[發(fā)明專利]一種換熱工質(zhì)可回收式同井采熱方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011102039.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112524829A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷宏武;蔡雨娜;白冰;崔銀祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): F24T10/20
• 分類號(hào): F24T10/20
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 郭佳寧

本發(fā)明屬于地?zé)衢_(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種換熱工質(zhì)可回收式同井采熱方法；其實(shí)施系統(tǒng)包括穿過(guò)蓋層連通至目標(biāo)熱儲(chǔ)層的井筒，用于開(kāi)采的潛水泵和用于注入的增壓泵、換熱設(shè)備、緩沖儲(chǔ)罐和井口密封法蘭，可先根據(jù)需要設(shè)置對(duì)儲(chǔ)層增滲改造的環(huán)節(jié)，如設(shè)置人工裂縫及其內(nèi)填充的支撐劑；實(shí)施過(guò)程包括通過(guò)連通至目標(biāo)熱儲(chǔ)層的井筒向目標(biāo)熱儲(chǔ)層注入一定量低溫?fù)Q熱工質(zhì)后燜井，使注入的換熱工質(zhì)在地?zé)醿?chǔ)層中向外運(yùn)移，并與儲(chǔ)層充分換熱，然后通過(guò)同一井筒回抽注入的換熱工質(zhì)實(shí)現(xiàn)地?zé)岵沙觯唤鉀Q了現(xiàn)有地?zé)崮苜Y源采熱系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行改變?cè)叵滤植肌Q熱效率低的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地?zé)衢_(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種換熱工質(zhì)可回收式同井采熱方法。

背景技術(shù)

地?zé)崮苁且环N綠色低碳、可持續(xù)再生能源，兼之其儲(chǔ)量大、分布廣、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)日益受到世界各國(guó)的重視和支持。按照地?zé)崮苜x存狀態(tài)可將其分為水熱型、干熱巖型和淺層地溫能地?zé)豳Y源。不同類型的地?zé)崮苜Y源開(kāi)發(fā)方式各不相同，對(duì)于地層連通性、滲透性好的地?zé)醿?chǔ)層，一般采用多井采熱-回灌模式開(kāi)采，而對(duì)于連通性、滲透率差地?zé)醿?chǔ)層，要么通過(guò)人工壓裂等人工激發(fā)手段建立增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地?zé)衢_(kāi)采(如干熱巖型地?zé)豳Y源)，要么采用單井采熱系統(tǒng)。無(wú)論何種采熱方式，其最終目標(biāo)都是高效率、低成本的實(shí)現(xiàn)地?zé)崮荛_(kāi)采，且應(yīng)盡量避免對(duì)原環(huán)境造成破壞。

上述單井采熱系統(tǒng)可進(jìn)一步分為開(kāi)放式和封閉式兩類，其中開(kāi)放式單井采熱系統(tǒng)通常直接通過(guò)開(kāi)采井抽取目標(biāo)熱儲(chǔ)中的換熱介質(zhì)但不注入，這種方式會(huì)對(duì)原地層造成諸如地下水位下降及由此導(dǎo)致的地面沉降等不利影響，另外，最近專利CN 110131781提出了一種利用封隔器使注入水從井筒上部篩管流入含水熱儲(chǔ)層然后通過(guò)下部篩管再次流入井筒的采熱技術(shù)，試圖通過(guò)人工設(shè)計(jì)改變地下水流向，可行性不高；封閉式單井采熱系統(tǒng)則是一個(gè)相對(duì)孤立的系統(tǒng)，換熱介質(zhì)只在連續(xù)且封閉的井筒中運(yùn)移，不與儲(chǔ)層及儲(chǔ)層水直接接觸，僅通過(guò)井壁熱傳導(dǎo)汲取熱量，其實(shí)施系統(tǒng)可再進(jìn)一步細(xì)分為同軸封閉式采熱系統(tǒng)、多管道封閉式采熱系統(tǒng)及U型封閉式采熱系統(tǒng)，這種采熱方式雖然具有成本低、不對(duì)地下環(huán)境造成破壞等優(yōu)點(diǎn)，但其換熱效率卻往往不盡人意。在此基礎(chǔ)上，在不增加成本的前提下尋找既能規(guī)避部分因采熱造成的不利影響又能提高采熱效率的技術(shù)方法是有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種換熱工質(zhì)可回收式同井采熱方法，解決了現(xiàn)有地?zé)崮苜Y源采熱系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行改變?cè)叵滤植肌Q熱效率低的問(wèn)題。

一種換熱工質(zhì)可回收式同井采熱方法，包括如下步驟：

步驟一，設(shè)置單井系統(tǒng)

在巖石上建立井筒3，將潛水泵14設(shè)置在井筒3內(nèi)，且將密封法蘭6固定連接在井筒3的井口處，潛水泵14設(shè)置在井筒3內(nèi)水位15以下；

步驟二，根據(jù)目標(biāo)地?zé)醿?chǔ)層2的滲透率可選擇的在目標(biāo)地?zé)醿?chǔ)層2內(nèi)設(shè)置人工裂縫4，若設(shè)置人工裂縫4，可選擇的在其內(nèi)部填充支撐劑5；

步驟三，設(shè)置地上換熱供能部分

地上換熱供能部分包括增壓泵10、換熱或發(fā)電設(shè)備8和緩沖儲(chǔ)罐9，其中增壓泵10與換熱或發(fā)電設(shè)備8之間通過(guò)第一管道11相連，換熱或發(fā)電設(shè)備8與緩沖儲(chǔ)罐9之間通過(guò)第四管道(17)相連，增壓泵10上還設(shè)有第二管道18，第二管道18穿過(guò)密封法蘭6伸入井筒3內(nèi)，同時(shí)換熱或發(fā)電設(shè)備8還與潛水泵14通過(guò)第三管道19相連，且在第一管道11、第二管道18、第三管道19和第四管道17均設(shè)有閥門16；

步驟四，實(shí)施采熱過(guò)程：

注入：打開(kāi)第一管道11、第二管道18及第四管道17上的閥門16，啟動(dòng)增壓泵10將換熱或發(fā)電設(shè)備8和緩沖儲(chǔ)罐9中的低溫?fù)Q熱介質(zhì)通過(guò)第一管道11和第二管道18經(jīng)由井筒3注入目標(biāo)地?zé)醿?chǔ)層2，當(dāng)?shù)蜏負(fù)Q熱介質(zhì)的注入量達(dá)到預(yù)設(shè)值后，停止注入并關(guān)閉上述閥門16，使得井筒3井口處于密封狀態(tài)；

燜井：開(kāi)始燜井，燜井時(shí)長(zhǎng)達(dá)到預(yù)設(shè)值之后，打開(kāi)第三管道19上的閥門16以解封井筒3；