專利名稱：利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及淺層地?zé)豳Y源安全、合理、持久的應(yīng)用，具體地說是一種將淺層地下水中的熱量提取之后，將抽取的水全部回灌地下原位置的一種方法，對淺層地下水只用能不用水。
背景技術(shù)：
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打井是一項(xiàng)古老的技術(shù)，早期人類由于生存需要，從有地下水的地方抽取地下水，水井的開挖技術(shù)根據(jù)不同地質(zhì)條件和水量需求有多種不同的技術(shù)和工藝，井體結(jié)構(gòu)已十分成熟，但都是針對抽取地下水的井。近年來隨著人類對清潔能源的需求不斷增大，人們開始關(guān)注地?zé)豳Y源的應(yīng)用。淺層地?zé)豳Y源的應(yīng)用涉及到從地下水中獲得熱能。淺層地?zé)豳Y源一般指距地表200米之間的熱能，通常是將地下水提取出來，將熱量攝取后再將地下水送回地下。由于目前回灌井技術(shù)不夠成熟，取出的地下水不能完全送回地下，更不能送回地下原位置，造成地下水大量流失，嚴(yán)重破壞地下水資源。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定的獲取地?zé)豳Y源的方法。在探明距地表200米以內(nèi)具有地下水資源的條件下，在地下同一含水層，成對開挖抽回井組，取水?dāng)?shù)量與回灌水?dāng)?shù)量完全相等；取水點(diǎn)與回灌點(diǎn)距離一般不超過50米，即原地回灌。地下水經(jīng)抽水井濾水管，由潛水泵、供水連接管道、換熱設(shè)備、回水連接設(shè)備及回灌井回到地下原水層，從而實(shí)現(xiàn)汲取地下熱能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，是根據(jù)地質(zhì)條件確定井深、根據(jù)地下水流動(dòng)方向確定抽水井與回灌井的位置。抽水井在地下水流方向的上游，回灌井在地下水流方向的下游，兩井間距10m-50m，抽水井與回灌井結(jié)構(gòu)完全相同，并成對使用。根據(jù)地質(zhì)條件和需求確定水流量，再根據(jù)水流量確定井管直徑，井管通常采用200mm-400mm塑料水管，每節(jié)井管采用塑料焊接或機(jī)械密封連接，保證密封和機(jī)械強(qiáng)度；通過采用旋轉(zhuǎn)鉆井機(jī)鉆出井孔，一直鉆到準(zhǔn)備取水的含水層，將井孔壁可靠地封閉好，不允許井孔壁泥土脫落；在井管底部安裝有l(wèi)m-3m的塑料沉沙管，沉沙管上接有慮水管，慮水管是在與井管同直徑的塑料管上均布滿孔徑lmm-5mm、孔距10mm-20mm小孔的水管；慮水管必須置于地下含水層的中間，長度視地下水層厚度和井的流量而定，通常3m-10m;慮水管上部直至地面采用密閉井管；井管與井孔之間用洗凈的碎石填充飽滿，并牢固固定井管；密閉井管與井臺(tái)牢固地密閉連接；在抽水井中水下10米處吊裝潛水泵。
所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，是在全封閉狀態(tài)下運(yùn)行，運(yùn)行前要將系統(tǒng)充滿水，排除干凈管內(nèi)空氣，運(yùn)行中，地下水不得與空氣接觸。
所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，挖井過程控制十分嚴(yán)格，特別是地下含水層確定、井孔壁護(hù)壁、慮水管安裝位置、各井管密封連接、碎石填充、系統(tǒng)密封運(yùn)行各環(huán)節(jié)都是在高質(zhì)量下完成，否則會(huì)影響井的出水量和壽命。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、在抽取同樣地下水量時(shí)，成井?dāng)?shù)量少，僅一抽一回兩眼井。
2、抽水井與回灌井在同一含水層，在結(jié)構(gòu)上保證同層回灌。
3、抽水井與回灌井在同一地質(zhì)層，所含物質(zhì)完全一樣，不會(huì)產(chǎn)生異物污染和交叉污染，井的壽命大大延長。
4、系統(tǒng)采用封閉運(yùn)行，潛水泵不僅克服系統(tǒng)阻力，規(guī)避了水位落差影響，節(jié)省了水泵電能，而且與傳統(tǒng)水井相比，潛水泵功率可減少10% -20%。
5.由于系統(tǒng)是封閉運(yùn)行，井與地下水的交換全部在地下同層進(jìn)行，與上水面沒有關(guān)系，因此抽水井和回灌井都不會(huì)產(chǎn)生漏斗和反漏斗現(xiàn)象。
6.井管全部采用塑料材料，防腐性能好，易加工，易密封，現(xiàn)場安裝方便，經(jīng)濟(jì)性好。


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圖1為利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法原理示意圖中1、含水層；7、井孔壁；
2、沉沙管；8、井臺(tái)；
3、慮水管；9、井管蓋；
4、密閉井管；10、連接管；
5、潛水泵；11、熱泵或換熱設(shè)備；
6、碎石；12、回灌井；
13、抽水井。
具體實(shí)施方式
:本發(fā)明是通過在地面下lm_5m處建造井臺(tái)8，井臺(tái)安裝井管蓋9、管接頭、潛水泵吊裝件、排氣口、初始灌水口和閥門等。井臺(tái)與密閉井管4必須牢固連接和嚴(yán)格密封，并可承受一定壓力；將井管放入已封閉好的井孔中，井管每個(gè)接頭必須保證牢固并密封良好，井管一直放至井底部，與井底固定好，用洗凈的碎石6將井管固定在井中央；井洗干凈后，將潛水泵5吊掛在抽水井水面下十米處，潛水泵出水口與井管蓋在井臺(tái)內(nèi)封閉好，并承受一定壓力；潛水泵出水管由連接管10連接到熱泵或換熱設(shè)備11，從設(shè)備出口再由連接管道密閉連接到回灌井井管蓋，完成汲取地下熱能，地下水回到原水層。
地下水抽水與 回灌水必須在同一地質(zhì)含水層，抽水井13的慮水管與回灌井12的慮水管均在同一含水層的中間位置，上下均不得超出該含水層，以確保同層回灌。
權(quán)利要求
1.利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:抽水井與回灌井成對使用，且結(jié)構(gòu)相同；根據(jù)地質(zhì)條件和需求確定水流量，再根據(jù)水流量確定井管直徑；采用旋轉(zhuǎn)鉆井機(jī)鉆出井孔，一直鉆到準(zhǔn)備取水的含水層，將井孔壁可靠地封閉好，不允許井孔壁泥土脫落；井管由底部沉沙管、慮水管、密閉井管組成；慮水管必須置于地下含水層的中間；慮水管上部直至地面采用密閉井管；井管與井孔之間用洗凈的碎石填充飽滿，牢固固定井管；密閉井管與井臺(tái)牢固地密閉連接；在抽水井中水下10米處吊裝潛水泵；抽水井潛水泵出口與回水井井口與外部連接管密封連接。
2.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:所述抽水井與回灌井成對使用，兩井結(jié)構(gòu)相同，抽水井在地下水流方向的上游，回灌井在地下水流方向的下游，兩井間距10m-50m。
3.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:井管采用200mm-400mm塑料水管，每節(jié)管采用塑料焊接或機(jī)械密封連接，保證密封和機(jī)械強(qiáng)度。
4.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能方法，其特征在于:采用旋轉(zhuǎn)鉆孔，鉆孔后必須將井孔壁封堵好，不允許井孔壁泥土脫落井底。
5.按照權(quán)利要求1利用所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:井管底部安裝lm-3m的塑料沉沙管，沉沙管上接慮水管。
6.按照權(quán)利要求1利用所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:慮水管是在與井管同直徑的塑料管上均布滿孔徑lmm-5mm、孔距10mm-20mm小孔的水管，慮水管上接密閉水管。
7.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:慮水管必須置于地下含水層的中間，慮水管長度通常在3m-10m，視地下含水層厚度和井的流量而定。
8.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:井管的材質(zhì)全部采用塑料管。
9.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:密閉井管與上部井臺(tái)必須牢固的密封好。
10.按照權(quán)利要求1所述利用同層等量原地抽回井組汲取地下熱能的方法，其特征在于:抽水井及潛水泵與連接管路、熱泵或換熱器、回水井完全密閉連接，地下水從抽水井泵出，不得與空氣有接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用同層等量抽回井組汲取地下熱能的方法，即在同一地質(zhì)層建立抽水井和回灌井各一個(gè)，抽水井在上游，回灌井在下游，井管底部設(shè)置有沉沙管，沉沙管上接有濾水管，慮水管上接密閉井管，距地面下1m---5m處設(shè)置有井臺(tái)，井臺(tái)與密閉井管牢固連接和嚴(yán)格密封，將潛水泵吊掛在抽水井水面下十米處，潛水泵出水管與熱泵或換熱器連接，換熱器與回灌井連接，本發(fā)明系統(tǒng)采用封閉運(yùn)行，潛水泵僅克服系統(tǒng)阻力，規(guī)避了水位落差影響，可節(jié)省水泵電能，潛水泵功率可減少10％-20％。
文檔編號E21B43/30GK103104219SQ20111035830
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者蘇壯強(qiáng) 申請人:國惠環(huán)保新能源有限公司