CN208205482U - 一种中深层地热地下增强型换热*** - Google Patents

一种中深层地热地下增强型换热*** Download PDF

Info

Publication number
CN208205482U
CN208205482U CN201820388889.9U CN201820388889U CN208205482U CN 208205482 U CN208205482 U CN 208205482U CN 201820388889 U CN201820388889 U CN 201820388889U CN 208205482 U CN208205482 U CN 208205482U
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
heat
outer tube
inner tube
ground
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201820388889.9U
Other languages
English (en)
Inventor
赵大军
韩君鹏
张书磊
赵研
王美艳
周宇
张增增
张程
王雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201820388889.9U priority Critical patent/CN208205482U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN208205482U publication Critical patent/CN208205482U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Landscapes

  • Road Paving Structures (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

一种中深层地热地下增强型换热***，包括位于保温段地层的内管、外管及位于换热段地层的换热器、人造快速传热通道，人造快速传热通道由裂缝中填入高导热系数混凝土支撑剂形成。换热器外管外侧均布安装有圆柱状弹性金属翅片，金属翅片的长度略大于热器外管和换热器内管之间的环状间隙，以确保金属翅片与孔壁充分接触。堵头安装在换热外管的底端，密封换热器。循环介质由内管输送到换热器，再由内管与外管之间的环形间隙返回地面，通过换热器的热交换作用把地热能采集到地面。本实用新型能够显著增加地热岩体的有效供热半径、提高换热器与地层的换热率，具有高效、经济、绿色的优点。

Description

一种中深层地热地下增强型换热***
技术领域
本明涉及地热开采领域，尤其涉及一种中深层地热地下增强型换热***。
背景技术
中深层地热能温度为25℃-150℃，埋深一般小于3000m，储存的地热资源含量巨大，开采前景乐观。但是地下2000-3000米密实岩体的导热系数较低(1.8-2.1W/(m.K))，在中深层地热开采过程中，取热效率低，地热井周围岩体的温度并会逐年下降，多年开采后，地下岩体会出现低温漏斗现象，严重影响地热井的使用效果。目前用于中深层地热井内的换热装置一般为双套管式换热器，通过在换热器外管设置板状翅片、在外管内管内增加凸肋来增加换热效率、在换热地层建造蓄热腔体等方法来提高地热采集效率。如专利：《强化换热的地下深层换热***》、《中深层地热井内换热器》、《中深层地热井内蓄热换热器》等。现有的技术对提高地热井的取热效率、解决地热低温漏斗现象的作用有限，急需另辟新思路来解决该难题。
水力压裂技术是一种成熟的施工手段，可以在地下中深地层形成长距离、大规模的裂纹体系。而利用密级配高导热系数混凝土支撑剂填充到水力压裂产生的裂缝中形成长距离、大规模的高效传热通道，有效提升换热器供热岩体半径，提高地热井采热效率，解决低温漏斗难题的地热换热***还未见报导。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的问题，设计提供一种全新理念、新结构适用于中深层地热资源开采的地下增强型地热换热***。达到提高换热效率、解决中深层地热资源长时间开采后出现低温漏斗影响地热开采效率难题的目的。
一种中深层地热地下增强型换热***，包括位于保温段地层的内管、外管及位于换热段地层的换热器、人造快速传热通道，人造快速传热通道先由水力压裂技术在地下岩体中形成裂缝，再在裂缝中填入高导热系数混凝土支撑剂而形成；
所述的换热器是由换热器外管、换热器内管、弹性金属翅片、金属筋、堵头构成，换热器外管和换热器内管同轴安装，中间由金属筋连接，金属筋从换热器内管的中部穿过，换热器外管外侧均布安装有圆柱状的弹性金属翅片，弹性金属翅片的长度大于换热器外管和换热器内管之间的环状间隙，以确保弹性金属翅片与孔壁充分接触。堵头安装在换热外管的底端，用于密封换热器。
所述的内管和外管同轴安装，内管和外管分别通过螺纹与换热器连接在一起；循环介质由内管输送到换热器，再由内管与外管之间的环形间隙返回地面，通过换热器的热交换作用把地热能采集到地面。
本实用新型的换热方法包括以下步骤：
(一)利用水力压裂方法在地热井换热段地层形成多条裂缝，并灌入高导热系数混凝土支撑剂，高导热系数混凝土支撑剂在地层裂缝和井筒内凝固后便形成人造快速传热通道。
(二)利用钻机将原有地热井钻至设计深度，将换热器下放至换热地层，再下放外管、内管至地热井内，与换热器安装在一起；之后利用分级固井技术固定外管。
(三)由内管输入循环介质，循环介质到达井底的换热器后，沿着内管和外管之间的环形间隙返回到地面，将地热能采集出来。
本实用新型的工作原理：
第一.本实用新型通过利用水力压裂方法在地热岩层中形成人造裂缝，并填入密实级配高导热系数混凝土支撑剂，形成人造快速传热通道，极大的增加了换热器供热岩体的有效半径。
第二，本实用新型在换热器外管上均布了圆柱状弹性金属翅片，增加了换热器与周边井壁的接触面积并且建立了井壁与换热器之间的快速导热途径。通过这两种方法，可以极大的改善换热器周边岩体的供热条件，提升换热器的采热效率。
本实用新型的有益效果：
本实用新型统采用水力压力方法、密实级配高导热系数混凝土支撑剂形成快速导热通道和增强型换热器，相比于现有技术能够显著增加地热岩体的有效供热半径、提高换热器与地热岩体的换热效率、解决低温漏斗难题，具有高效、经济、绿色的优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1-内管；2-外管；3-换热器；4-人造快速传热通道；5-高导热系数混凝土支撑剂；6-换热器外管；7-换热器内管；8-弹性金属翅片；9-金属筋； 10-堵头。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实例包括位于保温段地层的内管1、外管2及位于换热段地层的换热器3、人造快速传热通道4，人造快速传热通道4先由水力压裂方法在地下岩体中形成裂缝，再在裂缝中填入高导热系数混凝土支撑剂5 而形成；
所述的换热器3是由换热器外管6、换热器内管7、弹性金属翅片8、金属筋9、堵头10构成，换热器外管6和换热器内管7同轴安装，中间由金属筋9连接，金属筋9从换热器内管7的中部穿过，换热器外管6外侧均布安装有圆柱状的弹性金属翅片8，弹性金属翅片8的长度大于换热器外管6和换热器内管7之间的环状间隙，以确保弹性金属翅片8与孔壁充分接触。堵头 10安装在换热外管6的底端，用于密封换热器3。
所述的内管1和外管2同轴安装，内管1和外管2分别通过螺纹与换热器3连接在一起；循环介质由内管1输送到换热器3，再由内管1与外管2之间的环形间隙返回地面，通过换热器3的热交换作用把地热能采集到地面。
本实用新型的实施方法包括一下步骤:
(一)利用水力压裂方法在地热井换热段地层形成多条裂缝，并灌入高导热系数混凝土支撑剂5，高导热系数混凝土支撑剂5在地层裂缝和井筒内凝固后便形成人造快速传热通道4。
(二)利用钻机将原有地热井钻至设计深度，将换热器3下放至换热地层，再下放外管2、内管1至地热井内，与换热器3安装在一起；之后利用分级固井技术固定外管2。
(三)由内管1输入循环介质，循环介质到达井底的换热器3后，沿着内管1和外管2之间的环形间隙返回到地面，将地热能采集出来。

Claims (1)

1.一种中深层地热地下增强型换热***，其特征在于：包括位于保温段地层的内管(1)、外管(2)及位于换热段地层的换热器(3)、人造快速传热通道(4)，所述的换热器(3)是由换热器外管(6)、换热器内管(7)、弹性金属翅片(8)、金属筋(9)、堵头(10)构成，换热器外管(6)和换热器内管(7)同轴安装，中间由金属筋(9)连接，金属筋(9)从换热器内管(7)的中部穿过，换热器外管(6)外侧均布安装有圆柱状的弹性金属翅片(8)，弹性金属翅片(8)的长度大于换热器外管(6)和换热器内管(7)之间的环状间隙，以确保弹性金属翅片(8)与孔壁充分接触；堵头(10)安装在换热器外管(6)的底端，用于密封换热器(3)；
所述的内管(1)和外管(2)同轴安装，内管(1)和外管(2)分别通过螺纹与换热器(3)连接在一起；循环介质由内管(1)输送到换热器(3)，再由内管(1)与外管(2)之间的环形间隙返回地面，通过换热器(3)的热交换作用把地热能采集到地面。
CN201820388889.9U 2018-03-22 2018-03-22 一种中深层地热地下增强型换热*** Expired - Fee Related CN208205482U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201820388889.9U CN208205482U (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种中深层地热地下增强型换热***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201820388889.9U CN208205482U (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种中深层地热地下增强型换热***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN208205482U true CN208205482U (zh) 2018-12-07

Family

ID=64527432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201820388889.9U Expired - Fee Related CN208205482U (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种中深层地热地下增强型换热***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN208205482U (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332440A (zh) * 2018-03-22 2018-07-27 吉林大学 一种中深层地热地下增强型换热***及换热方法
CN109931036A (zh) * 2019-04-18 2019-06-25 田振林 石油或天然气开采中地热与油气共采的方法
CN110044090A (zh) * 2019-05-08 2019-07-23 中核坤华能源发展有限公司 一种高效单井井下换热***
CN111623401A (zh) * 2020-06-12 2020-09-04 东北石油大学 一种利用废弃油井结合热泵开采地热的采暖***
CN112066445A (zh) * 2020-08-31 2020-12-11 东北石油大学 一种利用废弃油井结合热泵开采地热的采暖***

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332440A (zh) * 2018-03-22 2018-07-27 吉林大学 一种中深层地热地下增强型换热***及换热方法
CN109931036A (zh) * 2019-04-18 2019-06-25 田振林 石油或天然气开采中地热与油气共采的方法
CN110044090A (zh) * 2019-05-08 2019-07-23 中核坤华能源发展有限公司 一种高效单井井下换热***
CN110044090B (zh) * 2019-05-08 2023-12-22 中核坤华能源发展有限公司 一种高效单井井下换热***
CN111623401A (zh) * 2020-06-12 2020-09-04 东北石油大学 一种利用废弃油井结合热泵开采地热的采暖***
CN112066445A (zh) * 2020-08-31 2020-12-11 东北石油大学 一种利用废弃油井结合热泵开采地热的采暖***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208205482U (zh) 一种中深层地热地下增强型换热***
CN108332440A (zh) 一种中深层地热地下增强型换热***及换热方法
CN106948795B (zh) 一种多分支水平井闭式循环开发水热型地热的方法
CN208966316U (zh) 一种u型水平井
US12000626B2 (en) Geothermal development system and the construction method thereof
CN206478882U (zh) 一种u型井深层地热热传导***
CN104653148A (zh) 废弃油井井群改造综合利用方法
CN104713259A (zh) 一种提取干热岩热能的方法及***
CN211177029U (zh) 中深层地热能取热不取水模式供暖***
CN108571307A (zh) 一种增强型地热***压裂缝网设计及完井方法
CN108691527A (zh) 一种单井携热介质开发水热型地热能的方法
CN106968601A (zh) 开采干热岩地热资源的井身结构及方法
CN110044090B (zh) 一种高效单井井下换热***
CN112856562A (zh) 中深层地热能取热不取水模式供暖***
CN107860145A (zh) 地热单井自然对流强化换热***
CN111022014A (zh) 一种利用重力泄水技术开发干热岩资源的方法
CN106839478A (zh) 一种深层地热热传导根系的建造方法
CN206803542U (zh) 一种大跨度多孔地热井***
CN112502687A (zh) 一种群孔干热岩人工热储建造***及建造方法
CN114440479A (zh) 一种新型地热井下换热器结构及其施工方法
CN209084871U (zh) 一种中深层地热水井换热、供热***
CN107477895A (zh) 中深层地热井内换热器
CN109140808B (zh) 一种中深层地岩热井同轴地埋管式井下换热器
CN108954878A (zh) 一种中深层地埋管水平井换热结构及方法
CN111365871B (zh) 一种增强型深井换热器

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181207

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee