[發明專利]一種地熱資源清潔高效開發系統及方法

有效

• 申請號: 202010091740.6
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111306821B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉永旺;李坤;管志川;鄒德永;路保平;馬廣軍;張喆;何鑫;趙國山;楊勝利
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F24T10/10
• 分類號: F24T10/10;F24T50/00;F22B1/02;F03G7/04
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種地熱資源清潔高效開發方法，其特征是，利用地熱資源清潔高效開發系統實施；

所述地熱資源清潔高效開發系統包括若干個地熱單井，所述地熱單井包括由地面延伸至干熱巖隔熱層的第一井段、由干熱巖隔熱層延伸至干熱層且沿干熱層進行橫向延伸的第二井段；各個地熱單井的第二井段沿不同方位進行延伸；

所述第一井段內沿井段軸向方向設置有上部隔熱采熱管，所述第二井段內沿井段軸向方向依次設置有連通的下部隔熱采熱管和導熱傳熱管；所述上部隔熱采熱管與第一井段之間形成第一環空；所述下部隔熱采熱管、導熱傳熱管與第二井段之間形成第二環空；

所述上部隔熱采熱管和下部隔熱采熱管之間通過流道變控器進行連接；所述流道變控器將第一環空與下部隔熱采熱管連通，所述流道變控器將第二環空與上部隔熱采熱管連通；

每個地熱單井通過各自的井口裝置與各自的配液管線相連，所述配液管線與配液站相連；所述配液管線通過井口裝置與相應地熱單井中的第一環空連通；所述地熱單井的上部隔熱采熱管通過井口裝置與各自的蒸汽返出管線連通；

所述蒸汽返出管線與壓力發電裝置的輸入端連接，所述壓力發電裝置的輸出端與壓力發電輸出管線連接，所有壓力發電輸出管線匯聚為壓力輸出總管線；

所述壓力發電裝置的輸出端還通過熱力發電輸入管線與熱力發電裝置的輸入端相連，所述熱力發電裝置的輸出端與熱力發電輸出管線相連；

所述熱力發電裝置的輸出端還通過回收管線與配液站相連；

所述地熱資源清潔高效開發方法包括以下步驟：

步驟一：低沸點液態傳熱工質由配液站送入各配液管線，流經各井口裝置后進入地熱單井的第一環空內；

步驟二：進入第一環空的液態傳熱工質經入流分通道、入流主通道流至下部隔熱采熱管內，隨后流經導熱傳熱管；

步驟三：液態傳熱工質流經導熱傳熱管后進入第二環空進行熱交換后汽化；

步驟四：汽化后的傳熱工質利用汽化后井筒內產生的壓差經過回流分通道、回流主通道進入隔熱采熱管內；

步驟五：隔熱采熱管內汽化的傳熱工質經過各自的井口裝置流入各自的蒸汽返出管線內，蒸汽返出管線將汽化的傳熱工質輸送至壓力發電裝置，壓力發電裝置將從各蒸汽返出管線輸送來的蒸汽所帶的壓能與動能轉化為電能，壓力發電輸出管線將各壓力發電裝置所轉化的電能輸出，以進一步利用；

步驟六：壓力發電裝置通過熱力發電輸入管線將釋放壓能與動能后的高溫傳熱工質輸入送至熱力發電裝置，熱力發電裝置將從各熱力發電輸入管線輸送來的蒸汽所帶的熱能轉化為電能，熱力發電輸出管線將熱力發電裝置所轉化的電能輸出，以進一步利用；

步驟七：回收管線將熱力發電裝置內已完全被利用后的傳熱工質重新輸送至配液站，以供下一次的循環利用。

2.如權利要求1所述的地熱資源清潔高效開發方法，其特征是，所述第一井段內套有表層套管，所述表層套管內設置有技術套管，所述上部隔熱采熱管與技術套管之間形成第一環空。

3.如權利要求2所述的地熱資源清潔高效開發方法，其特征是，所述表層套管位于井眼頂端的一端與井眼間封固有表層水泥環，所述技術套管位于干熱巖隔熱層內的一端與表層套管間設置有技套水泥環。

4.如權利要求3所述的地熱資源清潔高效開發方法，其特征是，所述流道變控器包括與技術套管內壁面連接的圓柱本體，所述圓柱本體的一端設置有用來與上部隔熱采熱管連接的第一接頭，所述第一接頭內設置有與上部隔熱采熱管連通的回流主通道；所述圓柱本體的另一端設置有用來與下部隔熱采熱管連接的第二接頭，所述第二接頭內設置有與下部隔熱采熱管連通的入流主通道；所述圓柱本體內沿圓周方向均勻設置有若干連通第一環空、入流主通道的入流分通道；所述圓柱本體內沿圓周方向均勻設置有若干連通第二環空、回流主通道的回流分通道；所述入流分通道、回流分通道交錯設置。

5.如權利要求4所述的地熱資源清潔高效開發方法，其特征是，所述圓柱本體與技術套管之間設置有隔熱密封總成。

6.如權利要求1所述的地熱資源清潔高效開發方法，其特征是，所述熱力發電輸入管線上設置有流量控制閥。