[发明专利]地岩热供热地下输送装置及其施工方法

权利要求书

1.一种地岩热供热地下输送装置，地岩热供热地下输送装置底部连接地岩热换热装置，地岩热换热装置具有外壳和换热芯，在外壳和换热芯之间为热量收集介质腔，换热芯内设有换热介质和换热管；其特征在于：地岩热供热地下输送装置位于地岩热换热装置上方的钻孔岩壁内，在钻孔岩壁内同轴设置外护管（1），在外护管（1）内分别设有换热介质进管（2）、换热介质出管（3）、地下注水管（4）、灌浆管（5）和光纤通讯管（6），在外护管（1）内腔与各管道之间形成的腔体内填充耐高温改性聚氨酯（7）；换热介质进管（2）和换热介质出管（3）、地下注水管（4）和灌浆管（5）均与外护管（1）中心线成对称设置，且两个对称中心线垂直交叉，光纤通讯管（6）设置在靠近外护管（1）内壁一侧；换热介质进管（2）和换热介质出管（3）分别与地岩热换热装置的换热管入口和出口连接；地下注水管（4）的出水口（13）与地岩热换热装置的热量收集介质腔相通；灌浆管（5）沿轴线方向设有若干个分层出浆口（8）和一个底部出浆口（14），分层出浆口（8）和底部出浆口（14）与外护管（1）和钻孔岩壁之间的腔体相通。

2.如权利要求1所述的地岩热供热地下输送装置，其特征在于：在换热介质进管（2）底部并靠近地岩热换热装置的外壳处，设置有换热介质进管温度传感器（9）和换热介质进管压力传感器（10），换热介质进管温度传感器（9）和换热介质进管压力传感器（10）的光缆通过光纤通讯管（6）将实测数据传回至地面设备。

3.如权利要求1所述的地岩热供热地下输送装置，其特征在于：在换热介质出管（3）底部并靠近地岩热换热装置的外壳处，设置有换热介质出管温度传感器（11）和换热介质出管压力传感器（12），换热介质出管温度传感器（11）和换热介质出管压力传感器（12）的光缆通过光纤通讯管（6）将实测数据传回至地面设备。

4.如权利要求1所述的地岩热供热地下输送装置，其特征在于：在下注水管（4）底部的出水口（13）与地岩热换热装置的热量收集介质腔相通，且在出水口（13）处设置有地下注水管出水口温度传感器（16）和地下注水管出水口压力传感器（15），有地下注水管出水口温度传感器（16）和地下注水管出水口压力传感器（15）的光缆通过光纤通讯管（6）将实测数据传回至地面设备。

5.如权利要求1所述的地岩热供热地下输送装置，其特征在于：所述的外护管（1）的直径为700～1000mm，长度为200～5000m。

6.如权利要求1所述的地岩热供热地下输送装置，其特征在于：所述的外护管（1）底部与地岩热换热装置换热外壳顶部连接处，设置有防浆阻隔圈（17），其材质为碳钢或合金钢与外护管（1）底部多重焊接固定，防浆阻隔圈（17）的外缘与钻孔岩壁接触。

7.一种对上述地岩热供热地下输送装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）该输送装置分为常规输送装置和顶部输送装置；其中常规输送装置结构由外护管（1）、换热介质进管（2）、换热介质出管（3）、地下注水管（4）、灌浆管（5）、光纤通讯管（6）和耐高温改性聚氨酯（7）部分组成，由生产工厂按工程要求参数及长度定向生产多节，采用汽运运输到施工现场；顶部输送装置除含上述组成部分以外，还在与地岩热换热装置连接附近处，增加了换热介质进管温度传感器（9）、换热介质进管压力传感器（10）、换热介质出管温度传感器（11）、换热介质出管压力传感器（12）、地下注水管出水口温度传感器（16）和地下注水管出水口压力传感器（15），每个工程中顶部输送装置都是具有一定长度的一节装置，由生产工厂按工程要求参数定向生产，采用汽运运输到施工现场；

2）当工程施工现场完成地下钻井及地下岩穴扩容后，首先将顶部输送装置外护管（1）内部的换热介质进管（2）和换热介质出管（3）与地岩热换热装置对应的换热芯进行焊接，检测合格完成后，再将顶部输送装置外护管（1）与地岩热换热装置的外壳进行焊接，检测合格完成后，通过外护管（1）顶部开口向外护管（1）与换热介质进管（2）和换热介质出管（3）之间形成的空腔内，由机器注填耐高温改性聚氨酯（7）；

3）当顶部输送装置与地岩热换热装置连接完成后，将进行顶部输送装置与常规输送装置及常规输送装置多节管段的依次安装；首先将外护管（1）内部的换热介质进管（2）、换热介质出管（3）、地下注水管（4）、灌浆管（5）和光纤通讯管（6）进行穿线缆、焊接，待检测合格完成后，再将相邻两管段的外护管（1）进行焊接，然后同样进行检测，检测合格后，通过外护管（1）上的顶部开口向外护管（1）与换热介质进管（2）、换热介质出管（3）、地下注水管（4）、灌浆管（5）和光纤通讯管（6）之间形成的空腔内，由机器注填耐高温改性聚氨酯（7）；

4）当地岩热换热装置通过钻井下沉至预定位置时，向灌浆管（5）内注入高强度防水混凝土，被注入的高强度防水混凝土在压力作用下，将由灌浆管（5）的分层出浆口（8）和底部出浆口（14）被注入到外护管（1）和钻孔岩壁之间的腔体，最终将达到将外护管（1）与钻孔的岩壁紧密稳定的固定在一起；

5）从地下注水管（4）上端入口注入清洁水，被注入的清洁水将由地下注水管（4）的出水口（13）进入到地岩热换热装置的热量收集介质腔内；

6）最后向换热介质进管（2）注入换热介质，直到由换热介质出管（3）地面上的出口流出为止，即认为将换热系统管道和地岩热换热装置内充满换热介质，然后进入换热介质循环工作状态，实现对地岩热的提取。