一种同井采灌的专用密封悬挂系统及井身结构

技术领域

本发明属于地热水同井采灌技术领域，特别涉及一种同井采灌的专用密封悬挂系统及井身结构。

背景技术

随着科技的发展和能源的短缺，分布广泛、再生性强、成本低廉的地下热能已经引起人们的广泛关注。现在，利用地下热能作为冷热源，进行能量转换供暖(冷)已经成为现实，但现有技术多为双井或多井抽灌，即一个井抽水，另一个或多个井回灌，这种技术不但钻井数量多，而且改变地下水的分布，长期运行会使抽水井附近地下水位降低，出现地面沉降等问题，存在安全隐患。

为解决以上问题，同井采灌技术被越来越多的人使用，在井内设置有采水去和回灌区，一般来水，采水去位于回灌区下部，通过不同内经的套管形成的中空环管作为回灌水通道实现同井采灌。但是在装配时会存在以下技术问题：由于套管较长，且回灌水和开采水存在较大温差，热胀冷缩容易导致内管发生挠曲变形，不能居中，中空环管存在堵塞情况；而且内管自身重量大，对缸筒底部造成的压力较大，加剧了缸筒的损坏；更为重要的是，在回灌过程中，会存在回灌水回流以及回灌水与开采水发生串水的情况。

因此，提供一种新的同井采灌的专用密封悬挂系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种同井采灌的专用密封悬挂系统。

本发明的第一方面，提供了一种同井采灌的专用密封悬挂系统，包括设置在缸筒内部的表层套管1，所述表层套管1在一开段通过变径接头2连接有生产套管3，所述表层套管1和生产套管3形成中空环管，所述中空环管内部设置有悬挂密封圈4，悬挂密封圈4侧壁垂直设置有若干通孔6，所述悬挂密封圈4和中空环管过盈连接，所述泵室管3内腔还设置有技术套管5。

进一步的方案为，所述表层套管1为φ339.7套管，所述生产套管3为φ219.08套管。

进一步的方案为，所述悬挂密封圈4为硅胶结构，内径为219.08mm，外径为320mm，壁厚100.92mm，所述悬挂密封圈4高度为400mm。

进一步的方案为，所述通孔6设置有6个。

进一步的方案为，所述通孔6沿着悬挂密封圈4均匀分布。

进一步的方案为，所述通孔6孔径为50-100mm。

本发明的第二方面，提供了一种井身结构，所述井身结构包括上述同井采灌的专用密封悬挂系统。

进一步的方案为，所述井身结构为垂直井，包括一开井段和二开井段，其特征在于，所述二开井段由底部向上依次设置有沉砂管、采水筛管以及回灌筛管，所述沉砂管的上端设置有生产套管3，并用水泥浆全井段固井返至地面，所述一开井段设置在二开井段的上部，且在一开固井段处设置有表层套管1，所述表层套管1设置在生产套管3的上端，并设置在全井固井段的外侧，所述表层套管1的外侧用水泥固封形成一开固井段并返至地面，在地热井内部设置有技术套管5，技术套管5外侧设置有封隔器；所述井身结构总深度为3000m，表层套管1为450m，在表层套管1和生产套管3形成的中空环管内设置至少一个悬挂密封圈4。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明在表层套管和生产套管形成中空环管内设置有多个悬挂密封圈，起到防止回灌水回流和冷热水发生串水的作用。

(2)本发明中悬挂密封圈与中空环管过盈连接，可对生产套管起到扶正作用，避免生产套管发生挠曲变形。

(3)本发明设置的悬挂密封圈可将生产套管对缸筒的部分重力转化为对表层套管侧壁的应力，减小了缸筒的承受压力，增强了整体井身质量。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1：本发明井下装配结构示意图；

图2：悬挂密封圈俯视图；

图中：1表层套管、2变径接头、3生产套管、4悬挂密封圈、5技术套管、6通孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明的第一方面，提供了一种同井采灌的专用密封悬挂系统，包括设置在缸筒内部的表层套管1，所述表层套管1在一开段通过变径接头2连接有生产套管3，所述表层套管1和生产套管3形成中空环管，所述中空环管内部设置有悬挂密封圈4，悬挂密封圈4侧壁垂直设置有若干通孔6，所述悬挂密封圈4和中空环管过盈连接，所述泵室管3内腔还设置有技术套管5。

其中，所述表层套管1为φ339.7套管，所述生产套管3为φ219.08套管，所述悬挂密封圈4为硅胶结构，内径为219.08mm，外径为320mm，壁厚100.92mm，所述悬挂密封圈4高度为400mm。

可选的，所述通孔6设置有6个，所述通孔6孔径为50-100mm，方便回灌水顺利流入回灌区。

本发明的密封原理：由于回灌水为冷水，开采水为热水，冷水密度大于热水密度，回灌水在悬挂密封圈4底部形成液封，可防止开采水从通孔6溢出，起到隔绝回灌水和开采水的作用。

本发明的减压原理：由于悬挂密封圈4和中空环管紧密过盈连接，并且悬挂密封圈4为柔性硅胶结构，侧壁还设置有通孔6，在生产套管3的重力作用下，悬挂密封圈4对表层套管1的侧壁形成挤压力，悬挂密封圈4可通过挤压力抵消生产套管3的部分重力，减小了生产套管1的重力，进而减小了缸筒的承载压力。

本发明的第二方面，提供了一种井身结构，所述井身结构包括上述同井采灌的专用密封悬挂系统。

具体的，所述井身结构为垂直井，包括一开井段和二开井段，其特征在于，所述二开井段由底部向上依次设置有沉砂管、采水筛管以及回灌筛管，所述沉砂管的上端设置有生产套管3，并用水泥浆全井段固井返至地面，所述一开井段设置在二开井段的上部，且在一开固井段处设置有表层套管1，所述表层套管1设置在生产套管3的上端，并设置在全井固井段的外侧，所述表层套管1的外侧用水泥固封形成一开固井段并返至地面，在地热井内部设置有技术套管5，技术套管5外侧设置有封隔器；所述井身结构总深度为3000m，表层套管1为450m，在表层套管1和生产套管3形成的中空环管内设置至少一个悬挂密封圈4。

本发明的使用过程为：一开采用Ф444.5mm钻头钻至井深450m，然后下Ф339.7mm表层套管至449m，以满足封隔表层松散地层和下入水泵的要求，水泥返至地面；二开采用Ф241.3mm钻头钻至井深3500m，其中回灌层位1500m。表层套管1为φ339.7套管，生产套管3为φ219.08套管，两个套管之间形成中空环管，用于回灌水流入回灌区。在井口上部，回灌装置通过三通管与中空环管连通，在井口下部，中空环管内部设置悬挂密封圈4和管内封隔器，在回灌时，先启动管内封隔器，然后打开回灌装置，将回灌水引流至中空环管，回灌水穿过悬挂密封圈4的通孔6进入回灌区，在此过程中，悬挂密封圈4可带来多个有益效果：一方面可将回灌水和开采水隔开，防止回流，另一方面可减小生产套管1的重力，进而减小了缸筒的承载压力，还可以对生产套管1起到扶正作用，保证回灌水的回灌通道通畅。

需要说明的是，在本发明实施例中，在中空环管内设置了一个悬挂密封圈，在实际应用中，可根据工程需要设置有多个悬挂密封圈，可进一步增强上述密封、减压、扶正效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。