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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201420496635.0(22)申请日 2014.08.29E21B 17/00(2006.01)E21B 17/02(2006.01)E21B 43/00(2006.01)(73)专利权人 中国石油化工股份有限公司地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22 号专利权人 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院(72)发明人 朱明 段友智 岳慧 刘欢乐侯倩(74)专利代理机构 北京聿宏知识产权代理有限公司 11372代理人 吴大建 刘华联(54) 实用新型名称地热井完井管柱(57) 摘要本实用新型涉及一种地热井完井管柱,包括延。
2、伸到地表的一开套管和设置在一开套管下方并密封式插入到一开套管内的二开套管,二开套管延伸到地热层。在一开套管内设置有插管,插管包括插入到二开套管内并密封相连的插入部和处于插入部上方的主体部,主体部与一开套管的内壁隔开而在主体部和一开套管之间形成隔热腔。这种地热井完井管柱的热损失很小,降低了地热在开采过程中的热损失。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)授权公告号 CN 204212705 U(45)授权公告日 2015.03.18CN 204212705 U1/1 页21.一种地热井完井管柱,其特征在于,包括延伸。
3、到地表的一开套管和设置在所述一开套管下方并密封式插入到所述一开套管内的二开套管,所述二开套管延伸到地热层,其中,在所述一开套管内设置有插管,所述插管包括插入到所述二开套管内并密封相连的插入部和处于所述插入部上方的主体部,所述主体部与所述一开套管的内壁隔开而在所述主体部和一开套管之间形成隔热腔。2.根据权利要求 1 所述的地热井完井管柱,其特征在于,在所述一开套管内还设置有水泵组件,所述主体部的上端与所述水泵组件的入口相连。3.根据权利要求 2 所述的地热井完井管柱,其特征在于,所述水泵组件包括潜水泵和容纳所述潜水泵的与一开套管的内壁隔开的保温壳体,在所述保温壳体和所述潜水泵之间形成地热水容腔,。
4、在所述保温壳体上设置有进水口,所述主体部的上端与所述进水口密封连接。4.根据权利要求 1 所述的地热井完井管柱,其特征在于,所述插入部的直径大于所述主体部的直径。5.根据权利要求 4 所述的地热井完井管柱,其特征在于,所述插入部的直径与插入部的长度之比在11到14之间。6.根据权利要求 5 所述的地热井完井管柱,其特征在于,在所述插入部的外表面上设置有密封件。7.根据权利要求 6 所述的地热井完井管柱,其特征在于,所述密封件为多道平行设置的密封圈,相邻密封圈之间的距离与所述插入部的长度之比在 1 3 到 1 8 之间。8.根据权利要求6或7所述的地热井完井管柱,其特征在于,所述二开套管的与所述。
5、插入部配合部分的内表面的表面粗糙度在 0.32 到 0.63 之间。9.根据权利要求 1 所述的地热井完井管柱,其特征在于,在所述插入部的下沿构造有引鞋。10.根据权利要求 3 所述的地热井完井管柱,其特征在于,在所述插管的主体和保温壳体的外表面上设置有保温层。权 利 要 求 书CN 204212705 U1/3 页3地热井完井管柱技术领域0001 本实用新型涉及地热开采领域,特别涉及一种地热井完井管柱。背景技术0002 地热是指贮存在地球内部的可再生热能,通常认为地热起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。由于地热能是储存在地下的,因此不会受到任何天气状况的影响,并且地热资源同时具有其它可再。
6、生能源的所有特点,随时可以采用,不带有害物质。地热资源的开发和利用越来越受到世界各国的重视。0003 目前,地热开发通常使用的完井井筒结构有以下两种 :(1) 对于砂岩地热储层,一开下套管固井,二开直接下套管,仅封固一开与二开套管重叠区域的部分层段,三开悬挂筛管或滤水管取水 ;(2) 对于基岩地热储层 :一开及二开下套管固井,三开裸眼段取水。0004 但是,这些完井井身结构的热损失严重,不能有效地利用地热。因此,急需一种热损失较小的完井管柱。实用新型内容0005 针对上述问题,本实用新型提出了一种地热井完井管柱。这种地热井完井管柱的热损失很小,降低了地热在开采过程中的热损失。0006 根据本实。
7、用新型,提出了一种地热井完井管柱,包括延伸到地表的一开套管和设置在一开套管下方并密封式插入到一开套管内的二开套管,二开套管延伸到地热层,在一开套管内设置有插管,插管包括插入到二开套管内并密封相连的插入部和处于插入部上方的主体部,主体部与一开套管的内壁隔开而在主体部和一开套管之间形成隔热腔。0007 根据本实用新型的地热井完井管柱,来自地热层的地热水会从二开套管流入到插管内。这样,在一开套管和插管主体部之间隔热腔就会阻地热水的热量从插管向一开套管和外界环境传导,从而减少了地热水的热量损失。0008 在一个实施例中,在一开套管内还设置有水泵组件,主体部的上端与水泵组件的入口相连。在一个具体的实施例。
8、中,水泵组件包括潜水泵和容纳潜水泵的与一开套管的内壁隔开的保温壳体,在保温壳体和潜水泵之间形成地热水容腔,在保温壳体上设置有进水口,主体部的上端与所述进水口密封连接。由于地热水首先进入到保温壳体内,然后再由潜水泵泵送到地面上,因此可以使用任何类型的潜水泵。此外,并不需要将潜水泵的入口与插管的上端相连,这样就方便了潜水泵和插管的在井下的安装。另外,由于保温壳体与一开套管的内壁间隔开,因此同样减少了保温壳体内的地热水向外界环境中的散失。0009 在一个优选的实施例中,在插管的主体和保温壳体的外表面上设置有保温层。通过设置保温层,能够进一步降低热量损失。0010 在一个实施例中,插入部的直径大于主体。
9、部的直径。通过这种结构的插管,可以将插管整体上制作为直径较小,使得隔热腔的尺寸较大,以增强地热井完井管柱的隔热效果。此外,仅插管的插入部的直径较大而其余部分较小,也使得在实现插管与二开套管连接的说 明 书CN 204212705 U2/3 页4同时,插管的重量较小,从而方便了插管的运输和安装。0011 在一个实施例中,插入部的直径与插入部的长度之比在 1 1 到 1 4 之间。这种插管的插入部的长度较长,保证了插管与二开套管之间密封连接的可靠性,并且方便在插入部上设置密封件。0012 在一个实施例中,在插入部的外表面上设置有密封件。在一个优选的实施例中,密封件为多道平行设置的密封圈,相邻密封圈。
10、之间的距离与插入部的长度之比在 1 3 到1 8 之间。如此多并且密集分布的密封圈使得插管与二开套管之间的密封连接能够承受20MPa 的压差,从而满足了处于井下的插管与二开套管的密封连接不被破坏。0013 在一个实施例中,二开套管的与插入部配合部分的内表面的表面粗糙度在 0.32到 0.63 之间。光滑的二开套管同样有助于将插管插入到二开套管内。此外,光滑的二开套管还有助于实现二开套管和插管之间的密封连接。0014 在一个实施例中,在插入部的下沿构造有引鞋。引鞋能够引导插管顺利地插入到二开套管内,防止插入部上的密封件受到磨损而不能实现密封。0015 在本申请中,用语“上”是指朝向地表的方向。用。
11、语“下”是指背向地表的方向。0016 与现有技术相比,本实用新型的优点在于 :在本实用新型的地热井完井管柱中,在插管与一开套管之间形成了隔热腔。隔热腔的存在会大大减小热量从插管向一开套管和外界环境的传导,从而减少了热量损失。附图说明0017 在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中 :0018 图 1 显示了根据本实用新型的地热井完井管柱的结构示意图。0019 图 2 显示了根据本实用新型的插管的结构示意图。0020 在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。具体实施方式0021 下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。0022 图 1 示意性地。
12、显示了根据本实用新型的地热井完井管柱 10 的结构。如图 1 所示,沿从地表到地层深处的方向,地热井完井管柱 10 包括以下构件 :一开套管 20,上端密封式插入到一开套管 20 内的二开套管 11 以及设置在一开套管 20 内并且与二开套管 11 密封相连的插管 21。此外,还可以将水泵组件 22 安装到一开套管 20 内,并且将插管 21 的上端与水泵组件 22 的入口相连,水泵组件 22 的出口延伸到地表。一开套管 20 向上延伸到地表,二开套管11向下延伸到地热层12内以开采地热水。这样,地热水会流过二开套管11、插管21 和水泵组件 22( 如图 1 中的方向 A)。0023 下面将。
13、对地热井完井管柱 10 的各个部分进行详细介绍。0024 如图 1 所示,二开套管 11 的下部构造为筛管或滤水管 15 以方便开采地热水。此外,筛管 15 和二开套管 11 的其余部分还可以为可分体成型,即首先分别制造筛管 15 和二开套管 11 的其余部分,然后再将两者装配到一起。0025 如图 1 所示,一开套管 20 的内径大于二开套管 11 的外径,以使得二开套管 11 的上端能插入到一开套管 20 的下端内部并且密封固定连接。在一个实施例中,一开套管 20说 明 书CN 204212705 U3/3 页5的内径为 339.7mm ;而二开套管 11 的外径为 177.8mm,即一开。
14、套管 20 的内径大约为二开套管 11 的外径的两倍。一开套管 20 的内径的内径如此大以方便向一开套管 20 内设置插管21 和水泵组件 22。0026 图 2 示意性地显示了插管 21 的结构。插管 21 包括处于下端的插入部 40 和处于插入部 40 上方的主体部 41,并且插入部 40 的直径 D1 大于主体部 41 的直径 D2。还应注意地是,插入部 40 的直径 D1 还应当与二开套管 11 的内径相匹配,以能够将插入部 40 插入到二开套管 11 内。这种插管 21 不但能实现与二开套管 11 的插入连接,而且由于插管 21 的主体部 41 的直径 D2 较小,因此插管 21 的。
15、重量也较小,方便了插管 21 的运输和安装。0027 主体部 41 的直径 D2 小于一开套管 20 的内径,从而在插管 21 的主体部 41 和一开套管 20 之间形成了隔热腔 23。隔热腔 23 内的空气为静止,因此隔热腔 23 的导热系数非常小。一开套管 20 的长度大约为 300 米到 450 米。也就是说,一开套管 20 位于从地表向下深度在 300 米到 450 米的地层范围内。在这种地层范围中,地层的温度与所开采的地热水的温度相差很大。由于存在隔热腔 23,因此大大减小了地热水的热量向周围环境 ( 即,地层 ) 的传导,从而减小了地热水的热量损失。0028 为了避免插管 21 与。
16、二开套管 11 之间的连接处漏水,在插入部 40 的外表面上设置了密封件30。在一个实施例中,密封件30可为O型圈,材质为丁晴橡胶或氟橡胶等,亦可采用其它密封方式或组合密封方式。为了方便设置这些密封件30,可将插入部40的长度构造为较长,例如插入部 40 的直径 D1 与插入部 40 的长度 L 之比在 1 1 到 1 2 之间。在一个具体的实施例中,插入部 40 的长度 L 为 2m,直径 D1 为 2m,在插入部 40 上平行地设置了7 道 O 型圈。这些 O 型圈能够承受 20MPa 的压差,能满足处于井下的插管 21 与二开套管 11的密封连接不被破坏。此外,还将二开套管 11 的与插。
17、入部 40 配合的内表面加工为较为光滑,例如二开套管 11 的内表面粗糙度在 0.32 到 0.63 之间。这同样有利于插管 21 的插入部 40 插入到二开套管 11 内,还有利于保证二开套管 11 和插管 21 之间的密封连接。0029 还如图 2 所示,在插入部 40 的下沿构造有引鞋 31。引鞋 31 可引导插管 21 顺利地插入到二开套管 11 内,并且防止密封件 30 受到磨损而不能实现密封。引鞋 31 大体为锥形,其较小的端部向前延伸以起到引导作用。0030 返回到图 1,水泵组件 22 包括潜水泵 24 和容纳潜水泵 24 的保温壳体 25。保温壳体 25 与一开套管 20 的。
18、内壁隔开 ( 形成隔热腔 23 的一部分 ),以减小地热水的热量损失。在一个优选的实施例中,还在插管 21 和保温壳体 25 的外表面上设置有保温层 ( 未示出 ),以进一步减小地热水的热量损失。0031 在保温壳体 25 的下部设置有进水口 ( 未示出 ),插管 21 的上端与进水口密封式相连,例如通过焊接连接。这样,地热水会沿着插管 21 流入到保温壳体 25 内并填充保温壳体 25。潜水泵 24 则将地热水抽走并泵送到地表。通过设置保温壳体 25,可以使用任何类型的潜水泵,从而扩大了本实用新型的适用范围。0032 虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述,但在不脱离本实用新型的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。说 明 书CN 204212705 U1/2 页6图1说 明 书 附 图CN 204212705 U2/2 页7图 2 说 明 书 附 图CN 204212705 U。