专利名称：水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水源抽水井及回灌井的成井工艺，尤其涉及一种水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺。主要用于实现恒温水的水量提供，及差温水的不干扰的完全回灌的水资源处理。
背景技术：
在水文地质工作中发现由于水量的抽取的稳定性，可作为冷热源基础的水量评价，经过多年实际检验在水源充足的情况下是成功、准确的。问题的难点是如何回灌？目前，地下水的回灌问题是不容回避的难点一是经过回灌试验测试后的回水量在机组运行中逐渐衰减，回水量无法得到保证；二是目前的抽水井与回水井的井间布置不科学对回水量有影响，使其成了制约节能减排的瓶颈。以沈阳地区的地层为例，由于地质矿物的铁锰含量高，所以回灌过程中由于暴气作用，铁锰氧化物以絮状沉淀下来形成对孔隙的堵塞，通常解决问题的途径要常洗井或先进行暴气处理。这样不仅费时费力，而且直接影响水资源的回灌量。抽水井与回水井的井间布置与地下水的运移方式及地层的成因特点密切相关，地下水的抽取过程是将地下水从成井断面上靠动力，将承压的地下水流，从不同的微细层面提出来，这一过程将颗粒的微细层面的速度汇集成为一个断面内的速度，形成了抽水水文地质的基本技术要点，并未考虑众多微细颗粒层面之间的不同。而这样的特点在回水过程中，这样的概化忽视了层面的差异，而在实际中对各个细微颗粒层面的观察发现了它的层面的延展，表明了它们在漫长的历史时期，以非常稳定的速度方式堆积、沉淀、受水流速度的影响，这表明了各个微细层面具有不同的秉性气质，这一点恰恰被我们广大的水文地质工作者所忽视，可以说，我们懒于弄清的细微层面的不同，恰恰是地下水运移所依托的主体，它的差异，反映了地下水的运移规律。因此不清楚地下水的真实属性及运移规律，是造成目前地下水的回灌困惑的主要根源。因此目前成井主要存在回灌井经过一段时间的运行后，发现回水量在机组运行中逐渐衰减以及抽水井与回水井的井间布置没有准确的规律可循，这两个问题的交互干扰，使其成了制约节能减排的瓶颈。
发明内容
本发明为了解决地下水在回灌过程中，回水量在机组运行中逐渐衰减以及抽水井与回水井的井间布置没有准确的规律可循，这两个问题的交互干扰，使其成了制约节能减排的瓶颈等技术问题，提供了一种水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺，其步骤如下水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺，其步骤如下在地下水的回灌过程中，利用回灌水与微细层面相接触的回灌速度与垂向存在的差异确定成井规律，利用饱汽减压复合井，在一个垂直断面上将不同深度断面的地下水作不同的功用；在回灌中，利用在回灌筒壁内的饱汽减压排气管，随时释放由于微小气泡与微细层面相接触，而在细小颗粒层面上形成的压力阻力以及通过变径管将成井抽水筒和成井回灌筒同心焊接为一体，加大成井回灌筒孔径，进而加大反滤层与水层的截面积，加大回水过程在地下的颗粒层面上的回水量以及采用钢筋笼绑竹竿的竖筋方式，使回水与地下颗粒层面充分接触，使回水速度变快，以保证回灌的稳定性。本发明的特点及有益效果解决地下水在回灌过程中，能随时释放由于微小气泡与微细层面相接触，气泡压力在细小颗粒层面上形成压力阻力，使回水速度变快，根据饱汽减压复合井在一个点位上实现抽水与回灌的自由控制，保证了回灌量与抽水量对等。它的使用使得地下水热能的开发与利用有了广阔的空间。比如，旧的燃煤锅炉的改造，只要辅以高温机组及蓄能池即可实现。以三万平米住宅供暖改造为例，投入不高于80元/平米，运行供暖成本15元/平米以下；用于雨洪利用，单井回水在80m3/h左右，将此应用于城市内涝严重的地区，可以少量的成本投入，解决城市内涝难题。利用城区周边的河流、古河沉积河道的巨大蓄能空间，足以解决城区供暖及制冷的冷热源需求。通过水源热泵的推广使用实现节能减排的目标。复合井的抽水井和回灌井采用上下结构的井间布置，符合地下水的运移规律，使井间布局更合理，且节省空间。
图1本发明中饱汽减压复合井的结构示意2两井变径部分的结构示意3井内封塞的结构示意4是图3俯视图
具体实施例方式参看图1，水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺，其步骤如下在地下水的回灌过程中，利用回灌水与微细层面相接触的回灌速度与垂向存在的差异确定成井规律，利用饱汽减压复合井，在一个垂直断面上将不同深度断面的地下水作不同的功用；在回灌中，利用在回灌筒壁内的饱汽减压排气管，随时释放由于微小气泡与微细层面相接触，而在细小颗粒层面上形成的压力阻力以及通过变径管将成井抽水筒和成井回灌筒同心焊接为一体，加大成井回灌筒孔径，进而加大反滤层与水层的截面积，加大回水过程在地下的颗粒层面上的回水量以及采用钢筋笼绑竹竿的竖筋方式，使回水与地下颗粒层面充分接触，使回水速度变快，以保证回灌的稳定性。实施例1参看图1，水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺，其步骤如下在地下水的回灌过程中，利用回灌水与微细层面相接触的回灌速度与垂向存在的差异确定成井规律，利用饱汽减压复合井，在一个垂直断面上将不同深度断面的地下水作不同的功用，利用饱汽减压复合井在一个点位上实现抽水与回灌的自由控制，即在回灌过程中由于微小气泡与微细层面相接触，气泡压力在细小颗粒层面上形成压力阻力，通过变径管将成井抽水筒和成井回灌筒同心连接，加大成井回灌筒孔径，进而加大反滤层与水层的截面积，保证回水过程在地下的颗粒层面上的回水量；采用钢筋笼绑竹竿的竖筋方式，使回水与地下颗粒层面充分接触，并利用在回灌筒壁内的饱汽减压排气管将颗粒层面上由饱汽形成的压力阻力释放出
4去，降低回水阻力，将回水回灌到地层的变温断面内实现回水；经单井抽水试验，抽水总延续时间不少于48h，水位稳定IMi保持不变时，回灌试验时间48h，稳定IMi也保证了水位不变，初步达到了回灌水量为50m3/h。其中水源热泵饱汽减压复合井，它主要由井室1、回灌井2和抽水井3组成；所述井室1位于复合井井口处；通过在回灌井与抽水井之间的同心变径部分8内的封塞9，将位于复合井上部的回灌井2与位于复合井下部的抽水井3分隔开，而形成一上下结构的复合井；在所述上部的回灌井2的井壁与外坑壁间的反滤层内，轴向设有饱汽减压排气管6，其上管口通向井外；在所述封塞9上还装有通向抽水井的恒压测试管13。饱汽减压复合井的施工工艺以及步骤如下1、钻井前准备挖1. 5m-2m(根据场内情况而定)的护筒坑，放置直径为1. 5m,深的铁护筒 (形成井室1)，用黄土密实，再用水夯密封好，保证不出现漏水现象。在护筒坑外挖泥浆池 (20m X 15m)作为储料用。2、开始钻井钻井前往护筒坑里注水至顶部，将井机就位，将钻头(钻头直径为1. 5m)引入护筒坑内后对中，钻孔与护筒中心点垂直偏差度不得超过5%，进行安全准备检查后启动钻机开始钻进。在提、下钻头时，注意防止钻头剧烈摆动碰撞井壁，并使整个钻孔充满水，保持足够的水头压力，以防塌孔。3、确定井深钻进过程，对进尺深度与出料的岩性的情况做对应的记录，每15cm做一次岩性记录。根据钻进时岩性情况做现场分析，到30m处特别注意岩性的变化，钻进35m处时改变钻头直径，换用直径700mm的钻头继续进行钻探工作。本次的勘察试验钻进直到基岩破碎层止孔，初步拟定深度为70m。整理岩性记录资料，以确定复合井回灌段井深度及抽水段井深度。4、井管的设置结合岩性状态的成井设计，初拟定上部35m做为饱汽减压回灌井2，井室1位于回灌井2的上端；下部35m做为抽水井3。回灌井2的井径Φ 600mm，井深35m，回灌井实管部分为6-8mm厚螺旋管；滤管A4部分采用铁管先纵向割条(成条形缝隙)，然后纵向垫衬筋， 保证孔隙率不低于沈％，再横向用聚丙烯塑料线缠丝，最后外层包60-80目纱布的防腐设计方法。滤管外加饱汽减压排气管6，加大了回灌率，以保证长时间回灌的稳定。初步设定回灌水量为50m3/h。下部为抽水井3，井深35m，成孔直径Φ 700mm,井径Φ 426mm螺旋管，滤管B5长度为30m，下部留1-1. 5m的实管作为沉淀管，滤管B5部分同上回灌井工艺。参看图2-图4，回灌井2与抽水井3之间以上大下小的实管Φ 600mm-Φ似6mm变径8上连接件11和通过铁篦子10以及下连接件12焊接在一起，并通过封塞9将两井分隔开，形成一上下结构的复合井，使复合井的井间布局更加合理。对抽水井与回灌井要做好防渗漏处理。在封塞9上还装有通向抽水井的恒压测试管13，可使回灌井和抽水井保持压力平衡以及便于测试抽水井的水位。5、下管
按照成井设计，井管的设置需现场焊接下管。下管过程中要防止其扭曲变形，保证其整体平直、同心。6、砾料级配按照地层岩性的不同，根据成井的需求不同，配置不同级配的砾料7，进行砾料回填。7、洗井工艺砾料填置结束之后，洗井拟用6或9m3的空压机进行洗井，洗井方法用双管洗井工艺除去沉淀泥砂，用单管洗井工艺洗透泥皮，应彻底洗净孔底残渣和护壁泥皮，达到水清砂净。8、下泵初步设定用50m3/h的水泵进行抽水，井泵的安装要满足复合井抽水、回灌的功用。9、抽水、回灌试验洗井结束后，先进行单井抽水试验，抽水总延续时间不少于48h，水位稳定16h保持不变时，做为抽水量稳定数值，并做记录。抽水试验结束后，进行回灌试验，回灌试验时间 48h，稳定16h，保证水位不变，做为回灌水量的稳定数值。抽、回灌试验过程中取水样、测水温，以备做相关的水样分析。10、井室由于采用饱汽减压复合井的施工工艺，成井后的井室设计要与饱汽减压复合井的技术相吻合。由于利用装在回灌筒和井室1壁内的排气管6，将颗粒层面上由饱汽形成的压力阻力释放出去，降低了回水阻力，使回水回灌到地层的变温断面内易于实现回水。如在沈阳兴隆大天地的水源热泵抽水、回灌实践中尝试，完善了这一工艺，获得了成功。该项目 1300m3/h的抽水、回灌。出水温度恒定为14°C，回水温度8. 2V -8. 4°C不等，出水温度没有波动。11、试验报告试验结束后，整理分析数据，提交相关的抽水水量、水温及回灌水量参数，完成本次试验井的竣工报告和成井报告参看附件1竣工报告和附件2成井报告。水源热泵的工程实践，可以概括这样的路径以水资源的评价水量，以恒温层和变温层的不同区段布置为特点，考虑饱汽、锈蚀、接触面积相关技术环节，实现抽水与回灌。
权利要求
1.水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺，其步骤如下在地下水的回灌过程中，利用回灌水与微细层面相接触的回灌速度与垂向存在的差异确定成井规律，利用饱汽减压复合井，在一个垂直断面上将不同深度断面的地下水作不同的功用；在回灌中，利用在回灌筒壁内的饱汽减压排气管，随时释放由于微小气泡与微细层面相接触，而在细小颗粒层面上形成的压力阻力以及通过变径管将成井抽水筒和成井回灌筒同心焊接为一体，加大成井回灌筒孔径，进而加大反滤层与水层的截面积，加大回水过程在地下的颗粒层面上的回水量以及采用钢筋笼绑竹竿的竖筋方式，使回水与地下颗粒层面充分接触。
全文摘要
水源热泵饱汽减压复合井的成井工艺，是为解决地下水回灌过程中，回水量在机组运行中逐渐衰减及抽水与回水井井间布置不合理，这两个问题的交互干扰，使其成了制约节能减排的瓶颈问题而设计的。其步骤在地下水的回灌过程中，利用回灌水与微细层面相接触的回灌速度与垂向存在的差异确定成井规律，利用饱汽减压复合井，在一个垂直断面上将不同深度断面的地下水作不同的功用；在回灌中，利用在回灌筒壁内的饱汽减压排气管，随时释放由于微小气泡与微细层面相接触，通过变径管将成井抽水筒和成井回灌筒同心焊接为一体，加大成井回灌筒孔径，进而加大反滤层与水层的截面积，加大颗粒层面上的回水量，使回水速度变快，以保证回灌的稳定性，可实现节能减排；复合井采用上下结构，使井间布局更合理，且节省空间。
文档编号F25B30/06GK102401510SQ20111036784
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月7日
发明者刘佳, 孙明文, 邹玉平 申请人:邹玉平