專利名稱：用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明地熱資源開發(fā)與利用工程，具體涉及到地熱井的回灌技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，地熱資源開發(fā)利用已形成了一個較為成熟的產(chǎn)業(yè)，特別是地熱供熱和水資源的利用，極大地拉動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。地熱資源的開發(fā)目的層主要集中在霧迷山組和第三系的砂巖熱儲層。但是由于砂巖熱儲層巖層的特性，回灌過程中由于在給定溫度下不飽和礦物的溶解和次生礦物形成之間的質(zhì)量轉(zhuǎn)移，以及溫度升高礦物的溶解沉淀，使得在砂巖熱儲層回灌中遇到了很大的困難，所出現(xiàn)的主要問題有①浮物堵塞由于注入水中的懸浮物含量過高會堵塞多孔介質(zhì)的孔隙，從而使井的回灌能力不斷減小直到無法回灌；②微生物堵塞注入水中的或當?shù)氐奈⑸锟赡茉谶m宜的條件下在注水井周圍迅速繁殖，形成生物膜，堵塞介質(zhì)孔隙，降低含水層的導(dǎo)水能力；③化學堵塞當注入水溫度發(fā)生變化，會產(chǎn)生化學物質(zhì)的析出，在地下通道中形成化學堵塞水；④氣泡阻塞注水入井時，在一定的流動情況下，水中可能夾帶大量氣泡，同時水中的溶解性氣體可能因溫度、壓力的變化而釋放出來。此外，也可能因生化反應(yīng)而生成氣體物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決物理、化學、氣體的堵塞問題，本發(fā)明的目的是采用排砂、過濾、除氣的方法提出一種用于第三系砂巖回灌井口系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進行敘述。用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)，主要具有除砂器1、過濾器2、回灌泵3、排氣罐4、閥門5。除砂器1安裝在生產(chǎn)井口處，除砂器主要將砂巖熱儲層中細砂濾出。除砂器1與粗過濾器組2-1、精過濾器2-2串接。地熱水流由除砂器1筒體側(cè)面沿切線方向?qū)?，在除砂器筒體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)進入錐體端部后反轉(zhuǎn)向上，流經(jīng)筒體中央經(jīng)排水管進入過濾器2。該過程可有效防止將砂巖地層中的砂粒帶入回灌過濾系統(tǒng)，從而緩解過濾器2的工作負擔。由于回灌量隨采量變化，為了便于安裝、拆洗和更換濾料，濾網(wǎng)材料要耐溫和耐壓。過濾器2以多個分體并聯(lián)方式工作，在粗、精過濾器2-1、2-2的進出口均裝有維修閥門。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障或更換濾料時，不會影響回灌。對于可多次使用的濾料，在反沖洗過程中，必須使用已過濾的清潔水。流體流經(jīng)過濾器2時，流速降低，壓力也有所變化，原不飽和部分氣體可能會釋放出來，因此在所有過濾器2頂端也要設(shè)置自動排氣閥門。本發(fā)明采用兩級以并聯(lián)方式構(gòu)成的粗過濾器組2-1和精過濾器組2-2，再與回灌泵3、排氣罐4串接組成回灌系統(tǒng)。當過濾后的注入水進入排氣灌4后，由于管徑發(fā)生變化，流速降低，可以強迫溶解性氣體進一步釋放，并經(jīng)排氣罐4上的自動排氣閥門放出。排氣罐4的后面設(shè)有不同分支回灌管道，由閥門5-2、5-3組成回灌主干道，閥門5-4和5-5以及5-1和5-6并聯(lián)于閥門5-2、5-3的兩端，排放口設(shè)于閥門5-1、5-6之間。其中由閥門5-4與5-5組成的之路主要用于安裝自動監(jiān)測系統(tǒng)，以便自動監(jiān)測回灌壓力、回灌量、溫度及回灌井水位，隨時了解回灌過程的動態(tài)變化。閥門5-1至排放口支路主要用于沖洗管道中的殘留沉積物或銹渣。在本發(fā)明中，除砂器1采用旋流式除砂器；過濾器2-1、2-2的濾芯采用聚乙烯燒結(jié)方式制成；回灌泵3為加壓回灌泵；排氣罐4為強制式排氣罐。


附圖為本發(fā)明的裝置系統(tǒng)圖。
其中除砂器-1；粗過濾器2-1；精過濾器2-2 ；回灌泵-3；排氣罐-4 ；閥門-5。
具體實施例方式
以下通過附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
我國在八十年代初就開始關(guān)注第三系砂巖回灌，并在塘沽、大港等地熱井進行試驗，但由于未解決堵塞問題，回灌率隨時間會越來越低，回灌率僅達20-30％左右，有的甚至無法再回灌。通過本發(fā)明在天津市東麗區(qū)華泰農(nóng)業(yè)園地熱示范工程的實施，采量為60t/h，回灌量為50t/h，回灌率可達到80％以上。由于開采井管道內(nèi)可能存在粒徑較大的金屬渣?；虺恋砦铮^濾過程采用相同精度的濾芯會加大過濾負荷，增加運行成本。因此對本實施例而言，地熱流體首先進入第一級由三個過濾器并聯(lián)組成的粗過濾器組2-1，過濾量為15-20t/h；粗過濾精度為50-80μm，濾芯材料為第三代聚乙烯燒結(jié)濾芯或過濾袋。經(jīng)一級過濾后，較大粒徑的顆粒被濾，基本保證了水質(zhì)。而后地熱流體經(jīng)管道進入第二級由三個過濾器并聯(lián)組成的精過濾器組2-2，過濾精度為3-5μm，濾芯材料為第三代聚乙烯燒結(jié)濾芯。由于過濾精度高，水中的懸浮物、細菌、化學析出結(jié)晶最微小顆粒等可被濾掉。在設(shè)計上，過濾器中的濾料可采用一次性和多次反沖兩種濾料，在本實施例中過濾器2中的濾料采用了一次性反沖濾料。本發(fā)明的回灌基本分成兩種方式，一為自然回灌，二是加壓回灌。自然回灌是通過系統(tǒng)自身的壓力和重力進行回灌。此時回灌水經(jīng)回灌泵3中的旁路管進行自然回灌。當自然回灌不能正常實施時可采用加壓回灌泵3。為了將地熱水中所含的氣體充分釋放出來，以防止在回灌過程中形成氣泡，造成氣堵，因此當?shù)責崴M入回灌井之前，先進入到排氣罐4。在閥門5-2與5-3之間裝有水表，在閥門5-4與5-5之間裝有電磁流量計，自動監(jiān)測回灌量。初期回灌時，為了充分沖洗管道中的殘留沉積物或銹渣，防止殘渣灌入地下，堵塞地下水流通道。開啟閥門5-1支路，同時關(guān)閉其它閥門，將帶有殘渣的水通過分支管道排放，直至管道被充分沖洗干凈。當回灌率下降時，回灌井需要進行回揚，這時開啟閥門5-6，同時關(guān)閉其它閥門，將回揚的廢水延管道排放。同時密切關(guān)注兩級過濾器之間的壓力變化，因為通過壓力變化可以判斷出過濾器中濾料是否需要清洗和更換。
本發(fā)明所具有的特點和有益效果可防止由物理、微生物、化學等原因所產(chǎn)生的氣阻，提高回灌率約30％以上，可以實現(xiàn)對第三系地熱資源合理開發(fā)和保護的目標。系統(tǒng)安裝調(diào)試方便，維護簡單，監(jiān)測手段齊全。本實用型雖然針對砂巖地層，但仍然適用于其它地層的巖石特性，如基巖等。
權(quán)利要求
1.用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)，主要具有除砂器(1)、過濾器(2)、回灌泵(3)、排氣罐(4)、閥門(5)，其特征是除砂器(1)與粗過濾器組(2-1)串接，采用兩級以并聯(lián)方式構(gòu)成的粗過濾器組(2-1)和精過濾器組(2-2)與回灌泵(3)、排氣罐(4)串接組成回灌系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)，其特征是所述粗、精過濾器(2-1)、(2-2)的進出口均裝有維修閥門，所述排氣罐(4)頂部配有自動排氣閥門。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)，其特征是所述排氣罐(4)的后面設(shè)有不同分支回灌管道及自動監(jiān)測系統(tǒng)，由閥門(5-2)、(5-3)及組成回灌主干道，閥門(5-4)和(5-5)以及(5-1)和(5-6)并聯(lián)于閥門(5-2)、(5-3)的兩端，排放口設(shè)于閥門(5-1)、(5-6)之間。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的用于地熱第三系砂巖回灌的井口系統(tǒng)，其特征是所述除砂器(1)采用旋流式除砂器，所述過濾器(2-1)、(2-2)的濾芯采用聚乙烯燒結(jié)方式制成，所述回灌泵(3)為加壓回灌泵，所述排氣罐(4)為強制式排氣罐。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及到地熱資源開發(fā)與利用工程中地熱井的回灌技術(shù)。用于地熱第三系砂巖回灌井口系統(tǒng)，主要采用兩級以并聯(lián)方式構(gòu)成的粗過濾器組和精過濾器組與加壓回灌泵和強制排氣罐串接組成回灌系統(tǒng)。地熱流體首先進入第一級粗過濾器組，過濾精度為50－80μm。而后進入第二級精過濾器組，過濾精度為3－5μm，濾芯材料為第三代聚乙烯燒結(jié)濾芯或過濾袋。經(jīng)二級過濾后基本保證了水質(zhì)。本發(fā)明可防止由物理、微生物、化學等原因所產(chǎn)生的氣阻，提高回灌率約30％以上。系統(tǒng)安裝調(diào)試方便，維護簡單，監(jiān)測手段齊全。該系統(tǒng)雖然針對砂巖地層，但也適用于其它地層如基巖等，可實現(xiàn)對第三系地熱資源合理開發(fā)和保護。
文檔編號E21B43/34GK1587861SQ20041007213
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者朱家玲, 蔡建新, 李春華, 王學芬, 李連舉 申請人:天津大學