[发明专利]基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统

说明书

本发明提供一种基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统，包括位于上覆地层上方的携热工质供给装置、井下微波供电及控制装置、液泵、气泵、冷凝器、透平机及发电机；携热工质供给装置与注入导管连通，所述注入导管伸入高温储层并与螺旋导管的一端连通。该系统具有的优点如下：（1）本发明无需抽取地下水，仅提取地下高温储层中的热量进行发电，对地下储层的含水量没有要求，也不会出现排放地下水污染环境的情况。（2）本发明利用微波对井下携热工质进行辅助加热，使本系统能够适用于原本地下储层温度较低的废弃井。微波加热本身能耗较低，可以达到节能的目的。

技术领域

本发明具体涉及一种基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统。

背景技术

在目前地热能开发利用中，利用废弃井闭式井下取热是一种环保的方法，既可以利用现有废弃井开发地热资源，又能确保地下水不受污染。目前，大量废弃井井下温度较低，携热工质换热后难以达到地面发电所需温度，无法保证地面持续稳定发电。此时可以通过辅助手段对井下携热工质进行加热，使工质达到可利用的目标温度。

专利号为CN 113587465 A的文件中中所提出的一种封闭式中深层地热能井下换热装置，对取热地层温度影响较大。目标地层热量会随着井下换热装置的运行温度越来越低，无法长时间持续使用，且同轴井换热效率不高。

专利号为CN 113153673 A的文件中所提出的中深层地热联合发电系统，是开式系统，需要利用地下含水层中的地层水对注入干热岩的井水预先加热，对地质条件要求较为苛刻，需要同一地区地下既存在含水层又存在干热岩层，且专利设计的同轴注采井并没有保温隔热措施，这样会导致采出流体温度流失。

专利号为CN213687340 U的文件中所提出的一种有机朗肯循环地热发电系统，是一种开式系统，没有明确注入流体在地层中的循环状态。采出地层水在经过地面换热后，经过地面预热处理后再回灌到地层中，要达到预热效果将会在地面消耗过多的其他能量。

目前利用废弃井单井循环取热受地层温度影响较大，如果地层温度较低，井口携热工质温度难以达到目标温度，无法有效进行发电。目前市面上井下辅助加热方式主要是热电阻加热，这种方法能耗过高。本发明采用井下微波辅助加热的方法，通过地层和微波的双重加热，使井下导管中的携热工质达到目标温度，采出后直接泵入地面循环系统进行发电，实现发电目的。地面发电系统产生电能一部分可以用于井下微波辅助加热，实现节能目的。利用后的携热工质经冷凝再次注入井下导管循环使用。整个取热系统无需将地下水采出，不存在排放废水的过程，达到了环保的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统，该基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统，该基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统包括位于上覆地层上方的携热工质供给装置、井下微波供电及控制装置、液泵、气泵、冷凝器、透平机及发电机；携热工质供给装置与注入导管连通，所述注入导管伸入高温储层并与螺旋导管的一端连通，所述螺旋导管的另一端与采出导管的一端连通，所述采出导管的另一端与气泵连通；采出导管的外部套设有绝热材料；井下微波供电及控制装置通过吊装缆线和电缆与微波加热装置连接。

该基于微波辅助加热的单井循环取热废弃井发电系统具有的优点如下：

（1）本发明无需抽取地下水，仅提取地下高温储层中的热量进行发电，对地下储层的含水量没有要求，也不会出现排放地下水污染环境的情况。

（2）本发明利用微波对井下携热工质进行辅助加热，使本系统能够适用于原本地下储层温度较低的废弃井。微波加热本身能耗较低，可以达到节能的目的。

（3）本发明利用沸点较低的携热工质进行井下取热，受热的携热工质采出后可以直接泵入透平机中进行能量转换，冷却后可再次注入井下进行取热，实现循环利用。