[发明专利]传热介质和地下中深层岩土热交换装置

说明书

本发明公开了一种传热介质和地下中深层岩土热交换装置，其中传热介质包括:其每立方米的成分包括:预设重量的水泥；缓凝剂、促凝剂、降失水剂和分散剂中的至少一种；预设重量的镍渣与铁屑的混合物。本发明的传热介质填充于中深层地下岩热型换热系统井下换热器与岩土间存在的空隙，能够有效地提高岩土热交换的换热效率。

技术领域

本发明涉地热能开发技术领域，尤其涉及一种传热介质和地下中深层岩土热交换装置。

背景技术

中深层地下岩热型供热技术是一种通过间接换热方式获取和利用中深层岩层中所蕴含的热量的技术，它有别于浅层土壤源热泵、中深层水热型、干热岩等地热开发利用技术，具有普遍适用、不使用地下水、对环境无干扰、无热衰减等特点。中深层地下岩热型供热系统属于中低温系统，运行温度不高于90℃。一般包含地下中深层岩土热交换系统、地上热辅助系统、供热末端热循环系统及控制系统等。

由于中深层地下换热器与岩土间存在一定空隙，会影响换热效率，因此，由高强度合金外层套管、柔性内层套管、高效换热器以及高效传热介质材料组成的地下热交换子系统，对中深层地下岩热型供热系统的供热量和性能系数起到关键的决定作用。

对传热介质的材料一般要求是导热率高、不易渗漏，另外由于系统间歇运行产生的冷热冲击，会导致传热介质材料容易开裂，因此对材料的韧性和强度等力学性能要求较高。目前中深层地下岩热型供热系统大多直接使用现有油气开发中的水泥浆固井材料作为传热介质，其各项参数并不匹配中深层地下岩热型供热的技术需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种传热介质和地下中深层岩土热交换装置，该传热介质填充于中深层地下岩热型换热系统井下换热器与岩土间存在的空隙，提高换热效率，解决普通固井水泥存在的导热性能差、遇冷热冲击时易开裂、易漏失的问题。

为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种传热介质，其每立方米的成分包括:

预设重量的水泥；

缓凝剂、促凝剂、降失水剂和分散剂中的至少一种；

预设重量的镍渣与铁屑的混合物。

进一步的，所述镍渣与所述铁屑的混合物的含量为1300千克/立方米～1400千克/立方米。

进一步的，所述所述镍渣与所述铁屑的混合物中所述镍渣与所述铁屑的比例为6：5～5：4。

进一步的，所述水泥的含量为1780千克/立方米～1900千克/立方米。

进一步的，所述水泥为硅酸盐水泥与粒化高炉矿渣的混合物。

进一步的，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥。

进一步地，其每立方米的成分还包括:预设重量的钢纤维。

进一步地，所述钢纤维的含量为100千克/立方米～120千克/立方米。

进一步地，根据权利要求1所述的传热介质，其特征在于，所述缓凝剂的比例为0～0.8％，所述促凝剂的比例为0～3％，所述降失水剂的比例为0～2％，所述分散剂的比例为0～1％。

根据本发明另一方面，提供一种地下中深层岩土热交换装置，其特征在于，包括：

内层套管；

外层套管，套设于所述内层套管外侧；

高效换热器，设置于所述外层套管下部；以及

上述任一项所述的传热介质，设置于所述外层套管和所述高效换热器的外侧，并贴合于所述外层套管、所述高效换热器及岩土层。