[實用新型]一種地能干熱巖換熱裝置

有效

• 申請號: 201720401241.6
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN207247601U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 米光明;白建盛;崔建平;張雨;石星
• 申請（專利權）人: 山西泰杰地能干熱巖有限公司
• 主分類號: F24T10/00
• 分類號: F24T10/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本實用新型屬于清潔能源技術領域，特別涉及一種地能干熱巖換熱裝置。

背景技術

地熱資源與其他新能源如太陽能、風能和生物質能等相比，具有分布廣、受外界影響?。ㄈ鐣円?、風速、溫差）、碳排放量及維護成本低等特點，地熱資源主要分為水熱型和干熱巖型，干熱巖型地熱是指存儲于深度3-10km高溫巖體或巖漿中的熱量，儲層溫度可達100～650℃。目前世界各國主要利用的水熱型中低溫地熱僅占探明地熱資源的極小一部分，而中高溫干熱巖地熱資源在地球上的蘊藏量豐富且溫度高。據國家有關部門最新數據顯示，我國大陸3~10千米深處干熱巖資源總量相當于860萬億噸標煤；若能開采出2％，就相當于2010年全國一次性能耗總量（32.5億噸標煤）的5300倍。所以，中高溫干熱巖地熱的開發極有可能為我國節能減排和新一輪能源結構調整做出重大貢獻，合理地開采儲層深部地熱能不僅可能起到節能減排和能源調整作用，更可為偏遠地區能源需求提供保障。

中高溫地熱資源開發具有很大的技術挑戰。因此，美國科學家提出采用增強型地熱系統的方式進行開發，現有技術中干熱巖地熱利用要求在地下形成廣泛的巖石裂隙，通過水流經裂隙實現與干熱巖的熱交換。換句話說，要造出地下熱儲水庫。目前，主要有人工高壓裂隙、天然裂隙、天然裂隙-斷層三種模式，其中研究最多的是人工高壓裂隙模式，即通過人工高壓注水到井底，高壓水流使巖層中原有的微小裂隙強行張開或受水冷縮產生新的裂隙，水在這些裂隙間流通，完成注水井和生產井所組成的水循環系統熱交換過程。由于干熱巖具有滲透率低、孔隙率低、儲層位置深等特性，造成地熱利用效率低，即地層熱提取效率低和地下換熱流體流失率高。

總體來說，干熱巖鉆井技術已不成問題，儲層壓裂不可控性造成的泄露問題和滲流通道的高效流動是制約干熱巖開發的主要問題。到目前為止，還沒有一種可以高效又安全的干熱巖地熱開采方式。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的不足，解決地能干熱巖熱量提取效率低和地下換熱流體流失率高的技術問題，本實用新型提供一種地能干熱巖換熱裝置。

本實用新型通過以下技術方案予以實現。

一種地能干熱巖換熱裝置，它包括換熱管和換熱封裝套管，由碳纖維和鈦鎳金屬絲混紡編制成空心換熱管單體，內徑由大到小的多根換熱管單體由內向外套設在一起形成換熱管，相臨兩層換熱管單體之間設置有縫隙；所述換熱封裝套管側壁設置有空腔，換熱管封裝于換熱封裝套管的空腔中，換熱封裝套管內壁設置有注液管，注液管延伸至換熱封裝套管底部，注液管與換熱封裝套管一體成型，換熱封裝套管內壁的頂部設置有抽液管。

進一步地，所述若干根封裝后的換熱封裝套管環抱呈圓柱體，形成換熱管組。

進一步地，所述鈦鎳金屬絲中鈦與鎳的質量比為：W_Ti%：W_Ni%=（44~46）%：（54~56）%。

進一步地，所述換熱介質或者為水，或者為乙醇，或者為丙酮，或者為三氯三氟乙烷。

地能干熱巖換熱裝置的取熱方法，其特征在于按以下步驟依次進行：

a、換熱管單體的制備：根據待開采區域地熱能實際情況，調整純鈦與純鎳的比例，熔煉純鈦與純鎳制得鈦鎳金屬絲，將碳纖維和鈦鎳金屬絲混紡編制成不同直徑規格的若干根換熱管單體，留待后步使用；

b、換熱管的制備與封裝：將5~10根直徑由小至大的換熱管單體套設在一起，制得換熱管；將換熱管放置于換熱封裝套管側壁的空腔內后，將換熱管封裝，并將換熱封裝套管下端面密封，留待后步使用；

c、地熱能探測及鉆井：采用地熱能探測設備對地表下干熱巖層地熱能儲量進行探測，選擇地熱能儲量大的區域，采用石油鉆井設備在選出的區域上鉆井，鉆井深度為2000米~6000米，在鉆好的井的內壁中設置護井套管；將上步封裝好的換熱管和換熱封裝套管放置于護井套管內；

d、地熱能的交換：調整注水速度，通過注液管向換熱封裝套管中加注低溫換熱介質，低溫換熱介質在換熱封裝套管管腔內通過換熱管與外界高溫干熱巖換熱，通過泵將換熱后的高溫換熱介質從抽液管抽出換熱套管，即獲得攜帶有高溫地熱能的換熱介質。

進一步地，所述護井套管的材質為鋼管。

本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果。