淺層地熱能水源井工程問題和相關技術

郭新亮

[摘要]淺層地熱能的儲量非常大，分布范圍廣，容易開發。在傳統的能源資源緊張的情況下，合理的開發和使用淺層地熱能，可以起到節能減排的效果。水源熱泵具有很高的利用效率，維護便捷，在水源井中廣泛使用。本文對水源井工程的主要問題進行分析，并提出合理的技術措施。

[關鍵詞]淺層地熱能；水源井；問題；技術

文章編號：2095 - 4085（2018） 07 - 0109 - 02

淺層地熱能資源非常豐富，而且分布非常廣泛，開發利用非常便捷。如今，傳統的化石類能源匱乏，環境污染嚴重，完善淺層地熱能的開發非常重要。

1 水源井施工現狀和問題

1.1水源井施工現狀

現在，我國淺層地熱能開發中，很多城市在相關的管理方面還存在問題。很多城市和地區在機電安裝方面已經制定了措施，但是鉆探和水文地質技術人員的經驗不足，他們常常憑借自己的經驗操作，而且使用價格低廉的個體鉆機。淺層地熱能開采中，一般井深控制在50～200m之間，一般采用水泥管，在井管置入后，直接采用水泵抽水。常常導致低下水位下降、地面沉降不均勻等問題，導致淺層地熱能不能有效的開發。

1.2主要問題

其一，成井管的材質不好，使用年限短。由于工程承包價格非常低廉，所以施工方也會選擇價格低廉的水泥管。水泥管盡管具有一定的耐腐蝕性能，但是其抗沖擊和抗彎曲能力比較差，過濾管部分容易產生井壁的摩擦。因此，在水源井使用環節中，常常會導致水泥管的開裂，導致大量的泥漿涌出。

其二，回灌問題突出。泥漿污染會導致含水層被堵住，鉆井效率低下，而且如果不能配合合適的洗井方式，就會導致金屬管道發生嚴重的腐蝕，導致含水層的滲透性降低，導致抽水井的水量非常小。甚至有些施工單位為了應付業主，他們會將回灌井和排水管道分流，導致地下水位下降，產生地面沉降不均的情況。

其三，熱貫通問題突出，導致設備運行不暢。水源熱泵主要是借助地下水的恒定溫度產生的熱源運行，在夏季將冷水抽出，灌人熱水，冬季正好相反。由于回灌水和含水層的溫度差異很大，回灌水會導致井的溫度變化很大。抽水井和回灌井之間的距離非常大，回水在地下流動的效率低，導致熱貫效果不好。

2 水源井工程技術研究

2.1 水源井成井材料選擇

水泥管和金屬管材本身存在質量問題，在成井過濾管成型環節中，采用不銹鋼過濾管，成本低，已經得到大力推廣。為了對不同材質過濾管的腐蝕情況進行分析，采用實驗的方式，發現鍍鋅橋式過濾管在一個星期后開始發生腐蝕，普通T型絲過濾管在兩個星期后開始出現腐蝕。PVC-U塑料和不銹鋼過濾管沒有顯著變化，只是容器內的水質發生渾濁。說明PVC-U塑料在不同的水質中不會發生腐蝕現象，不會對地下水造成污染，而且此類管道的管壁不粗糙，不會產生較大的阻力，具有很好的塑性特征。

2.2鉆井工藝

2. 2.1鉆孔結構設計

淺層地熱能水源井與一般的井存在差異，水源井由大量的回灌群井構成，而且不是連續工作。因此，在成井結構設計環節中存在差異。供水井的過濾層厚度一般超過70mm，水源井的過濾層厚度超過lOOmm。

2.2.2鉆井方法

針對不同的類型，采用不同的鉆井方法。在孔隙型的地下水鉆井，一般是采用泵吸反循環的方式，這種方法的效率可以得到保障，而且水量多，可以迅速成井，降低泥漿帶來的污染，不會堵塞地層，可以省略施工完成后洗井的操作。采用泵吸循環法的鉆井效率比其他方式的效率高3倍，而且出水量可以提升30%。然而，如果井的深度非常大，這種方法不能使用。泵吸循環法一般使用在松散的卵礫地層中，如果地層的硬度較大，這種方法不適合。針對巖溶裂隙型的地下水鉆井，由于巖石的硬度非常大，一般鉆井的效率不高。因此，一般采用空氣潛孔錘，可以提升鉆井的效率。

2.2.3填礫和止水

回填料一般選擇天然石，這類石料非常穩定，一般不采用人工碎石，這類石料的穩定性很差。防止過濾層發生膠結的情況，在填礫環節中，應該控制好速度，不能過急，確保填礫的厚度均勻。在回灌井濾料直徑選擇中，應該將其控制在抽水井大一級，從而形成較好的透水空間，降低阻力。水源井的止水操作應該結合當地的地質和水文條件進行，防止全孔上下連通的方式，防止對地下水造成污染。

3 結語

水源熱泵開發淺層地熱能的關鍵在于水源井的施工。在水源井施工環節中，目前存在回灌困難、地質環境和污染等情況，這些都與水源井的聯系密切。因此，在新能源開發環節中，要完善水源井的施工設計，節省成井材料，合理的選擇鉆井的方法。結合水源井工程問題，創新技術，才能確保淺層地熱能得到科學的開發。

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