[发明专利]基于地下煤气化的循环地热供暖系统

权利要求书

1.一种基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其特征在于，包括：

U型地热井，部署在地下煤气化区域上方砂岩层，内部有热介质循环流动；

地热系统，其入口通过热泵与所述U型地热井的采出端连接，其出口与所述U型地热井的注入端连接，实现所述热介质的循环；

U型煤气化通道，其水平段部署在地下煤气化区域，使煤气化区域与砂岩层产生热量，加热所述热介质；

从所述U型地热井的注入端注入热介质，水平段与砂岩层通过套管方式实现中深层地热能的采集，从所述U型地热井采出所述热介质进入所述地热系统，为末端用户供暖。

2.根据权利要求1所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，所述热介质为水或CO₂。

3.根据权利要求1所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，建立基于温度变化的渗流方程，计算温度变化区间，进而确定U型地热井的水平井段的位置。

4.根据权利要求3所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，建立考虑温度变化的渗流方程，通过数值模拟计算所述U型煤气化通道范围内轴向和砂岩层径向温度的变化范围。

5.根据权利要求3所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，温度场方程为：

其中，为热传导项，为化学反应热源项，/为热对流项。

6.根据权利要求3所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，渗流场方程为：

其中，为孔隙度，ρ为密度，T为温度，λ为传导率，c_s为比热容，μ为粘度，k为渗透率。

7.根据权利要求4所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，如果所述U型地热井为PE管，则将水平井段铺设在砂岩温度低于80℃的位置。

8.根据权利要求4所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，如果所述U型地热井为脂环族环氧玻璃钢或聚酰亚胺玻璃钢，则将水平井段铺设在砂岩温度低于200℃的位置。

9.根据权利要求1所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，

所述采出端竖井段套管下入深度以上的表层套管和技术套管环空井段采用隔热性能材料封固，降低热交换效率，防止热量向低温地层散失。

10.根据权利要求1所述的基于地下煤气化的循环地热供暖系统，其中，

所述注入端竖井段表层套管、技术套管环空全井段采用导热材料封固，增加热交换律；

所述采出端竖井段套管下入深度以下的技术套管环空采用导热材料封固，以增加热交换效率；

水平井段技术套管环空采用导热材料封固，以增加热交换效率。