[發明專利]一種U型地熱井及其施工工藝

在審

• 申請號: 202010917512.X
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112097409A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 李振興;趙會棟;翟麗娟
• 申請（專利權）人: 中煤水文局集團有限公司
• 主分類號: F24T10/15
• 分類號: F24T10/15;E21B7/00;E21B33/13
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 姜展志

本發明涉及一種U型地熱井及其施工工藝，施工工藝包括：步驟一、豎直井鉆井，下入固井套管，固井；步驟二、建腔作業，一次建腔；在豎直井底部選取對接腔目的層；通過擴腔鉆在目的層鉆腔作業，鉆出對接腔的粗坯腔室；沖洗，對粗坯腔室進行沖洗，剝離粗坯腔室周壁上的泥漿皮；步驟三、對粗坯腔室的周壁防滲漏處理，向粗坯腔室內加壓2?10MPa注入水泥漿，使水泥漿在高壓下滲入粗坯腔室的周壁，并壓滿整個粗坯腔室；水泥初凝；二次建腔作業，在初凝后的水泥層進行鉆腔作業，形成對接腔；沖洗對接腔；采用滲水試驗檢驗對接腔的防滲漏效果；步驟七、完成對接井的鉆井作業。有益效果：解決了U型地熱井對接位置的滲漏問題。

技術領域

本發明涉及中深層地熱閉式的換熱技術，特別涉及一種U型地熱井及其施工工藝。

背景技術

中國地熱資源分布廣泛，是一種可再生能源，具有儲量豐富、清潔、開發潛力大和直接利用等優點。由于燃煤取暖導致我國北方地區冬季出現了長時間大范圍的霧霾天氣，因此大力推動北方地區冬季清潔取暖刻不容緩。地熱能供熱可以減少大規模燃煤，減輕天然氣供暖造成的保供和價格的雙重壓力、減輕冬天北方霧霾的惡劣天氣，無疑是目前冬季清潔取暖的良好解決方案。

中深層地熱閉式井下換熱系統為一種不影響地下水資源的取熱技術，是通過中介水與地熱儲層發生熱交換獲得地熱能，不抽采地下水，其本質含義與傳統的中深層地熱供暖是截然不同的。

采用中深層地熱閉式井下換熱系統可有效避免砂巖熱儲回灌、結垢腐蝕、地熱井水量小和干孔等難題。

U型對接井換熱原理：向巖層中鉆進U型對接井，采用套管固井工藝封閉地熱井，建立井內換熱系統。在進水井中注入冷水，低溫水在沿直井段和水平井段流動過程中，被圍巖加熱升溫，之后從出水井向上流出換熱器，熱水回到地面后，將其熱量經熱泵機組抬升，用于建筑供暖，冷卻之后的循環水再次進入地下換熱循環，將周邊圍巖中的熱量帶到地表，周而復始的循環，不與地下水發生任何水力聯系，不破壞地下水資源。

目前，現有的U型地熱井在對接位置容易出現滲漏問題，中介水易與地層接觸，影響地下水資源，并且，因地層滲漏造成水量減少、壓力降低的情況，整個Y型地熱井運行穩定性欠佳。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種U型地熱井及其施工工藝，有效的克服了現有技術的缺陷。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種U型地熱井，包括設置于地下的豎直井和對接井，上述豎直井的下端開設有對接腔，上述對接腔內壁設有防滲漏層，上述對接井包括豎直井段和水平井段，上述水平井段的一端與上述豎直井段的下端相通且連為一體，其另一端與上述對接腔連接并連通，上述豎直井、豎直井段和水平井段三者的內壁分別固定套設有固井套管，上述固井套管與對應的井壁之間填充有高導熱固井材料層。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，上述固井套管為金屬套管。

進一步，上述高導熱固井材料層為高導熱固井水泥材料層。

進一步，上述防滲漏層為防滲漏水泥層。

還提供一種U型地熱井的施工工藝，包括以下步驟：

步驟一、豎直井鉆井，鉆井完畢后，下入固井套管，并采用高導熱固井材料層對固井套管進行固井作業；

步驟二、建腔作業，具體包括：

S1、一次建腔，在豎直井底部選取低滲透巖層作為對接腔目的層；

S2、通過擴腔鉆在目的層鉆腔作業，鉆出對接腔的粗坯腔室；

S3、沖洗，對粗坯腔室進行沖洗，剝離粗坯腔室周壁上的泥漿皮，保持粗坯腔室周壁的清潔；