[發明專利]一種基于熱管技術的U型地熱井自主補熱輔熱系統及方法

在審

• 申請號: 202211434186.2
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115900114A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 郝登峰;齊治虎;劉均榮;劉文強;劉坤鵬;徐影;劉衛娟;陳李松;高自永;宛宗瑞;郭增付
• 申請（專利權）人: 河南豫中地質勘查工程有限公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: F24T10/15
• 分類號: F24T10/15;F28D15/02;F24D15/02
• 代理公司: 山東竹森智壤知識產權代理有限公司 37382
• 代理人: 呂利敏

本發明公開一種基于熱管技術的U型地熱井自主補熱輔熱系統及方法，屬于一般熱交換地熱供暖的技術領域。本發明包括：分支小井眼、柔性熱管和分支小井眼導向裝置；分支小井眼導向裝置位于下降段底部與水平段入口銜接的位置，所述柔性熱管通過分支小井眼導向裝置裝入分支小井眼內后，關閉分支小井眼導向裝置的通道；在所述U型井內充有循環的取暖低溫工作介質，并依次沿下降段、水平段和上升段方向流動。本發明利用熱管的工作特性，在不依靠人工從地面向井下補充外部能量的情況下，將深部儲層的熱量自主地傳遞到淺部儲層，實現淺部儲層不間斷補熱輔熱。

技術領域

本發明涉及一種基于熱管技術的U型地熱井自主補熱輔熱系統及方法，屬于一般熱交換地熱供暖的技術領域。

背景技術

在煤層氣開發中常采用U型井來擴大單井控制面積、提高單井產能、減少征地面積，該技術近年來也被用于地熱開發。U型地熱井是利用直井和水平井在儲層對接，形成連通的U型井筒，利用工質在井筒中的循環實現與儲層換熱，是一種有效的取熱不取水技術。

中國專利文獻公開了CN216897879U一種水井式螺旋地埋管含水層直接換熱系統，采用螺旋銅管作為換熱管道，提高了換熱管的換熱效率，同時螺旋式結構可以增加換熱管的有效接觸面積，可以使熱交換進行的更加充分，從而大大提高系統的工作性能；采用“取熱不取水”的設計理念，避免了一般地下水源熱泵系統過量抽取地下水引起地面沉降等巖土工程問題，且能夠有效的減少對地下水造成的污染。雖然選用了增加接觸面積的螺旋銅管，但是該管路是通過浸潤地下水井實現熱交換，這對地層含水有特殊要求。無法在多種場景中低成本運行，更進一步，該方案沒有考慮地層補熱輔熱的因素。

中國專利文獻CN114427755A公開了一種巖溶熱儲U型換熱器高效取熱系統，包括注入井、水平井、采出井、換熱器、采暖循環泵和用暖終端；注入井、水平井和采出井依次相連構成U型換熱器，注入井和采出井的上部位于致密巖石中，注入井和采出井的下部以及水平井位于巖溶熱儲層中，采出井出口經換熱器一次側后接入注入井，采暖循環泵、換熱器二次側和用暖終端依次相連構成用暖回路。雖然該方案采用的U型管思路，還通過雙管分別在致密巖石、巖溶熱儲層進行換熱，但是該方案也沒有考慮地層補熱輔熱的因素。

中國專利文獻CN216244956U公開一種循環二氧化碳相變提取中深層地熱能的裝置，公開復合管系統位于地下完井套管(6)內，由井口裝置懸掛在地面井口；復合管系統包含注入管單元(7)和排出管單元(3)，注入管單元和排出管單元之間為復合管環空(2)，注入管單元的直徑小于排出管單元的直徑且注入管單元與排出管單元同心布置于完井套管內；換熱存儲系統位于地面，包含絕熱管路(21)、換熱器一(10)、螺桿壓縮機(11)、換熱器二(12)、制冷機(13)、儲罐(14)和增壓泵(16)。該實用新型二氧化碳工質從單一直井或斜井內通過相變高效提取地熱能，且二氧化碳工質封閉循環、不接觸地層，滿足取熱不取水的要求，但是該方案也沒有考慮地層補熱輔熱的因素。