[实用新型]一种用于单一型地热井强化供热效率的设备

说明书

本实用新型涉及一种用于单一型地热井强化供热效率的设备，属于新能源领域。技术方案是：在地热井主井的取热地层（10）上方设置与地热井主井连通的分支井（7），分支井终点的目标层与地热井主井的取热环空（11‑1）位于同一取热地层；在地热井主井的完井套管二（22）与取热管柱（15）之间设置环形的上封隔器（12）和下封隔器（20），上封隔器和下封隔器分别位于地热井主井与分支井连接处（4）的上方和下方，以封隔取热管柱与完井套管二之间的地热井筒环空（11）；在下封隔器下方的取热环空内安装循环泵（8）。本实用新型不抽采地下水，不向地层注入外部流体，在满足绿色环保开发地热能的要求下，可以有效提高取热功率。

技术领域

本实用新型涉及一种用于单一型地热井强化供热效率的设备，属于新能源领域。

背景技术

地热能在我国的储量十分丰富，是具有清洁性和可再生性的绿色新能源，大力发展地热能技术、实现地热能的高效环保开发对于调整我国能源结构、实现碳达峰碳中和目标具有重要的意义，目前，开采地热能的主要模式有采水取热模式和增强型地热开发模式。其中直接抽采地热水由于引发地面沉降、形成水位降落漏斗，国内已被限采、禁采甚至关停；增强型地热模式需要向地层加注高压水，存在污染地层、引发地裂缝等次生地质灾害的问题。建立全封闭的地热能提取系统、发展“取热不取水”的绿色开发地热能技术成为当务之急。

全封闭地热能提取技术是近年来研发的地热提取新技术，取热介质在全封闭的管路系统中循环完成取热和放热的过程，包括单井同心管换热器、水平井地埋管换热器、U型对接井换热器、热管等不同的形式。该技术是在井眼中安装密闭的取热管柱，该取热管柱的外壁与地下热储流体接触；取热管柱内的取热介质流经取热段时，通过管壁与热储流体进行热交换，吸收地热能后的取热介质通过内外管环空返出地面，地面换热器将取热介质所携带的热能释放给供热用户。

现有的全封闭地热能提取系统，热储地层孔隙内的地热水依靠自然对流与取热管柱进行换热。热储地层孔隙内地热水的自然对流流速缓慢，导致地热水与取热管柱之间的换热强度低、取热管柱邻近区域的地热水温度下降，而较远处的地热水来不及补充。取热介质不与热储地层接触是全封闭地热能提取技术的优点，但由于热储流体只能在地层孔隙中通过自然对流与取热管内介质换热，大大降低了换热效率，使得全封闭地热能提取技术的取热功率远低于大排量采水取热模式和增强型地热模式。全封闭地热能提取如何提高取热介质与热储地层之间的换热效率是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种用于单一型地热井强化供热效率的设备，大大提高热储地层的供热能力以及取热介质与热储流体之间的换热效率，解决已有技术存在的上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案是：

一种用于单一型地热井强化供热效率的设备，地热井主井的完井段中心设置取热管柱，取热管柱外设置完井套管二，取热管柱与完井套管二之间为地热井筒环空；完井段的下方为取热地层，取热地层设置与取热管柱连为一体的取热段，取热段尾端封闭；取热地层的取热环空与地热井筒环空连为一体，并在取热环空设置筛管二；取热管柱及取热段内部设置取热管，取热管柱及取热段与取热管构成外筒尾端封闭的套筒结构，取热介质从取热管进入至取热段尾端，通过取热管柱及取热段与取热管之间的环形空间返回，形成一个循环取热的全封闭系统；其特别之处在于：在地热井主井的取热地层上方设置与地热井主井连通的分支井，分支井是斜井或水平井；分支井终点的目标层与地热井主井的取热环空位于同一取热地层，在分支井终点的目标层部位设置管壁有通孔的完井管柱；分支井的其他部分设置完井套管一，完井套管一与设置在地热井筒环空的完井套管二连接为一个整体；在地热井主井的完井套管二与取热管柱之间设置环形的上封隔器和下封隔器，上封隔器和下封隔器分别位于地热井主井与分支井连接处的上方和下方，以封隔取热管柱与完井套管二之间的地热井筒环空；其中上封隔器能够通过电缆，下封隔器能够通过电缆和过流短节，使地热井主井的筛管二、取热环空、过流短节、分支井和管壁有通孔的完井管柱形成一条连通的通道；在下封隔器下方的取热环空内安装循环泵，循环泵的出口连接过流短节，循环泵由电缆供电；过流短节和电缆均穿过下封隔器。