋找?guī)r石斷層裂隙，以確定地面井口位置或鉆井方位目標(biāo)點(diǎn)； 2)鉆井施工 利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行鉆井； 3)測(cè)量水井參數(shù) 采用石油測(cè)井設(shè)備測(cè)量水井參數(shù)，通過測(cè)井解釋所鉆地層情況； 4 )抽水試水、求產(chǎn)、求溫 根據(jù)步驟3)測(cè)量的水井參數(shù)，采用抽水測(cè)試的方法測(cè)量水井水量，確定水井的含水量為常規(guī)水井、富含水井、貧水井或枯水井的一種，確定日產(chǎn)水量，在抽水過程中測(cè)量水溫，確定水井為常溫水井、聞溫水井或低溫水井的一種； 5)確定完井方式和下入封固套管 依據(jù)步驟3)和步驟4)測(cè)量的結(jié)果，確定完井方式并決定下套管層數(shù)和結(jié)構(gòu)； 6)含水量為常規(guī)水井或富含水井、熱水溫度為常溫或低溫的水井的處置 對(duì)含水量為常規(guī)水井或富含水井、熱水溫度為常溫或低溫的水井，為提高出口熱水溫度，最大限度提取地?zé)?，完井后下入隔熱管，隔熱管長(zhǎng)度為井深4/5?5/6 ； 7)對(duì)貧水井或枯水井以及不能提水利用、地層溫度梯度正常水井的處置 a)下入取熱裝置 對(duì)貧水井或枯水井以及地下水礦化度、高含有毒有害物質(zhì)不能提取利用、地層溫度梯度正常的水井下入取熱裝置，將地層所有流體封隔，以外注流體循環(huán)進(jìn)行提取地?zé)?；所述外注流體循環(huán)是將外注流體由取熱裝置的輸入孔注入取熱裝置的環(huán)形空隙、并在環(huán)形空隙內(nèi)由井口流至井底,外注流體在環(huán)形空隙內(nèi)流動(dòng)過程中由井口到井底邊流動(dòng)邊加熱,流動(dòng)到井底溫度升至最高，然后由取熱裝置隔熱管的進(jìn)流口向上流至取熱裝置隔熱管的出流口，從而流出井口 ； b)確定注水量 啟動(dòng)取熱裝置進(jìn)行注水，同時(shí)在取熱裝置的出流口處測(cè)量出水的熱水溫度和排量，當(dāng)出流口處排出的熱水溫度達(dá)到最高時(shí)，取熱裝置排出的熱水排量為最佳注水量，或取熱裝置排出的熱水排量為最佳排量、且溫度達(dá)到要求時(shí)，此時(shí)取熱裝置排出的熱水排量為最佳注水量。
2.如權(quán)利要求1所述的地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒ǎ涮卣魇?所述步驟6)所用隔熱管它包括內(nèi)管、夕卜管和隔熱材料，所述內(nèi)管和外管均為中空的柱體，內(nèi)管和外管的兩端管口均分別密封固連，密封固連的內(nèi)管和外管的管壁間形成腔隙，腔隙內(nèi)填充隔熱材料并抽真空，兩端的管口一端為進(jìn)流口、另一端為出流口，隔熱管進(jìn)流口向下、出流口向上置于水井內(nèi)并固連。
3.如權(quán)利要求1所述的地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，其特征?所述步驟7)所用取熱裝置它包括全封閉套管、高壓離心泵和隔熱管，所述全封閉套管為一端封堵的中空柱體，在全封閉套管的另一端徑向設(shè)置輸入孔，輸入孔通過管路與高壓離心泵密封連接；隔熱管包括內(nèi)管、外管和隔熱材料，所述內(nèi)管和外管均為中空的柱體，內(nèi)管和外管的兩端管口均分別密封固連，密封固連的內(nèi)管和外管的管壁間形成腔隙，腔隙內(nèi)填充隔熱材料并抽真空，兩端的管口一端為進(jìn)流口、另一端為出流口，隔熱管進(jìn)流口向下、出流口向上置于全封閉套管內(nèi)并密封固連，密封固連的全封閉套管內(nèi)壁和隔熱管的外壁間形成環(huán)形空隙；取熱裝置封堵端向下置于水井內(nèi)并固連。
4.如權(quán)利要求3所述的地?zé)峋牡責(zé)崽崛》椒?，其特征?所述全封閉套管為石油J55或N80套管。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK104265242SQ201410388987
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月9日
【發(fā)明者】周成杰, 王曉波, 于明軍, 嚴(yán)順海, 徐玲環(huán) 申請(qǐng)人:周成杰