多年冻土层水井防冻方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种多年冻土层水井防冻方法及装置。防冻方法为：在水泵停止工作期间，利用高压气体，将水井内的水位压至多年冻土层以下。防冻装置，包括高压气源(1)，所述高压气源(1)通过供气管与水泵出水管(5)相连，在所述供气管上设有供气阀(2)，还包括放气阀(3)，所述放气阀(3)的进口通过放气管与井壁管(6)相通，放气阀(3)的出口与大气相通，还包括供水阀(4)，所述供水阀(4)置于水泵出水管(5)上供气管连接点之后。本发明专利技术的方法及装置，能简单、有效防止多年冻土层中的水井冻结。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于取水装置防冻
，特别是一种施工方便、造价低，系统简单、运行费用低，环境适应性强、管理方便，防冻效果好、可靠性高的水井防冻装置。
技术介绍
随着我国西部大开发及边防建设的需要，在一些高海拔，冬季气候严寒，环境条件恶劣的地区，需要开设供水水源井。有些水源井需要穿过多年冻土层(永冻层)，以开采多年冻土层以下含水层中的水。这类水井多数是承压水井，水井的动、静水位会上升到多年冻土层范围内。当水井内水栗供水量超过用户用水需求时，为节约水资源、减少能耗，水栗会自动停止工作。当停栗时间较长时，由于井内水的热量不断向多年冻土层散失，导致多年冻土层区域井壁管、水栗及水栗出水管整体冻结，水栗无法出水。由于夏季的地表热量无法传递到多年冻土层，水井一旦结冰，往往无法修复。高原高寒地区打井造价很高，已发生多起造价百万元以上的水井结冰、报废的事故。现有水井防冻方法主要是电伴热技术，如中国技术专利申请“基于微型计算机控制的油田水井防冻装置”(申请号:201420058022.9，公开日:2014.05.22),通过在水井出水管上加保温感应线圈，利用通电加热方式，解决现有油田水井的导出管容易在冬季发生冻堵事故的问题。中国专利技术专利申请“注水井测试配套用防喷管和电缆的防冻工艺”(申请号:201110222550.4，公开日:2012.01.11)，其基本原理也是通过通电加热来解决水井出水管的防结冰问题。现有水井防冻方法都是解决冬季暴露在空气中或埋在融冻层(即冬季结冻，夏季融冻，无多年冻土层地区一般也称冻土层，深度一般在2?3米以内)中管道的防冻问题。而多年冻土层的深度一般在几十至一、二百米。现有技术存在的问题是:处在多年冻土层中的管井缺少简单有效的防冻措施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多年冻土层水井防冻方法，简单、有效。本专利技术的另一目的在于提供一种简单、有效的多年冻土层水井防冻装置。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种多年冻土层水井防冻方法，在水栗停止工作期间，利用高压气体，将水井内的水位压至多年冻土层以下。实现本专利技术另一目的的技术解决方案为:一种多年冻土层水井防冻装置，包括高压气源，所述高压气源通过供气管与水栗出水管相连，在所述供气管上设有供气阀，还包括放气阀，所述放气阀的进口通过放气管与上端密闭的井壁管相通，放气阀的出口与大气相通，还包括供水阀，所述供水阀置于水栗出水管上供气管连接点之后。本专利技术与现有电伴热技术相比，其显著优点:1、施工方便、造价低。如采用电伴热技术解决多年冻土层管井防冻，伴热电缆需埋设到地下几十至上百米，施工非常困难，造价高。本专利技术无需改变管井的结构和钻井工艺，直接将本专利技术的装置与井口的水栗出水管及井壁管相连即可。2、系统简单、运行费用低。电伴热技术的防冻原理是提供足够的热量来防冻，需要一直供电，耗电量大。本专利技术的防冻装置主要设备就是一台工程上常用的普通工作压力的空压机，系统简单，技术成熟可靠。空压机启动次数少，运行费用很低。3、环境适应性强、管理方便。开采多年冻土层以下含水层水源的场合，往往因地理位置偏僻，市电供应困难，一般为自备柴油发电机组定时供电。电伴热技术需要保持电力的连续供应，对电力供应要求高。本专利技术设有储气罐，空压机短时间工作一次后，能满足较长时间内管井内空气隔断的需求，对供电要求低，环境适应性强。系统中阀门的启闭、水栗及空压机的启停等，很容易设计成自动运行模式，管理方便。4、防冻效果好，可靠性高。本专利技术防冻装置的原理是隔离，即将可能结冻的管段及潜水栗，在水栗停止工作期间，用压缩空气将其中的水排尽，由于多年冻土层段没有了水，所以不会结冰。下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步的详细描述。【附图说明】图1为水井中水栗抽水时的水位状态。图2为水井中水栗停止工作后，水井中水位在压缩空气压至多年冻土层以下的状??τ O图中，I带储气罐空压机，2空气管控制阀，3放气阀，4供水管控制阀，5水栗出水管，6井壁管，7深井潜水栗，8融冻层，9多年冻土层，10含水层，11不透水层，12井内水位线。【具体实施方式】本专利技术多年冻土层水井防冻方法，在于:在水栗停止工作期间，利用高压气体，将水井内的水位压至多年冻土层以下。为方便实用，所述高压气体为压缩空气。上述方法可以这样实现:为水井配一台空压机，空压机的供气管与水井的井壁管、水栗出水管连通。当水栗停止工作时，通过供水及供气阀门的切换，将压缩空气压入井内。空压机的供气压力满足将水井的静水位压至多年冻土层以下的需求，从而防止位于冻土层区域的井壁管、深井潜水栗及水栗出水管整体结冰。当需要从水井抽水时，再通过供水、供气阀门的切换，将井内压缩气体排掉。在承压含水层水压的作用下，水井内的水位回到正常水位，再启动水栗抽水。如图1、2所示，本专利技术多年冻土层水井防冻装置，包括高压气源1，所述高压气源I通过供气管与水栗出水管5相连，在所述供气管上设有供气阀2，还包括放气阀3，所述放气阀3的进口通过放气管与上端密闭的井壁管6相通，放气阀3的出口与大气相通，还包括供水阀4，所述供水阀4置于水栗出水管5上供气管连接点之后。所述高压气源I为空气压机I。所述空气压机I设有储气罐。其工作过程如下:当准备从水井抽水时，关闭空气管控制阀2，打开放气阀3。待放气阀3中无空气排出后关闭。打开供水管控制阀4。这时井内水位12在承压含水层水压的作用下上升，超过深井潜水栗7。启动深井潜水栗7，由于地下水有一定的温度，在水栗连续工作时，虽然井内水持续向多年冻土层散热，但由于不断有含水层中水的补充，散热不会致使井内水结冰，水栗能正常工作。水井内水位状态如图1所示。当停止抽水，关闭深井潜水栗7后，关闭供水管控制阀4，打开空气管控制阀2，启动空压机I。压缩空气通过水栗出水管5及井壁管6进入水井内，将井内水位(12)压回至多年冻土层以下含水层。这时位于多年冻土层区域的深井潜水栗7、水栗出水管5及井壁管6内均无水，从而可防止结冻。水井内水位状态如图2所示。空压机储气罐容积根据溶气损耗、气体管路损耗及水栗停止工作的最长周期计算确定。空压机的工作压力，主要取决于承压含水层在水压的作用下，在水井内上升的超过含水层上边界的高度，与水井所处的水文地质条件有关，但不等同于水井的深度。根据一般水井钻探经验，这个水位上升高度多数在20m?50m。为本专利技术配套的空压机需要的压力一般小于0.8MPa，属于普通压力空压机，设备容易选购，造价较低。空压机供气量根据冻土层以上井壁管内总容积及充气要求的时间计算确定。水栗、空压机的启停，阀门的开关等，采用简单的压力开关等技术即可控制，属于比较传统、成熟的给水排水系统控制技术。根据本专利技术的技术方案，在技术上是可行的，装置的造价也比较低，可以花较小的代价，解决大问题。【主权项】1.一种多年冻土层水井防冻方法，其特征在于:在水栗停止工作期间，利用高压气体，将水井内的水位压至多年冻土层以下。2.根据权利要求1所述的防冻方法，其特征在于:所述高压气体为压缩空气。3.一种多年冻土层水井防冻装置，其特征在于:包括高压气源(I)，所述高压气源(I)通过供气管与水栗出水管(5)相连，在所述供气管上设有供气阀(2)，还包括放气阀(3)，所述放气阀(3)的进口通过放气管与上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多年冻土层水井防冻方法，其特征在于：在水泵停止工作期间，利用高压气体，将水井内的水位压至多年冻土层以下。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢思桃，丁志斌，丁博文，汪毅，王冠军，
申请(专利权)人：中国人民解放军总后勤部建筑工程规划设计研究院，中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11