本发明属于地热井施工技术领域，更具体地说，是涉及一种单井开采封闭式回灌施工工艺。
背景技术：
能源危机和环境污染已成为当今威胁人类生存的重要因素，如何解决这一问题，是人类共同的研究课题。在这种背景下，以环保和节能为主要特征的以水为交换介质的地下水开发利用技术，地热井技术在工厂、学校、医院等已获得广泛利用，而采用地热井多为双井或多井抽罐，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，而且施工工艺比较复杂，建井施工速度比较慢，施工成本大大提高，影响地热井的使用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种单井开采封闭式回灌施工工艺，以解决现有技术中存在的地热井用双井抽罐工艺复杂、成本高、建井工期长的技术问题，具有提高打井速度、降低施工成本、施工安全可靠的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种单井开采封闭式回灌施工工艺，包括以下步骤：
1)设备进场安装调试；
2)设备开钻打孔并形成井筒；
3)测井；
4)在所述井筒内安装首尾对接的套管；
5)对安装完毕的所述套管四周进行回填；
6)在所述井筒内安装抽水泵，抽水洗井；
7)在所述套管内安装插管及用于隔离水源的隔水器。
进一步地，所述步骤2)中包括以下步骤；开钻施工，首先打一开，开钻直径为550mm，开钻深度为510m，一开完毕后提起钻头并更换钻头；然后打二开，开钻直径为380mm，开钻深度为740m。
进一步地，所述步骤3)测井完成后，还包括以下步骤：下入钻具进行闯孔、冲井和换浆。
进一步地，所述步骤4)包括打一开时下入的所述套管直径为339.7mm，打二开时下入的所述套管直径为177.8mm，所述井筒内安装的所述套管首尾相接，所述套管总长度为1235m。
进一步地，所述步骤5)包括首先在所述套管的四周回填2mm-4mm直径大小的砾料，所述砾料的体积为35立方米；然后在所述砾料的上方回填3cm-4cm直径大小的黏土球并进行封井，所述黏土球的体积为10立方米。
进一步地，在所述步骤6)安装抽水泵之前还包括在所述套管内下入钻杆，冲井剔浆。
进一步地，所述步骤7)所述插管设置在所述套管内部，所述插管的下端安装用于隔离水源的所述隔水器，所述隔水器的上部用于回灌，下部用于抽水开采。
进一步地，所述套管内壁上设有固定所述隔水器的卡凸，所述卡凸与所述隔水器之间通过密封圈密封连接。
本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的单井开采封闭式回灌施工工艺，采用单井开采地热能，单井钻井施工工艺简单，免除了用双井钻井的繁琐，并且在同一口地热井内可以抽水和回灌水，利用隔水层将抽水和回灌分离开，隔水层的下部用于抽水，上部用于回灌，无需再打回灌井，解决了地热井用双井抽罐工艺复杂、成本高、建井工期长的技术问题，具有提高打井速度、降低施工成本、施工安全可靠的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的剖面图。
其中，图中各附图标记：1-井筒；2-套管；21-回灌层套管；22-隔水层套管；23-开采层套管；3-回灌层；4-隔水层；5-开采层；6-通孔；7-地表；8-馆陶地层；9-插管；10-隔水器；11-卡凸。
图中箭头表示水流的流向。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，现对本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺进行说明。包括以下步骤：
1)设备进场安装调试，将设备安装于地表7上；
2)设备开钻打孔并形成井筒1；
3)测井；
4)在所述井筒1内安装首尾对接的套管2；
5)对安装完毕的所述套管2四周进行回填；
6)在所述井筒1内安装抽水泵，抽水洗井；
7)在所述套管2内安装插管9及用于隔离水源的隔水器10。
本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺，与现有技术相比，采用单井开采地热能，单井钻井施工工艺简单，免除了用双井钻井的繁琐，并且在同一口地热井内可以抽水和回灌水，利用隔水层4将抽水和回灌分离开，隔水层4的下部用于抽水，上部用于回灌，无需再打回灌井，解决了地热井用双井抽罐工艺复杂、成本高、建井工期长的技术问题，具有提高打井速度、降低施工成本、施工安全可靠的技术效果。
当地热井井筒1打钻完毕后，在井筒1内安装套管2，所述套管2依次穿过回灌层3、隔水层4和开采层5，所述套管2分为回灌层套管21、隔水层套管22和开采层套管23，所述套管2延伸至地表以下的馆陶地层8中，套管2将从馆陶地层8中抽取水源。隔水层4将地热井1的抽水和回灌水分离开，实现了在同一个地热井内就可以抽罐，施工工艺简单、无需再打回灌井，降低了施工成本。
所述回灌层3的回灌层套管21上设有用于通过水流并通向地层的若干个通孔6，所述通孔6的一端连通所述回灌层套管21与所述插管9之间的空隙，另一端连通所述回灌层3的周围地层中。
所述隔水层4包括设置在所述隔水层套管22上的卡凸11，设置在插管9下部的隔水器10，所述隔水器10与所述卡凸11互相卡接在一起，所述隔水器10与所述卡凸11之间还没有密封圈，隔水层4将开采层5的水源与回灌层3的回灌水分开。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，所述步骤2)中包括以下步骤；开钻施工，首先打一开，开钻直径为550mm，开钻深度为510m，一开完毕后提起钻头并更换钻头；然后打二开，开钻直径为380mm，开钻深度为740m。一开是在地表7上进行打钻开孔，二开是在地表7以下进行的打钻开孔。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，所述步骤3)测井完成后，还包括以下步骤：下入钻具进行闯孔、冲井和换浆。测井完成后，要对井筒1从上至下进行闯孔，冲井和换浆处理，以增大井筒1的强度。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，所述步骤4)包括打一开时下入的所述套管2直径为339.7mm，打二开时下入的所述套管2直径为177.8mm，所述井筒1内安装的所述套管2首尾相接，所述套管2总长度为1235m。套管2的端头分为公头和母头，即在安装时回灌层套管21的公头与隔水层套管22的母头相互连接，隔水层套管22的公头与开采层套管23的母头相互连接，组成一体的套管2，将套管2的底部延伸至馆陶地层8中，所述馆陶地层8的水源温度为70-80℃。
馆陶地层8中的水源温度高、能量大，水矿物质化学类型未cl-na型，矿化度一般为2g/l，适合大规模工业的供热应用，可以利用工业热泵技术充分提高系统负载能力和热利用率。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，所述步骤5)包括首先在所述套管2的四周回填2mm-4mm直径大小的砾料，所述砾料的体积为35立方米；然后在所述砾料的上方回填3cm-4cm直径大小的黏土球并进行封井，所述黏土球的体积为10立方米。所述砾料选用质地坚硬、不易破坏、具有化学惰性、外形滚圆、粒度均匀的石英质或硅化的砾岩。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，在所述步骤6)安装抽水泵之前还包括在所述套管2内下入钻杆，冲井剔浆。在套管2内下入钻杆，对套管2的内壁进行冲井剔浆处理，以清理整个套管2的内壁，剔除多余的浆液，保持套管2的内壁清洁。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，所述步骤7)所述插管9设置在所述套管2内部，所述插管9的下端安装用于隔离水源的所述隔水器10，所述隔水器10的上部回灌层3用于井水回灌，下部用于开采层5的抽水开采。插管9和隔水器10是在下入套管2之前做好的，隔水器10预先安装在插管9的底部，并将隔水器10做成与卡凸11相互配合连接的锥形结构，以增加隔水层4的隔离水效果。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的单井开采封闭式回灌施工工艺的一种具体实施方式，所述套管2内壁上设有固定所述隔水器10的卡凸11，所述卡凸11与所述隔水器10之间通过密封圈密封连接。隔水器10预先安装在插管9的底部，并将隔水器10做成与卡凸11相互配合连接的锥形结构，以增加隔水层4的隔离水效果。
综上，通过采用单井开采封闭式回灌施工工艺，利用单井即可实现抽水和回灌，利用隔水层4将抽水和回灌分开，无需再打回灌井，开采层5用于抽取地热井1中的水源，回灌层3用于将使用过后的井水进行回灌，优点是单井施工工艺简单，降低了施工成本，单井抽罐不影响地下水分布，且抽出的水质量符合要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。