1.一种浅层地热能地埋管换热器井筒干式回填方法,所述地埋管是聚乙烯管材,其结构是用U型接头连通两路管形成一个U型管,其中一路是供水管,另一路是回水管,其特征在于,该干式回填方法一是使用干燥的、粒径分布连续的回填料充填井筒内地埋管与井筒壁之间的空腔,所述的回填料指的是在钻井过程中产生的干燥岩石碎屑或土渣中添加一定粒径的砂料,添加一定粒径的砂料的目的是回填料粒径级配连续;二是在地埋管内放入电磁振动器,所述的电磁振动器包括两支路,一支路设在地埋管任意一管路的底端中,其包括串联在一起的电磁铁和加速度传感器,加速度传感器连接动态数据采集仪,另一支路设在地埋管另一管路的底端,其包括一电磁铁,两支路的电磁铁并联连接在可编程直流稳压电源上,两支路电磁铁的电压变化方式均由可编程直流稳压电源控制,通过控制井筒深、浅层地埋管振动频率,使得地埋管两管路在井筒深层回填段产生周期性相互吸引与松弛、在井筒浅层回填段产生相互排斥,使井筒内深、浅层回填料的密实度出现差异,从而使井筒内深层回填料导热系数大于其浅层回填料导热系数,要求电磁铁与加速度传感器的直径均小于地埋管的内径。
2.如权利要求1所述的浅层地热能地埋管换热器井筒干式回填方法,其特征在于,干式回填方法的详细步骤如下:S1:制备回填料
首先将钻井产生的岩石碎屑干燥后进行筛分,然后计算筛分后岩石碎屑的不均匀系数Cu,根据不均匀系数Cu值确定岩石碎屑外掺砂料粒径,外掺砂料的用量要保证回填料的粒径级配连续;
S2:确定井筒分层回填深度
根据钻井地区的地温分布资料,选取温度梯度变化点对应的深度做为回填分层线,分层线以下为深层回填区段,分层线以上为浅层回填区段;
S3:安装电磁振动器
将电磁振动器的一条支路的电磁铁置入地埋管任意一管路的底端,另一条支路的电磁铁与加速度传感器置入地埋管的另一管路的底端;两条支路的电磁铁并联连接在可编程直流稳压电源上,加速度传感器连接动态数据采集器;
S4:分级回填深层回填区段
在回填前,首先使用可编程直流稳压电源对电磁振动器的两条支路提供脉动式电压,并调整两块电磁铁极性相异,使其相互吸引;利用加速度传感器监测地埋管振动加速度值;
在可编程直流稳压电源上首先设定输出最大电压,然后改变脉动式电压的周期使地埋管在井筒内的振动加速度达到最大值;
当地埋管的振动加速度达到最大值时开始回填,将制备的回填料从地面井口填入井筒,分级回填深层回填区段需遵循以下原则:如果监测到地埋管振动加速度值开始降低,说明回填高度已经接近电磁铁的位置,需要暂停回填并提升电磁块位置后再进行下一级回填;如果地埋管振动加速度逐渐增大,说明回填高度低于电磁铁位置,可以继续回填直到振动加速度开始降低;
S5:回填浅层回填区段
回填浅层回填区段需遵循以下原则:一是在回填过程中保持电压恒定在最大值,且两路电磁铁极性相同;二是当回填到井口附近时,以相同速度缓慢提升两路电磁铁直到完全从地埋管抽出,然后关闭电源。
3.如权利要求2所述的浅层地热能地埋管换热器井筒干式回填方法,其特征在于,步骤S1中根据不均匀系数Cu值确定岩石碎屑外掺砂料粒径的方法是:如果不均匀系数Cu<5,表明岩石碎屑粒径较为均匀,属于不良级配,需要外掺粒径小于岩石碎屑的砂料,使得回填料粒径分布连续,达到连续级配;如果不均匀系数Cu>20,说明岩石碎屑中缺失某些粒径,属于不连续级配,需要外掺砂料使回填料粒径分布连续,达到连续级配。