[发明专利]一种浅层地热能中增大换热面积装置及其操作方法

说明书

本发明公开了一种浅层地热能中增大换热面积装置及其操作方法，包括地埋管孔、高压油管、止水封隔器、高压泵站和水基压裂液箱，地埋管孔布置在待岩体破裂区域，地埋管孔内采用两止水封隔器上下布置封闭压裂点段，高压油管下端伸入到地埋管孔内的压裂点段内，高压油管外端连接到高压泵站的出液端，高压泵站进液端连接到水基压裂液箱。本发明通过油泵对浅层地热能区域打开加压产生裂隙，裂隙能够对增大浅层地热能中换热面积，提高换热效果，在规划区域内打出地埋管孔，使地埋管孔双重利用（换热和增加裂隙），大大降低了经济成本，设备简易，操作简单快捷，而且能够实现高压油管道的回收，降低污染。

技术领域

本发明涉及一种浅层地热能中增大换热面积装置及其操作方法，属于浅层地热能技术领域。

背景技术

在当前力求经济节能低碳环保的大趋势下地热能以其节能环保等优势受到人们广泛的关注，浅层地热能作为清洁的可再生的能源,是国家大力探索和发展的新能源。所谓的地热能，就是一种来自地球内部的能量，具有强大的生命力，储存于地球内部的热量约为全球煤炭储量的 1.7 亿倍，并且每年从地球内部经地表三十的热量约 1000 亿桶石油的热当量。而浅层地热能是地球热能的重要组成部分，通常是指位于地球表层变温层之下，蕴藏在地壳浅部岩土体中的低温地热资源。在新能源和可再生能源中，浅层地热能是一种符合当下趋势具有竞争力的新能源，具有十分重要的意义。

然而在浅层地热能的开发和利用过程中，难免会遇到各种各样的疑难杂症。其中，当利用水作为介质在地下进行换热过程中，有效的换热面积直接影响到地热能的利用效率。国内浅层地热能地质基础研究工作比较滞后，浅层地热能在我国起步并不晚。事实上，浅层地热能发展的好坏，取决于对地质条件的研究程度。当前，中国即将迎来一个浅层地热能开发利用的高潮，需要有大量能够研究浅层地热能结构和换热效果的专业队伍，这样在设计的过程中才能更合理地根据供暖面积来决定工程的施工方案。

目前国内在地热能开发利用中换热面积的研究还少有听闻。有些学者提出应用爆破的方法来增加裂隙，以此增加岩体渗透率，改善传热特性。但是在地热能的开发中，几乎所有都是作为大型空调的利用（进行室内升温和降温），因此该工程都修筑于密集的建筑群区域，如果应用爆破的方法来增大换热面积会大大影响工程体的稳定性。也有一些学者提出应用化学物质(HCL)与岩体的反应来增大岩体的通透性，以此增大换面面积。但该方法最大的问题在于污染地下水质，并且受地下岩体的化学性质影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种浅层地热能中增大换热面积装置及其操作方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种浅层地热能中增大换热面积装置，包括地埋管孔、高压油管、止水封隔器、高压泵站和水基压裂液箱，地埋管孔布置在待岩体破裂区域，地埋管孔内采用两止水封隔器上下布置封闭压裂点段，高压油管下端伸入到地埋管孔内的压裂点段内，高压油管外端连接到高压泵站的出液端，高压泵站进液端连接到水基压裂液箱。

优选的，上述高压油管安装有流量计。

优选的，上述地埋管孔的孔口处安装有井架，井架悬吊高压油管。

优选的，上述一种浅层地热能中增大换热面积装置，还包括测试井孔，测试井孔距离地埋管孔5m。

优选的，上述高压泵站连接到控制台，控制台还连接有流量计和数据采集终端。

一种浅层地热能中增大换热面积装置的操作方法，该方法包括以下步骤：

（1）了解工程岩体的水文地质情况，通过前期物探资料掌握致裂区域附近岩体中地应力大小和方向；

（2）在规划的待岩体破裂区域内打出地埋管孔，地埋孔间距为5m，直径为10cm；