CN108868723B - 双井闭式循环井下热电发电***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双井闭式循环井下热电发电***及方法。该***包括同时钻穿相同地层的A井筒和B井筒、流体循环模块和电能外输模块。A井筒包括A井筒套管、A井筒油管和A井筒热电发电模块。B井筒包括B井筒套管、B井筒油管和B井筒热电发电模块。A井筒套管和B井筒套管上分别设有射孔段。A井筒套管与A井筒热电发电模块之间的空间形成A井筒油套环空流动通道；A井筒油管内部空间形成A井筒油管流动通道。B井筒套管与B井筒油管之间的空间形成B井筒油套环空流动通道；B井筒热电发电模块内侧的B井筒油管内部空间形成B井筒油管流动通道。本发明能提供稳定的电能供给、充分利用中低温地热资源，且不会影响产出流体的后续利用。

Description

双井闭式循环井下热电发电***及方法

技术领域

本发明属于地热发电技术领域，具体涉及一种双井闭式循环井下热电发电***及方法。

背景技术

地热能是一种来自地球内部的特殊资源，同时也是一种新的清洁能源。在当今极端气候事件频发和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发与利用挣越来越人们的重视。直接利用和地热发电是地热能主要的两种利用类型，直接利用包括疗养、养殖、采暖、工业干燥、沐浴等，地热发电根据载热体类型、温度、压力和其它特性的不同分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。这些利用过程均需要将地热流体开采到地面再进行热能提取和利用，为环境带来一些潜在的影响，如热污染、噪声污染、地面沉降、地震活动等。近年来也提出了一些井下换热技术，实现取热不取水生产，在一定程度上有效地缓解了潜在的环境问题。

传统的地热发电技术要求较高的地热流体温度，这极大地限制了地热发电技术的推广应用。近年来，随着半导体材料制造技术和工艺的进步，热电发电技术逐渐兴起。该技术利用半导体材料的塞贝克效应原理进行发电，整个发电***中无运动部件，利用温度差将热能直接转换为电能。一些研究表明，即使热电发电单元两侧之间仅有10摄氏度的温度差，在热电发电单元规模达到数百米长度的情况下，能产生足够多的电能。该技术可以用在低温环境，只要存在温度差就能实现发电，相比于传统地热发电技术而言，其温度适应范围更广。

发明内容

针对传统地热发电方法的技术限制和我国中低温热储的生产特点，同时考虑现有地热开采与利用过程中存在的潜在的环境问题，本发明结合热电发电技术，提出一种双井闭式循环井下热电发电***及方法，该***及方法不但能提供稳定的电能供给、充分利用中低温地热资源，而且还不会影响产出流体的后续利用。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明涉及一种双井闭式循环井下热电发电***，包括：同时钻穿相同地层的A井筒和B井筒、流体循环模块以及电能外输模块。

具体地说，所述地层包括依次设置在地表以下的上覆地层、上部生产层隔层、上部生产层、下部生产层隔层和下部生产层；所述上覆地层为隔热层；所述上部生产层隔层和下部生产层隔层均为非渗透性致密岩层；所述上部生产层和下部生产层均为内部充满高温地热流体的渗透性岩层。

进一步的，所述A井筒包括依次穿过若干地层的A井筒套管、嵌入设置在A井筒套管内的A井筒油管以及设置在A井筒油管外壁上的A井筒热电发电模块；所述A井筒套管位于上部生产层的部分上设有A井筒上部射孔段；所述A井筒套管位于下部生产层的部分上设有A井筒下部射孔段；所述A井筒油管的顶部与A井筒套管的顶部平齐，底部位于A井筒井底的上方且与A井筒井底之间有空隙；所述A井筒油管的下端通过A井筒封隔器坐封在A井筒套管位于下部生产层隔层部分的内壁上；所述A井筒热电发电模块设置在位于A井筒封隔器上方的A井筒油管上，且A井筒热电发电模块通过A井筒驳接线缆与所述电能外输模块相连；所述A井筒套管内壁与A井筒热电发电模块外壁之间的空间形成A井筒油套环空流动通道；所述A井筒油管内部空间形成A井筒油管流动通道。

进一步的，所述B井筒包括依次穿过若干地层的B井筒套管、嵌入设置在B井筒套管内的B井筒油管以及设置在B井筒油管内壁上的B井筒热电发电模块；所述B井筒套管位于上部生产层的部分上设有B井筒上部射孔段；所述B井筒套管位于下部生产层的部分上设有B井筒下部射孔段；所述B井筒油管的顶部与B井筒套管的顶部平齐，底部位于B井筒井底的上方且与B井筒井底之间有空隙；所述B井筒油管的下端通过B井筒封隔器坐封在B井筒套管位于下部生产层隔层部分的内壁上；所述B井筒热电发电模块设置在位于B井筒封隔器上方的B井筒油管上，且B井筒热电发电模块通过B井筒驳接线缆与所述电能外输模块相连；所述B井筒套管内壁与B井筒油管外壁之间的空间形成B井筒油套环空流动通道；所述B井筒热电发电模块内侧的B井筒油管内部空间形成B井筒油管流动通道。

进一步的，所述流体循环模块包括A井筒油套环空冷流体注入管线、B井筒油管冷流体注入管线、冷流体注入泵、冷流体流出管线、冷流体储存容器、冷流体流入管线、热流体利用模块、油套环空返出流体流动管线和油管返出流体流动管线；所述冷流体注入泵的出口通过A井筒油套环空冷流体注入管线与A井筒油套环空流动通道相连，冷流体注入泵的出口还通过B井筒油管冷流体注入管线与B井筒油管流动通道相连，冷流体注入泵的入口通过冷流体流出管线与冷流体储存容器的出口相连；所述冷流体储存容器的入口通过冷流体流入管线与热流体利用模块的出口相连；所述热流体利用模块的入口通过油管返出流体流动管线与A井筒油管流动通道相连，热流体利用模块的入口还通过油套环空返出流体流动管线与B井筒油套环空流动通道相连。

进一步的，所述A井筒和B井筒之间的井距不小于300米。

进一步的，所述A井筒套管和B井筒套管的内壁上均涂敷有绝热材料。

进一步的，所述A井筒热电发电模块和B井筒热电发电模块均包括若干组相互串联的热电发电机；所述热电发电机包括若干组热电发电单元；所述热电发电单元包括一个N型半导体和一个P型半导体，相邻的热电发电单元之间N型半导体和P型半导体交替排列。

进一步的，所述A井筒套管、A井筒油管、B井筒套管、B井筒油管、A井筒封隔器和B井筒封隔器的横截面均为圆形。所述A井筒油管与A井筒套管同轴设置。所述B井筒油管与B井筒套管同轴设置。所述A井筒热电发电模块和B井筒热电发电模块的横截面均为圆环形

进一步的，所述冷流体注入泵和冷流体储存容器均位于地面上。

本发明还涉及一种采用上述双井闭式循环井下热电发电***的热电发电方法，该方法包括以下步骤：

(1)存储在冷流体储存容器中的冷流体，经冷流体流出管线进入冷流体注入泵增压后，分别通过A井筒油套环空冷流体注入管线进入A井筒油套环空流动通道中、通过B井筒油管冷流体注入管线进入B井筒油管流动通道中。

(2)进入A井筒油套环空流动通道中的冷流体沿着A井筒油套环空流动通道向下流动过程中从周围环境吸收部分热量，温度升高；由于A井筒套管内壁涂敷有绝热材料，沿着A井筒油套环空流动通道向下流动的冷流体温度升高幅度不大；温度升高后的冷流体通过A井筒上部射孔段进入上部生产层中，驱替上部生产层中的高温热流体向B井筒流动；被驱替出的上部生产层中的高温热流体通过B井筒上部射孔段进入B井筒油套环空流动通道中，并沿着B井筒油套环空流动通道向上流动直至到达地面，然后通过油套环空返出流体流动管线流入热流体利用模块中。

(3)进入B井筒油管流动通道中的冷流体沿着B井筒油管流动通道向下流动过程中从周围环境吸收部分热量，温度逐渐升高；温度升高后的冷流体通过B井筒下部射孔段进入下部生产层中，驱替下部生产层中的高温热流体向A井筒流动；被驱替出的下部生产层中的高温热流体通过A井筒下部射孔段进入A井筒油管流动通道中，并沿着A井筒油管流动通道向上流动直至到达地面，然后通过油管返出流体流动管线流入热流体利用模块中。

(4)从A井筒油管流动通道和B井筒油套环空流动通道流出的热流体在热流体利用模块中经过热交换和利用变成冷流体，再经过进一步防腐处理并达到不会对A井筒热电发电模块和B井筒热电发电模块产生腐蚀作用的标准后，通过冷流体流入管线返回冷流体储存容器中。

(5)A井筒热电发电模块在A井筒油套环空流动通道中的低温流体和A井筒油管流动通道中的高温流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过A井筒驳接线缆将电能输入电能外输模块；B井筒热电发电模块在B井筒油管流动通道中的低温流体和B井筒油套环空流动通道中的高温流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过B井筒驳接线缆将电能输入电能外输模块。

和现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用双井闭式循环方式实现了井下取热发电和产出水全部回注，避免了传统地热生产过程中潜在的环境问题。

(2)本发明利用布置在水热型地热井或高含水废弃油井井下的热电发电模块实现了井下发电。

(3)本发明所述热电发电***中的两口井同时穿透两个连通的生产层，两口井同时具备注入流体和生产流体功能，从而确保井下热电发电模块具有稳定的温度差，提高了发电的稳定性和效率。

(4)在本发明中，经井下热电发电后循环出的热流体在地面换热后可重复循环利用，减少排放；换热后提取的热量可用于地面供暖、养殖、洗浴等应用。

综上所述，本发明不但能提供稳定的电能供给、充分利用中低温地热资源，而且还不会影响产出流体的后续利用。

附图说明

图1是双井闭式循环井下热电发电***的结构示意图；

图2是图1的I-I’剖面结构示意图；

图3是图1的II-II’剖面结构示意图。

其中：

101、下部生产层，102、下部生产层隔层，103、上部生产层，104、上部生产层隔层，105、上覆地层，106、A井筒，107、B井筒，108、A井筒井底，109、B井筒井底，201、A井筒下部射孔段，202、A井筒上部射孔段，203、B井筒下部射孔段，204、B井筒上部射孔段，301、A井筒封隔器，302、B井筒封隔器，401、A井筒套管，402、A井筒油管，403、B井筒套管，404、B井筒油管，501、A井筒热电发电模块，502、B井筒热电发电模块，601、A井筒油套环空流动通道，602、A井筒油管流动通道，603、B井筒油套环空流动通道，604、B井筒油管流动通道，800、流体循环模块，801、A井筒油套环空冷流体注入管线，802、B井筒油管冷流体注入管线，803、冷流体注入泵，804、冷流体流出管线，805、冷流体储存容器，809、冷流体流入管线，806、热流体利用模块，807、油套环空返出流体流动管线，808、油管返出流体流动管线，901、A井筒驳接线缆，902、B井筒驳接线缆，903、电能外输模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种双井闭式循环井下热电发电***，包括：同时钻穿相同地层的A井筒106和B井筒107、流体循环模块800以及电能外输模块903。

具体地说，下部生产层101和上部生产层103均埋深数千米。自下部生产层101向上至地表依次覆盖下部生产层隔层102、上部生产层103、上部生产层隔层104和上覆地层105。所述下部生产层101由数米、数十米或数百米的渗透性岩层组成，内部充满高温地热流体。所述下部生产层隔层102由数米或数十米的非渗透性致密岩层组成，流体不能在其中流动，热量通过传导方式周围环境传递。所述上部生产层103由数米、数十米或数百米的渗透性岩层组成，内部充满高温地热流体。所述上部生产层隔层104由数米或数十米的非渗透性致密岩层组成，流体不能在其中流动，热量通过传导方式周围环境传递。所述上覆地层105为上部生产层隔层104以上至地表所覆盖的沉积岩或土等隔热层。地层温度沿着下部生产层101、下部生产层隔层102、上部生产层103、上部生产层隔层104和上覆地层105呈逐渐降低趋势。

进一步的，A井筒106和B井筒107是同时钻穿相同地层的孔眼结构，自上向下依次穿过上覆地层105、上部生产层隔层104、上部生产层103、下部生产层隔层102和下部生产层101，分别下A井筒套管401和B井筒套管402至A井筒井底108和B井筒井底109固井完成，与上覆地层105、上部生产层隔层104、上部生产层103、下部生产层隔层102和下部生产层101紧密胶结并与地层流体隔绝。所述A井筒套管401和B井筒套管402的内壁表面均涂敷有绝热材料。处于下部生产层101中的A井筒106部分采用射孔完井方式完成，形成A井筒下部射孔段201，为下部生产层101的高温地热流体进入A井筒106的下部空间提供流动通道。处于上部生产层103中的A井筒106部分采用射孔完井方式完成，形成A井筒上部射孔段202，为注入流体从A井筒106的上部空间进入上部生产层103中提供流动通道。处于下部生产层101中的B井筒107部分采用射孔完井方式完成，形成B井筒下部射孔段203，为注入流体从B井筒107的下部空间进入下部生产层101中提供流动通道。处于上部生产层103中的B井筒107部分采用射孔完井方式完成，形成B井筒上部射孔段204，为上部生产层103的高温地热流体进入B井筒107的上部空间提供流动通道。所述A井筒下部射孔段201可以全部或者部分射开A井筒106中的下部生产层101。所述A井筒上部射孔段202可以全部或者部分射开A井筒106中的上部生产层103。所述B井筒下部射孔段203可以全部或者部分射开B井筒107中的下部生产层101。所述B井筒上部射孔段204可以全部或者部分射开B井筒107中的上部生产层103。

A井筒油管402从A井筒套管401中下入，通过A井筒封隔器301坐封在A井筒套管401上，坐封在A井筒106下部生产层隔层102附近或下部生产层隔层102范围内。所述A井筒封隔器301坐封在A井筒106下部生产层隔层102附近或下部生产层隔层102范围内是指根据A井筒106中射孔段201和射孔段202之间的位置、间隔距离和射孔长度，保证A井筒封隔器301坐封后能有效地将A井筒下部射孔段201和A井筒上部射孔段202隔离，使得A井筒下部射孔段201和A井筒上部射孔段202之间不会发生流体窜流。A井筒油管402底部出口穿过A井筒封隔器301并延伸进入A井筒106下部生产层101范围的下部井筒空间中。A井筒热电发电模块501紧密设置在A井筒油管402外壁上，随A井筒油管402下入A井筒套管401内。A井筒热电发电模块501外侧与A井筒套管401内壁形成A井筒油套环空流动通道601。A井筒油管402内部空间形成A井筒油管流动通道602。

B井筒油管404从B井筒107的套管403中下入，通过B井筒封隔器302坐封在B井筒107下部生产层隔层102附近或下部生产层隔层102范围内。所述B井筒封隔器302坐封在B井筒107下部生产层隔层102附近或下部生产层隔层102范围内是指根据B井筒107中B井筒下部射孔段203和B井筒上部射孔段204之间的位置、间隔距离和射孔长度，保证B井筒封隔器302坐封后能有效地将B井筒下部射孔段203和B井筒上部射孔段204隔离，使得B井筒下部射孔段203和B井筒上部射孔段204之间不会发生流体窜流。B井筒油管404底部出口穿过B井筒封隔器302并延伸进入B井筒107下部生产层101范围的下部井筒空间中。B井筒热电发电模块502紧密设置在B井筒油管404内壁上，随B井筒油管404下入B井筒套管403内。B井筒油管404外壁与B井筒套管403内壁形成B井筒油套环空流动通道603。B井筒油管404紧固热电发电模块502后剩余的内部空间形成B井筒油管流动通道604。

进一步的，所述流体循环模块800包括A井筒油套环空冷流体注入管线801、B井筒油管冷流体注入管线802、冷流体注入泵803、冷流体流出管线804、冷流体储存容器805、冷流体流入管线809、热流体利用模块806、油套环空返出流体流动管线807和油管返出流体流动管线808。所述冷流体注入泵803和冷流体储存容器805位于地面，冷流体注入泵803通过冷流体流出管线804与冷流体储存容器805相连。所述冷流体注入泵803通过A井筒油套环空冷流体注入管线801与A井筒106中的A井筒油套环空流动通道601相连。所述冷流体注入泵803通过B井筒油管冷流体注入管线802与B井筒107中的B井筒油管流动通道604相连。冷流体注入泵803将来自冷流体储存容器805的冷流体增压后，通过B井筒油管冷流体注入管线802注入B井筒107中的B井筒油管流动通道604中。

该***的工作原理为：

冷流体注入泵803将来自冷流体储存容器805的冷流体增压后，通过A井筒油套环空冷流体注入管线801注入A井筒106中的A井筒油套环空流动通道601中。经增压后的冷流体沿着A井筒油套环空流动通道601向下流动，从A井筒106上部生产层103中的A井筒上部射孔段202进入上部生产层103中，驱替上部生产层103中的高温地层流体向B井筒107流动。上部生产层103中的高温地层流体从B井筒107上部生产层103中的B井筒上部射孔段204进入B井筒107的B井筒油套环空流动通道603中，并向上流出地面。A井筒106中A井筒油套环空流动通道601内是向下流动的通过A井筒油套环空冷流体注入管线801注入的冷流体。由于A井筒套管401内壁涂敷有绝热材料，因此，通过A井筒油套环空冷流体注入管线801注入的冷流体沿着A井筒油套环空流动通道601向下流动过程中从周围环境吸收的热量少，保持在一个较低的温度水平，形成A井筒106中A井筒热电发电模块501的低温冷端。A井筒106中A井筒油管流动通道602内是向上流动的来自下部生产层101中的高温地层流体，在沿A井筒油管流动通道602向上流动过程中保持一个较高的温度水平，形成A井筒106中A井筒热电发电模块501的高温热端。A井筒热电发电模块501在A井筒油管流动通道602内高温地层流体和A井筒油套环空流动通道601内低温注入流体之间的温度差的作用下，实现了A井筒106的井下热电发电。

经增压后的冷流体沿着B井筒油管流动通道604向下流动，从B井筒107下部生产层101中的B井筒下部射孔段203进入下部生产层101中，驱替下部生产层101中的高温地层流体向A井筒106流动。下部生产层101中的高温地层流体从A井筒106下部生产层101中的A井筒射孔段201进入A井筒106的A井筒油管流动通道602中，并向上流出地面。B井筒107中B井筒油管流动通道604内是向下流动的通过B井筒油管冷流体注入管线802注入的冷流体。通过B井筒油管冷流体注入管线802注入的冷流体沿着B井筒油管流动通道604向下流动过程中从周围环境吸收的热量少，因此保持在一个较低的温度水平，形成B井筒107中B井筒热电发电模块502的低温冷端；B井筒107中B井筒油套环空流动通道603内是向上流动的来自上部生产层103中的高温地层流体，在沿B井筒油套环空流动通道603向上流动过程中保持一个较高的温度水平，形成B井筒107中热电发电模块502的高温热端。B井筒热电发电模块502在B井筒油套环空流动通道603内高温地层流体和B井筒油管流动通道604内低温注入流体之间的温度差的作用下，实现了B井筒107的井下热电发电。

从A井筒油管流动通道602流出的来自下部生产层101的热流体通过油管返出流体流动管线808进入热流体利用模块806。从B井筒油套环空流动通道603流出的来自上部生产层103的热流体通过油套环空返出流体流动管线807进入热流体利用模块806。从A井筒油管流动通道602和B井筒油套环空流动通道603流出的热流体在热流体利用模块806中经过充分热交换和利用后变成冷流体，经过进一步防腐蚀处理并达到不会对A井筒热电发电模块501和B井筒热电发电模块502产生腐蚀作用后，通过冷流体流入管线809进入冷流体储存容器805中。

综上所述，所述A井筒油套环空流动通道601、上部生产层103、B井筒油套环空流动通道603、油套环空返出流体流动管线807、热流体利用模块806、冷流体流入管线809、冷流体储存容器805、冷流体流出管线804、冷流体注入泵803、A井筒油套环空冷流体注入管线801共同构成第一个闭式流体循环***。所述B井筒油管流动通道604、下部生产层101、A井筒油管流动通道602、油管返出流体流动管线808、热流体利用模块806、冷流体流入管线809、冷流体储存容器805、冷流体流出管线804、冷流体注入泵803、B井筒油管冷流体注入管线802共同构成第二个闭式流体循环***。第一个闭式流体循环***为A井筒热电发电模块501提供低温冷端，为B井筒热电发电模块502提供高温热端。第二个闭式流体循环***为A井筒热电发电模块501提供高温热端，为B井筒热电发电模块502提供低温冷端；从而使A井筒106和B井筒107同时实现井下热电发电。

进一步的，所述热电发电模块501产生的电能通过A井筒驳接线缆901与电能外输模块903相连，热电发电模块502产生的电能通过B井筒驳接线缆902与电能外输模块903相连；通过电能外输模块903向用户提供电能。所述热电发电模块501和热电发电模块502各自由若干组热电发电机串联而成。所述若干组热电发电机可以是1组、10组、100组，也可以是任意多组。所述热电发电机由若干个N型半导体和若干个P型半导体按照交替、成对排列方式组装而成；一个N型半导体和一个P型半导体构成一个热电发电单元。所述若干个N型半导体和若干个P型半导体可以是1个、10个、100个，也可以是任意多个；N型半导体数量和P型半导体数量相等。

进一步的，所述冷流体为上部生产层103和下部生产层101产出的地热流体经过热流体利用模块806换热和利用后冷却的、并经过进一步防腐处理后不会对A井筒106中热电发电模块501和B井筒107中热电发电模块502产生腐蚀作用的流体。

进一步的，所述A井筒106和B井筒107之间保持一定井距；所述一定井距可以是300米、400米、500米，也可以是任意大于300米的距离。

进一步的，如图2和图3所示，所述A井筒套管401、A井筒油管402、B井筒套管403、B井筒油管404、A井筒封隔器301和B井筒封隔器302的横截面均为圆形。所述A井筒油管402与A井筒套管403同轴设置。所述B井筒油管404与B井筒套管403同轴设置。所述A井筒热电发电模块501和B井筒热电发电模块502的横截面均为圆环形。

本发明所述的双井闭式循环井下热电发电***的实现方法为：

(1)选定A井筒106和B井筒107两口同时钻穿两个相同生产层的高温水热型地热井或高含水废弃油井，A井筒106和B井筒107两口井之间保持一定的井距。

(2)根据A井筒106和B井筒107同时钻穿的下部生产层101和上部生产层103的厚度以及下部生产层隔层102和上部生产层隔层104的厚度，设计射孔方案并分别射开下部生产层101和上部生产层103。

(3)将外壁固结有A井筒热电发电模块501的A井筒油管402从A井筒套管401中下入井内，利用A井筒封隔器301坐封在下部生产层隔层102附近或下部生产层隔层102范围内，确保A井筒封隔器301坐封后能有效地将A井筒下部射孔段201和A井筒上部射孔段202隔离，使得A井筒下部射孔段201和A井筒上部射孔段202之间不会发生流体窜流。

(4)将内壁固结有B井筒热电发电模块502的B井筒油管404从B井筒套管403中下入井内，利用B井筒封隔器302坐封在下部生产层隔层102附近或下部生产层隔层102范围内，确保B井筒封隔器302坐封后能有效地将B井筒下部射孔段203和B井筒上部射孔段204隔离，使得B井筒下部射孔段203和B井筒上部射孔段204之间不会发生流体窜流。

(5)将B井筒油套环空流动通道603与油套环空返出流体流动管线807相连，再依次连接热流体利用模块806、冷流体流入管线809、冷流体储存容器805、冷流体流出管线804、冷流体注入泵803和A井筒油套环空冷流体注入管线801，并将A井筒油套环空冷流体注入管线801与A井筒油套环空流动通道601相连。将A井筒油管流动通道602通过油管返出流体流动管线808与热流体利用模块806相连；将B井筒油管流动通道604通过B井筒油管冷流体注入管线802与冷流体注入泵803相连；从而与上部生产层103和下部生产层101构成两个闭合的流体循环***。

(6)将A井筒热电发电模块501通过A井筒驳接线缆901与电能外输模块903相连，将B井筒热电发电模块502通过B井筒驳接线缆902与电能外输模块903相连，构成一个电路***。

(7)存储在冷流体储存容器805中的冷流体，经冷流体流出管线804进入冷流体注入泵803增压后，分别通过A井筒油套环空冷流体注入管线801进入A井筒油套环空流动通道601中、通过B井筒油管冷流体注入管线802进入B井筒油管流动通道604中。

(8)进入A井筒油套环空流动通道601中的冷流体，沿着A井筒油套环空流动通道601向下流动过程中，从周围环境吸收部分热量，温度升高。由于A井筒套管401内壁涂敷有绝热材料，沿着A井筒油套环空流动通道601向下流动的冷流体温度升高幅度不大。温度升高后的冷流体通过A井筒上部射孔段202进入上部生产层103中，驱替上部生产层103中的高温热流体向B井筒107流动。被驱替出的上部生产层103中的高温热流体通过B井筒上部射孔段204进入B井筒油套环空流动通道603中，并沿着B井筒油套环空流动通道603向上流动直至到达地面，然后通过油套环空返出流体流动管线807流入热流体利用模块806中。

(9)进入B井筒油管流动通道604中的冷流体，沿着B井筒油管流动通道604向下流动过程中，从周围环境吸收部分热量，温度逐渐升高。温度升高后的冷流体通过B井筒下部射孔段203进入下部生产层101中，驱替下部生产层101中的高温热流体向A井筒106流动。被驱替出的下部生产层101中的高温热流体通过A井筒下部射孔段201进入A井筒油管流动通道602中，并沿着A井筒油管流动通道602向上流动直至到达地面，然后通过油管返出流体流动管线808流入热流体利用模块806中。

(10)从A井筒油管流动通道602和B井筒油套环空流动通道603流出的热流体在热流体利用模块806中经过热交换和利用变成冷流体，再经过进一步防腐处理并达到不会对A井筒热电发电模块501和B井筒热电发电模块502产生腐蚀作用的标准后，通过冷流体流入管线805返回冷流体储存容器804中。

(11)A井筒热电发电模块501在A井筒油套环空流动通道601中的低温流体和A井筒油管流动通道602中的高温流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过A井筒驳接线缆901将电能输入电能外输模块903。B井筒热电发电模块502在B井筒油管流动通道604中的低温流体和B井筒油套环空流动通道603中的高温流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过B井筒驳接线缆902将电能输入电能外输模块903。

Claims (7)

1.双井闭式循环井下热电发电***，其特征在于，包括：同时钻穿相同地层的A井筒和B井筒、流体循环模块以及电能外输模块；

所述地层包括依次设置在地表以下的上覆地层、上部生产层隔层、上部生产层、下部生产层隔层和下部生产层；所述上覆地层为隔热层；所述上部生产层隔层和下部生产层隔层均为非渗透性致密岩层；所述上部生产层和下部生产层均为内部充满高温地热流体的渗透性岩层；

所述A井筒包括依次穿过若干地层的A井筒套管、嵌入设置在A井筒套管内的A井筒油管以及设置在A井筒油管外壁上的A井筒热电发电模块；所述A井筒套管位于上部生产层的部分上设有A井筒上部射孔段；所述A井筒套管位于下部生产层的部分上设有A井筒下部射孔段；所述A井筒油管的顶部与A井筒套管的顶部平齐，底部位于A井筒井底的上方且与A井筒井底之间有空隙；所述A井筒油管的下端通过A井筒封隔器坐封在A井筒套管位于下部生产层隔层部分的内壁上；所述A井筒热电发电模块设置在位于A井筒封隔器上方的A井筒油管上，且A井筒热电发电模块通过A井筒驳接线缆与所述电能外输模块相连；所述A井筒套管内壁与A井筒热电发电模块外壁之间的空间形成A井筒油套环空流动通道；所述A井筒油管内部空间形成A井筒油管流动通道；

所述B井筒包括依次穿过若干地层的B井筒套管、嵌入设置在B井筒套管内的B井筒油管以及设置在B井筒油管内壁上的B井筒热电发电模块；所述B井筒套管位于上部生产层的部分上设有B井筒上部射孔段；所述B井筒套管位于下部生产层的部分上设有B井筒下部射孔段；所述B井筒油管的顶部与B井筒套管的顶部平齐，底部位于B井筒井底的上方且与B井筒井底之间有空隙；所述B井筒油管的下端通过B井筒封隔器坐封在B井筒套管位于下部生产层隔层部分的内壁上；所述B井筒热电发电模块设置在位于B井筒封隔器上方的B井筒油管上，且B井筒热电发电模块通过B井筒驳接线缆与所述电能外输模块相连；所述B井筒套管内壁与B井筒油管外壁之间的空间形成B井筒油套环空流动通道；所述B井筒热电发电模块内侧的B井筒油管内部空间形成B井筒油管流动通道；

所述流体循环模块包括A井筒油套环空冷流体注入管线、B井筒油管冷流体注入管线、冷流体注入泵、冷流体流出管线、冷流体储存容器、冷流体流入管线、热流体利用模块、油套环空返出流体流动管线和油管返出流体流动管线；所述冷流体注入泵的出口通过A井筒油套环空冷流体注入管线与A井筒油套环空流动通道相连，冷流体注入泵的出口还通过B井筒油管冷流体注入管线与B井筒油管流动通道相连，冷流体注入泵的入口通过冷流体流出管线与冷流体储存容器的出口相连；所述冷流体储存容器的入口通过冷流体流入管线与热流体利用模块的出口相连；所述热流体利用模块的入口通过油管返出流体流动管线与A井筒油管流动通道相连，热流体利用模块的入口还通过油套环空返出流体流动管线与B井筒油套环空流动通道相连。

2.根据权利要求1所述的双井闭式循环井下热电发电***，其特征在于，所述A井筒和B井筒之间的井距不小于300米。

3.根据权利要求1所述的双井闭式循环井下热电发电***，其特征在于，所述A井筒套管和B井筒套管的内壁上均涂敷有绝热材料。

4.根据权利要求1所述的双井闭式循环井下热电发电***，其特征在于，所述A井筒热电发电模块和B井筒热电发电模块均包括若干组相互串联的热电发电机；所述热电发电机包括若干组热电发电单元；所述热电发电单元包括一个N型半导体和一个P型半导体，相邻的热电发电单元之间N型半导体和P型半导体交替排列。

5.根据权利要求1所述的双井闭式循环井下热电发电***，其特征在于：所述A井筒套管、A井筒油管、B井筒套管、B井筒油管、A井筒封隔器和B井筒封隔器的横截面均为圆形；所述A井筒油管与A井筒套管同轴设置；所述B井筒油管与B井筒套管同轴设置；所述A井筒热电发电模块和B井筒热电发电模块的横截面均为圆环形。

6.根据权利要求1所述的双井闭式循环井下热电发电***，其特征在于，所述冷流体注入泵和冷流体储存容器均位于地面上。

7.一种采用权利要求1～6任意一项所述的双井闭式循环井下热电发电***的热电发电方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)存储在冷流体储存容器中的冷流体，经冷流体流出管线进入冷流体注入泵增压后，分别通过A井筒油套环空冷流体注入管线进入A井筒油套环空流动通道中、通过B井筒油管冷流体注入管线进入B井筒油管流动通道中；

(2)进入A井筒油套环空流动通道中的冷流体沿着A井筒油套环空流动通道向下流动过程中从周围环境吸收部分热量，温度升高；由于A井筒套管内壁涂敷有绝热材料，沿着A井筒油套环空流动通道向下流动的冷流体温度升高幅度不大；温度升高后的冷流体通过A井筒上部射孔段进入上部生产层中，驱替上部生产层中的高温热流体向B井筒流动；被驱替出的上部生产层中的高温热流体通过B井筒上部射孔段进入B井筒油套环空流动通道中，并沿着B井筒油套环空流动通道向上流动直至到达地面，然后通过油套环空返出流体流动管线流入热流体利用模块中；

(3)进入B井筒油管流动通道中的冷流体沿着B井筒油管流动通道向下流动过程中从周围环境吸收部分热量，温度逐渐升高；温度升高后的冷流体通过B井筒下部射孔段进入下部生产层中，驱替下部生产层中的高温热流体向A井筒流动；被驱替出的下部生产层中的高温热流体通过A井筒下部射孔段进入A井筒油管流动通道中，并沿着A井筒油管流动通道向上流动直至到达地面，然后通过油管返出流体流动管线流入热流体利用模块中；

(4)从A井筒油管流动通道和B井筒油套环空流动通道流出的热流体在热流体利用模块中经过热交换和利用变成冷流体，再经过进一步防腐处理并达到不会对A井筒热电发电模块和B井筒热电发电模块产生腐蚀作用的标准后，通过冷流体流入管线返回冷流体储存容器中；

(5)A井筒热电发电模块在A井筒油套环空流动通道中的低温流体和A井筒油管流动通道中的高温流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过A井筒驳接线缆将电能输入电能外输模块；B井筒热电发电模块在B井筒油管流动通道中的低温流体和B井筒油套环空流动通道中的高温流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过B井筒驳接线缆将电能输入电能外输模块。

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