[发明专利]一种中深层地热井下强化换热系统

说明书

本发明涉及一种中深层地热井下强化换热系统，包括流体转换单元和换热单元，该流体转换单元设置在地热井内，换热单元设置在井上地面或井内与所述的流体转换单元连接，所述的流体转换单元包括内套管、潜水泵及套管流体装换装置，内套管插装在地热井中，套管流体装换装置设置在内套管的下部。本发明设计科学合理、结构巧妙，与传统的井下取热系统相比，通过套管流体转换装置实现流体与地层的强化换热，结构易于安装，适用于大部分有地热含水层的水热型单井换热系统，且克服了单井抽灌换热系统中的回灌困难问题，保证了水位的动态平衡，易于普及与应用。

技术领域

本发明属于地热资源利用领域，涉及中、深层地热能源开采技术，尤其是一种中深层地热井下强化换热系统。

背景技术

地热能是以热能形式存在的能源资源，与太阳能和风能相比，以热用热，无需转换，且不受昼夜与天气的影响，具有能流密度大、运行稳定等优势，在我国北方地区的建筑供热领域有很好的应用前景。

传统水热型地热资源的开发与利用对普及推广清洁地热能的利用，降低煤炭、石油天然气等化石能源的消耗比例，满足我国环境友好型的社会发展要求有重要的应用价值与指导意义。

目前深层地热资源主要为抽水(无回灌)或抽灌井结合的开采方式，一般情况下实现同层或异层的完全回灌比较困难，实际应用中用户只能做到部分回灌甚至不回灌，由此造成地下水位逐年下降直至无法开采或不经济开采而弃井。

因此，研发“只取热不取水”的地热井下高效换热取热装置对地热能的开发利用意义重大。迄今为止，国内实际应用的中深层地热单井取热装置几乎均为封闭式套管结构，主要改进在于增大井筒与地层的接触面积，或采用开放式单井抽灌结构形式的中深层换热技术，但受地层回灌能力的限制实际应用很少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种既可保证井筒内流体的循环换热,换热后的冷水可完全流入井下，无回灌困难问题；又可充分利用地热水密度随温度变化形成的自然对流压差，驱动热储层内热流体流入套管外井筒，进而提高单井换热的取热效率的中深层地热井下强化换热装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种中深层地热井下强化换热系统，包括流体转换单元和换热单元，该流体转换单元设置在地热井内，换热单元设置在井上地面或井内与所述的流体转换单元连接，所述的流体转换单元包括内套管、潜水泵及套管流体装换装置，所述内套管插装在地热井中，所述的套管流体装换装置设置在内套管的下部，在内套管和套管流体装换装置之间设置有所述的潜水泵。

而且，所述的套管流体装换装置包括第一分支管和第二分支管，所述的第一分支管将内套管与地热井分支引流联通，所述的第二分支管与第一分支管交叉设置将地热井与内套管分支引流联通。

而且，所述的井上地面流体转换单元包括除砂过滤器和板式换热器，板式换热器与流体转换单元构成循环联通结构。

而且，所述的除砂过滤器设置在板式换热器的前端。

而且，所述井内流体转换单元包括U型进出管、水泵、板式换热器/热泵机组，U形进出管的底部设置在内套管中，U形进出管的上部与板式换热器/热泵机组构成循环联通结构。

而且，水泵设置在板式换热器/热泵机组的前端。

本发明的优点和积极效果是：

1、本系统中当换热单元置于地面时，内套管中间部位连接潜水泵，用来提取地热水，除砂过滤器置于板式换热器前端，过滤地下水杂质，板式换热器内循环水与地热水进行换热，用于末端供热。

2、本系统中当换热单元置于井内时，内套管中间部位连接潜水泵，用来提取地热水，U形进出管底部设置在内套管中，用来与抽取上来的地热水进行换热，U形进出管内流体进入板式换热器/热泵机组换热，用于末端供热。