一种有缆型复合保温管结构的制作方法

1.本发明涉及地热能开发管道及测井技术领域，具体涉及一种有缆型复合保温管结构。


背景技术：

2.目前中深层地热能开发井内的地埋管道主要有pe(聚乙烯)管、pe-rt管、pph管等材质的非金属管，及金属材质的石油专用隔热油管。地热井内地层温度测量则主要通过在地埋管道外表面敷设带有铠甲的光纤或带有铠甲和温度测量组件的铜芯电缆。地埋管道内传热介质的温度测量则主要通过在地埋管的中心通道内下入测温光纤或测温仪器来完成。
3.经研究发现，不论是将pe(聚乙烯)管、pe-rt管、pph管等材质的非金属管作为地埋管道，还是将金属材质的石油专用隔热油管作为地埋管道，通过在地埋管道外表面敷设带有铠甲的测温光纤或带有铠甲和温度测量组件的铜芯电缆方式测量地热井内地层温度时，带有铠甲的测温光纤或带有铠甲和温度测量组件的铜芯电缆需要随地埋管道一起下入井中，安装在地埋管道和生产套管之间的环空间隙内。而地热井在成井过程中，井眼轨迹不可能做到绝对垂直，总会有井斜存在，甚至人为增大井斜，特意设计成定向井，从而导致先期下入井中并固结在井内的生产套管也将处于倾斜状态。在后期下入外表面敷设有光纤或电缆的地埋管道时，在受重力作用，导致处于自由状态的地埋管道与固结在井内的生产套管不可能处于同轴状态，从而导致地埋管道与生产套管环空间隙内的测温光纤或电缆很容易受到地埋管道和生产套管的挤压而断裂，造成无法完成地层温度测量的后果。而如果将测温光纤或电缆的铠甲加厚以增加其强度，则必须通过增加地热井的井眼尺寸来增加地埋管道与生产套管间的环空间隙，但这会大大增加地热井的成本。
4.通过在地埋管道中心通道下入带有铠甲的测温光纤或测温仪器对地埋管道内的传热介质进行温度测量时，由于地埋管道有中心通道比较小，光纤或测温仪器的电缆会严重影响中心通道内传热介质的流态，并增加沿程流动阻力，不利于传热介质的运行。随着地热井深度的增加，带有铠甲的测温光纤或测温仪器下放难度大大增加，并且下放过程中光纤或者测温仪器很容易受损而失效。
5.现有地埋管除存在对地层或管道内传热介质温度测量困难外，pe管、pe-rt管、pph管等用作地热能开发地埋管道时还存在以下问题：(1)管道强度较低，在中深层地热能开发领域应用受限；(2)管道视导热系数大，隔热等级低，造成传热介质自地热井中心管道内流向地面过程中热量损失较大，能量利用率较低；(3)管道的耐温能力较低，当传热介质温度达到110℃以上时，管道的力学性能和使用寿命大大降低，无法在井底温度大于110℃的中深层地热能开发井中应用。石油专用隔热油管用作地热能开发地埋管道时，虽然可以解决非金属管道强度低、视导热系数大、耐温能力低等问题，但也存在地埋管道重量大，下管安装和后期维修时需要动用大型设备，使用维护成本高的问题。
6.目前中深层地热能开发技术采用同轴换热方式时，传热介质通过地源热泵系统、地面保温管道、地热井生产套管与井内地埋管道环空间隙和井内地埋管道中心通道形成闭
式循环。为了对地层温度变化梯度和地埋管中心通道温度做出准确实时监测，以便对当地地热资源、地埋管道的保温性能和取热功率做出准确科学地评价，需要对地埋管道与生产套管环空间隙内和地埋管道中心通道内不同位置进行温度测量，并把测量信号通过光纤或电缆传输到地表。这就要求输送传热介质的井内地埋管道应具有能够可靠传输温度等测量数据、管道强度高、质量轻、耐温能力强、视导热系数低、使用寿命长等特点。
7.综上所述，在较深的中深层地热井中下放安装带有铠甲的测温光纤或测温仪器难度较大且成功率不高，不能够可靠传输温度测量数据。现有的pe管、pe-rt管、pph管等非金属管和石油专用隔热油管均不能同时具备管道强度高、密度小、耐温能力强、视导热系数低、使用寿命长等特性，在采用同轴换热方式开采中深层地热能技术领域使用受到限制。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种有缆型复合保温管结构，用于采用单井换热方式开采中深层地热能技术，具有能够可靠传输温度测量数据、管道强度高、密度小、耐温能力强、视导热系数低、使用寿命长等特性，也可用于采用其他方式开采中深层地热能领域。
9.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
10.一种有缆型复合保温管结构，包括若干首尾依次对接的保温管，所述的保温管由a端接头螺纹1、a端接头2、a端接头外保温面3、1号电缆4、a端接头芯管焊点5、保温隔热夹层6、b端接头芯管焊点7、b端接头外保温面8、b端接头9、b端1号导电环10、b端3号导电环11、b端接头螺纹12、耐高温密封圈13、b端芯管外表面14、b端隔热绝缘衬套外表面15、b端4号导电环16、b端2号导电环17、b端隔热绝缘衬套18、b端芯管19、b端接头穿线孔20、耐高温复合保温管本体21、3号电缆22、a端接头穿线孔23、a端芯管24、a端隔热绝缘衬套25、a端芯管内表面26、a端隔热绝缘衬套内表面27、a端4号导电环28、a端3号导电环29、a端2号导电环30、a端1号导电环31、4号电缆32和2号电缆33构成。
11.上述保温管的耐高温复合保温管本体内由内向外依次间隔埋设有保温隔热夹层和电缆。
12.上述保温管的a端隔热绝缘衬套内埋设有电缆和导电环，导电环与电缆分别连接。
13.上述保温管的b端隔热绝缘衬套内埋设有电缆和导电环，导电环与电缆分别连接。
14.上述保温管的a端接头加工有穿线孔，a端隔热绝缘衬套内埋设的电缆从穿线孔中穿出，穿线孔内灌注有耐高温绝缘密封胶。
15.上述保温管的b端接头加工有穿线孔，b端隔热绝缘衬套内埋设的电缆从穿线孔中穿出，穿线孔内灌注有耐高温绝缘密封胶。
16.上述保温管的a端隔热绝缘衬套缠绕固结在a端芯管外表面，a端芯管穿过a端接头内通孔后焊接在一起。
17.上述保温管的b端隔热绝缘衬套缠绕固结在b端芯管外表面，b端芯管穿过b端接头内通孔后焊接在一起。
18.上述保温管的耐高温复合保温管本体两端缠绕固接于a、b两端的接头和芯管的外表面上。
19.上述保温管的隔热绝缘衬套与耐高温复合保温管本体将接头内外重叠覆盖，实现保温管全程保温。
20.上述保温管的a、b两端的接头和芯管选用符合api标准的材料和钢级。
21.上述保温管的a、b两端的隔热绝缘衬套和耐高温复合保温管本体选用脂环族环氧玻璃钢或聚酰亚胺玻璃钢等长期耐温大于150℃的玻璃钢材质。
22.上述保温管的耐高温复合保温管本体内的保温隔热夹层选用纳米气凝胶隔热毯或陶瓷纤维隔热毯等隔热材料。
23.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的a端接头螺纹与另一根保温管的b端接头螺纹紧固连接。
24.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的b端隔热绝缘衬套、b端导电环、b端芯管分别插接于另一根保温管的a端隔热绝缘衬套、a端导电环、a端芯管内。
25.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的a端芯管与另一根保温管的b端芯管间采用耐高温密封圈进行密封。
26.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的a端导电环与另一根保温管的b端导电环依次相互接触，实现两根保温管间的多条电缆分别连通。
27.本发明相对于现有技术，其优点如下：
28.(1)保温管的隔热绝缘衬套和耐高温复合保温管本体埋设有分别依次连通的多个导电环和多条电缆，使保温管具有能够可靠传输温度等测量数据功能，且不容易损坏；
29.(2)保温管的隔热绝缘衬套与耐高温复合保温管本体将接头内外轴向重叠覆盖，实现保温管具有全程保温特性；
30.(3)保温管的接头和芯管选用符合api标准的材料和钢级，提高保温管的强度、寿命和耐温耐压能力；
31.(4)保温管的隔热绝缘衬套和耐高温复合保温管本体选用耐高温玻璃钢，具有耐温能力强、质量轻、机械强度高、电绝缘性好和视导热系数低的特性；
32.(5)耐高温复合保温管本体内的保温隔热夹层选用纳米气凝胶隔热毯或陶瓷纤维毯等隔热材料，具有超低的视导热系数，使保温管的保温性能大幅提高。
附图说明
33.图1是本发明的有缆型复合保温管结构的a端接头与b端接头连接后的纵剖示意图；
34.图2是本发明的有缆型复合保温管结构的整体纵剖示意图；
35.图3是本发明的有缆型复合保温管结构的a-a剖视图。
36.图中1.a端接头螺纹；2.a端接头；3.a端接头外保温面；4.1号电缆；5.a端接头芯管焊点；6.保温隔热夹层；7.b端接头芯管焊点；8.b端接头外保温面；9.b端接头；10.b端1号导电环；11.b端3号导电环；12.b端接头螺纹；13.耐高温密封圈；14.b端芯管外表面；15.b端隔热绝缘衬套外表面；16.b端4号导电环；17.b端2号导电环；18.b端隔热绝缘衬套；19.b端芯管；20.b端接头穿线孔；21.耐高温复合保温管本体；22.3号电缆；23.a端接头穿线孔；24.a端芯管；25.a端隔热绝缘衬套；26.a端芯管内表面；27.a端隔热绝缘衬套内表面；28.a端4号导电环；29.a端3号导电环；30.a端2号导电环；31.a端1号导电环；32.4号电缆；33.2号电缆。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
38.本发明一种有缆型复合保温管结构，包括若干首尾依次对接的保温管，如图1、图2和图3所示，所述的保温管由a端接头螺纹1、a端接头2、a端接头外保温面3、1号电缆4、a端接头芯管焊点5、保温隔热夹层6、b端接头芯管焊点7、b端接头外保温面8、b端接头9、b端1号导电环10、b端3号导电环11、b端接头螺纹12、耐高温密封圈13、b端芯管外表面14、b端隔热绝缘衬套外表面15、b端4号导电环16、b端2号导电环17、b端隔热绝缘衬套18、b端芯管19、b端接头穿线孔20、耐高温复合保温管本体21、3号电缆22、a端接头穿线孔23、a端芯管24、a端隔热绝缘衬套25、a端芯管内表面26、a端隔热绝缘衬套内表面27、a端4号导电环28、a端3号导电环29、a端2号导电环30、a端1号导电环31、4号电缆32和2号电缆33构成。
39.本发明保温管的耐高温复合保温管本体21内间隔埋设有保温隔热夹层6、1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22和4号电缆32，保温隔热夹层6在内层，全面埋设，1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22和4号电缆32在外层，同一圆周均布，轴向直线埋设。其中，本采用上述设计后，可以对从芯管内返回的循环水进行保温。
40.本发明保温管的a端隔热绝缘衬套25内埋设有a端4号导电环28、a端3号导电环29、a端2号导电环30、a端1号导电环31、1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22和4号电缆32，导电环内表面外露并与a端隔热绝缘衬套内表面27平齐，电缆在a端隔热绝缘衬套25内同一圆周均布，轴向直线埋设，a端4号导电环28、a端3号导电环29、a端2号导电环30、a端1号导电环31分别与4号电缆32、3号电缆22、2号电缆33、1号电缆4连接。4号导电环28、a端3号导电环29、a端2号导电环30、a端1号导电环31位于a端隔热绝缘衬套25内侧，b端1号导电环10、b端2号导电环17、b端3号导电环11、b端4号导电环16位于b端隔热绝缘衬套18外表面。
41.本发明保温管的b端隔热绝缘衬套18内埋设有b端1号导电环10、b端2号导电环17、b端3号导电环11、b端4号导电环16、1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22和4号电缆32，导电环外表面外露并比b端隔热绝缘衬套外表面15微高，电缆在b端隔热绝缘衬套18内同一圆周均布，轴向直线埋设，b端1号导电环10、b端2号导电环17、b端3号导电环11、b端4号导电环16分别与1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22、4号电缆32连接。
42.本发明保温管的a端接头2加工有周向均布的4个a端接头穿线孔23，1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22、4号电缆32从4个a端接头穿线孔23中穿过，穿线孔内灌注有耐高温绝缘密封胶。
43.本发明保温管的b端接头9加工有周向均布的4个b端接头穿线孔20，1号电缆4、2号电缆33、3号电缆22、4号电缆32从4个a端接头穿线孔20中穿过，穿线孔内灌注有耐高温绝缘密封胶。
44.本发明保温管的a端隔热绝缘衬套25缠绕固结在a端芯管24外表面，a端芯管24穿过a端接头2的内通孔后在a端接头2的芯管焊点5处与a端接头2焊接在一起。
45.本发明保温管的b端隔热绝缘衬套18缠绕固结在b端芯管19外表面，b端芯管19穿过b端接头9内通孔后在b端接头芯管焊点7处焊接在一起。
46.本发明保温管的耐高温复合保温管本体21的一端缠绕固接在a端接头2和a端芯管24的外表面上，另一端缠绕固接在b端接头9和b端芯管18的外表面上。
47.本发明保温管的a隔热绝缘衬套25与耐高温复合保温管本体21在a端接头外保温
面3处轴向重叠，b隔热绝缘衬套18与耐高温复合保温管本体21在b端接头外保温面8处轴向重叠，实现保温管全程保温。
48.本发明保温管的a端接头2、a端芯管24、b端接头9、b端芯管19选用符合api标准的材料和钢级，保证保温管的强度、寿命和耐温耐压能力。
49.本发明保温管的a端隔热绝缘衬套25、b端隔热绝缘衬套18和耐高温复合保温管本体21选用脂环族环氧玻璃钢或聚酰亚胺玻璃钢等长期耐温大于150℃的玻璃钢，具有耐温能力强、质量轻、机械强度高、电绝缘性好和视导热系数低的特性。
50.本发明保温管的耐高温复合保温管本体21内的保温隔热夹层6选用纳米气凝胶隔热毯或陶瓷纤维隔热毯等隔热材料，具有超低的视导热系数，使保温管的保温性能大幅提升。
51.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的a端接头螺纹1与另一根保温管的b端接头螺纹12紧固连接。
52.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的b端隔热绝缘衬套18插接于于另一根保温管的a端隔热绝缘衬套25内，b端隔热绝缘衬套外表面15与a端隔热绝缘衬套内表面27采用间隙配合。
53.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的b端芯管19插接于另一根保温管的a端芯管25内，b端芯管外表面14与a端芯管内表面26采用间隙配合。
54.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的b端芯管19与另一根保温管的a端芯管25间采用耐高温密封圈13进行密封。
55.作为优选，对于相互对接的两根保温管，一根保温管的b端导电环16、b端导电环11、b端导电环17、b端导电环10分别插接于另一根保温管的a端导电环28、a端导电环29、a端导电环30、a端导电环31内。b端导电环16、b端导电环11、b端导电环17、b端导电环10的外表面分别与a端导电环28、a端导电环29、a端导电环30、a端导电环31的内表面紧密接触，实现两根保温管间的多条电缆分别连通，使保温管具有能够可靠传输温度等测量数据功能，且不容易损坏。
56.以上所述，仅是本发明较佳的具体实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的保护范围之内。此结构设计适用于复合保温管的全尺寸型号设计。