DB41/T 1005-2015 浅层地热能钻探技术规范

DB41/T 1005-2015 浅层地热能钻探技术规范
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DB41/T 1005-2015 浅层地热能钻探技术规范简介:

DB41/T 1005-2015《浅层地热能钻探技术规范》是河北省的一项地方标准,主要针对浅层地热能的钻探工程提供技术指导和规范。浅层地热能是一种清洁、可再生的能源,通过钻探技术可以从地球浅层获取用于供暖、制冷或热水供应等。

该规范主要包含以下几个方面的内容:

1. 术语和定义:对浅层地热能钻探工程中常用的专业术语和定义进行了明确,确保行业内的交流和理解一致。

2. 钻探设计:规定了钻探工程的设计原则,包括钻孔的位置、深度、角度,以及钻孔的数量和布局等。

3. 钻探施工:详细描述了钻探施工的步骤和方法,包括钻机的选择、钻头的使用、钻孔过程中的控制等。

4. 质量控制:对钻探过程中的质量控制提出要求,如钻孔的垂直度、清洁度,以及岩心的采集、保存等。

5. 安全环保:强调了钻探工程中的安全操作和环境保护,包括防止地下水污染、噪音控制、废弃物处理等。

6. 后期维护:对钻孔完成后的回填、封孔,以及钻探设备的维护等进行规定。

7. 技术文档:要求整理和保存钻探过程中的技术文档,包括设计文件、施工记录、检查报告等,以备后期查阅和参考。

这份规范的实施,可以规范浅层地热能钻探工程的实施,提高工程质量和效率,同时也有利于保护环境和资源,推动浅层地热能的可持续利用。

DB41/T 1005-2015 浅层地热能钻探技术规范部分内容预览:

DB41/T10052015

浅层地热能钻探技术规范

JG∕T 5021-1993 气卸散装水泥输送车卸料管快速接头本标准规定了浅层地热能地下水源井设计、 管钻孔设计、地下水源井施工、垂直地理管钻 孔施工、工程验收规定等。 本标准适用于各类浅层地热能钻探

DB41/I10052015

回灌井reinjectionwell 用于向含水层灌注回水的井。 [GB/T50366—2005,定义2.0.20] 3.6 沉淀管sedimentarytube 沉淀管是指抽水井或回灌井中过滤管最下部的井管,用于沉淀井内砂粒、沉淀物等固体。 3.7 回灌试验reinjectiontest 向井中连续注水,并记录水位、水量的变化来测定含水层渗透性和水文地质参数的试验。 [DZ/T0225—2009,定义3.10] 3.8 垂直地埋管钻孔boreholeofverticalburiedpipe 用于下入和安放地下土壤换热器的钻孔。 3.9 U形管Upipe 将两根一定长度的PE或PB管在地面平行连接下入钻孔中,形成U形回路,用于热交换。 3.10 回填材料backfillmaterial U形管下入地下钻孔后需要回填的固定物料, 一般选择钻孔排出的岩屑、砂粒或热物性较好的混 材料。 3.11 泵吸反循环钻进suctionpumpreversecirculationdrilling 利用泵的抽吸力,使钻杆内产生抽吸作用的反循环钻进技术。 [GB9151—1988,定义10.1.4.2] 3.12 气举反循环钻进airliftreversecirculationdrilling 压缩空气在一定深度的钻杆内与冲洗液混合,利用钻杆内外液体密度差进行反循环的钻进技术, [GB9151—1988,定义10.1.4.1]

地下水源并设计时,应依据以下主要内容: 一一水源热泵机组制冷、制热功率; 工作区水文地质勘察成果; 一单井出水量、回灌量、井数要求; 可供建设水源井的场地面积; 抽水井与回灌井之间井间距; 一回灌井结构可与抽水井相同,可互换使用; 用户的其他要求。

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4. 2.2 过滤管选择

沉淀管宜选择与并壁管同材质的管材作为沉淀

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4.3地下水源井布置及数量设计

4.3.1布置和设计依据

抽水井、回灌并的布置和数量设计应依据以下内容进行: 地下水流场: 渗透率及其他水文地质参数: 温度变化情况; 建筑物的冷热负荷量和计算确定,

4. 3. 2 布置方式

4.3.2.1直线形布并

直线形布井方式: 天然地下水力坡度方向垂直于抽水井、回灌井连线,回灌井置于抽水井一侧。 天然地下水力坡度方向垂直于抽水井、回灌井连线,回灌井分别置于抽水井两侧。 天然地下水力坡度方向平行于抽水井、回灌井连线,回灌井置于抽水井一侧,水力坡度方向 由抽水井指向回灌井。

4. 3. 2. 2 折线形布并

折线形布井方式: 天然地下水力坡度方向由抽水井指向回灌井,回灌井位于抽水井一侧。 天然地下水力坡度方向由抽水井指向其中一口回灌井,回灌井位于抽水井两侧

4.3.2.3面状布并

4. 3. 3数量设讯

4.3.3.1抽水并数量设计

4. 3. 3. 2回灌并数量设计

回灌井数量应根据回灌试验确定

4.4地下水源井结构设计

4.4.1并身结构设计

4.4.1.1总体原则

并身结构根据地层情况,地下水理深及钻井工艺进行设计。 松散地层井身结构设计应遵循以下原则: 一按技术或合同要求确定开采段和安置泵室段并径: 一按地层、钻井方法确定井段的变径和相应长度; 一按地层复杂程度和终孔口径确定井的开孔口径。 基岩地层井身结构设计应遵循以下原则:

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当上部有覆盖层或不稳定岩层时,应设置并壁管,下部并采段岩层破碎时,应设置过滤管; 当同时在覆盖层取水时,覆盖层段的管井设计应按松散层管井的要求进行; 泵室段部位,应设置井管; 根据岩层情况、成井工艺和钻进方法等确定井段长度及其变径位置

4.4.1.2并径设讯

年径设计可遵循以下原则: 开采段或回灌段井径,应根据地下水源井设计出水或回灌量、允许井壁进水流速、过滤管类 型及钻进工艺等因素综合确定; 松散地层非填砾过滤器管井的开采段井径,宜比设计过滤器外径大50mm; 基岩地层不下过滤管的地下水源井开采段井径,应根据含水层的富水性和设计出水量确定 井径宜大于200mm; 泵室段井管内径,应根据抽水设备型号及测量动水位仪器的需要确定,宜比选用的抽水设备 标定的最小井管内径大50mm。

4. 4. 1.3 并深设计

抽水井、回灌井的井深设计应综合考虑以下因素: 一水文地质条件; 一水质要求; 出水能力或回灌能力。

4.4.1.4过滤管长度

过滤管长度设计应根据GB50296中有关规定确

4.4.1.5沉淀管长度

淀管长度应根据含水层岩性和井深确定,宜大于

4.4.2抽水井、回灌井的封闭

4.4.2.1松散地层地下水源并封团位置的设计,宜符合下列规定: 一井口外围,应封闭; 一水质不良含水层或非开采含水层井管外围,应封闭。 4.4.2.2基岩地层地下水源井封闭位置的设计,宜符合下列规定: 覆盖层不取水时,井管外围应封闭; 覆盖层取水时,根据地层情况对接近地面位置进行封闭; 覆盖层井管底部与稳定岩层间应封闭; 一非开采含水层井管变径间的重叠部位,应封闭; 水质不良含水层(或上部已污染含水层)与开采含水层间,应封闭。

过滤管材料的选择,宜综合考虑以下因素: 地下水水质; 受力条件; 经济合理等。

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过滤管宜根据含水层的性质按表3进行设计

表3不同含水层适用过滤管类型

4. 6 抽水量与回水量设计

式中: L一一过滤器长度,单位为米(m)。 按公式(4)或公式(5)计算单位抽水量9或单位回水量92

一稳定的出水量,单位为立方米每天(m/d):

0.366Q (L/r>4 L.S

O,一一稳定的回水量,单位为立方米每天(m/d)

5. 1.1 设计内容

设计垂直地埋管钻孔时,应明确下列主要内容: 垂直地埋管钻孔数量、结构、深度、间距及分布; 钻进工艺方法及措施; 钻孔中换热器(U形管)配置及管材选用; 回填材料、规格及其它要求,

5. 1.2 设计原则

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占孔设计应符合以下原则: 钻孔结构应以能顺利下入换热器及满足充分换热要求为准; 设计前应对换热器强度进行校核,垂直地埋管钻孔深度以20m~160m为宜; 一应尽量回避复杂地层条件下施工垂直地埋管钻孔,无法回避时可以考虑通过调整单孔深度 减少穿越复杂层段的工作量; 在地下水较丰富、冷热平衡能力强的区域,可以适当加密钻孔,减少占地面积; 应采取必要环保措施,不得破坏或污染地表环境、地下水等

5.2.1地埋管材质可选择PE或PB塑料管,其它要求按GB50366一2005中4.2的规定,常用PE或PB 地埋管规格参见附录B。 5.2.2当地下热交换器和建筑物内管路没有热交换器隔开时,应考虑建筑高度造成的系统静压及地下 水的抵消作用,并应进行相应计算以验证系统静压在管路最大额定承压范围内。 5.2.3地埋管换热器内传热介质的流态应为紊流,单U形管流速不宜小于0.6m/s,双U形管流速不宜 小于0.4m/s。可按公式(6)计算出合理的管径:

式中: 管内流体的雷诺数; P. 管内流体的密度,单位为千克每立方米(kg/m); V 管内流体流速,单位为米每秒(m/s); d, 管的内径,单位为米(m); 管内流体的动力黏度,单位为帕秒(Pa·s)

5.3地理管布置及数量设计

地理管钻孔布置宣符合以下规定:

pVd Re: ≥2300· (6) Ll

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工程较小时地埋管钻孔间距:钻孔单排布置,地源热泵间歇运行,钻孔间距一般取3.Om; 工程较大时地埋管钻孔间距:钻孔多排布置,地源热泵间歇运行,钻孔间距一般取4.5m; 常规情况地埋管钻孔间距:即工程较大且若连续运行或停机时间较少时,钻孔间距一般取 5.0m~6.0m; 考虑到钻孔群的钻孔垂直度无法绝对控制在规定范围内,建议连续运行的钻孔群间距一般为 6.0m以上,若采用串联连接方式, 角形布置以节约占地面积

5.3. 2地埋管钻孔数量

5.4地埋管钻孔结构设计

5.4.1地埋管钻孔结构应尽量简单、单一,应满足顺利下管及充分换热。 5.4.2设计地埋管钻孔直径时,应满足U形管正常下入,尽量减小钻孔口径,孔径以略大于U形管与 灌浆管的组件尺寸为宜,不宜小于110mm。

地质和地层条件; 一水文地质条件; V 一岩土热物性参数; 工程及场地面积的大小。

5.5.1回填材料要能够保护换热器不受地下水及其他污染物的影响,防止地面水通过钻孔向地下渗透, 以保护地下水不受地表污染物的污染CJ∕T 194-2004非接触式给水器具,防止地下各个含水层之间水的相互流动而引起交叉污染。 5.5.2在非饱和地层条件下,回填材料的热导率不应低于钻孔周围土壤的热导率。 5.5.3在采用现场泥浆+钻屑混合材料作为地埋管的回填材料时,宜选择均匀的中粗砂(岩屑)和0.8% 左右的膨润土混合材料。几种常用地埋管回填材料的热物性指标参见附录C。

6.1.1施工前,应进行现场踏勘,了解施工条件、地下水开采情况等 6.1.2应按地下水源井工程设计组织实施。

应根据地层岩性、水文地质条件和设计要求等选择合理的钻探设备和工艺,参见表4。

表4常见地层钻探技术方法

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6.3钻井液选择与护壁堵漏

6.3.1钻并液的选择主要依据地层特征《串联补偿装置电容器组保护用金属氧化物限压器 GB/T34869-2017》,宜遵

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