[發明專利]一種通過U形井采集干熱巖熱能的系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201810305898.1
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108507206A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 楊銳志;張為廩
• 申請（專利權）人: 山東達爾瑪新能源科技有限公司
• 主分類號: F24T10/20
• 分類號: F24T10/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及干熱巖熱能開發技術領域，特別涉及一種通過U形井采集干熱巖熱能的系統，該采集干熱巖熱能系統整體呈“U”型通路，包括注入套管及其保溫系統、巖熱利用梯級增溫系統、長導程旋流式自沖洗地下換熱系統、采集井套管及其保溫系統，巖熱利用梯級增溫系統和長導程旋流式自沖洗地下換熱系統均是由數組旋流式自沖洗地下換熱器連接而成，旋流式自沖洗地下換熱器為螺旋槽管。本發明提供了一種可廣泛用于干熱巖熱能開發的增強型地熱系統中，成本低、換熱效率高、系統換熱循環通路簡單的采集干熱巖熱能的系統。

技術領域

本發明涉及干熱巖熱能開發技術領域，特別涉及一種通過U形井采集干熱巖熱能的系統及其使用方法。

背景技術

中低溫地熱資源主要分為水熱型和干熱巖型。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，能開采出2％，就相當于2010年全國一次性能耗總量，即32.5億噸標煤的5300倍。

隨著環境壓力對地熱利用需求呈現數倍于以往的發展速度，急需新技術的發展和突破。但是由于干熱巖具有滲透率低、儲層位置深等特性，其開發面臨著諸多科學和技術方面的挑戰，雖然也隨之出現了許多對干熱巖利用新技術新發明，如通過壓裂建立熱儲層或井下多U形通路連接等。但是，普遍存在地熱熱能提取并加以轉換利用的效率低，建設成本高，工藝復雜不易實現，可復制推廣性不強等問題，制約了該技術的全面推廣利用。螺旋槽管比普通光管換熱面積大，具有使管內外流體沿管壁螺旋運動的趨勢。管內凸起部分對流體的周期性擾動可減薄管內的傳熱邊界層，加強湍流運動，強化流體傳熱，提高換熱效率。但目前尚未有將螺旋槽管應用到干熱巖熱能開發技術的報道，該領域對此的探索尚不明朗。

發明內容

鑒于以上問題，本發明提供了一種可廣泛用于干熱巖熱能開發的增強型地熱系統中，成本低、換熱效率高、系統換熱循環通路簡單的采集干熱巖熱能的系統。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明中一種通過U形井采集干熱巖熱能的系統，該采集干熱巖熱能系統整體呈“U”型通路，包括注入套管及其保溫系統、巖熱利用梯級增溫系統、長導程旋流式自沖洗地下換熱系統、采集井套管及其保溫系統，所述巖熱利用梯級增溫系統和注入套管及其保溫系統相連一起構成“U”型的左側豎直部分，所述巖熱利用梯級增溫系統和注入套管及其保溫系統位于連通井的豎井段，所述巖熱利用梯級增溫系統設在注入套管及其保溫系統的正下方；所述長導程旋流式自沖洗地下換熱系統構成“U”型的底部彎曲部分，所述長導程旋流式自沖洗地下換熱系統位于連通井的水平段，所述長導程旋流式自沖洗地下換熱系統與巖熱利用梯級增溫系統相連，所述長導程旋流式自沖洗地下換熱系統的左側部分連接設在巖熱利用梯級增溫系統的下方；所述巖熱利用梯級增溫系統和長導程旋流式自沖洗地下換熱系統均是由數組旋流式自沖洗地下換熱器連接而成，所述旋流式自沖洗地下換熱器為螺旋槽管，所述采集井套管及其保溫系統構成“U”型的右側豎直部分，所述采集井套管及其保溫系統與長導程旋流式自沖洗地下換熱系統相連，所述采集井套管及其保溫系統設在長導程旋流式自沖洗地下換熱系統的右側部分正上方。

進一步的，所述巖熱利用梯級增溫系統由數組旋流式自沖洗地下換熱器通過PT螺紋連接而成，組成所述巖熱利用梯級增溫系統需要15-50組旋流式自沖洗地下換熱器。

進一步的，所述長導程旋流式自沖洗地下換熱系統由數組旋流式自沖洗地下換熱器通過PT螺紋連接而成，組成所述長導程旋流式自沖洗地下換熱系統需要15-50組旋流式自沖洗地下換熱器。

進一步的，所述旋流式自沖洗地下換熱器的內徑Di、螺旋槽節距P、波峰圓半徑R、波谷圓半徑r、角度α、螺旋升角θ、槽深h及管厚δ可根據工況經過計算而進行加工，所述螺旋槽管可選用特鋼管或考登管制作。

進一步的，所述巖熱利用梯級增溫系統與注入套管及其保溫系統通過PT螺紋連接。