一种中深层地热能井下开放式换热系统和方法
专利汇可以提供一种中深层地热能井下开放式换热系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种中深层 地 热能 井下开放式换热系统和方法，换热系统包括分布式测温光纤、两个 水 位观测管、混合器、地热专用管、抽水 泵 、除砂泵， 热交换器 、调节水箱；将地热专用管、抽水泵室和混合器下入到技术 套管 和护壁管中，地热专用管底部连接混合器，上部连接抽水泵室，抽水泵通过管路依次与除砂泵、热交换器、调节水箱连接，调节水箱的出水口连接冷水注入管，分布式测温光纤、二号水位观测管设置在地热专用管与技术套管之间，一号水位观测管设置在地热专用管内。本系统由于地热井热储层是开放的，通过地热专用管进行换热，不仅换热效率高，而且完全能够实现回水量等于抽水量，不消耗地下热水资源，不会因排放经利用的地下热水而导致环境污染。，下面是一种中深层地热能井下开放式换热系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种中深层地热能井下开放式换热系统，其特征在于：包括分布式测温光纤、两个水位观测管、混合器、地热专用管、抽水泵、除砂泵，热交换器、调节水箱，在地热井内下入技术套管、护壁管，盖层与技术套管之间、隔水层与护壁管之间用固井材料固井，含水层与护壁管之间设有过滤管，将地热专用管、抽水泵室和混合器下入到技术套管和护壁管中，地热专用管底部连接混合器，上部连接抽水泵室，下入抽水泵到抽水泵室中，抽水泵通过管路依次与除砂泵、热交换器、调节水箱连接，调节水箱的出水口连接冷水注入管，通过冷水注入管将冷水回灌到地热井内，在抽水泵与除砂泵之间的管路上安装有流量计、弃水阀门、泵量控制阀，在冷水注入管上设有补水口，补水口上安装有补水阀门，分布式测温光纤、二号水位观测管设置在地热专用管与技术套管之间，一号水位观测管设置在地热专用管内。
2.根据权利要求1所述的一种中深层地热能井下开放式换热系统，其特征在于：在所述热交换器与调节水箱之间的管路上设有弃水口，弃水口上安装有弃水阀门。
3.根据权利要求1或2所述的一种中深层地热能井下开放式换热系统，其特征在于：所述混合器长度为5～10米。
4.根据权利要求3所述的一种中深层地热能井下开放式换热系统，其特征在于：所述地热专用管上部为抽水泵室，抽水泵室直径应满足抽水泵的要求。
5.一种用于权利要求1所述的中深层地热能井下开放式换热系统的换热方法，其特征在于，其过程如下：
第一步：根据地热储层的埋深、供热规划，设计地热井的深度和口径；
第二步：在地热井内下入技术套管、护壁管，盖层与技术套管之间、隔水层与护壁管之间用固井材料固井，进行固井后检验固井效果；含水层与护壁管之间设有过滤管；
第三步：按第一步所述设计将地热专用管、抽水泵室和混合器下入到技术套管和护壁管中，地热专用管底部连接混合器，上部连接抽水泵室；
第四步：下入抽水泵到抽水泵室中，抽水泵依次与除砂泵、热交换器、调节水箱连接，并通过冷水注入管将冷水回灌到地热井内，在此回路上还安装有流量计、弃水阀门、泵量控制阀和补水阀门；
第五步：将分布式测温光纤、二号水位观测管置于地热专用管与技术套管之间；将一号水位观测管置于地热专用管内；
第六步：启动抽水泵，将地热专用管内的热水抽到热交换器中，热交换器提取热水的热能之后，将冷水排出，通过冷水注入管回灌到地热井内，实现在单井内冷热水循环；
第七步：实时观测一号水位观测管和二号水位观测管的水位变化，使其与自然水位一致，或在自然水位上下波动，此时抽水量等于回水量，不消耗地下水资源；
第八步：当一号水位观测管和二号水位观测管的水位低于自然水位时，说明会有热储中的地热水进入井内，此时可打开补水阀门，增大回水量；
第九步：当二号水位观测管的水位高于自然水位时，说明会有冷水进入热储，若长期处于这种状态，就会出冷堆积现象，此时打开弃水阀门，减少回水量，使一号水位观测管和二号水位观测管的水位下降，低于自然水位，冷堆积现象就会很快消除。
6.根据权利要求5所述的中深层地热能井下开放式换热系统的换热方法，其特征在于：
所述技术套管之间、技术套管与护壁管之间为焊接或丝扣连接。
7.根据权利要求5所述的中深层地热能井下开放式换热系统的换热方法，其特征在于：
所述地热专用管应下入到距离井底以上10M～15M。
8.根据权利要求5所述的中深层地热能井下开放式换热系统的换热方法，其特征在于：
地热井深度至热储层的含水层之下不小于50m。
一种中深层地热能井下开放式换热系统和方法
技术领域
背景技术
标准煤。《规划》充分表明我国将在”十三五“期间要大力发展地热能开发利用。与此同时，由于受技术水平所限，地热能开发利用带来了资源破坏、环境污染、利用率低等一系列问题，
为有效解决这些不利因素，广大科技工作者一方面借鉴国外一些先进经验和技术，另一方
面开展了大量的实验和研究工作，取得了丰硕的研究成果。目前我国的地热能开发利用主
要有以下技术方法。
造成资源减少、水位大幅度下降；由于地下热水普遍矿化度高、高硫、具有腐蚀性，利用过的
地热水排放后将会导致环境污染。
点是增加了地热能开发利用成本。在有些地区由于受地质条件限制，不能全部回灌，也会导
致资源消耗、环境污染问题。
携带地热能到地表的目的。其优点是热能利用率高，不破坏地下热水资源，不会造成环境污
染。缺点是施工难度大，成本高，不利于大规模推广应用。
冷水，在井内通过地温加热后，在动力作用下热水从“U”型管的另一端流出。另一种是向井
内注入冷水，通过地温加热后，在压力作用下使加热后的热水从中心管中流出。这两种方法
技术原理是基本相同的，目前在国内仅有少量的试验工程。其优点是不消耗地下热水资源，
也不会对环境造成污染。缺点是换热效率比较低，长期使用会出现“冷堆积”效应，导致在井
的周围地温下降，换热量减少。
题。
发明内容
决“冷堆积”效应问题，而且还有效降低地热能开发利用成本。
水层组成，下伏于盖层之下，在地热井内下入技术套管、护壁管，盖层与技术套管之间、隔水
层与护壁管之间用固井材料固井，含水层与护壁管之间设有过滤管；将地热专用管、抽水泵
室和混合器下入到技术套管和护壁管中，地热专用管底部连接混合器，上部连接抽水泵室，
下入抽水泵到抽水泵室中，抽水泵通过管路依次与除砂泵、热交换器、调节水箱连接，调节
水箱的出水口连接冷水注入管，通过冷水注入管将冷水回灌到地热井内，在抽水泵与除砂
泵之间的管路上安装有流量计、弃水口(弃水口上安装有弃水阀门)、泵量控制阀，在冷水注
入管上设有补水口，补水口上安装有补水阀门，分布式测温光纤、二号水位观测管设置在地
热专用管与技术套管之间，一号水位观测管设置在地热专用管内。
量控制阀和补水阀门；
一号水位观测管和二号水位观测管的水位下降，低于自然水位，“冷堆积”现象就会很快消
除。
地下热水而导致环境污染。
位观测管，14-流量计，15弃水阀门，16-泵量控制阀，17-除砂泵，18-热交换器，19-调节水
箱，20-补水阀门，21-盖层，22-地下水水位，23-隔水层，24-热储层，25-含水层，26-二号水位观测管。
具体实施方式
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。
在本发明中的具体含义。
24由隔水层23和含水层25组成，下伏于盖层21之下，在地热井内下入技术套管4、护壁管6，
盖层21与技术套管4之间、隔水层23与护壁管6之间用固井材料3固井，含水层25与护壁管6
之间设有过滤管7；技术套管4之间、技术套管4与护壁管6之间为焊接或丝扣连接，将地热专
用管9、抽水泵室11和混合器8下入到技术套管4和护壁管6中，地热专用管9底部连接混合器
8，上部连接抽水泵室11，混合器8长度为5～10米，抽水泵室11直径应满足抽水泵10的要求，
下入抽水泵10到抽水泵室11中，抽水泵10通过管路依次与除砂泵17、热交换器18、调节水箱
19连接，调节水箱19的出水口连接冷水注入管1，通过冷水注入管1将冷水回灌到地热井内，
在抽水泵10与除砂泵17之间的管路上安装有流量计14、弃水口(弃水口上安装有弃水阀门
15)、泵量控制阀16，在所述热交换器18与调节水箱19之间的管路上设有弃水口，弃水口上
安装有弃水阀门15，在冷水注入管1上设有补水口，补水口上安装有补水阀门20，分布式测
温光纤2、二号水位观测管26设置在地热专用管9与技术套管4之间，一号水位观测管13设置
在地热专用管9内。由于地热井热储层是开放的，本系统采用地热专用管进行换热，能够实
现回水量等于抽水量，不消耗地下热水资源，不会因排放经利用的地下热水而导致环境污
染，同时可以使回灌的冷水与井内地热水充分进行热能交换，从而大幅度提高换热效率。
过滤管7；
以上10M～15M；
14、弃水阀门15、泵量控制阀16和补水阀门20；
环；
源；
量，使一号水位观测管13和二号水位观测管26的水位下降，低于自然水位，“冷堆积”现象就
会很快消除。
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