一种地热井群采灌互倒井口装置的制作方法

1.本实用新型属于地热资源开发技术领域，尤其涉及用于地热换热使用的一种地热井群采灌互倒井口装置。


背景技术：

2.地热能作为可再生能源，有着自身独有的优势，其储量丰富、能源品位较高，能量较其他可再生能源更稳定、连续性更好，同时地热资源具有清洁、低碳、环保的优势，随着钻探技术的进步与完备，地热能从浅层到中深层，不同形式的地热能利用都在被用于供暖实践中。
3.地热资源按埋深分为浅层地热，中深层和深层地热，中深层地热一般是指埋深在400m-3000m以内的地层中蕴含的地热能，目前世界上超过 5000m的地热生产井很少见，一般应用于采暖的中深层地热井出水温度30℃-110℃，深度在1000-3000米，地热能利用分为取热不取水型(利用井下换热器的中深层地埋管、同心管)和取水换热型(采水回灌型)，取水换热型从中深层地热井抽取高温地下水输送至能源站，经能源站换热设备换热、热泵机组提取热量后变成低温地热尾水，再通过地热管网输送至回灌井，地热水再回到地下相同地层，经地层加热后再循环抽采。不同地层环境下的地热水温度、流量各有不同，根据地热水热值，在能源站经过直接换热、热泵机组多级取热的方式，做到地热能利用最大化。
4.目前市场上的中深层地热井取暖项目多为1组采水回灌井或1采2 灌型地热井组成，抽采井和回灌井在钻探初期就确定了使用功能，由于地热井数量少，相互不具备备用性和可调节性，在供暖期间不进行切换使用。有部分案例采水和回灌井互倒装置安装在能源站，与地热井相距较远，切换时抽采水和回灌水输送管道功能也要切换，导致抽采水和尾水串通，影响回灌水水质。尤其是当地热井数量大于3个时，地热井的抽采能力、回灌能力及温度会在使用中发生相关联的变化，长期使用后需要根据地热井各项参数重新评估地热井更适合作为抽采还是回灌井，对地热井的功能重新评估后，需要对抽采和回灌井进行调整，以提高地热井群的整体取水取热及回灌效率，延长地热井的使用寿命。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术的阐述，本实用新型提供一种地热井群采灌互倒井口装置，在井口装置上实现采灌功能切换互倒，而不需要对地热水系统管网进行改造，同时提高地热井的利用率和性能稳定性、运行可持续性。
6.为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种地热井群采灌互倒井口装置，包括n组互倒井口装置，n≥3，所述互倒井口装置包括井口装置单元、抽采系统单元、回灌系统单元；
8.所述井口装置单元包括井口装置主体，所述井口装置主体通过管路设置抽采水管接口、深井潜水泵管接口、尾水回灌管接口、溢流管接口，所述抽采水管接口设置抽采管蝶阀，深井潜水泵管接口连接地热抽采深井潜水泵，尾水回灌管接口设置回灌管蝶阀、溢流管
接口设置溢流排水阀；
9.所述抽采系统单元包括连接在管路上的旋流除砂器、流量表、温度和压力传感器，所述抽采系统单元通过管路连接至抽采管蝶阀，并与地热水供水主管网并联连接，旋流除砂器的除砂排水口同时作为回扬泄水单元，回扬泄水单元连接回扬排水阀，回扬排水阀通过管路连接至集水坑；
10.所述回灌系统单元与地热水尾水主管网并联连接，回灌系统单元包括通过管路连接的一级过滤器、二级过滤器、集气排气装置、电子水处理器、回灌管路、回灌水流量表、温度和压力传感器，回灌系统单元通过管路连接至回灌管蝶阀。
11.上述技术方案中，所述抽采系统单元和回灌系统单元通过管路与井口装置单元连接，并与地热水抽采管网及尾水管网并联连接。
12.上述技术方案中，所述回灌管路分为加压回灌管路和旁通自然回灌管路两路，所述加压回灌管路为通过管路顺序连接的连通阀、加压泵、止回阀，所述旁通自然回灌管路为通过管路顺序连接的加压旁通阀、止回阀。
13.上述技术方案中，所述加压回灌管路和旁通自然回灌管路两路并联设置。
14.本实用新型结构简单，应用于多井群地热能综合利用项目，地热水采用抽采回灌模式，利用地层地下水对流换热方式，提高了地热井换热效率，回灌水采用同层回灌、原水回灌，结合地层特征，实现100％回灌率，达到环保及水资源保护的目的，多口地热井井群系统中，地热水抽采除砂处理、尾水过滤处理、加压回灌设备等都安装在地热井井口位置，和主管网并联连接，主管网为固定设施，井口装置系统为独立系统，切换单口井的采灌功能不影响主管网运行，具有节能环保的优点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型专利实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型结构示意图；
17.图2为本实用新型结构示意图；
18.其中，1井口装置主体，2采水电动阀，3回水电动阀，4抽采水流量计，5回灌水流量计，6旋流除砂器，7回扬排水阀，8加压旁通阀，9加压水泵，10集气排气装置，11一级过滤器，12二级过滤器，13电子水处理器，14回灌管蝶阀，15抽采管蝶阀，16溢流排水阀，17抽采主管阀， 18尾水主管阀，19潜水泵，20抽采单元，21回灌单元，22井口装置单元，23抽采管网，24尾水管网。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型专利的附图，对本实用新型专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型专利保护的范围。
20.根据图1所示，作为实施例所示的一种地热井群采灌互倒井口装置，适用于井口数n≥3的地热井群，实施例以4口采热井为范例，具体说明本实用新型的实施方案，在地热井地热水管网系统地热包括4口采热井，每口采热井均分别设置一组互倒井口装置，每组互倒井口装置与地热水主管网并联连接。
21.互倒井口装置包括井口装置单元、抽采系统单元、回灌系统单元。
22.井口装置单元包括井口装置主体主要包括用于取热的抽采水管接口、深井潜水泵管接口、地热井套管接口、井下液位传感器接口、深井潜水泵、潜水泵电缆接口等硬件结构，井口装置主体与地热井套管同口径，与地热井套管法兰连接，井口装置主体上部为半球体端盖，端盖上中心处安装采水管与水泵管接口，周围安装潜水泵电缆接口和井下液位计接口，端盖与主体法兰连接，端盖与水泵管也为法兰连接，井口装置主体为现有技术的设备，不是本实用新型所重点阐述说明的内容。本实用新型的井口装置主体通过管路设置抽采水管接口、深井潜水泵管接口、尾水回灌管接口、溢流管接口，抽采水管接口设置抽采管蝶阀，深井潜水泵管接口连接地热抽采深井潜水泵，尾水回灌管接口设置回灌管蝶阀、溢流管接口设置溢流排水阀，达到采水潜水泵采水管接口、尾水回灌管接口、溢流口分别设置，回灌管与采水管之间不设置旁通，每个接口可独立使用的目的。安装时，井口装置主体与地热井套管法兰连接，再完成潜水泵及泵管、泵用电缆、液位传感器的安装，至潜水泵到达设定深度后，将泵管与井口装置端盖通过法兰连接，再将端盖与主体连接。安装井口装置单元时采水接管、尾水接管及溢流排水接管上的抽采管蝶阀、回灌管蝶阀、溢流排水阀为开启状态，安装完成后抽采管蝶阀、回灌管蝶阀、溢流排水阀的阀门关闭，检查连接点密封情况。溢流排水阀用于正压井安装泵管及检修时井水泄压、导流使用。
23.抽采系统单元包括连接在管路上的旋流除砂器、流量表、温度和压力传感器，抽采系统单元通过管路连接至抽采管蝶阀，并与地热水供水主管网并联连接，抽采水经过潜水泵抽出，进入旋流除砂器除砂后进入采水主管网，旋流除砂器为定制设备，其除砂排水口管径大于常规除砂器排水口规格，小于除砂器进水口，旋流除砂器的除砂排水口同时作为回扬泄水单元，回扬泄水单元连接回扬排水阀，回扬排水阀通过管路连接至集水坑，该除砂排水口在抽采模式时为排沙口，在回灌程序间歇回扬模式时作为回扬泄水口，抽采系统单元连接一个管道式电磁流量计。
24.回灌系统单元与地热水尾水主管网并联连接，回灌系统单元包括通过管路连接的一级过滤器、二级过滤器、集气排气装置、电子水处理器、回灌管路、回灌水流量表、温度和压力传感器，回灌系统单元通过管路连接至回灌管蝶阀。回灌管路分为并联连接的两路，一路为加压泵回灌管路和一路为旁通自然回灌管路，加压泵回灌管路为通过管路顺序连接的连通阀、加压泵、止回阀，旁通自然回灌管路为通过管路顺序连接的加压旁通阀、止回阀，加压泵回灌管路设置为并联一用一备管路。电子水处理器对尾水进行杀菌灭藻处理，一级过滤器过滤精度为5～10微米，二级过滤器过滤精度为3～5微米。一级过滤器与二级过滤器串联连接，两级过滤器进出水口设置旁通阀用于设备检修，集气排气装置安装于二级过滤器后，集气罐顶部安装自动排气阀，回灌水流量表采用管道式电磁流量计。
25.当该地热井为回灌井时，抽采系统单元进出口抽采管蝶阀和抽采主管阀关闭，回灌系统单元回灌管蝶阀、尾水主管阀打开，与尾水主管网接通，尾水经过电子水处理器、一级过滤、二级过滤、集气排气进行水处理后，水质满足地热尾水回灌要求后，经回灌管路，按
主管压力分为自然回灌和加压回灌两种模式回流至地热井内。当回灌流量不满足设计值时，需要采取间歇回扬措施，关闭尾水主管阀和回灌管蝶阀，打开抽采管蝶阀及回扬排水阀，启动潜水泵进行回扬排水。回扬时抽采主管阀应保持关闭，因回扬水温度过低，不能进入到抽采水管网中，需经回扬排水阀排放。
26.当该地热井为抽采井时，回灌系统单元回灌管蝶阀、尾水主管阀关闭，抽采系统单元抽采管蝶阀、抽采主管蝶阀打开，启动深井潜水泵，地热水经旋流除砂器后进入抽采水主管网。
27.在抽采系统单元和回灌系统单元管路上安装采水电动阀，回水电动阀，可实现对管路的远程控制、与潜水泵、加压泵的联动功能。
28.地热井群中的每口井均采用以上设施，根据地热水的温度及用水需求，任一口井可以独立改变抽采、回灌功能。
29.以上所述，仅为本实用新型专利的具体实施方式，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型专利的保护范围之内。因此，本实用新型专利的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。