[發明專利]重力頭打U型井方法設備產品

在審

• 申請號: 201910622145.8
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110318662A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 施國樑
• 申請（專利權）人: 臺州長天能源技術有限公司
• 主分類號: E21B1/02
• 分類號: E21B1/02;E21B10/38;F24F5/00;F24F11/89;F24T10/20;A01G9/24
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U型井打井機，其特征在于包括重力頭、卷揚機、供水源和控制系統；卷揚機吊索與重力頭傳動連接并能隨時拉起重力頭返回；重力頭與井管傳動連接；井管包括PEX管；重力頭表面設置為減阻表面；減阻表面包括若干個出孔；令出孔輸出水，出水使減阻表面的泥土漿料化，泥土的邊界被出水沖刷不斷后退，在泥土邊界與減阻表面之間形成一個流體薄層；流體薄層降低泥土對重力頭下沉的阻力；重力頭利用其重力牽引井管下沉形成深入泥土的U型井；U型井由兩個豎直段和一個半圓段組成。本發明U型井土壤儲冷熱系統夏季減少大量開空調時間；夏季升溫的土壤儲冷熱系統用太陽熱能可大幅度增加熱量供冬季使用。土壤源熱泵供暖系統對氣溫不敏感。

技術領域

本發明涉及重力頭打U型井方法設備產品。

背景技術

用土壤儲冷熱系統提供低溫熱源和冷源的熱泵供冷暖系統，相對于空氣源熱泵系統，具有冬季對氣溫變化不敏感、夏季具有大量冷能可直接供冷等優點；

我國北方某住宅區采用開挖整體挖土十多米深、鋪設地下換熱管道并回填的方式在地下設置換熱井。其換熱效果好。但涉及大量土方的挖掘移送、對環境不友好，還受現場條件的制約包括不能在既有建筑下面和有大量地下管網通過的區段建造；并且隨著開挖深度的增加，開挖難度加速增加；在地下水位高的地區挖10米也不容易；

有一種開溝埋設鐵管設置土壤源換熱井的做法，其同樣有大量土方挖掘和影響環境的問題；

有一種設置土壤源換熱井的做法：打直徑130～150毫米、深度15米左右的直井，在直井中置入直徑25的U型管子，譬如PE-X管，在直井中灌入細沙和所挖出的泥土的混合物，建造一個U型井；并以若干個此類U型井構建土壤源儲冷暖系統，用于建造土壤源熱泵供暖系統。初步試驗有一定效果。但這種U型井相對于10米及以上深度的話，其兩個豎直段之間距離就顯得過短、熱阻過小，導致嚴重的熱短路；冷熱能既難以輸入也難以輸出；

土壤儲冷熱系統采用U型換熱井的兩根豎直段，其作為熱媒的輸入管道和輸出管道，兩者間距越大，熱阻越大、熱短路現象越輕；對于深度40米以上的U型井，要求其兩根豎直段——熱媒輸入管道和熱媒輸出管道的間距大于等于1米，以減小熱短路現象；

在土壤中設置兩根豎直段間距擴大至米級、熱短路現象極小的U型換熱井，采用打圓形截面的井涉及的土方量仍然過大，需要開發新的技術。

發明內容

本發明的目的之一是要提供一種重力頭打U型井方法。

本發明的重力頭打U型井方法：包括一臺U型井打井機，U型井打井機包括重力頭、卷揚機、作業管線模塊、井管箱、供水源和控制系統；

令卷揚機通過吊索與重力頭傳動連接并能夠隨時拉起重力頭返回；令重力頭與井管傳動連接，一部分重力頭的重力通過井管傳遞到地面；重力頭隨時能夠與井管脫離；

作業管線模塊收放作業管線；作業管線包括供水管和纜線；井管箱內能取出井管使用；

將重力頭的部分或者全部與泥土摩擦的表面設置為減阻表面；減阻表面包括若干個出孔；出孔與供水管網、閥門、供水管和供水源順序連通；重力頭并包括供水管網；供水管網連通出孔與供水管；

供水源包括加壓的水源或者氣源；供水源默認為加壓的水源；

打井時，令所述出孔輸出水，出水使減阻表面的泥土漿料化，泥土的邊界被出水沖刷潰散不斷后退，在泥土邊界與減阻表面之間形成一個高流動性區域流體薄層；流體薄層降低泥土對重力頭下沉的阻力；部分構成流體薄層的漿料化的泥土即流體薄料向上涌至地面；重力頭利用其重力牽引井管下沉并最終形成一個深入泥土的U型井；所述U型井由兩個豎直段和一個半圓段組成；

部分構成流體薄層的漿料化的泥土即流體薄料，因為密度小于地下現場的泥土，在密度差和地下打井作業面的壓力作用下，上涌到地面。