[發(fā)明專利]多年凍土層水井防凍方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510402024.4
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN105155619A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 謝思桃;丁志斌;丁博文;汪毅;王冠軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總后勤部建筑工程規(guī)劃設計研究院;中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: E03B3/15
• 分類號: E03B3/15;E03B7/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰;朱顯國

技術領域

本發(fā)明屬于取水裝置防凍技術領域，特別是一種施工方便、造價低，系統(tǒng)簡單、運行費用低，環(huán)境適應性強、管理方便，防凍效果好、可靠性高的水井防凍裝置。

背景技術

隨著我國西部大開發(fā)及邊防建設的需要，在一些高海拔，冬季氣候嚴寒，環(huán)境條件惡劣的地區(qū)，需要開設供水水源井。有些水源井需要穿過多年凍土層(永凍層)，以開采多年凍土層以下含水層中的水。這類水井多數(shù)是承壓水井，水井的動、靜水位會上升到多年凍土層范圍內(nèi)。當水井內(nèi)水泵供水量超過用戶用水需求時，為節(jié)約水資源、減少能耗，水泵會自動停止工作。當停泵時間較長時，由于井內(nèi)水的熱量不斷向多年凍土層散失，導致多年凍土層區(qū)域井壁管、水泵及水泵出水管整體凍結，水泵無法出水。由于夏季的地表熱量無法傳遞到多年凍土層，水井一旦結冰，往往無法修復。高原高寒地區(qū)打井造價很高，已發(fā)生多起造價百萬元以上的水井結冰、報廢的事故。

現(xiàn)有水井防凍方法主要是電伴熱技術，如中國實用新型專利申請“基于微型計算機控制的油田水井防凍裝置”(申請?zhí)枺?01420058022.9，公開日：2014.05.22),通過在水井出水管上加保溫感應線圈，利用通電加熱方式，解決現(xiàn)有油田水井的導出管容易在冬季發(fā)生凍堵事故的問題。中國發(fā)明專利申請“注水井測試配套用防噴管和電纜的防凍工藝”(申請?zhí)枺?01110222550.4，公開日：2012.01.11)，其基本原理也是通過通電加熱來解決水井出水管的防結冰問題。現(xiàn)有水井防凍方法都是解決冬季暴露在空氣中或埋在融凍層(即冬季結凍，夏季融凍，無多年凍土層地區(qū)一般也稱凍土層，深度一般在2～3米以內(nèi))中管道的防凍問題。而多年凍土層的深度一般在幾十至一、二百米。

現(xiàn)有技術存在的問題是：處在多年凍土層中的管井缺少簡單有效的防凍措施。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多年凍土層水井防凍方法，簡單、有效。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種簡單、有效的多年凍土層水井防凍裝置。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種多年凍土層水井防凍方法，在水泵停止工作期間，利用高壓氣體，將水井內(nèi)的水位壓至多年凍土層以下。

實現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術解決方案為：一種多年凍土層水井防凍裝置，包括高壓氣源，所述高壓氣源通過供氣管與水泵出水管相連，在所述供氣管上設有供氣閥，還包括放氣閥，所述放氣閥的進口通過放氣管與上端密閉的井壁管相通，放氣閥的出口與大氣相通，還包括供水閥，所述供水閥置于水泵出水管上供氣管連接點之后。

本發(fā)明與現(xiàn)有電伴熱技術相比，其顯著優(yōu)點：

1、施工方便、造價低。如采用電伴熱技術解決多年凍土層管井防凍，伴熱電纜需埋設到地下幾十至上百米，施工非常困難，造價高。本發(fā)明無需改變管井的結構和鉆井工藝，直接將本發(fā)明的裝置與井口的水泵出水管及井壁管相連即可。

2、系統(tǒng)簡單、運行費用低。電伴熱技術的防凍原理是提供足夠的熱量來防凍，需要一直供電，耗電量大。本發(fā)明的防凍裝置主要設備就是一臺工程上常用的普通工作壓力的空壓機，系統(tǒng)簡單，技術成熟可靠?？諌簷C啟動次數(shù)少，運行費用很低。

3、環(huán)境適應性強、管理方便。開采多年凍土層以下含水層水源的場合，往往因地理位置偏僻，市電供應困難，一般為自備柴油發(fā)電機組定時供電。電伴熱技術需要保持電力的連續(xù)供應，對電力供應要求高。本發(fā)明設有儲氣罐，空壓機短時間工作一次后，能滿足較長時間內(nèi)管井內(nèi)空氣隔斷的需求，對供電要求低，環(huán)境適應性強。系統(tǒng)中閥門的啟閉、水泵及空壓機的啟停等，很容易設計成自動運行模式，管理方便。

4、防凍效果好，可靠性高。本發(fā)明防凍裝置的原理是隔離，即將可能結凍的管段及潛水泵，在水泵停止工作期間，用壓縮空氣將其中的水排盡，由于多年凍土層段沒有了水，所以不會結冰。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為水井中水泵抽水時的水位狀態(tài)。

圖2為水井中水泵停止工作后，水井中水位在壓縮空氣壓至多年凍土層以下的狀態(tài)。

圖中，1帶儲氣罐空壓機，2空氣管控制閥，3放氣閥，4供水管控制閥，5水泵出水管，6井壁管，7深井潛水泵，8融凍層，9多年凍土層，10含水層，11不透水層，12井內(nèi)水位線。

具體實施方式

本發(fā)明多年凍土層水井防凍方法，在于：在水泵停止工作期間，利用高壓氣體，將水井內(nèi)的水位壓至多年凍土層以下。

為方便實用，所述高壓氣體為壓縮空氣。