[实用新型]一种高效开采地热资源的换热套管装置及地热单井系统

说明书

本实用新型涉及一种高效开采地热资源的换热套管装置及地热单井系统，换热套管装置设置在目标热储层段，包括钢材套管和高效换热部件，钢材套管为主体结构，钢材套管上设有换热部件原孔位，用于安装高效换热部件；高效换热部件采用导热系数高于钢材的材料制成，与换热部件原孔位适配安装，并进行密封处理；地热单井系统包括外层的套管和内层的油管，套管与油管之间形成的环空作为注入井，油管作为采出井，套管为分段结构，其位于非目标热储层上的区段采用钢材制成的普通套管，位于目标热储层上的区段采用换热套管装置。本实用新型高效换热套管装置位于目标热储层区段，应用于地热资源开采时，增加换热效率，提高地热资源的利用率。

技术领域

本实用新型涉及地热开采技术领域，具体涉及一种高效开采地热资源的换热套管装置及地热单井系统。

背景技术

目前，在科技进步和环境需求的共同驱动下，能源结构正在向更洁净、更低碳的方向转型。地热能作为一种绿色清洁能源，在全球许多地区已经作为一种负担得起的消费能源开始投入使用，开采地热资源可以减少对化石燃料的过度依赖而导致全球变暖和公共卫生风险等问题。地热能是为数不多的可以提供持续性基载电力的可再生能源，在清洁、可持续的能源体系中占据重要地位，地热发电和地热区域供暖等规模化利用必须要钻成地热井，来实施可控制的开采。

其中，现有地热开采技术，如中国实用新型专利CN107144035A公开了一种工质循环流量可调控的回路热管式地热开采系统，其包括：套管式回路热管、地表换热器、蓄液箱、蒸发段、绝热段、冷凝段、回流段；蒸发段位于高温热储内，冷凝段与外界进行换热；蓄液箱的工质流体通过回流段，控制蒸发段液相回流模式及沸腾模式，实时调节地热热管有效充液率，从而实现稳定高效地提取地热能。中国实用新型专利CN105909214A公开了一种利用长水平井自循环开采致密干热岩地热的方法，该方法利用干热岩储层内单口长水平井，在不压裂干热岩储层条件下，采用其油管的环空循环结构，进行携热介质的循环注采，从而进行地热开采。中国实用新型专利CN207991010U公开了一种基于热储基岩层储集性能的大流量地热开采设备，其包括：地热收集管道、地热储存装置、两条地热传输管道、储热池、换热泵、换热液更换装置、安装杆；储热池外部设置有温度检测计，能够在热量的传输和储存两个反方面减少热量的流失，提高地热开采效率。

现有地热单井开采技术的缺点主要是：地下换热套管的换热效率低。现有地热单井开采技术严重忽略了地下换热套管换热效率低的问题，而地热井与热储层直接接触段的换热尤为重要，对于地热单井系统中的目标热储层段，目前仍采用导热系数较低的钢管作为与热储岩层直接接触的套管材料，其结构简单，换热系数低，不利于热传导，降低了地热采收效率，同等功率热源的情况下，采出井出口流体温度较低，热能利用率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的地下换热套管换热效率低的不足，提供一种高效开采地热资源的换热套管装置及地热单井系统，它能够大幅度增加地热资源开采的效率。

本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种高效开采地热资源的换热套管装置，所述换热套管装置设置在目标热储层段，包括钢材套管和高效换热部件，所述钢材套管为主体结构，钢材套管上设有换热部件原孔位用于安装所述高效换热部件；所述高效换热部件采用导热系数高于钢材的材料制成，与所述换热部件原孔位适配安装，并进行密封处理。

上述方案中，所述换热部件原孔位为均匀排列在所述钢材套管上的圆钻孔。

上述方案中，所述高效换热部件采用焊接的方式安装于所述换热部件原孔位内。

上述方案中，所述换热套管装置的底部设有底部剪切连接螺纹，顶部设有顶部拉伸连接螺纹，上一段换热套管装置的底部剪切连接螺纹与下一段换热套管装置的顶部拉伸连接螺纹相连接，从而实现多段换热套管装置的连接。

上述方案中，所述高效换热部件采用铜材、铝材或超导热材料。