[发明专利]一种地热分支井恒温差发电系统

说明书

本发明提供一种地热分支井恒温差发电系统，包括主井筒套管，主井筒套管贯穿上覆地层、高温地热岩层；主井筒套管侧壁上分布有多个分支井，主井筒套管内设有主井筒集输电缆；每个分支井内设有恒温差发电筒组，恒温差发电筒组通过接线分支井公接头、主井筒电缆母接头与主井筒集输电缆连接；主井筒集输电缆底部设有卡紧机构，卡紧机构座封在主井筒套管内壁上，使主井筒集输电缆处于拉直状态；顶部与地面集电送电控制中心连接；地面集电送电控制中心与外输电网联网。本发明设计简单、可行，采用分支井可以最大限度地提高地热资源的利用，提供稳定的电能供给，且每个分支井段互不影响，实现井下热电发电。

技术领域

本发明属于地热发电技术领域，具体涉及一种地热分支井恒温差发电系统。

背景技术

地球内部储藏着巨大热能，约为全球油气资源能量的5万余倍。随着传统化石能源的日渐短缺，地热资源作为一种储量巨大、无污染、可再生的清洁能源，符合现代化工业社会的需求，对地热资源开发利用研究越来越得到人们的重视，成为新能源开发和研究的热点。

地热资源的首要开发利用方式为钻井。随着钻探设备能力、地热开发深度和广度的不断发展，地热井钻探深度一般达千米以上，很多地区钻探三四千米才能得到品位较高的地热资源，建设成本较大。

地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电的方式主要为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类，蒸汽型地热发电方式简单，但干蒸汽地热资源十分有限，热水型地热发电需要耗费更多的电能，且投资较大。近年来温差发电材料制造技术和工艺不断提高，热电发电技术逐渐兴起。温差发电材料是利用塞贝克效应原理进行发电，当在由N型半导体和P型半导体组成的热电发电单元的两侧施加不同温度时，在热电发电单元之间就会产生电动势，从而将热能直接转换为电能。温差发电材料发电过程中，随着温差的增大，温差发电装置的输出功率随之增大。一般来讲，地热能热流体或热源温度相对稳定，所以增大温差最好的方式是降低温差发电装置冷端面温度。

申请号为201610496310.6的中国专利申请公开了一种地层自身冷源型干热岩热电发电系统，热电发电模块与裸露的干热岩储层接触的部分为高温热端，井下热电发电模块直接与井筒接触的部分为低温冷端，井下热电发电模块、正极导线、地面负载和负极导线依次连接形成闭合电路。此发明不会额外占用地面面积，但发电能力和发电效率不高。

申请号为201810524089.X的中国专利申请公开了一种U型管换热闭式循环井下热电发电系统，冷流体在井下分流器作用下，一部分冷流体被分流进入油套环空流动通道，该部分冷流体在上升过程中温度会逐渐升高；另一部分冷流体继续向下流动进入U型管换热器中，吸收地层热流体所传递的热量后，温度升高，变成循环热流体流出地面。热电发电模块在温度差的作用下产生电能，并通过驳接线缆将电能输入电能外输模块。此发明能实现提供稳定的电能供给，但通过水冷的方式增大温差需要耗费更多的电能，且投资较大。

申请号为201810524090.2的中国专利申请公开了一种双井闭式循环井下热电发电系统及方法，该系统不会影响产出流体的后续利用，但需要同时钻穿相同地层的A井筒和B井筒，开发成本较大，且只能利用中低温地热资源，地热资源利用率不太高。

为此，迫切需要一种能充分利用地热资源，消耗电能小，发电效率高，提供稳定的电能供给的地热发电系统。

发明内容

为了克服上述难题，本发明提供一种地热多分支井恒温差发电系统，本发明设计不需要注入流体作为温差发电的冷端面，直接通过一种恒温差发电系统使发电效率提高，采用螺旋发布的多分支井可以最大限度地提高地热资源的利用，减少开发井数，降低开发成本，提供稳定的电能供给，设计简单、可行，在现场操作也很简单、方便，占地面积也很适宜。

具体技术方案为：

一种地热分支井恒温差发电系统，包括主井筒套管，主井筒套管贯穿上覆地层、高温地热岩层；