專利名稱：利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地?zé)崂眯录夹g(shù)，特別涉及一種利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)及工藝。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)對(duì)地?zé)岬睦脙H限于淺層百十米的地?zé)釘z取，以用來(lái)取暖或用于小區(qū)域的地面保溫。而所采用的方法有二 一是抽取地下熱水(< 70°C)進(jìn)行地面熱交換取熱， 缺點(diǎn)是地下水造成地表污染和增加其它動(dòng)力的消耗；二是采用淺層熱管攝熱(< 30°C)技術(shù)，配合地面熱管系統(tǒng)用于溫室和高速公路的地面保溫，其技術(shù)的不足在于溫度太低，地?zé)崂脴O其有限。二者的缺陷在于攝取的溫度和熱負(fù)荷極低，實(shí)現(xiàn)不了真正意義的地?zé)崂谩?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有地?zé)崂眉夹g(shù)存在的缺陷，提供一種利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)及工藝，是通過(guò)熱管提取地?zé)?，其攝取地?zé)岬牡孛鏌嵴竟釡囟瓤蛇_(dá)200°C以上， 穩(wěn)定的供熱功率可達(dá)數(shù)百至數(shù)十萬(wàn)千瓦。一種利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)，其技術(shù)方案是主要由熱管井筒攝熱段、帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段和地面熱交換站三大結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成，所述的熱管井筒攝熱段是由與高溫地層直接接觸的熱管構(gòu)成；所述帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段是由保溫固井井壁、熱管井筒和熱源控制閘閥組成；所述的地面熱交換站是由一臺(tái)或多臺(tái)多種形式的熱管換熱器和熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)組成。上述的熱管井筒攝熱段由多根熱管構(gòu)成，其中，熱管最下端是一支下端為死口或絲堵構(gòu)成的熱管，上端帶有連接絲扣，通過(guò)絲扣將多根吸熱段熱管連接起來(lái)，構(gòu)成熱管井筒攝熱段，從設(shè)計(jì)深度的地層攝取高溫地層足夠的熱量；作用是根據(jù)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷從高溫地層提取足夠的穩(wěn)定熱量。上述的熱管井筒由多根熱管構(gòu)成，通過(guò)絲扣依次相連，最上端井口裝有熱源控制閘閥，熱管井筒的外壁與地層間采用具有絕熱特性的保溫固井井壁進(jìn)行固井；作用是以最小的傳熱損耗，將從高溫地層攝取的熱量最大限度送達(dá)地面熱交換站。另外地面熱交換站是由熱管換熱器和熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)成，其作用是根據(jù)用戶需要輸出所要求的溫度和熱量，并對(duì)此進(jìn)行控制和計(jì)量。本發(fā)明提供的一種利用熱管攝取地?zé)岬墓峁に?，包括以下步驟
首先，構(gòu)建熱管井筒攝熱段根據(jù)地面熱交換站的熱負(fù)荷設(shè)計(jì)要求，通過(guò)地質(zhì)勘探確定符合設(shè)計(jì)要求的取熱地層層位，依據(jù)地?zé)釘z取熱負(fù)荷設(shè)計(jì)熱管井筒地?zé)釘z取段的長(zhǎng)度和深度，通過(guò)鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)在目的地層鉆井，并下入熱管；
其次，構(gòu)建帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段依據(jù)地質(zhì)勘探確定符合設(shè)計(jì)要求的取熱地層層位進(jìn)行鉆井作業(yè)，鉆至目的層頂部后下入傳熱段熱管，然后，采用設(shè)計(jì)的絕熱固井材料進(jìn)行固井，固井完成后，在傳熱熱管井筒頂部安裝熱源控制閥；
構(gòu)建熱管工藝系統(tǒng)上述步驟完成后，向井內(nèi)注入特定的熱管傳熱熱媒，然后進(jìn)行熱管工藝的實(shí)施，當(dāng)達(dá)到熱管設(shè)計(jì)工藝要求后，井筒的熱管供熱系統(tǒng)即告構(gòu)建完成；再次，構(gòu)建地面熱交換站將地面熱交換站的熱管換熱器與井筒的熱管供熱系統(tǒng)按照熱管工藝要求連接后，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)就具備供熱條件；然后，將熱源外輸管線接入熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)并外輸，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)即告全部完成。
上述步驟(1)和(2)的實(shí)施過(guò)程是如下進(jìn)行的通過(guò)鉆井作業(yè)一直鉆到設(shè)計(jì)井深， 完后首先下入最上端為帶有盲板的熱管井筒攝熱段，再連接下入傳熱段井筒熱管，然后進(jìn)行目的層頂部的定位固井，固井完成后打穿攝熱段頂部盲板，然后進(jìn)行洗井作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后，安裝熱源控制閥。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的是一種無(wú)污染、零排放、無(wú)能耗的綠色熱源， 可以很大程度上替代人類以燃燒燃料供熱取暖，即浪費(fèi)資源又污染自然環(huán)境的傳統(tǒng)方式。 其直接效果是通過(guò)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)，向社會(huì)提供一種純粹綠色、無(wú)污染、零排放、 無(wú)能耗的高溫?zé)嵩矗詽M足全社會(huì)大多數(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)和生活需要。比如居民、廠礦、機(jī)關(guān)的冬季取暖需要，需求溫度在5(T200°C的各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域生產(chǎn)需要。本發(fā)明對(duì)人類創(chuàng)建環(huán)保型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，具有重大而深遠(yuǎn)的意義，是對(duì)實(shí)施全球節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重大貢獻(xiàn)，是人類發(fā)展精神和物質(zhì)文明建設(shè)的福音。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本發(fā)明的地面換熱站的示意圖；上圖中高溫地層1、熱管井筒攝熱段2、保溫固井井壁3、熱管井筒傳熱段4、熱源控制閥5、熱管換熱器6、熱源控制計(jì)量系統(tǒng)7、取暖用戶8。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1-2，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述 一種利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)，主要由熱管井筒攝熱段2、帶有保溫固井井壁3的熱管井筒傳熱段4和地面熱交換站三大結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成，所述的熱管井筒攝熱段2是由與高溫地層直接接觸的熱管構(gòu)成；所述帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段4是由保溫固井井壁3、熱管井筒和熱源控制間閥5組成；所述的地面熱交換站是由一臺(tái)或多臺(tái)多種形式的熱管換熱器6和熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)7組成。
上述的熱管井筒攝熱段2由多根熱管構(gòu)成，其中，熱管最下端是一支下端為死口或絲堵構(gòu)成的熱管，上端帶有連接絲扣，通過(guò)絲扣將多根吸熱段熱管連接起來(lái)，構(gòu)成熱管井筒攝熱段2，從設(shè)計(jì)深度的地層攝取高溫地層1足夠的熱量；作用是根據(jù)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷從高溫地層提取足夠的穩(wěn)定熱量。
上述的熱管井筒由多根熱管構(gòu)成，通過(guò)絲扣依次相連，最上端井口裝有熱源控制閘閥5，熱管井筒的外壁與地層間采用具有絕熱特性的保溫固井井壁3進(jìn)行固井；作用是以最小的傳熱損耗，將從高溫地層攝取的熱量最大限度送達(dá)地面熱交換站。
另外地面熱交換站是由熱管換熱器6和熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)7構(gòu)成，其作用是根據(jù)用戶需要輸出所要求的溫度和熱量，并對(duì)此進(jìn)行控制和計(jì)量。
本發(fā)明提供的一種利用熱管攝取地?zé)岬墓峁に嚕ㄒ韵虏襟E首先，構(gòu)建熱管井筒攝熱段2 根據(jù)地面熱交換站的熱負(fù)荷設(shè)計(jì)要求，通過(guò)地質(zhì)勘探確定符合設(shè)計(jì)要求的取熱地層層位，依據(jù)地?zé)釘z取熱負(fù)荷設(shè)計(jì)熱管井筒地?zé)釘z取段的長(zhǎng)度和深度，通過(guò)鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)在目的地層鉆井，并下入熱管；其次，構(gòu)建帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段4 依據(jù)地質(zhì)勘探確定符合設(shè)計(jì)要求的取熱地層層位進(jìn)行鉆井作業(yè)，鉆至目的層頂部后下入傳熱段熱管，然后，采用設(shè)計(jì)的絕熱固井材料進(jìn)行固井，固井完成后，在傳熱熱管井筒頂部安裝熱源控制閥5 ；
步驟1和2的實(shí)施過(guò)程是如下進(jìn)行的通過(guò)鉆井作業(yè)一直鉆到設(shè)計(jì)井深，完后首先下入熱管井筒攝熱段2，打塞后連接下入傳熱段井筒熱管，然后進(jìn)行目的層頂部的定位固井，固井完成后打穿攝熱段頂部水泥塞，然后進(jìn)行洗井作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后，安裝熱源控制閥5 ；
構(gòu)建熱管工藝系統(tǒng)上述步驟完成后，向井內(nèi)注入特定的熱管傳熱熱媒，然后進(jìn)行熱管工藝的實(shí)施，當(dāng)?shù)竭_(dá)熱管設(shè)計(jì)工藝要求后，井筒的熱管供熱系統(tǒng)即告構(gòu)建完成；
再次，構(gòu)建地面熱交換站將地面熱交換站的熱管換熱器6與井筒的熱管供熱系統(tǒng)按照熱管工藝要求連接后，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)就具備供熱條件；然后，將熱源外輸管線接入熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)7并外輸，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)即告全部完成。本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施需要以下多專業(yè)的結(jié)合
一是根據(jù)某一區(qū)域用戶的綜合熱能需要，確定所需熱站提供的溫度和熱負(fù)荷。二是根據(jù)所需熱負(fù)荷進(jìn)行地質(zhì)勘探，找到和確定能提供恒定溫度和熱量的地層； 并確定所需鉆井?dāng)?shù)據(jù)。包括井位、井深、不同鉆進(jìn)深度井斜變化、固井深度等等，以及多井位和地面熱站位置、數(shù)量等等。并制定相應(yīng)的鉆井設(shè)計(jì)方案。三是上述準(zhǔn)備工作完成后，實(shí)施熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)技術(shù)，其技術(shù)方案是通過(guò)鉆井作業(yè)一直鉆到設(shè)計(jì)井深，完后首先下入最上端為帶有盲板的熱管井筒攝熱段(2)，再連接下入傳熱段井筒熱管，然后進(jìn)行目的層頂部的定位固井，絕熱固井井壁一直要固井到地面；固井完成后打穿攝熱段頂部盲板，然后進(jìn)行洗井作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后，安裝熱源控制閥(5)。到此就完成熱管井筒地?zé)釘z取系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)。其中，熱管井筒攝熱段(2)是由多根熱管構(gòu)成，攝熱熱管最下端是一支下端為死口或絲堵構(gòu)成的熱管，上端帶有連接絲扣，通過(guò)絲扣將多根吸熱段熱管連接起來(lái)，構(gòu)成熱管井筒攝熱段(2 )，熱管井筒攝熱段外壁不采用固井，目的在于從設(shè)計(jì)地層攝取高溫地層(1)足夠的熱量。其中，帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段(4)是由多根熱管構(gòu)成，通過(guò)絲扣依次相連，最上端井口裝有熱源控制閥，傳熱段熱管外壁與地層間采用具有絕熱特性的固井井壁進(jìn)行固井。目的是以最小的傳熱損耗，將從高溫地層攝取的熱量最大限度送達(dá)地面熱交換站。四是在熱管井筒地?zé)釘z取系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)完成后，向地?zé)峋矁?nèi)按技術(shù)設(shè)計(jì)注入特定的熱管熱媒和數(shù)量。五是對(duì)熱管井筒進(jìn)行熱管工藝技術(shù)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)熱管井筒的熱管工藝技術(shù)條件。六是在熱管井筒攝取地?zé)峒夹g(shù)完成后，連接地面熱站的熱管換熱器；再接熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)和外輸熱管線。上述步驟完成后，開(kāi)啟用戶供熱循環(huán)系統(tǒng)和傳熱熱管井筒頂部熱源控制閥，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬牡孛鏌嵴揪瓦M(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)了。經(jīng)濟(jì)實(shí)效性
環(huán)保產(chǎn)業(yè)、綠色節(jié)能采用熱管攝取地?zé)?，既不污染地層也不污染自然環(huán)境。零能耗無(wú)污染的創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)人綠色環(huán)保發(fā)展經(jīng)濟(jì)的美好意愿。
清潔熱源成就人類美好的生活由于熱源取自于地層熱源，溫度和熱量是根據(jù)需要設(shè)定和攝取的，無(wú)污染的熱管地?zé)釘z取技術(shù)和取之不盡的地層熱源，為人類的冬季取暖， 造就了綠色環(huán)保的新生活。
高溫?zé)嵩丛炀途G色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展熱管攝取地?zé)峒夹g(shù)可以根據(jù)社會(huì)生產(chǎn)的需要提供 20(T300°C的高溫?zé)嵩矗@一溫度可以滿足大多數(shù)熱力需求的企業(yè)生產(chǎn)需要，替代原有的耗能污染取熱供熱方式。面對(duì)全球節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)則，這一點(diǎn)對(duì)經(jīng)濟(jì)起飛邁向發(fā)達(dá)國(guó)家的中國(guó)來(lái)講，具有重大而深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。熱管攝取地?zé)峒夹g(shù)將為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速綠色發(fā)展，做出無(wú)以估量的貢獻(xiàn)。
拯救我們家園的熱力革命每年冬煤的緊張，可想對(duì)我們家園——地球的傷害，熱管攝取地?zé)峒夹g(shù)帶來(lái)的熱力革命，可以在很大程度上減少煤炭的挖掘，可以在很大程度上減少煤炭燃燒對(duì)大氣的污染，可以在很大程度上拯救我們的家園——地球，還給人們一個(gè)碧水藍(lán)天的世界。
熱管攝取地?zé)峒夹g(shù)必將引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)的未來(lái)現(xiàn)在的熱管攝取地?zé)峒夹g(shù)只是剛剛起步，隨著該技術(shù)的深入研究和發(fā)展應(yīng)用，即溫度和供熱能力的大幅提升，必將覆蓋更多社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，也必將引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)走向綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路。
本發(fā)明屬于國(guó)家“節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)范疇的一項(xiàng)新技術(shù)。是一項(xiàng)針對(duì)地?zé)崂玫男录夹g(shù)和新思路，可根據(jù)社會(huì)生產(chǎn)、生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同需求，應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展的諸多領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)，其特征是主要由熱管井筒攝熱段(2)、帶有保溫固井井壁(3)的熱管井筒傳熱段(4)和地面熱交換站三大結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成，所述的熱管井筒攝熱段(2)是由與高溫地層直接接觸的熱管構(gòu)成；所述帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段(4)是由保溫固井井壁(3)、熱管井筒和熱源控制間閥(5)組成；所述的地面熱交換站是由一臺(tái)或多臺(tái)多種形式的熱管換熱器(6)和熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)(7)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)，其特征是所述的熱管井筒攝熱段(2)由多根熱管構(gòu)成，其中，熱管最下端是一支下端為死口或絲堵構(gòu)成的熱管，上端帶有連接絲扣，通過(guò)絲扣將多根吸熱段熱管連接起來(lái)，構(gòu)成熱管井筒攝熱段(2)，從設(shè)計(jì)深度的地層攝取高溫地層(1)足夠的熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)，其特征是所述的熱管井筒由多根熱管構(gòu)成，通過(guò)絲扣依次相連，最上端井口裝有熱源控制間閥(5)，熱管井筒的外壁與地層間采用具有絕熱特性的保溫固井井壁(3)進(jìn)行固井。
4.一種利用熱管攝取地?zé)岬墓峁に?，其特征是包括以下步驟首先，構(gòu)建熱管井筒攝熱段(2)根據(jù)地面熱交換站的熱負(fù)荷設(shè)計(jì)要求，通過(guò)地質(zhì)勘探確定符合設(shè)計(jì)要求的取熱地層層位，依據(jù)地?zé)釘z取熱負(fù)荷設(shè)計(jì)熱管井筒地?zé)釘z取段的長(zhǎng)度和深度，通過(guò)鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)在目的地層鉆井，并下入熱管；其次，構(gòu)建帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段(4):依據(jù)地質(zhì)勘探確定符合設(shè)計(jì)要求的取熱地層層位進(jìn)行鉆井作業(yè)，鉆至目的層頂部后下入傳熱段熱管，然后，采用設(shè)計(jì)的絕熱固井材料進(jìn)行固井，固井完成后，在傳熱熱管井筒頂部安裝熱源控制閥(5);構(gòu)建熱管工藝系統(tǒng)上述步驟完成后，向井內(nèi)注入特定的熱管傳熱熱媒，然后進(jìn)行熱管工藝的實(shí)施，當(dāng)達(dá)到熱管設(shè)計(jì)工藝要求后，井筒的熱管供熱系統(tǒng)即告構(gòu)建完成；再次，構(gòu)建地面熱交換站將地面熱交換站的熱管換熱器(6)與井筒的熱管供熱系統(tǒng)按照熱管工藝要求連接后，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)就具備供熱條件；然后，將熱源外輸管線接入熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)(7)并外輸，整個(gè)熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)即告全部完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用熱管攝取地?zé)岬墓峁に?，其特征是步驟(1)和(2)的實(shí)施過(guò)程是如下進(jìn)行的通過(guò)鉆井作業(yè)一直鉆到設(shè)計(jì)井深，完后首先下入最上端為帶有盲板的熱管井筒攝熱段(2)，再連接下入傳熱段井筒熱管，然后進(jìn)行目的層頂部的定位固井， 固井完成后打穿攝熱段頂部盲板，然后進(jìn)行洗井作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后，安裝熱源控制閥(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用熱管攝取地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)及工藝。其技術(shù)方案是主要由熱管井筒攝熱段、帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段和地面熱交換站三大結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成，所述的熱管井筒攝熱段是由與高溫地層直接接觸的熱管構(gòu)成；所述帶有保溫固井井壁的熱管井筒傳熱段是由保溫固井井壁、熱管井筒和熱源控制閘閥組成；所述的地面熱交換站是由一臺(tái)或多臺(tái)多種形式的熱管換熱器和熱量外輸控制計(jì)量系統(tǒng)組成。有益效果是通過(guò)熱管提取地?zé)幔鋽z取地?zé)岬牡孛鏌嵴竟釡囟瓤蛇_(dá)200℃以上，穩(wěn)定的供熱功率可達(dá)數(shù)百至數(shù)十萬(wàn)千瓦。
文檔編號(hào)F24J3/08GK102506510SQ201110364270
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者劉雄英, 王為旭, 王凱一, 祁玉中 申請(qǐng)人:王凱一