CN109812998A - 一种中深层高效换热地热井系统 - Google Patents
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Abstract
一种中深层高效换热地热井系统，包括地上换热系统和地下换热系统，所述地下换热系统包括换热管、换热井以及储热层，所述换热管位于所述换热井内，所述换热管与所述地上换热系统连通，所述换热管包括依次连通的地热井入水管段、地热井U型管段以及地热井出水管段，所述地热井入水管段和所述地热井出水管段的部分以及所述地热井U型管段位于所述储热层内；所述地热井入水管段和所述地热井出水管段分别连通所述地上换热系统；所述换热井包括相互连接的地热井一开套管和地热井二开套管，所述地热井一开套管位于所述地热井入水管段和所述地热井出水管段外侧，所述地热井二开套管部分伸入所述储热层。本发明具有节能环保、换热率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于地热井及地热能利用技术领域，特别涉及一种中深层高效换热地热井系统。
背景技术
地热水供热比其他能源供热具有节省矿物燃料和不造成城市大气污染的特殊优点，作为一种可供选择的新能源，其开发和利用正在受到重视。
地热水开采系统按利用方式分有直接利用和间接利用两种：直接利用是把地热水直接引入热用户系统；间接利用是通过表面式换热器，以地热水加热二次水,二次水进入热用户系统循环供热。直接利用的地热水供热系统大量开采地下水，这会使地下水补给不足地下水位逐年下降，并且地热水中含有硫化氢等成分对地热水供热系统的管道和设备会造成腐蚀。间接利用的地热水供热系统较复杂、基建投资较高，且地热水供热系统中的换热器也会有腐蚀结垢的缺点。
近年来业内又兴起一种同心轴式单井换热技术，其存在最主要的问题是换热效率较低。如果能够采用一种简单的办法，较为高效地吸收地下的热量进行应用就比较理想了。
发明内容
本发明的目的是提供一种中深层高效换热地热井系统，具有节能环保、换热率高的优点。
本发明所采用的技术方案为：
一种中深层高效换热地热井系统，包括地上换热系统和地下换热系统，所述地下换热系统包括换热管、换热井以及储热层，所述换热管位于所述换热井内，所述换热管与所述地上换热系统连通，所述换热管包括依次连通的地热井入水管段、地热井U型管段以及地热井出水管段，所述地热井入水管段和所述地热井出水管段的部分以及所述地热井U型管段位于所述储热层内；所述地热井入水管段和所述地热井出水管段分别连通所述地上换热系统；所述换热井包括相互连接的地热井一开套管和地热井二开套管，所述地热井一开套管位于所述地热井入水管段和所述地热井出水管段外侧，所述地热井二开套管部分伸入所述储热层。
采用上述技术方案，将循环水直接送入换热管与储热层进行热交换，循环水经过储热层可高效地吸收地下的热量，相比现有技术将地热水取出后进行热交换的换热效率更高。同时采用“取热不取水”的方法，不需要回灌，从而避免了对地热水的过度开采，造成地下水位下降，也避免了地热尾水对环境的影响。
进一步优选为：所述储热层包括砂岩含水层和泥岩层，所述地热井二开套管位于所述砂岩含水层处的套管换为筛管。
采用上述技术方案，地热水可通过筛管在套管内外流通，地热水可充分与循环水进行热交换，热交换效果更好。
进一步优选为：在所述泥岩层底端过渡到所述砂岩含水层顶端的过渡位置处设置有特制止水器，所述特制止水器与所述地热井二开套管连接。
采用上述技术方案，通过设置特制止水器可分隔开上部冷水和地热水，避免了地热水涌入地层上部污染上部冷水，起到了绿色环保的效果，同时也避免了上部冷水流入储热层降低储热层的温度。
进一步优选为：所述地热井一开套管与地热井井壁的环空处采用固井水泥整段全固井。
采用上述技术方案，通过整段全固井，避免了承压地热水涌入上部，对上部冷水层污染；同时也避免了上部冷水流出冷却地热水；并且通过整段全固井可对流经循环水达到保温的效果。
进一步优选为：所述地热井一开套管与地热井二开套管通过穿袖连接。
采用上述技术方案，地热井二开套管小于地热井一开套管保证二开段的井壁稳定性，也节约了钻井成本。
进一步优选为：所述特制止水器为联体伞式止水器。
采用上述技术方案，特制止水器的止水效果更好。
进一步优选为：所述地热水井入水管段上设置有地热井循环泵，所述地热井出水管段上设置有用户循环泵。
采用上述技术方案，通过分别对各段的循环水进行加压，使循环水循环更流畅。
进一步优选为：所述换热管内装有循环水，所述循环水为纯净水。
采用上述技术方案，纯净水对管道不会产生腐蚀结垢，这使管道更耐用。
进一步优选为：位于所述地热井一开套管内的所述地热井入水管段和所述地热井出水管段的管段外表面设置有保温层。
采用上述技术方案，保温层具有保温效果，循环水换热后传输时热量损失较小，提高了地热能的利用率。
一种中深层高效换热地热井系统的换热方法，换热的步骤包括：
(1)循环水通过地热井入水管段进入储热层；
(2)循环水在储热层处通过换热管与储热层换热；
(3)换热后的循环水通过地热井出水管段输送到地上换热系统供用户使用；
(4)使用后的循环水回到地热井入水管段继续循环换热，重复步骤(1)。
附图说明
图1是实施例的结构示意图，示意出了中深层高效换热地热井系统的具体结构；
图中，1、地上换热系统；2、地下换热系统；3、换热管；4、换热井；5、地热井入水管段；6、地热井U型管段；7、地热井出水管段；8、地热井一开套管；9、地热井二开套管；10、止水器；11、筛管；12、地热井循环泵；13、用户循环泵；14、储热层；15、砂岩含水层；16、泥岩层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,一种中深层高效换热地热井系统，包括地上换热系统1和地下换热系统2。所述地下换热系统2包括换热管3、换热井4以及储热层14，所述换热管3位于所述换热井4内，所述换热管3与所述地上换热系统1连通。
所述换热管3包括依次连通的地热井入水管段5、地热井U型管段6以及地热井出水管段7。所述地热井入水管段5和所述地热井出水管段7的部分以及所述地热井U型管段6位于所述储热层14内，所述地热井入水管段5和所述地热井出水管段7分别连通所述地上换热系统1，所述地热水井入水管段5上设置有地热井循环泵12，所述地热井出水管段7上设置有用户循环泵13。循环水通过所述地热井入水管段5进入储热层14，通过换热管3同储热层14进行热量交换，换热效率高。
所述换热井4包括相互连接的地热井一开套管8和地热井二开套管9，所述地热井一开套管8和地热井二开套管9均为石油套管。所述地热井一开套管8位于所述地热井入水管段5和所述地热井出水管段7外侧，所述地热井二开套管9部分伸入储热层14。所述储热层14包括砂岩含水层15和泥岩层16，所述地热井二开套管9位于所述砂岩含水层15处的套管为筛管11。在所述泥岩层16底端过渡到所述砂岩含水层15顶端的过渡位置处设置有特制止水器10，所述特制止水器10与所述地热井二开套管9连接。所述特制止水器10优先为联体伞式止水器。通过换热井4内的套管对所述换热井4井壁进行加固，可有效防止所述换热井4井壁坍塌，同时所述储热层14中的地热水通过所述换热井4的套管进入套管内与换热管3内的循环水换热，这为换热提供了一个空间。
所述地热井一开套管8与地热井井壁的环空处采用固井水泥整段全固井。位于所述地热井一开套管8内的所述地热井入水管段5和所述地热井出水管段7的管段外表面设置有保温层，所述保温层由现有的橡塑保温材料制成。
本实施例中的循环水可选用自来水，纯净水，所述循环水优选为纯净水。
本实施例中所述地热井一开套管8和所述地热井二开套管9的连接方式采用的穿袖连接。
一种中深层高效换热地热井系统的换热方法，换热的步骤包括：
(1)循环水通过地热井入水管段5进入储热层14；
(2)循环水在储热层14处通过换热管3与储热层14换热；
(3)换热后的循环水通过地热井出水管段7输送到地上换热系统1供用户使用；
(4)使用后的循环水回到地热井入水管段5继续循环换热，重复步骤(1)。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种中深层高效换热地热井系统，包括地上换热系统(1)和地下换热系统(2)，所述地下换热系统(2)包括换热管(3)、换热井(4)以及储热层(14)，所述换热管(3)位于所述换热井(4)内，所述换热管(3)与所述地上换热系统(1)连通，其特征在于：所述换热管(3)包括依次连通的地热井入水管段(5)、地热井U型管段(6)以及地热井出水管段(7)，所述地热井入水管段(5)和所述地热井出水管段(7)的部分以及所述地热井U型管段(6)位于所述储热层(14)内；所述地热井入水管段(5)和所述地热井出水管段(7)分别连通所述地上换热系统(1)；所述换热井(4)包括相互连接的地热井一开套管(8)和地热井二开套管(9)，所述地热井一开套管(8)位于所述地热井入水管段(5)和所述地热井出水管段(7)外侧，所述地热井二开套管(9)部分伸入所述储热层(14)。
2.根据权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，所述储热层(14)包括砂岩含水层(15)和泥岩层(16)，所述地热井二开套管(9)位于所述砂岩含水层(15)处的套管换为筛管(11)。
3.根据权利要求2所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，在所述泥岩层(16)底端过渡到所述砂岩含水层(15)顶端的过渡位置处设置有特制止水器(10)，所述特制止水器(10)与所述地热井二开套管(9)连接。
4.根据权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，所述地热井一开套管(8)与地热井井壁的环空处采用固井水泥整段全固井。
5.根据权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，所述地热井一开套管(8)与地热井二开套管(9)通过穿袖连接。
6.根据权利要求3所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，所述特制止水器(10)为联体伞式止水器。
7.根据权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，所述地热水井入水管段(5)上设置有地热井循环泵(12)，所述地热井出水管段(7)上设置有用户循环泵(13)。
8.根据权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，所述换热管(3)内装有循环水，所述循环水为纯净水。
9.根据权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统，其特征在于，位于所述地热井一开套管(8)内的所述地热井入水管段(5)和所述地热井出水管段(7)的管段外表面设置有保温层。
10.基于权利要求1所述的中深层高效换热地热井系统的换热方法，其特征在于，换热的步骤包括：
(1)循环水通过地热井入水管段(5)进入储热层(14)；
(2)循环水在储热层(14)处通过换热管(3)与储热层(14)换热；
(3)换热后的循环水通过地热井出水管段(7)输送到地上换热系统(1)供用户使用；
(4)使用后的循环水回到地热井入水管段(5)继续循环换热，重复步骤(1)。
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| CN201910228098.9A Withdrawn CN109812998A (zh) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | 一种中深层高效换热地热井系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
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