一种挠性中心换热管的制作方法

1.本实用新型涉及一种深层地埋式换热管，具体涉及一种挠性中心换热管。


背景技术：

2.将废弃油气井改造为地热井，可降低地热井的开发成本，促进油田地热能开发。在油田勘探开发中存在有大量的废弃大斜度定向井和水平井，这些大斜度定向井和水平井，比直井在相同条件下，具备更高的单井换热量。因此，大斜度定向井和水平井比直井有更高的地热利用改造价值。采用中深层地埋管式换热技术是井筒改造的一种方式。现有技术的中心换热管主要采用钢制隔热油管、pe-rt隔热管及在以上两种管材基础上改进的管材，其特点是具有一定的隔热性能且都属于刚性管材。
3.而对于大斜度定向井和水平井，由于其井斜角度大，水平位移长，裸眼稳斜井段长，井眼轨迹复杂，采用刚性的管材作为中心换热管进行换热，存在以下几个问题：(1)刚性中心换热管在下入大斜度井段和水平井段时，管材与井壁的摩擦阻力也随着增加，随着磨阻的持续增加可能发生自锁现象，此时管材不能继续前移，造成管材无法下入预定深度，损失井筒下部的高温换热井段。(2)刚性中心管材在井眼弯曲段，会因为轴向压力的增加而导致管材出现失稳弯曲，降低中心管材的安全系数。(3)刚性中心换热管，每节刚性管材约9m，每节管材之间采用螺纹丝扣连接；把刚性中心换热管下入井下的过程中，在地面按照下管顺序每节逐次上紧丝扣，下入井底，操作复杂。并且，在井下液体的内、外压力和轴向力的作用下，进一步降低了中心换热管材的强度，易导致中心换热管材的破裂、挤扁和永久性变形。而目前废弃油气井地热利用井筒改造也仅仅局限于垂直井筒，水平井筒少有涉及，因此亟需对刚性中心换热管进行改进，以解决大斜度井和水平井的地热资源利用。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种挠性中心换热管，设置具有防腐层、调制钢层及隔热层的挠性管材，管材长度与井深相适配，管材连续，中间无节箍，下井速度快，下入大斜度井段和水平井段的磨阻小，避免下管不到位；同时，挠性中心换热管具备相应的强度，能够满足井下的施工条件，内壁防腐层能够避免换热工质对管材内壁有腐蚀，外部隔热层能给提高隔热性能，具有结构简单、摩阻小，作业难度小，效率高，实用性强的优点。
5.为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种挠性中心换热管，包括由内到外设置的防腐层1、调制钢层2及隔热层3，所述防腐层1采用聚偏氟乙烯或聚氨酯，厚度1-1.5mm,调制钢层2采用高强度低合金调制钢，厚度3.175-5.156mm,隔热层3采用sio2气凝胶，厚度5-10mm。
7.所述调制钢层2外径73.0-88.9mm。
8.所述调制钢层2的高强度低合金调制钢的最大硬度为22hrc。
9.所述调制钢层2的高强度低合金调制钢的钢级包括ct-70级、ct-80级或ct-90级。
10.所述高强度低合金调制钢ct-70级最小屈服强度480mpa、最小拉伸强度550mpa；高强度低合金调制钢ct-80级最小屈服强度550mpa、最小拉伸强度620mpa；高强度低合金调制钢ct-90级最小屈服强度620mpa、最小拉伸强度690mpa。
11.所述挠性中心换热管长度连续与井深相适配，中间无节箍或丝扣。
12.所述挠性中心换热管导热系数≦0.25w/(m
·
k)。
13.相较于现有技术，本实用新型具有如下技术效果：
14.(1)在大斜度井和水平井安装挠性中心换热管，由于管体具有挠性，长度与井深适配，可减少在井眼曲率较大井段与井壁的摩擦阻力，确保管材能够安装到井底的预定位置。
15.(2)井下安装挠性中心换热管管材连续，中间无节箍、丝扣，下井速度快，能够节省下井作业时间，减轻作业难度；需要进行维护或者更换时可一次起出井底，减轻了维护或更换难度。
16.(3)挠性中心换热管中间没有节箍和丝扣，可避免出现丝扣连接的滑脱、密封失效问题。
17.(4)挠性中心换热管具有一定的强度，可避免在井下液体的内、外压力和轴向力的作用下，易导致管材的破裂和变形。
18.(5)挠性中心换热管的隔热层具有良好的隔热性能，能够有效避免管内流体的温度损失，保证单井的换热效率。
19.(6)挠性中心换热管的防腐层能够避免换热工质对管材内壁有腐蚀，提高管材性能。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图。
21.其中：1、防腐层，2、调制钢层，3、隔热层。
具体实施方式
22.下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.参见图1，一种挠性中心换热管，包括由内到外设置的防腐层1、调制钢层2及隔热层3，所述防腐层1采用聚偏氟乙烯或聚氨酯，厚度1-1.5mm,调制钢层2采用高强度低合金调制钢，厚度3.175-5.156mm,隔热层3采用sio2气凝胶，厚度5-10mm。
24.所述调制钢层2外径73.0-88.9mm。
25.所述高强度低合金调制钢的钢级包括ct-70级、ct-80级和ct-90级。
26.所述高强度低合金调制钢的最大硬度为22hrc。
27.所述高强度低合金调制钢ct-70级最小屈服强度480mpa、最小拉伸强度550mpa；高强度低合金调制钢ct-80级最小屈服强度550mpa、最小拉伸强度620mpa；高强度低合金调制钢ct-90级最小屈服强度620mpa、最小拉伸强度690mpa。
28.所述挠性中心换热管长度连续与井深相适配，中间无节箍或丝扣，可避免出现丝扣连接的滑脱、密封失效问题，且作业效率高，管材下井速度快。
29.所述挠性中心换热管导热系数≦0.25w/(m
·
k)，管材的导热系数较低，有助于提高单井换热量。
30.本实用新型工作原理为：
31.挠性中心换热管下井安装前，井筒应具备以下条件：井筒套管无套损，射孔孔眼经过封堵，井筒经过洗井并且试压合格无漏失。
32.安装时，首先将挠性中心换热管缠绕于卷筒运送至井口，将挠性中心换热管从卷筒中拉出，下入大斜度井或水平井井底；通过往挠性中心换热管与套管环空注入换热工质，从井底通过中心管内腔反至井口，充分利用井下地热资源进行换热利用。
33.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种挠性中心换热管，包括由内到外设置的防腐层(1)、调制钢层(2)及隔热层(3)，其特征在于：所述防腐层(1)采用聚偏氟乙烯或聚氨酯，厚度1-1.5mm,调制钢层(2)采用高强度低合金调制钢，厚度3.175-5.156mm,隔热层(3)采用sio2气凝胶，厚度5-10mm。2.根据权利要求1所述的一种挠性中心换热管，其特征在于：所述调制钢层(2)外径73.0-88.9mm。3.根据权利要求1所述的一种挠性中心换热管，其特征在于：所述高强度低合金调制钢的钢级包括ct-70级、ct-80级或ct-90级。4.根据权利要求1所述的一种挠性中心换热管，其特征在于：所述高强度低合金调制钢的最大硬度为22hrc。5.根据权利要求1所述的一种挠性中心换热管，其特征在于：所述高强度低合金调制钢ct-70级最小屈服强度480mpa、最小拉伸强度550mpa；高强度低合金调制钢ct-80级最小屈服强度550mpa、最小拉伸强度620mpa；高强度低合金调制钢ct-90级最小屈服强度620mpa、最小拉伸强度690mpa。6.根据权利要求1所述的一种挠性中心换热管，其特征在于：所述挠性中心换热管长度连续与井深相适配，中间无节箍或丝扣。7.根据权利要求1所述的一种挠性中心换热管，其特征在于：所述挠性中心换热管导热系数≦0.25w/(m
·
k)。

技术总结
一种挠性中心换热管，包括由内到外设置的防腐层、调制钢层及隔热层，防腐层采用聚偏氟乙烯或聚氨酯，厚度1-1.5mm,调制钢层采用高强度低合金调制钢，厚度3.175-5.156mm,隔热层采用SiO2气凝胶，厚度5-10mm；安装时，首先将挠性中心换热管缠绕于卷筒运送至井口，将挠性中心换热管从卷筒中拉出，下入大斜度井或水平井井底；通过往挠性中心换热管与套管环空注入换热工质，从井底通过中心管内腔反至井口，充分利用井下地热资源进行换热利用；挠性中心换热管长度连续与井深相适配，中间无节箍或丝扣，避免出现丝扣连接的滑脱、密封失效问题，且下井速度快，挠性中心换热管具备相应强度，能够满足井下的施工条件，内壁防腐层能够避免换热工质对管材内壁的腐蚀，外部隔热层能够提高隔热性能，具有结构简单、摩阻小，作业难度小，效率高，实用性强的优点。实用性强的优点。实用性强的优点。


技术研发人员：郭鸿 金光 安二亮 滕宏泉 桂忠强
受保护的技术使用者：陕西省水工环地质调查中心
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/9/1