[發明專利]深埋藏地熱水同井同層抽灌熱源循環利用系統及工作方法

有效

• 申請號: 201910542218.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110230895B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 姬紅英;王麒;王心義;賈軍霞;姚孟杰
• 申請（專利權）人: 河南理工大學;華北水利水電大學
• 主分類號: F24T10/17
• 分類號: F24T10/17
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.深埋藏地熱水同井同層抽灌熱源循環利用系統，其特征在于：包括主井、控制室、抽水系統和回灌系統，抽水系統用于開采某一區域的深埋藏熱儲含水層內的地熱水，回灌系統用于將提熱后的地下水回灌到抽采影響半徑外的同層熱儲含水層內，控制室設置在主井外地面上；

抽水系統包括抽水井、抽水主管、抽水泵、抽水控制器和抽水花管，主井、抽水井、抽水主管和抽水花管的中心線重合且豎直設置，抽水井位于主井的正下方且與主井連通，抽水井的上端與主井的下端連接，抽水井的下端與熱儲含水層連通，抽水主管自地面向下豎直依次穿過主井和抽水井并伸入到熱儲含水層的地熱水中，抽水泵安裝在位于主井內的抽水主管上，抽水控制器與抽水泵通過抽水電纜連接，抽水控制器設置在控制室內，抽水花管豎直插入熱儲含水層的地熱水中，抽水花管的上端與抽水井的下端連接，抽水花管的內徑與抽水井的內徑相同；

回灌系統包括回灌井、回灌主管、回揚泵、回揚控制器和回灌花管，回灌井傾斜設置，回灌井的上端口設置在位于抽水井上方的主井內壁上，回灌井的下端口與熱儲含水層連通，回灌主管穿過回灌井并伸入到熱儲含水層的地熱水中，回灌主管的上端伸出回灌井的上端口并豎直向上設置在主井內，回灌主管的外徑小于回灌井的內徑，回灌主管的外壁與回灌井的內壁之間具有用于提熱后的地下水回流至熱儲含水層內的環形間隙，回揚泵安裝在位于主井內的回灌主管上，回揚控制器與回揚泵通過回揚電纜連接，回揚控制器設置在控制室內，回灌花管與回灌主管的中心線重合，回灌花管傾斜插入熱儲含水層的地熱水中，回灌花管的上端與回灌主管的下端連接，環形間隙在回灌主管與回灌井的上端口處為回灌口，主井的內徑大于抽水井的內徑和回灌井的內徑；

還包括用于阻止抽采水與提熱后的地下水匯合的阻水系統，阻水系統包括阻水氣囊、氣泵和阻水控制器，阻水氣囊套裝在抽水管上且位于回灌口的下方，阻水氣囊的下端部壓設在主井的下端部，阻水氣囊的外圓與主井的內壁緊密貼合，阻水氣囊與氣泵通過氣管連接，氣泵與阻水控制器通過阻水電纜連接，氣泵和阻水控制器均設置在控制室內。

2.根據權利要求1所述的深埋藏地熱水同井同層抽灌熱源循環利用系統，其特征在于：主井的下端部內徑和阻水氣囊的下端部外徑均為上大下小的圓錐形結構，阻水氣囊的下端部的圓錐形結構與主井的下端部的圓錐形結構緊壓貼合。

3.根據權利要求2所述的深埋藏地熱水同井同層抽灌熱源循環利用系統，其特征在于：主井、抽水井和回灌井的內壁及抽水花管均由混凝土澆筑而成，抽水井的內壁和抽水花管為一體澆筑形成。

4.根據權利要求3所述的深埋藏地熱水同井同層抽灌熱源循環利用系統，其特征在于：抽水主管、回灌主管和回灌花管均由不銹鋼管制成。

5.如權利要求4中所述的深埋藏地熱水同井同層抽灌熱源循環利用系統的工作方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）：通過氣囊控制器啟動氣泵，氣泵通過氣管向阻水氣囊中充氣，阻水氣囊膨脹，從而將主井下端與抽水井上端連接處封堵；

（2）：通過抽水控制器啟動抽水泵，抽水泵運轉，熱儲含水層的地熱水依次通過抽水花管和抽水主管被抽到地面，為地面的設施提供熱能；

（3）：提熱后的地熱水直接回灌至主井中，再經回灌口沿回灌主管與回灌井的環形間隙傾斜向下回灌到熱儲含水層內，通過回灌花管回流到熱儲含水層內；

（4）：由于回灌主管和回灌主管與回灌井的環形間隙構成連通管結構，當提熱后的地熱水回灌時的水位沿回灌主管與回灌井的環形間隙上升至主井內且高于回灌主管上端口的回揚水位時，回灌主管內的水位也會上升并溢出回灌主管，淹沒回揚泵，此時，通過回揚控制器啟動回揚泵，回揚泵通過回灌主管將提熱后的地熱水向上回揚，在回揚過程中同時對回灌井進行回揚洗井，將回灌井中的淤泥雜物抽出，減輕回灌井的堵塞，保證提熱后的地熱水的回灌工作有效進行；

步驟（2）和步驟（3）同時進行，從而形成抽灌熱源循環利用。