本發(fā)明屬于地?zé)崮荛_發(fā)，尤其涉及一種單井換熱系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、地?zé)崮芄┡囊?guī)模化開發(fā)利用已經(jīng)在北方地區(qū)冬季清潔供暖以及緩解天氣等方面發(fā)揮重要作用，中深層地?zé)崮荛_發(fā)利用主要以開采地?zé)崴疄閭鹘y(tǒng)的取熱方式，其利用方向?yàn)榈責(zé)釡厝?、礦泉水開發(fā)、溫泉療養(yǎng)以及利用熱泵技術(shù)取熱供暖等，這種取熱方式目前國(guó)內(nèi)國(guó)外應(yīng)用較為普遍，一般通過(guò)鉆鑿地?zé)峋蛘邔?duì)廢棄的油探井進(jìn)行重新射孔開采地?zé)崴_發(fā)地?zé)崮?，該取熱方式都已?jīng)比較成熟，其地?zé)豳Y源量取決于深層地溫場(chǎng)以及地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，受區(qū)域地質(zhì)條件影響較大，具有資源量分布不均的顯著特點(diǎn)；這種方式當(dāng)井層較深時(shí)，一方面對(duì)泵的功率需求大形成較大的電力消耗，另一方面存在著中層地?zé)崮苋狈玫膯?wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供了一種單井換熱系統(tǒng)及控制方法，通過(guò)調(diào)整循環(huán)水的高差，減少循環(huán)泵的輸送功率，節(jié)省能源，并且合理利用了井中段的地?zé)?，提高了中層地?zé)岬睦寐剩⑶以黾恿松顚拥牡責(zé)醿?chǔ)能。

2、一種單井換熱系統(tǒng)，包括內(nèi)管、外管和熱交換器，外管套設(shè)于內(nèi)管外，內(nèi)管外壁與外管內(nèi)壁之間形成進(jìn)水通道，內(nèi)管的內(nèi)部形成出水通道，出水通道的頂端通過(guò)管道連接熱交換器的一端，進(jìn)水通道的頂端通過(guò)管道和循環(huán)泵連接熱交換器的另一端，進(jìn)水通道的水在內(nèi)管底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)；

3、內(nèi)管的截面為正方形，內(nèi)管具有4個(gè)側(cè)面，2個(gè)側(cè)面相交處設(shè)置有控制線纜過(guò)孔。

4、可選地，外管在井中延伸的方向?yàn)閥向，與y向垂直的方向?yàn)閤向，y向?yàn)橥夤茉诰胸Q直延伸。

5、可選地，內(nèi)管的底端設(shè)置有活動(dòng)板，活動(dòng)板一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接于內(nèi)管的內(nèi)壁，在打開工位時(shí)活動(dòng)板緊貼于內(nèi)管的內(nèi)壁或者與內(nèi)管的內(nèi)壁平行，此時(shí)水能從內(nèi)管的底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)部；在關(guān)閉工位時(shí)活動(dòng)板與內(nèi)管的內(nèi)壁垂直從而封閉內(nèi)管的底端，此時(shí)水不能從內(nèi)管的底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)部；位于地表上的控制器通過(guò)控制線纜控制活動(dòng)板的打開與關(guān)閉，控制線纜穿設(shè)于所述控制線纜過(guò)孔內(nèi)。

6、可選地，在內(nèi)管的側(cè)壁上開設(shè)有開槽，開槽兩側(cè)設(shè)置有滑軌，滑板安裝于滑軌上并蓋設(shè)開槽，滑板能夠沿滑軌滑動(dòng)；

7、滑板向滑軌一側(cè)滑動(dòng)預(yù)設(shè)距離后，開槽未遮蔽，內(nèi)筒通過(guò)開槽與外筒連通；滑板蓋設(shè)于開槽上時(shí)，開槽被遮蔽，內(nèi)筒不能通過(guò)開槽與外筒連通。

8、可選地，在y向上，內(nèi)筒上設(shè)置有多組開槽。

9、可選地，每組開槽設(shè)置在內(nèi)筒的x向上為一個(gè)側(cè)面或者多個(gè)側(cè)面。

10、可選地，內(nèi)管的底端為開口，內(nèi)管的底端不封閉。

11、可選地，在內(nèi)管的側(cè)壁上至少開設(shè)有一組網(wǎng)格孔和轉(zhuǎn)動(dòng)板，轉(zhuǎn)動(dòng)板一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接于內(nèi)管的側(cè)壁，在打開工位時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)板緊貼于內(nèi)管的內(nèi)壁或者與內(nèi)管的內(nèi)壁平行并封閉網(wǎng)格孔，此時(shí)水不能從內(nèi)管側(cè)壁的網(wǎng)絡(luò)孔進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)部；在關(guān)閉工位時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)板與內(nèi)管的內(nèi)壁垂直從而封閉內(nèi)管，此時(shí)水不能從內(nèi)管的底端向上穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)板，進(jìn)水通道的水從打開的網(wǎng)格孔處進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)。

12、可選地，位于地表上的控制器通過(guò)控制線纜控制轉(zhuǎn)動(dòng)板的打開與關(guān)閉。

13、一種單井換熱系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

14、初始狀態(tài)下，控制器打開活動(dòng)板并且關(guān)閉開槽，進(jìn)水通道的水從內(nèi)管底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)，此時(shí)控制器記錄出水通道的頂端出口處的水溫記作基準(zhǔn)水溫；

15、關(guān)閉活動(dòng)板，控制器將內(nèi)筒的預(yù)設(shè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的一組開槽打開，進(jìn)水通道的水從打開的開槽處進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)，控制器比較出水通道的頂端出口處的水溫與基準(zhǔn)水溫的差值百分比，若差值百分比在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，則保持當(dāng)前狀態(tài)；

16、若差值百分比超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，控制器將內(nèi)筒的預(yù)設(shè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的多組開槽打開，增加地?zé)峤粨Q，直至差值百分比在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)。

17、一種單井換熱系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

18、s1、初始狀態(tài)下，控制器使轉(zhuǎn)動(dòng)板處于打開工位從而封閉網(wǎng)格孔和開孔，進(jìn)水通道的水從內(nèi)管底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)，此時(shí)控制器記錄出水通道的頂端出口處的水溫記作基準(zhǔn)水溫；

19、s2、控制器使轉(zhuǎn)動(dòng)板處于關(guān)閉工位從而將內(nèi)筒的預(yù)設(shè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的一組網(wǎng)格孔或開孔打開，進(jìn)水通道的水從打開的網(wǎng)格孔或開孔處進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)，控制器比較出水通道的頂端出口處的水溫與基準(zhǔn)水溫的差值百分比，若差值百分比在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，則保持當(dāng)前狀態(tài)，此時(shí)循環(huán)水的高差發(fā)生變化，可以減少循環(huán)泵的輸送功率，節(jié)省能源，并且合理利用了井中段的地?zé)?，提高了中段地?zé)岬睦寐省?/p>

20、所述預(yù)設(shè)長(zhǎng)度區(qū)間可以為距內(nèi)筒底端0-500米距離的區(qū)間，可以為距內(nèi)筒底端500-1000米距離的區(qū)間，也可以為距內(nèi)筒底端500-1000米或者1500米-2500米距離的兩個(gè)區(qū)間，本發(fā)明不加以限定。

21、所述預(yù)設(shè)閾值可以為4%-10%，本發(fā)明不加以限定。

22、s3、若差值百分比超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，控制器將步驟s2中的轉(zhuǎn)動(dòng)板轉(zhuǎn)換到打開工位，控制器依次遍歷使內(nèi)筒預(yù)設(shè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)其它轉(zhuǎn)動(dòng)板處于關(guān)閉工位從而將對(duì)應(yīng)網(wǎng)格孔或開孔打開，進(jìn)水通道的水從打開的網(wǎng)格孔或開孔處進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)，控制器比較出水通道的頂端出口處的水溫與基準(zhǔn)水溫的差值百分比，直至差值百分比在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)時(shí)停止遍歷步驟。

23、s4、若步驟s3中遍歷完成后所述差值百分比仍超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則控制器使轉(zhuǎn)動(dòng)板處于打開工位從而封閉網(wǎng)格孔和開孔，進(jìn)水通道的水從內(nèi)管底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)，從井的深層進(jìn)行換熱。

24、有益的技術(shù)效果：

25、通過(guò)調(diào)整循環(huán)水的高差，減少了循環(huán)泵的輸送功率，節(jié)省了電力消耗，并且合理利用了井中段的地?zé)?，提高了中層地?zé)岬睦寐剩瑫r(shí)增加了深層的地?zé)醿?chǔ)能。

技術(shù)特征：

1.一種單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)管、外管和熱交換器，外管套設(shè)于內(nèi)管外，內(nèi)管外壁與外管內(nèi)壁之間形成進(jìn)水通道，內(nèi)管的內(nèi)部形成出水通道，出水通道的頂端通過(guò)管道連接熱交換器的一端，進(jìn)水通道的頂端通過(guò)管道和循環(huán)泵連接熱交換器的另一端，進(jìn)水通道的水在內(nèi)管底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)；

2.如權(quán)利要求1所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，外管在井中延伸的方向?yàn)閥向，與y向垂直的方向?yàn)閤向，y向?yàn)橥夤茉诰胸Q直延伸。

3.如權(quán)利要求2所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

4.如權(quán)利要求3所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

7.如權(quán)利要求2所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

8.如權(quán)利要求7所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

9.如權(quán)利要求8所述的單井換熱系統(tǒng)，其特征在于，

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述單井換熱系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種單井換熱系統(tǒng)及控制方法，屬于地?zé)崮荛_發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。所述單井換熱系統(tǒng)包括內(nèi)管、外管和熱交換器，外管套設(shè)于內(nèi)管外，內(nèi)管外壁與外管內(nèi)壁之間形成進(jìn)水通道，內(nèi)管的內(nèi)部形成出水通道，出水通道的頂端通過(guò)管道連接熱交換器的一端，進(jìn)水通道的頂端通過(guò)管道和循環(huán)泵連接熱交換器的另一端，進(jìn)水通道的水在內(nèi)管底端進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)；內(nèi)管的截面為正方形，內(nèi)管具有4個(gè)側(cè)面，2個(gè)側(cè)面相交處設(shè)置有控制線纜過(guò)孔。本發(fā)明利用了井中段的地?zé)?，提高了中層地?zé)岬睦寐?，并且增加了深層的地?zé)醿?chǔ)能。

技術(shù)研發(fā)人員：閆方平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北石油職業(yè)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9