CN105546860A - 一种提取利用地热能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提取利用地热能的装置及方法。本发明提取利用地热能的装置包括井筒、外管和换热装置；井筒的顶端和底端均开口并且井筒的底部深入地热源层，井筒内及套管内装有第一液体介质；外管的顶部封闭，底部开口；外管下端从井筒顶端插入到井筒内，外管与井筒通过固井水泥环固定；所述外管的上部为散热段，外管的中部为保温段，外管的下部为吸热段，吸热段位于地热源层内，保温段位于地热源层上方至散热段下方，与外管的换热段的对应位置的外侧设有换热装置，换热装置内装有第二液体介质。本发明所述提取利用地热能的装置及方法，可以用于干热岩地区或者地温梯度较高的地区，实现地热能的大面积开发，具有效率高、结构简单、成本低等优点。

Description

一种提取利用地热能的装置及方法

技术领域

本发明涉及新能源开发利用领域，尤其涉及一种提取利用地热能的装置及方法。

背景技术

目前，全世界都在寻找绿色能源。太阳能、风能已经较为普及，地热能也引起了人们的广泛关注。地热资源主要分为水热型和干热岩型，其中，干热岩及高地温梯度地层地热资源，在地球上的蕴藏量非常丰富。然而，地热技术的发展却不尽人意。

因为干热岩一般为致密性岩层，不具有渗透率、没有孔隙、储层位置深等特性，目前的技术多为人为压裂，制造岩层裂缝，采取注水产出的方法，提取地层热量。该方法通常需要多口井配合使用，例如，在注入井高压注入温度较低的水，使水沿着岩石的裂缝流动；同时在另一位置钻多个井用于回收高温水、汽等。成本很高耗费较多、对地表影响较大，并且存在着利用效率低、设备复杂等问题，具体表现在：地层热提取效率一般在1-5％左右，地下换热损失率高(大约在7％-12％之间)。因此，急需一种效率高、结构简单、成本低的地热能提取技术。

发明内容

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种提取利用地热能的装置及方法，可以用于干热岩地层或者地温梯度较高的地层，实现地热能的大面积开发，具有效率高、结构简单、成本低等优点。

一种提取利用地热能的装置，包括：井筒、外管和换热装置；井筒的顶端和底端均开口，并且井筒的底部深入地热源层，所述井筒内以及外管内装有第一液体介质；

外管的顶部封闭，底部开口；所述外管的下端从井筒的顶端插入到井筒内，所述外管通过固井水泥环与井筒固定；

所述外管的下部为吸热段，所述外管的中部为保温段，所述外管的上部为散热段，吸热段位于地热源层内；与外管的换热段的对应位置的外侧设有设有换热装置，所述换热装置内装有第二液体介质。

本发明的有益效果是：

在井筒内设置外管，外管放置的深度，可以根据井壁周围部分岩石的特性设置。井筒内的第一液体介质，经地热源层高温加热沸腾后，部分发生相变，成为蒸汽分子，产生高温蒸汽气流，向井筒的顶部快速上升。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动的状态，和外管的管壁以及第一液体介质的液面发生碰撞，部分蒸汽分子重新返回至第一液体介质中，随着蒸发的持续进行，套管内的蒸汽分子密度不断增大，最后达到饱和状态。套管的顶部封闭，使套管内的压力增大，温度上升，最后达到饱和蒸汽状态。而由于保温段的设置，使得蒸汽分子在传递过程中的热损失几乎为零。饱和蒸汽达到稳定状态后，井筒内的第一液体介质的顶部和底部的温度基本接近。当热量传递至散热段时，进一步对换热装置中的第二液体介质进行加热，第二液体介质达到沸点之后用于发电、供热等一切用于需要热源的场合。

本发明只需要一个井筒就可以完成上述过程，占地面积小；采用裸眼井段或外管直接使第一液体接受地热，，第一液体介质受热表面积大不需要其他导热物质传递热能。

利用本发明所述的提取利用地热能的装置进行提取地热能，地层热提取效率可以达到百分之九十以上。

因此，本发明所述的提取利用地热能的装置具有结构简单、成本低、产热高等优点。无论是发电或供热都无需地下水的产出和注入，真正实现了无污染和零排放。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述保温段位于地热源层的上方至散热段下方的部分。

优选地，所述保温段的底部位于地热源层内，所述保温段的顶部位于换热装置的下方。

采用上述进一步方案的有益效果是：保温段的底部位于地热源层的顶部的下方，避免热量损失；所述保温段的顶部位于换热装置的下方，有利于加强换热。

进一步，所述吸热段还包括高致密热源层对应的井筒。

如果所述吸热段的地层为高致密地层，可以保留裸眼井段，直接作为第一液体介质的容积空间，以井筒作为吸热段，井筒内的第一液体介质，受热表面积增加，吸热率增高，吸热效果好。如果所述吸热段的地层为非高致密地层，在外管的底部设有的吸热段，用于吸收地热源层的热量。

进一步，所述换热装置中的第二液体介质被加热沸腾后供发电设备和/或供热装置使用。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以满足发电、供热等需求。

进一步，所述外管的顶部设有减压阀、压力表和温度表。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于随时观测管内的压力、温度等情况，如果压力过高采用减压阀进行减压，保证安全，避免发生事故。

进一步，所述第一液体介质的沸点高于第二液体介质的沸点。

采用上述进一步方案的有益效果是：有利于快速将第二液体介质加热至一定温度，甚至将第二液体介质加热成蒸汽。易于发电设备/或供热装置使用。

进一步，所述地热源层为干热岩层或是高地温梯度地层。

采用上述进一步方案的有益效果是：干热岩或高地温梯度地层的温度较高，一般温度大于150摄氏度至500摄氏度，并且在地球上的蕴藏量非常丰富。

进一步，所述外管的保温段还包括包裹在外管外部的保温层。

对于保温层的材质，可以优先选择导热系数较低的保温材料，例如：聚氨酯等发泡材料等等。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过保温层的设置可以减少热量的损失，提高地热的提取效率。

进一步，所述外管的保温段还包括内管，内管设于外管内部，内管的顶部和底部分别通过密封环与外管密封，所述内管和外管之间形成密闭的真空腔。

采用上述进一步方案的有益效果是：在井筒内设置外管和内管，形成双层真空套管，套管放置的深度可以根据井壁周围部分岩石的特性设置。井筒内的第一液体介质经地热源层的高温加热沸腾后，部分发生相变，成为蒸汽分子，产生高温蒸汽气流，向井筒的顶部快速上升，由于蒸汽分子处于紊乱的热运动的状态，和套管的管壁以及第一液体介质的液面发生碰撞，部分蒸汽分子，重新返回至第一液体介质中，随着蒸发的持续进行，套管内的蒸汽分子密度不断增大，最后达到饱和状态。套管内的压力增大，温度上升。而由于双层管真空腔或套管外保温的设置，使得保温效果很好，热损失几乎为零。饱和蒸汽达到稳定状态后，井筒内的第一液体介质的顶部和底部的温度基本接近，进一步对换热装置中的第二液体介质进行加热，第二液体介质沸腾之后用于发电、供热等一切用于需要热源的场合。

进一步，所述密封环的材质为记忆合金。

采用上述进一步方案的有益效果是：使用时，只需要将密封环分别置于内管的顶部和底部，记忆合金受热后产生膨胀，形成密封，具有使用简单、密封效果好等优点。

本发明提供一种提取利用地热能的方法，包括以下步骤：

1)由地面向地热源层钻井，形成井筒，井筒的底部深入地热源层；

2)将外管置于井筒内，根据地热源层的岩层性质确定外管的在井筒中的深度，如果地热源层是高致密岩层，井筒非常规则，外管的底部可以放置在地热源层的顶部下方。所述外管的上部为换热段，外管的中部为保温段，外管的下部为吸热段，吸热段位于地热源层内；将外管的顶部封闭，外管的底部位于地热源层；外管和井筒之间利用固井水泥环固定；

3)向井筒内及外管内加入第一液体介质，第一液体介质的用量根据吸热段的地层厚度及温度确定；

4)在外管的换热段处安装换热装置，换热装置内装有第二液体介质；

5)将换热装置的出口与发电设备/或供热靶向的换热装置的入口连接。

采用上述方案的有益效果是：本发明所述的提取利用地热能的方法操作简单，只需要一个井筒就可以完成上述过程，占地面积小；采用高致密岩层裸眼井段或外管直接使第一液体介质接受地热，不需要其他导热物质传递热能，第一液体介质受热表面积大。因此，本发明所述的提取利用地热能的装置具有结构简单、成本低、产热高等优点。无论是发电或供热都无需地下水的产出和注入，真正实现了无污染和零排放。

附图说明

图1为本发明所述提取利用地热能的装置的纵剖面图(具有真空腔)；

图2为本发明所述提取利用地热能的装置在A-A处的剖视图(具有真空腔)；

图3为本发明所述提取利用地热能的装置的纵剖面图(具有保温层)；

图4为本发明所述提取利用地热能的装置在A-A处的剖视图(具有保温层)。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、发电设备，2、供热装置，3、换热装置，4、固井水泥环，5、内管，6、密封环，7、井筒，8、回落的蒸汽分子，9、上升的蒸汽分子，10、第一液体介质，11地表面，12、一般地层，13、地热源层，14、外管，15、减压阀，16、压力表，17、温度表，18、真空腔，19、保温层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-4所示，提取利用地热能的装置，包括：井筒7、外管14和换热装置3；井筒7的顶端和底端均开口，并且井筒7的底部深入地热源层13，所述井筒7内装有第一液体介质；

外管14的顶部封闭，底部开口；所述外管14套设于井筒7内，即外管14的下端从井筒7的顶端插入到井筒7内，所述外管14通过固井水泥环4与井筒7固定，所述外管14包括吸热段、保温段和散热段，散热段位于外管14的上部，保温段位于外管14的中部，吸热段位于外管14的下部，所述吸热段位于地热源层13内。

本发明对于外管14的上部、中部以及下部并无具体参数的限制，具体使用时，可以根据实际的情况具体设置上部、中部以及下部的长度距离。

如果地热源层13是高致密岩层，井筒7非常规则，高致密岩层对应的井筒部分也可以用于吸收地热源层13的热量。

散热段位于外管14的上部，与外管14的换热段的位置对应处的外侧设有换热装置3，所述换热装置3内装有第二液体介质。

所述保温段的底部位于地热源层13的顶部的下方，所述保温段的顶部位于换热装置的下方。

所述换热装置3中的第二液体介质被加热沸腾后，供发电设备/或供热装置使用。

所述外管14的顶部设有减压阀15、压力表16和温度表17。

所述第一液体介质的沸点高于第二液体介质的沸点。

所述地热源层13为干热岩层或高梯度地温地层。

对于保温段，可以通过以下两种方式实现。

如图3和图4，采用的是保温层的方式，所述外管14的保温段包括包裹在外管14外部的保温层19。

如图1和图2，采用的是真空腔的方式，所述外管14的保温段还包括内管5，内管5套设于外管14内部，内管5的顶部和底部分别通过金属密封环6与外管14密封，所述内管5和外管14之间形成密闭的真空腔18。所述密封环6的材质为记忆合金。

使用时，可以通过以下步骤来提取利用地热能：

1)由地面向地热源层13钻井，形成井筒7，井筒7的底部深入地热源层13；

2)将外管14置于井筒7内，根据地热源层13的岩层性质，确定外管14的在井筒7中的深度，所述外管14的上部为换热段，外管14的中部为保温段，外管14的下部为吸热段；将外管14的顶部封闭，外管14的底部位于地热源层13；外管14和井筒7之间利用固井水泥环4固定；

3)向井筒7的外管14内加入第一液体介质，第一液体介质的用量根据吸热段的地层厚度以及温度确定；具体的确定方法可以参照本领域的常规计算方法；

4)在外管14的换热段处安装换热装置3，换热装置3内装有第二液体介质；

5)将换热装置3与发电设备1和/或供热装置2的做功部分连接。

本发明对于固井水泥环并没有特殊限制，只要能将外管固定在井筒内即可，具体实施时，可以采用油田固井使用的水泥材质。

本发明对于钻井技术无特殊限制，一般情况下，包括地质录井、岩层性质确认、地球物理测井、井下施工作业、套管安装等。可以根据具体的实际情况选择合适的钻井技术。

本发明对于发电设备无特殊限制，可以为汽轮机发电机组、螺杆膨胀机发电机组等等。

本发明对于供暖、供热水设备无特殊的限制，可以根据具体的情况选择管路的连接方式，设置一个或多个相应的供暖、供热水设备，采取并联、串联以及其他连接方式，在管路设置各种控制部件、检测部件，例如：阀门、流量计等等。

本发明所述的提取利用地热能的装置及方法不仅限于上述的供暖、供热、发电等用途，适用于一切与热相关的场合。

可以选择耐高温、耐高压和耐腐蚀的材质作为外管的材质，例如J55特钢。

本发明的附图1-4只用于说明本发明技术方案的结构，并不代表实际的比例关系与具体参数，本发明所述的装置的规格参数，可以根据实际情况进行适当的选择。

在上面的叙述中，如果所述吸热段的地层为高致密地层，可以保留井筒，直接作为第一液体介质的容积空间，用于更好的吸收地热源层的热量，其余设置均不变。

下面通过两个具体实施案例来具体解释本发明的技术方案。

实施例1

如图1和图2所示，提取利用地热能的装置，包括：井筒7、外管14和换热装置3；井筒7的顶端和底部端均开口，并且井筒7的底部深入干热岩层或高地温梯度地层，所述井筒7内装有第一液体介质；

外管14的顶部封闭，底部开口，在外管14的顶部设有减压阀15、压力表16和温度表17，压力表16用于观察外管14内的压力，温度表17用于观察外管14内温度，当发现压力表16的读数过高时，打开减压阀15进行减压，从而避免发生事故。

所述外管14套设于井筒7内，即外管14的下端从井筒7的顶端插入到井筒7内，所述外管14与井筒7通过固井水泥环4固定，固井水泥环4的材质为油田固井水泥。

外管14由上到下依次为散热段、保温段和吸热段，所述散热段位于外管14的上部，所述保温段位于外管14的中部，所述吸热段位于外管14的中部。所述吸热段位于地热源层13内。

当地热源层13为一般地热源层的情况下(指除致密地层以外的情况)，外管14的底部靠近井筒7的底部设置；当地热源层13为高致密地层，例如花岗岩时，外管14的底部与井筒7的底部留有一段距离，此时，吸热段还包括地热源层13对应的井筒部分。

散热段位于外管14的上部，与外管14换热段的对应处的外侧设有换热装置3，所述换热装置3内装有第二液体介质。

在设置时，所述保温段的底部最好位于地热源层13的顶部的下方或者保温段的底部与地热源层13的顶部齐平，避免地热在传递过程中损失，所述保温段的顶部位于换热装置的下方，同时散热段与换热装置的换热面相对应，这样设置有利于使热量由外管传递至换热装置中。

所述换热装置3中的第二液体介质，被加热沸腾后供发电设备/或供热装置使用。

所述第一液体介质的沸点高于第二液体介质，例如第一液体介质为水，第二液体介质为氟利昂等低沸点介质。

对于换热装置3与发电装置或供热装置连接时，可以采用合适的管路进行连接，并可以进一步在管路上设置阀门等控制部件，方便打开或关闭。

换热装置3，也可以通过管道与发电装置或供热装置连接，并形成循环的管路，换热装置3产生的热水或蒸汽，供发电装置或供热装置使用，发电装置或供热装置产生的温度相对比较低的介质再送入换热装置3中。

所述外管14的保温段包括内管5，内管5套设于外管14内部，内管5的顶部和底部，分别通过密封环6与外管14密封，所述内管5和外管14之间，形成密闭的真空腔18。所述密封环6的材质为记忆合金。

发明人在研究中意外的发现，当井筒的直径比外管的直径大10厘米左右，外管的直径与内管的直径大1-5厘米的时候，保温段保温的效果特别好。

使用时，可以通过以下步骤来提取利用地热能：

1)由地表面11向地热源层13钻井，形成井筒7，井筒7由上到下对应的地层，分别为地表面11、一般地层12和地热源层13(例如：干热岩层或高梯度地温地层)，井筒7的底部深入干热岩层或高梯度地温地层，井筒7的底部与干热岩层或高梯度地温地层连通。

2)将外管14置于井筒7内，外管14的底部深入地热源层13，所述外管14由下到上依次设置有吸热段、保温段和散热段；根据地热源层13的性质，确定外管14的在井筒7中的深度，当为一般地热源层13的情况下(指除致密地层以外的情况)，外管14的底部靠近井筒7的底部；当地热源层13为高致密地层，例如花岗岩时，外管14的底部与井筒7的底部留有一段距离，此时，吸热段还包括地热源层13对应的井筒部分。

3)向井筒7内加入第一液体介质。

4)将外管14和井筒7之间用固井水泥密封，使外管14和井筒7固定；

5)将内管5置于外管14内，内管5位于外管14的保温段，内管5与外管14的管壁之间，形成密闭的真空腔18，内管5的顶部和底部，分别通过环状的记忆合金密封环6与外管14的内管壁密封。内管5的底部位于地热源层13顶部下方，或者内管5的底部与地热源层13顶部齐平。

6)将外管14的顶部封闭，在外管14换热段的对应处安装换热装置3，换热装置3内装有第二液体介质，换热装置3的换热面，与外管14的换热段相对应；

7)将换热装置3的出口，与发电设备1/或供热装置2的换热设备连接。

上述装置的工作原理：地热源层13具有的高地温热量将第一液体介质10加热，超过沸点后，第一液体介质10变成上升的蒸汽分子9，上升的蒸汽分子9的一部分，遇到温度较低的外管14后，变成回落的蒸汽分子8，另一部分上升的蒸汽分子9运动至散热段，将其携带的热量交换至换热装置3中，使散热器3中的第二液体介质加热沸腾。加热沸腾后的第二液体介质供发电设备1或供热装置2使用。

实施例2

如图3和图4所示，提取利用地热能的装置，包括：井筒7、外管14和换热装置3；井筒7的顶端和底端均开口，并且井筒7的底部深入地热源层13，所述井筒7内的外管14装有第一液体介质；

外管14的顶部封闭，底部开口，在外管14的顶部设有减压阀15、压力表16和温度表17，压力表16用于观察外管14内的压力，温度表17用于观察外管14内温度，当发现压力表16的读数过高时，打开减压阀15进行减压，从而避免发生事故。

所述外管14套设于井筒7内，即外管14的下端从井筒7的顶端插入到井筒7内，所述外管14与井筒7之间，通过固井水泥环4固定，固井水泥环4的材质为油田固井水泥。

外管14由下到上依次为吸热段、保温段和散热段，吸热段位于外管14的下部，保温段位于外管14的中部，散热段位于外管14的上部。

当为一般地热源层13的情况下(指除致密地层以外的情况)，外管14的底部靠近井筒7的底部设置；当地热源层13为高致密地层，例如花岗岩时，外管14的底部与井筒7的底部留有一段距离，此时，吸热段还包括地热源层13对应的井筒部分。

散热段位于外管14的上部，与外管14的换热段的对应处设有换热装置3，所述换热装置3内装有第二液体介质。

所述保温段的底部位于地热源层13的顶部下方，或者保温段的底部与地热源层13的顶部齐平，避免地热在传递过程中的热量损失，所述保温段的顶部置于换热装置的下方，同时散热段与换热装置的换热面相对应，这样设置有利于使热量由外管传递至换热装置中。

所述换热装置3中的第二液体介质被加热沸腾后，供发电设备/或供热装置使用。

所述第一液体介质的沸点，高于第二液体介质的沸点，例如第一液体介质为水，第二液体介质为氟利昂等低沸点介质。

对于换热装置3与发电装置或供热装置连接时，可以采用合适的管路进行连接，并可以进一步的在管路上设置阀门等控制部件，方便打开或关闭。

换热装置3，也可以通过管道与发电装置或供热装置连接，并形成循环的管路，换热装置3产生的热水或蒸汽，供发电装置或供热装置使用，发电装置或供热装置，产生的温度相对比较低的介质再送入换热装置3中。

所述外管14的保温段包括包裹在外管14外部的保温层19,保温层19的材质为聚氨酯等发泡材料。

使用时，可以通过以下步骤来提取利用地热能：

1)由地表面11向地热源层13钻井，形成井筒7，井筒7由上到下对应的地层分别为地表面11、一般地层12、地热源层13(例如干热岩层或高梯度地温地层)，井筒7的底部深入地热源层13，井筒7的内部与地热源层13连通。

2)将外管14置于井筒7内，外管14底部伸入地热源层13；外管14由上到下依次为散热段、保温段和吸热段，散热段位于外管14的上部、保温段位于外管14的中部，吸热段位于外管14的下部，所述吸热段位于地热源层13内；根据地热源层13的岩层性质，确定外管14的在井筒7中的深度，当为一般地热源层的情况下(指除高致密地层以外的情况)，外管14的底部靠近井筒7的底部；当地热源层13为高致密地层时，例如花岗岩，外管14的底部与井筒7的底部留有一段距离，此时，吸热段还包括地热源层13对应的井筒部分。外管14的保温段，事先沿管周围包裹了保温层19。保温层19的底部位于地热源层13顶部之下，或者保温层19的底部与地热源层13顶部齐平。

3)向井筒7内的外管14中加入第一液体介质。

4)将外管14和井筒7之间用固井水泥密封，使外管14和井筒7固定。

5)将外管14的顶部封闭，在外管14的换热段处，安装换热装置3，换热装置3内装有第二液体介质，换热装置3的换热面，与外管14的换热段相对应。

6)将换热装置3的出口，与发电设备1和/或供热装置2的换热设备连接。

上述装置的工作原理：地热源层13具有的高热量，将第一液体介质10加热，超过沸点后，第一液体介质10发生相变，部分液体变成上升的蒸汽分子9，上升的蒸汽分子9一部分遇到温度较低的外管14后，上升的蒸汽分子9一部分变成回落的蒸汽分子8，另一部分上升的蒸汽分子9运动至散热段，将其携带的热量交换至换热装置3中，使散热器3中的第二液体介质加热沸腾。加热沸腾后的第二液体介质，供发电设备1或供热装置2使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提取利用地热能的装置，其特征在于，包括：井筒(7)、外管(14)和换热装置(3)；井筒(7)的顶端和底端均开口，并且井筒(7)的底部深入地热源层(13)，所述井筒(7)内及外管(14)内装有第一液体介质；

外管(14)的顶部封闭，底部开口；所述外管(14)下端从所述井筒(7)顶端插入所述井筒(7)内，所述外管(14)通过固井水泥环(4)与井筒(7)固定，所述外管(14)的上部为散热段，所述外管(14)的中部为保温段，所述外管(14)的下部为吸热段，所述吸热段位于地热源层(13)内；与外管(14)的换热段的对应位置的外侧设有换热装置(3)，所述换热装置(3)内装有第二液体介质。

2.根据权利要求1所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述吸热段还包括高致密热源层对应的井筒。

3.根据权利要求1所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述保温段的底部位于地热源层(13)内，所述保温段的顶部位于换热装置(3)的下方。

4.根据权利要求1所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述换热装置(3)中的第二液体介质被加热沸腾后供发电设备和/或供热装置使用；所述外管(14)的顶部设有减压阀(15)、压力表(16)和温度表(17)。

5.根据权利要求1所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述第一液体介质的沸点高于第二液体介质的沸点。

6.根据权利要求1所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述地热源层(13)为干热岩层或高地温梯度地层。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述外管(14)的保温段还包括包裹在外管(14)外部的保温层(19)。

8.根据权利要求1-6任一项所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述外管(14)的保温段还包括内管(5)，内管(5)套设于外管(14)内部，内管(5)的顶部和底部分别通过密封环(6)与外管(14)密封，所述内管(5)和外管(14)之间形成密闭的真空腔(18)。

9.根据权利要求8所述一种提取利用地热能的装置，其特征在于，所述密封环(6)的材质为记忆合金。

10.一种提取利用地热能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)由地面向地热源层(13)钻井，形成井筒(7)，井筒(7)的底部深入地热源层(13)；

2)将外管(14)置于井筒(7)内，根据地热源层(13)的岩层性质，确定外管(14)在井筒(7)中的深度，所述外管(14)的上部为换热段，外管(14)的中部为保温段，外管(14)的下部为吸热段，将外管(14)的顶部封闭，外管(14)的底部位于地热源层(13)，外管(14)和井筒(7)之间利用固井水泥环(4)固定；

3)向井筒(7)内及外管(14)内加入第一液体介质，第一液体介质的用量，根据吸热段的地层厚度及温度确定；

4)在外管(14)的换热段处安装换热装置(3)，换热装置(3)内装有第二液体介质；

5)将换热装置(3)的出口与发电设备(1)和/或供热装置(2)的入口连接。