一种地热井止水结构论文和设计-赵振

全文摘要

本实用新型中公开了一种地热井止水结构，包括从上至下依次套设在内套管上的导向密封组件和止水环组件，所述导向密封组件下端面与止水环组件上端面之间密封配合，导向密封组件上端设置有固定法兰，所述固定法兰与内套管之间固定连接，所述止水环组件下端设置有弹性支撑组件，所述弹性支撑组件固定设置在内套管上，对止水环组件进行固定支撑。通过采用导向密封组件与止水环组件相结合的方式，可保证止水结构具有很好的封闭止水效果，并具有很好的稳定性和可靠性，使用成本低。

主设计要求

1.一种地热井止水结构，其特征在于：包括从上至下依次套设在内套管上的导向密封组件和止水环组件，所述导向密封组件下端面与止水环组件上端面之间密封配合，导向密封组件上端设置有固定法兰，所述固定法兰与内套管之间固定连接，所述止水环组件下端设置有弹性支撑组件，所述弹性支撑组件固定设置在内套管上，对止水环组件进行固定支撑。

设计方案

2.根据权利要求1所述的地热井止水结构，其特征在于：所述弹性支撑组件包括固定设置在内套管上的法兰套和套设在内套管上的支撑盘，所述法兰套和支撑盘之间设置外波纹管和压缩弹簧，外波纹管两端分别固定连接在法兰套和支撑盘的外缘上，压缩弹簧设置在外波纹管内侧。

3.根据权利要求2所述的地热井止水结构，其特征在于：所述法兰套包括套设在内套管上的连接套和设置在连接套上的法兰盘，所述连接套固定连接在内套管上，外波纹管一端固定连接在法兰盘的外缘上，所述支撑盘上设置有导向套，所述导向套一端套设在连接套外，导向套与连接套之间滑动配合连接，所述压缩弹簧套设在导向套上，所述导向套和法兰盘之间设置有内波纹管。

4.根据权利要求2所述的地热井止水结构，其特征在于：所述支撑盘上用于支撑止水环组件的支撑端面上设置有多个环形密封槽。

5.根据权利要求4所述的地热井止水结构，其特征在于：所述环形密封槽内均设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的地热井止水结构，其特征在于：所述导向密封组件包括密封套和设置在密封套上的多个导向套，所述导向套为相对平面向上倾斜的锥形漏斗结构，导向套外缘呈圆环结构，圆环结构的环径大于导向套的厚度。

7.根据权利要求6所述的地热井止水结构，其特征在于：所述密封套和导向套之间设置有多个支撑筋，所述支撑筋沿密封套外圆周面周向均布设置。

8.根据权利要求6或7所述的地热井止水结构，其特征在于：所述导向密封组件为采用含有耐磨剂的耐高温橡胶整体成型结构。

9.根据权利要求1所述的地热井止水结构，其特征在于：所述止水环组件包括多个层叠设置的膨胀橡胶止水环。

10.根据权利要求1所述的地热井止水结构，其特征在于：还包括有设置在内套管上方的泵室井，所述泵室井内设置有外套管，所述泵室井和外套管之间填充有水泥固封层。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及地热井施工技术领域，特别涉及一种地热井止水结构。

背景技术

地热资源作为一种可再生能源具有很好的应用前景，如何开发利用好地热资源是国家能源产业布局的战略之一。地热能源的特点是也靠近地表其温度越低，而越靠近内核则温度越高，为了将地热资源转化为实际的应用，通常采用在合适的区域进行钻井的方式，然后在井内布设管道，将地热通过对水进行加热的方式进行转换。

止水工序是地热井成井关键技术之一；地热井在完井过程中需对开采层段上部井眼与管柱之间环空进行封闭，隔绝开采段以上地层温度较低的水进入开采层段。止水工艺的操作方法多种多样，从最初的粘土、海带、牛皮止水到现在的各种专用止水器，均不能从经济、施工以及止水效果上根本解决分隔止水的作用。现有地热井止水方法包括以下几种：1)水泥封固法，是将取水段以上地层下入套管进行水泥封闭；使用水泥封固法虽然操作简单，但成本较高，且井身结构复杂。2)管外封隔器法，采用油田专用的封隔器安装在套管上，在开采层段顶部进行座封；施工过程简单，但容易出现止水器失效的情况，并且管外封隔器成本较高。(3)止水器法，主要使用预制好的橡胶制品套在套管上，对井眼与管柱之间环空进行封闭；采用这种方式能取得较好的密封效果，且成本较低，但其所采用的膨胀式止水环在受热膨胀后，内外径同时膨胀，内径与套管短节之间产生缝隙，易造成止水器失效的问题；而采用联体伞式止水器由于外径较大且材质较硬，下放套管过程中会刚蹭井壁，致使止水器外表受损且容易将井壁上的泥饼刚蹭到取水段，存在堵塞取水层和施工的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种封闭止水效果好、使用稳定可靠的地热井止水结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种地热井止水结构，包括从上至下依次套设在内套管上的导向密封组件和止水环组件，所述导向密封组件下端面与止水环组件上端面之间密封配合，导向密封组件上端设置有固定法兰，所述固定法兰与内套管之间固定连接，所述止水环组件下端设置有弹性支撑组件，所述弹性支撑组件固定设置在内套管上，对止水环组件进行固定支撑。

上述技术方案中，进一步地，所述弹性支撑组件包括固定设置在内套管上的法兰套和套设在内套管上的支撑盘，所述法兰套和支撑盘之间设置外波纹管和压缩弹簧，外波纹管两端分别固定连接在法兰套和支撑盘的外缘上，压缩弹簧设置在外波纹管内侧。

上述技术方案中，进一步地，所述法兰套包括套设在内套管上的连接套和设置在连接套上的法兰盘，所述连接套固定连接在内套管上，外波纹管一端固定连接在法兰盘的外缘上，所述支撑盘上设置有导向套，所述导向套一端套设在连接套外，导向套与连接套之间滑动配合连接，所述压缩弹簧套设在导向套上，所述导向套和法兰盘之间设置有内波纹管。

上述技术方案中，进一步地，所述支撑盘上用于支撑止水环组件的支撑端面上设置有多个环形密封槽。

上述技术方案中，进一步地，所述环形密封槽内均设置有密封圈。

上述技术方案中，进一步地，所述导向密封组件包括密封套和设置在密封套上的多个导向套，所述导向套为相对平面向上倾斜的锥形漏斗结构，导向套外缘呈圆环结构，圆环结构的环径大于导向套的厚度。

上述技术方案中，进一步地，所述密封套和导向套之间设置有多个支撑筋，所述支撑筋沿密封套外圆周面周向均布设置。

上述技术方案中，进一步地，所述导向密封组件为采用含有耐磨剂的耐高温橡胶整体成型结构。

上述技术方案中，进一步地，所述止水环组件包括多个层叠设置的膨胀橡胶止水环。

上述技术方案中，进一步地，还包括有设置在内套管上方的泵室井，所述泵室井内设置有外套管，所述泵室井和外套管之间填充有水泥固封层。

本实用新型所具有的有益效果：

1)通过采用导向密封组件与止水环组件相结合的方式，可保证止水结构具有很好的封闭止水效果，并具有很好的稳定性和可靠性，使用成本低；

2)采用弹性支撑组件结构对导向密封组件与止水环组件在内套管上进行弹性之间，可根据使用情况提供稳定的支撑作用力，并对使用过程中的间隙进行补偿调整，进一步提高了结构的密封效果、可靠性、稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例一结构示意图。

图2为本实用新型中导向密封组件结构俯视图。

图3为本实用新型中支撑盘结构俯视图。

图4为本实用新型实施例二结构示意图。

图中：1、泵室井，2、存热井，3、外套管，4、内套管，5、导向密封组件，501、密封套，502、导向套，503、导向套外缘，504、支撑筋，6、止水环组件，601、膨胀橡胶止水环，7、固定法兰，8、弹性支撑组件，801、连接套，802、法兰盘，803、支撑盘，804、外波纹管，805、内波纹管，806、压缩弹簧，807、导向套，808、环形密封槽，9、密封圈，10、水泥固封层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例中的地热井止水结构包括从上至下依次套设在内套管4上的导向密封组件5和止水环组件6，所述导向密封组件5下端面与止水环组件6上端面之间密封配合，导向密封组件5上端设置有固定法兰7，所述固定法兰7与内套管4之间固定连接，所述止水环组件6下端设置有弹性支撑组件8，所述弹性支撑组件8固定设置在内套管4上，对止水环组件进行固定支撑。

本实施例中，止水环组件6包括多个层叠设置的膨胀橡胶止水环601。膨胀橡胶止水环遇水后膨胀，从而对内套管和存热井之间的间隙进行填充，实现泵室井与存热井之间的封闭隔离。

弹性支撑组件在对止水环组件进行支撑的同时，为止水环组件提供向上的弹性作用力，以补偿导向密封组件或止水环组件在使用过程中由于材料老化等导致在止水环之间或与导向密封组件、弹性支撑组件等之间出现间隙而影响整体的密封效果。弹性支撑组件8包括固定设置在内套管上的法兰套和套设在内套管上的支撑盘803，所述法兰套和支撑盘803之间设置外波纹管804和压缩弹簧806，外波纹管804两端分别固定连接在法兰套和支撑盘803的外缘上，压缩弹簧806设置在外波纹管804内侧。通过支撑盘对止水环组件进行稳定支撑，压缩弹簧为支撑盘提供弹性作用力，压缩弹簧在提供弹性作用力的同时，可及时补偿各密封组件之间出现的间隙，保证止水结构的整体密封性能。

本实施例中的法兰套包括套设在内套管上的连接套801和设置在连接套上的法兰盘802，所述连接套801固定连接在内套管4上，外波纹管804一端固定连接在法兰盘802的外缘上，所述支撑盘803上设置有导向套807，所述导向套807一端套设在连接套801外，导向套807与连接套801之间滑动配合连接，所述压缩弹簧806套设在导向套807上，所述导向套807和法兰盘802之间设置有内波纹管805。这里外波纹管和内波纹管均采用不锈钢波纹管。通过设置内波纹管和外波纹管在法兰套和支撑盘之间形成封闭的空间，压缩弹簧设置在该封闭的空间内可防止压缩弹簧发生锈蚀而失效，提高了弹性支撑组件的使用寿命和可靠性。同时通过设置导向套与连接套之间的导向结构，提高了弹性支撑组件的稳定性。

如图1和3，优选地，支撑盘803上用于支撑止水环组件的支撑端面上设置有多个环形密封槽808；止水环组件在遇水膨胀后，环形密封槽808与止水环组件6之间形成迷宫密封结构，使支撑盘和止水环组件之间能形成很好的密封，从而防止水进入到止水环组件与内套管之间的间隙内，使止水环组件能形成很好的密封效果。优选地，在环形密封槽808内均设置有密封圈9，进一步增加支撑盘与止水环组件之间的密封效果。

如图2，导向密封组件5包括密封套501和设置在密封套上的多个导向套502，所述导向套502为相对平面向上倾斜的锥形漏斗结构，导向套502外缘呈圆环结构，圆环结构的环径大于导向套的厚度。通过密封套实现导向密封组件与止水环组件之间的密封；导向套为将内套管和内套管上的止水结构设置到存热井中时提供导向作用；同时，导向密封组件可提供辅助的密封和封闭效果。导向套外缘设置为圆环结构可更好地实现导向的功能，导向套设置为锥形漏斗结构可保证导向套具有一定的弹性。

密封套501和导向套502之间设置有多个支撑筋504，所述支撑筋504沿密封套501外圆周面周向均布设置。导向密封组件为采用含有耐磨剂的耐高温橡胶整体成型结构。通过设置支撑筋，在保证导向套弹性变形能力的同时，可提高导向套与密封套之间的整体刚度，在通过导向密封组件对泵室井内的水进行隔离时，保证导向套具有足够的刚度，从而起到辅助封闭阻水的效果。

实施例二

本实施例中，如图4，在内套管4上方设置有泵室井1，在泵室井1下方钻出存热井2，内套管4设置在存热井2内，所述泵室井1内设置有外套管3，所述泵室井1和外套管3之间填充有水泥固封层10，形成泵室止水结构。通过设置泵室止水结构和泵室井与存热井之间的封闭止水结构，从而在地热井中形成很好的止水效果。

本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。

设计图

一种地热井止水结构论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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