CN111964133A - 一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，它包括地热井、储热装置、热泵机组，地热井是由废弃油井改造成的套管式地热井，每年从3月初到9月末，系统进行储热，通过地热把低温水加热，反复循环把储热装置内的低温水全部换掉；当水箱底部的水温达到所设置的温度时，进水管和出水管关闭，储热装置进入静态保温模式；若某一时刻，水箱底部水温低于所设定值，进水管的感应开关和出水管的感应开关将同时自动开启，重复上述过程直到再次进入静态保温模式；每年从10月初到第二年2月末，进入采暖期，一是储热装置通对外界提供热水，二是废弃油井获取地热能直接加热提供热水。本发明广泛适用于北方有废弃油井的冬季采暖地区。

Description

一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统
一、技术领域：
本发明涉及的是采暖储热技术领域，具体涉及的是一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统。
二、背景技术：
我国石油资源丰富，全国大约共有近7000口废弃油井，油井深度一般在1000~3000m，有的更深，地层深处蕴藏丰富的地热资源。对废弃油井稍加改造，就可变废为宝，用于绿色、清洁能源地热能的开发，还可以减少常规地热能开发所需的钻井费用。
采用“取热不取水”套管式地热井，具有不破坏地下水资源和不受含水层条件限制等优点，但存在取热速率低的问题，为满足冬季供热需要大量钻井，导致系统投资高，同时在非采暖期地热井闲置，能源利用率不高。
目前，太阳能跨季节储热技术愈发成熟，但所需太阳能集热器面积较大并且价格高，同时太阳能具有间歇不稳定的缺点。与其相比，利用地热能进行储热，可以全年运行并且不受外界气候影响，能够连续高效储热。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，这种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统通过春、夏、秋三季储热，冬季取出供热，可以降低地热钻井费用，提高地热利用效率，满足更大负荷需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统包括地热井、储热装置、热泵机组，地热井是由废弃油井改造成的套管式地热井，通过将保温管插入废弃油井中形成同心套管，冷水被注入到保温管与废弃油井井壁之间的环形空间，地层岩石将热量源源不断地传给冷水，冷水吸收热量到达废弃油井底部后流进保温管内，再返回至地上，从而获取地热能，得到热水；地热井通过管线与储热装置形成循环回路；储热装置包括换热器、水箱、保温体、进水管、出水管，水箱内固定多个第一导流板和多个第二导流板，多个第一导流板并排固定在水箱内，第二导流板也并排固定在水箱内，第一导流板和第二导流板上下交错设置，进水管和出水管带有感应开关；
每年从3月初到9月末，系统进行储热，通过废弃油井获取热水，经由供水管道输送，通过进水管进入储热装置的水箱，水箱内原有的低温水通过出水管进入回水管道，从而将水箱内原有的低温水换掉，低温水流注到废弃油井中，通过地热把低温水加热，反复循环把储热装置内的低温水全部换掉；当水箱底部的水温达到所设置的温度时，进水管和出水管关闭，储热装置进入静态保温模式；若某一时刻，水箱底部水温低于所设定值，进水管的感应开关和出水管的感应开关将同时自动开启，重复上述过程直到再次进入静态保温模式；
每年从10月初到第二年2月末，进入采暖期后，一方面，储热装置通过U型换热器进行热交换对外界提供热水，另一方面，废弃油井获取地热能直接加热提供热水，从这两部分获取的热水再经过热泵机组进一步处理后配送给所需的热用户。
上述方案中水箱为BDF不锈钢水箱。
上述方案中换热器为U型换热器，用于外界取热。
上述方案中保温体的制备材料为气凝胶和混凝土组合或超细玻璃棉和混凝土组合。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，将废弃油井改造为地热井并进行跨季节储能，提高地热利用效率，增加系统供热能力，为充分利用地热能源解决北方采暖问题提供新途径。
2、本发明提出的一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，将储能装置与智能监测控制相结合实现模式自动控制及转换，并在内部设置分流隔板提高储热效率并保证供热稳定。
3、本发明采用“取热不取水”的套管式地热井提取地热能，通过春、夏、秋三季储热，冬季取出供热，可以降低地热钻井费用，提高地热利用效率，满足更大负荷需求，具有显著的节能减排优势，可广泛适用于北方有废弃油井的冬季采暖地区，具有重要的社会意义和应用价值。
四、附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明中热泵机组阶梯式取热并供热工作原理图；
图4是本发明释热期工作过程示意图；
图5是本发明储热期工作过程示意图。
图中：1-废弃油井，2-储热装置，3-热泵机组，4-热用户，5-进水管，6-出水管，7保温管。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
结合图1-图5所示，这种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统包括地热井、储热装置2、热泵机组3，地热井是由废弃油井改造成的套管式地热井，通过将保温管7插入废弃油井1形成同心套管，地层岩石将热量源源不断地传给注入外层环形空间的冷水，冷水吸收热量到达废弃油井底部后流进保温管7内，再返回至地上，从而获取地热能，得到热水；地热井通过管线与储热装置2形成循环回路。
地热井为保温管7插入废弃油井1形成“取热不取水”套管式地热井。本系统取热采用套管技术，岩石热量传给注入的冷水，冷水吸收热量到达底部后流进保温管7内，再返回至地上。地层岩石将热量源源不断的向套管周围的岩石传递，传热速率即为装置取热速率，供热十分稳定。
储热装置2包括换热器、水箱、保温体、进水管5、出水管6，水箱内固定多个第一导流板和多个第二导流板，多个第一导流板并排固定在水箱内，第二导流板也并排固定在水箱内，第一导流板和第二导流板上下交错设置，进水管5和出水管6带有感应开关。
换热器为U型换热器，用于外界取热；水箱为BDF不锈钢水箱；保温体材料为气凝胶、超细玻璃棉、混凝土等。
热泵机组3一方面通过储热装置2内部的U型换热器取热获得热水，另一方面通过改造后的废弃油井1获取地热能获得热水，热泵机组3通过四级利用进行供暖。
本发明工作主要分为两个阶段：储热期和释热期。储热期从3月初开始进行到9月末结束。通过套管获取热水，再通过地热泵加压输送到热用户4附近的地下储热装置2，由带有感应开关的进水管5进入储热装置2的水箱，低温水通过带有感应开关的出水管6进入回水管道，流注到地热井的环形空间中，地热将低温水加热。以此反复循环将储热装置2原存的低温水全部替换。当水箱底部的水温达到所设置的温度时，进出水管关闭，储热装置2进入静态保温模式。若某时刻，水箱底部水温低于所设定值，感应开关将自动开启，重复上述过程直到再次进入静态保温模式。
释热期是从10月初到第二年2月末。进入采暖期后，一方面储热装置2通过内部的U型换热器与外界进行热交换获得热水，另一方面通过改造后的废弃油井1获取地热能直接提供热水。从这两部分获取的热水在热泵机组3的进一步处理后配送给热用户4。

Claims (4)

1.一种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，其特征在于：这种用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统包括地热井、储热装置（2）、热泵机组（3），地热井是由废弃油井改造成的套管式地热井，通过将保温管（7）插入废弃油井（1）中形成同心套管，冷水被注入到保温管（7）与废弃油井井壁之间的环形空间，地层岩石将热量源源不断地传给冷水，冷水吸收热量到达废弃油井底部后流进保温管（7）内，再返回至地上，从而获取地热能，得到热水；地热井通过管线与储热装置（2）形成循环回路；储热装置（2）包括换热器、水箱、保温体、进水管（5）、出水管（6），水箱内固定多个第一导流板和多个第二导流板，多个第一导流板并排固定在水箱内，第二导流板也并排固定在水箱内，第一导流板和第二导流板上下交错设置，进水管（5）和出水管（6）带有感应开关；
每年从3月初到9月末，系统进行储热，通过废弃油井（1）获取热水，经由供水管道输送，通过进水管（5）进入储热装置（2）的水箱，水箱内原有的低温水通过出水管（6）进入回水管道，从而将水箱内原有的低温水换掉，低温水流注到废弃油井（1）中，通过地热把低温水加热，反复循环把储热装置（2）内的低温水全部换掉；当水箱底部的水温达到所设置的温度时，进水管（5）和出水管（6）关闭，储热装置（2）进入静态保温模式；若某一时刻，水箱底部水温低于所设定值，进水管（5）的感应开关和出水管（6）的感应开关将同时自动开启，重复上述过程直到再次进入静态保温模式；
每年从10月初到第二年2月末，进入采暖期后，一方面，储热装置（2）通过U型换热器进行热交换对外界提供热水，另一方面，废弃油井（1）获取地热能直接加热提供热水，从这两部分获取的热水再经过热泵机组（3）进一步处理后配送给所需的热用户（4）。
2.根据权利要求1所述的用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，其特征在于：所述的水箱为BDF不锈钢水箱。
3.根据权利要求2所述的用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，其特征在于：所述的换热器为U型换热器。
4.根据权利要求3所述的用于冬季采暖的废弃油井地热能季节性储热系统，其特征在于：所述的保温体的制备材料为气凝胶和混凝土组合或超细玻璃棉和混凝土组合。
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