专利名称：同井回灌井分层采灌系统的制作方法
技术领域：
本发明属水源热泵对井回灌或同井回灌技术领域，尤其涉及一种同井回灌井分层 采灌系统。
背景技术：
水源热泵是一种高效、环保、节能的空调系统可用于居民采暖及制冷。但这种技术 需要动用大量的低温低位热能(主要为地下水)，而大量开采地下水的同时势必引起地面 沉降、海水倒灌等地质灾害。因此，各地在利用热泵技术时一般采用对井回灌或同井回灌。目前，我国各地在利用热泵技术时对提热后的热源水均采取回灌措施，以防止地 面沉降、保护环境。但许多地区由于地下地质条件限制，使地下水的回灌无法进行。而同井 回灌模式作为一种新技术虽然使地下水回灌受地质条件限制降低，而且在同一井内可同时 完成抽水与注水，实现一井多用。但也正是由于要在同一井内完成抽水与注水，因此该模式 需要双层套管完井。其中回灌水由套管外管回注至上部含水层；下部含水层中水则由潜水 泵通过套管内管抽至地面，导致施工工艺复杂。同时还需要套管外管与套管内管封隔，以防 止热贯通。此外，在回灌一定时间后，还需对回灌水层采取回扬措施，以解决水层堵塞问题， 提高回灌效率。但由于该模式采用双层套管结构，内、外套管间环空较小，通常只能采用下 入小口径风管并利用压风机进行回扬。因此，可以看出目前同井回灌技术不仅成井施工难 度巨大，而且在实际生产运行中操作复杂。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种采灌、成井工艺简单，成本低廉， 回灌效率高的同井回灌井分层采灌系统。为达到上述目的，本发明是这样实现的同井回灌井分层采灌系统，它包括配于井下的套筛管；所述套筛管包括套管、上筛 管、坐封座、下筛管及沉砂管；所述坐封座固接于上筛管与下筛管之间；所述上筛管的上部 与套管固定相接；所述下筛管的下部与沉砂管固定相接；在所述套筛管外环空区域设有下 砾料层、下粘土球层、上砾料层、上粘土球层及固井层；所述下粘土球层位于下砾料层与上 砾料层之间；所述上粘土球层位于固井层之下；所述下砾料层高于下筛管；所述上砾料层 高于上筛管；所述坐封座包括坐封座本体；在所述坐封座本体内设有坐封面；在所述坐封 面上配接坐封头；所述坐封头包括坐封头本体、固定套接于坐封头本体上的偏心扬水管及 与偏心扬水管下端部相接的电潜泵；在所述坐封座的上部配接普通扬水管及电潜泵。作为一种优选方案，本发明所述坐封头本体的底端部呈45°锥面；所述坐封面呈 45°斜面；在坐封头本体与坐封面之间配有0型密封圈。作为另一种优选方案，本发明所述下砾料层高于下筛管2m ；所述上砾料层高于上 筛管2m ；所述下粘土球层的高度为Sm。本发明采用单层套筛管即可满足同井即采又灌要加，彻底颠覆了原同井回灌必须采用双层套管的井身结构设计，不仅施工工序简单，而且还使完井成本大大降低。同时也避 免了因采用双层套管导致的套管内、外管环空较小，只能利用压风机下小口径风管回扬的 技术难题。此外，本发明通过下入两套电潜泵，可随时改变抽、灌水层(即由抽上灌下改变 为抽下灌上)，这是现有同井回灌技术所无法实现的。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明坐封座结构示意图；图3为本发明偏心扬水管结构示意图；图4为本发明坐封头结构示意图。图中1为固井层；2为套管；3为偏心扬水管；4为坐封头；5为坐封座；601为下粘 土球层；602为上粘土球层；7为电潜泵；801为上筛管；802为下筛管；9为沉砂管；1001为 下砾料层；1002为上砾料层；11为坐封座本体；12为坐封面；13为坐封头本体；14为普通 扬水管；15为扬水管法兰；16为坐封斜面；17为电缆密封压盖；18为扬水管法兰；19为套 管外螺纹；20为套管内螺纹；21为0型密封圈。
具体实施例方式如图所示，同井回灌井分层采灌系统，它包括配于井下的套筛管；所述套筛管包括 套管2、上筛管801、坐封座5、下筛管802及沉砂管9 ；所述坐封座5固接于上筛管801与下 筛管802之间；所述上筛管801的上部与套管2固定相接；所述下筛管802的下部与沉砂管 9固定相接；在所述套筛管外环空区域设有下砾料层1001、下粘土球层601、上砾料层1002、 上粘土球层602及固井层1 ；所述下粘土球层601位于下砾料层1001与上砾料层1002之 间；所述上粘土球层602位于固井层1之下；所述下砾料层1001高于下筛管802 ；所述上砾 料层1002高于上筛管801 ；所述坐封座5包括坐封座本体11 ；在所述坐封座本体11内设有 坐封面12 ；在所述坐封面12上配接坐封头；所述坐封头包括坐封头本体13、固定套接于坐 封头本体13上的偏心扬水管3及与偏心扬水管3下端部相接的电潜泵7 ；在所述坐封座5 的上部配接普通扬水管14及电潜泵7。本发明所述坐封头本体13的底端部呈45°锥面； 所述坐封面12呈45°斜面；在坐封头本体13与坐封面12之间配有0型密封圈21。本发 明所述下砾料层1001高于下筛管2m ；所述上砾料层1002高于上筛管2m ；所述下粘土球层 601的高度为8m。本发明针对原同井回灌中出现的采灌结构繁琐(双层套管)、回扬工艺复杂(压风 机气举)等技术问题，本本发明主要采用偏心扬水管设计，通过下入两套电潜泵7，解决利 用压风机分层回扬技术难题，并实现同井回灌井身结构由双层套管简化为单层套管，节约 完井成本。同时在成井技术工艺上，为防止热贯通，在套管外上、下水层封隔上，采用在套管 外环空投放8m粘土球进行封隔；在套管内抽、灌腔封隔上，通过在偏心扬水管3上加装封隔 器，并利用电潜泵7与偏心扬水管重量使坐封座(参见图2)与坐封头(参见图4)密封，实 现套管内抽、灌腔分隔。(详见图1)本发明关键技术
1、套管外上、下含水层封隔(1)在同井回灌井成井上，选取具有一定厚度且相对连续含水层，并采用600mm钻 头成井。 (2)成井后下入Φ 339. 7mm套筛管，并使上下两层筛管(上筛管801及下筛管802) 间距大于10m。同时在上下两套筛管中间安装坐封座5(图1及图2)与套筛管一起下入井 内。具体套筛管结构为Φ 339. 7mm套管+Φ 339. 7mm上筛管+Φ 339. 7mm套管(5m)+坐封 座+Φ 339. 7mm套管(5m)+Φ 339. 7mm下筛管+Φ 339. 7mm沉砂管。(详见图1)(3)下管后向套筛管外环空投放砾料(砾径根据含水层岩性确定)形成下砾料层 1001，使砾料高度高于下部筛管2m后，投放8m粘土球形成下粘土球层601，然后继续投放砾 料使砾料高度高于上部筛管2m后(形成上砾料层1002)，再投放一定厚度粘土球后(形成 上粘土球层602)上部固井，完成套管外水层封隔。坐封座(参见图2):安装在上筛管801与下筛管802中间，总长500mm。上部为母扣，扣型为长圆扣(正扣)，扣长150mm，可与上部Φ 339. 7mm套管相连。中部上、下内径以45°锥面由Φ 320mm变为Φ 260mm，厚度100mm，以便入井工具提 下，避免刮碰。并在上部锥面嵌有0型密封圈(图2中21)，与坐封头配合完成抽、灌水腔封隔。下部为公扣，扣型为长圆扣(正扣)，扣长100mm，与下部Φ 339. 7mm套管相连。2、偏心扬水管(参见图3)使下部扬水管居于套管中心以便连接坐封头4，完成与坐封座5密封。并使上部扬 水管尽可能贴近套管壁，实现在小口径井中下入两套电潜泵7，完成同井回灌及回扬。3、套管内抽、灌水腔封隔 通过在偏心扬水管3下部安装坐封头装置，利用电潜泵7与扬水管3重量，实现坐 封座与坐封头密封，完成抽灌水腔封隔，以避免热贯通。坐封头(参见图4):上部、下部为普通扬水管，分别连接偏心扬水管3与下部电潜泵7。中部外径300mm，厚度50mm。底部以45°锥面由Φ 300mm变为Φ 250mm，与坐封座 45°锥面配合。同时坐封头留有电缆孔，并用0型密封圈、压盖(图4中17)实现下部电潜 泵电缆密封。本发明坐封座(图2)与上、下两层筛管连接，在回灌井成井后与套筛管一起下入 井内，并通过投放砾料、粘土球、水泥固井完成套管外上、下含水层封隔(详见图1)。完井 后，首先依次下入电潜泵(深层)、坐封头(图4)、偏心扬水管(图3)、普通扬水管，利用电 潜泵与扬水管重量，使坐封头坐封斜面坐于坐封座45°斜面上，并通过坐封座45°斜面上 的0型密封圈(图2中21)，实现密封，从而形成抽、灌水腔封隔。然后再下入第二套电潜泵 (浅层)，并通过密封井口，完成整体流程安装。当需要抽上、灌下时，只需启动浅层电潜泵，关闭深层电潜泵即可。回灌一定周期 后关闭浅层电潜泵，开启深层电潜泵可进行回扬。当需要抽下灌上时，反之亦然。可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本 发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同 替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之 内。
权利要求
1.同井回灌井分层采灌系统，其特征在于，包括配于井下的套筛管；所述套筛管包括 套管(2)、上筛管(801)、坐封座(5)、下筛管(802)及沉砂管(9)；所述坐封座(5)固接于 上筛管(801)与下筛管(802)之间；所述上筛管(801)的上部与套管(2)固定相接；所 述下筛管(802)的下部与沉砂管(9)固定相接；在所述套筛管外环空区域设有下砾料层 (1001)、下粘土球层(601)、上砾料层(1002)、上粘土球层(602)及固井层(1)；所述下粘土 球层(601)位于下砾料层(1001)与上砾料层(1002)之间；所述上粘土球层(602)位于固 井层(1)之下；所述下砾料层(1001)高于下筛管(802)；所述上砾料层(1002)高于上筛管 (801)；所述坐封座(5)包括坐封座本体(11)；在所述坐封座本体(11)内设有坐封面(12)； 在所述坐封面(12)上配接坐封头(4)；所述坐封头(4)包括坐封头本体(13)、固定套接于 坐封头本体(13)上的偏心扬水管(3)及与偏心扬水管(3)下端部相接的电潜泵(7)；在所 述坐封座(5)的上部配接普通扬水管(14)及电潜泵(7)。
2.根据权利要求1所述的同井回灌井分层采灌系统，其特征在于所述坐封头本体 (13)的底端部呈45°锥面；所述坐封面(12)呈45°斜面；在坐封头本体(13)与坐封面 (12)之间配有O型密封圈(21)。
3.根据权利要求2所述的同井回灌井分层采灌系统，其特征在于所述下砾料层 (1001)高于下筛管2m;所述上砾料层(1002)高于上筛管2m ；所述下粘土球层(601)的高 度为8mο
全文摘要
本发明属水源热泵对井回灌或同井回灌领域，尤其涉及同井回灌井分层采灌系统，包括套筛管；套筛管包括套管(2)、上筛管(801)、坐封座(5)、下筛管(802)及沉砂管(9)；在套筛管外环空区域设有下砾料层(1001)、下粘土球层(601)、上砾料层(1002)、上粘土球层(602)及固井层(1)；下砾料层(1001)高于下筛管(802)；上砾料层(1002)高于上筛管(801)；在坐封面(12)上配接坐封头(4)；坐封头(4)包括坐封头本体(13)、偏心扬水管(3)及电潜泵(7)；在坐封座(5)的上部配接普通扬水管(14)及电潜泵(7)。本发明采灌、成井工艺简单，成本低廉，回灌效率高。
文档编号E03B3/12GK102102380SQ20101059917
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者姚艳华, 朱颖超, 梁敏, 邓春来 申请人:中国石油天然气集团公司, 辽河石油勘探局