一種提取利用地?zé)崮艿难b置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種提取利用地?zé)崮艿难b置及方法。本發(fā)明專利技術(shù)提取利用地?zé)崮艿难b置包括：井筒、外管、進液管、出液管和換熱裝置；井筒的頂部和底部均開口并且井筒的底部深入地?zé)嵩磶r層，井筒及外管內(nèi)裝有第一液體介質(zhì)；外管的頂部封閉底部開口；外管固定套設(shè)于井筒內(nèi)，外管的上部為換熱段，外管的中部為保溫段，外管下部為吸熱段，吸熱段位于地?zé)嵩磶r層內(nèi)；與外管的換熱段的對應(yīng)位置的外側(cè)設(shè)有換熱裝置；出液管的一端與外管的出液口相連，另一端與外部的供熱系統(tǒng)的進液口連接；進液管的底部出液端穿過外管的頂部伸入至井筒內(nèi)并與第一液體介質(zhì)連通，進液管的頂部與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。本發(fā)明專利技術(shù)具有熱效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及新能源利用領(lǐng)域，尤其涉及一種提取利用地?zé)崮艿难b置及方法。
技術(shù)介紹
目前，全世界都在尋找綠色能源。太陽能、風(fēng)能已經(jīng)較為普及，地?zé)崮芤惨鹆巳藗兊膹V泛關(guān)注。地?zé)豳Y源主要分為水熱型和干熱巖型，其中，中高溫干熱巖地層或高梯度地溫地層，在地球上的蘊藏量非常豐富。然而，地?zé)峒夹g(shù)的開發(fā)卻不盡人意。因為干熱巖不具有滲透性及沒有孔隙，儲層位置深等特性，目前的技術(shù)多為人為壓裂制造地層裂縫，利用注水產(chǎn)出的方法。通常需要多口井配合使用，例如，在注入井高壓注入溫度較低的水，使水沿著巖石的人為裂縫流動；同時在另一位置鉆一個或多個井用于回收高溫水、汽等。耗費較多、并且存在著利用效率低、設(shè)備復(fù)雜、成本高等問題，具體表現(xiàn)在：地?zé)崽崛⌒室话阍?-5％左右，地下?lián)Q熱損失流體率高(大約在7％-12％之間)。因此，急需一種效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的地?zé)崮芴崛〖夹g(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本專利技術(shù)提供一種提取利用地?zé)崮艿难b置及方法，可以用于地下干熱巖地區(qū)或者地溫梯度較高的地區(qū)實現(xiàn)地?zé)崮艿拇竺娣e開發(fā)，具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種提取利用地?zé)崮艿难b置，包括：井筒、外管、進液管、出液管和換熱裝置；井筒的頂端和底端均開口，并且井筒的底部深入地?zé)嵩磶r層，所述井筒以及外管內(nèi)裝有第一液體介質(zhì)；外管的頂部封閉，底部開口；所述外管套設(shè)于井筒內(nèi)，所述外管通過固井水泥環(huán)與井筒固定，所述外管的上部為換熱段，所述外管的中部為保溫段，所述外管的下部為吸熱段，所述吸熱段位于地?zé)嵩磶r層內(nèi)；與外管換熱段對應(yīng)的位置的外側(cè)設(shè)有換熱裝置，所述換熱裝置內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)；所述出液管的一端與外管的內(nèi)部連通，所述出液管的另一端與外部的供熱系統(tǒng)的進液口連接；所述進液管的下端從外管的頂部伸入至外管底端或底端以下并和第一液體介質(zhì)相連通，所述進液管的上端與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。本專利技術(shù)的有益效果是：在井筒內(nèi)設(shè)置外管，外管中部為保溫段，外管的上部為散熱段，外管的下部為吸熱段，外管的放置深度，可以根據(jù)地?zé)嵩炊蔚貙泳趲r石的特性決定，如果地?zé)嵩磶r層是高密度致密巖層，井筒非常規(guī)則，外管的底部可以放置在地?zé)嵩磶r層的頂部下方。此種設(shè)計可以節(jié)約外管的用量，同時擴大了吸熱段的井筒直徑，吸熱效率可以明顯提高。井筒以及外管內(nèi)的第一液體介質(zhì)經(jīng)地?zé)嵩磶r層高溫加熱后，部分液體發(fā)生相變，成為蒸汽分子，產(chǎn)生高溫蒸汽氣流，向井筒的頂部快速上升，由于蒸汽分子處于紊亂的熱運動的狀態(tài)，和外管的管壁以及第一液體介質(zhì)的液面發(fā)生碰撞，部分蒸汽分子重新返回至第一液體介質(zhì)中，隨著蒸發(fā)的持續(xù)進行，外管內(nèi)的蒸汽分子密度不斷增大，最后達到飽和狀態(tài)。外管的頂部封閉，使外管內(nèi)的壓力增大，溫度上升。而由于保溫段的設(shè)置，使得在蒸汽分子傳遞過程中熱損失幾乎為零。飽和蒸汽達到穩(wěn)定狀態(tài)后，井筒內(nèi)第一液體介質(zhì)的頂部和底部的溫度基本接近。一部分飽和蒸汽的熱量傳遞至散熱段時，對換熱裝置中的第二液體介質(zhì)進行加熱，第二液體介質(zhì)加熱沸騰之后可用于發(fā)電、供熱等一切用于需要熱源的場合。還有一部分的飽和蒸汽通過出液管，輸送至外部的供熱系統(tǒng)中用于供熱。同時，進液管一端與外部的供熱系統(tǒng)連接，進液管的另一端與外管的內(nèi)部連接，通過進液管的設(shè)置使供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的相對溫度較低的介質(zhì)(例如水)，再進入至外管內(nèi)，通過高壓泵進行循環(huán)利用。上述過程中，如果加熱時間較短，或者地?zé)嵩磶r層的溫度不是特別高時，外管內(nèi)部經(jīng)加熱后的第一液體介質(zhì)，可以以液體的形式直接經(jīng)出液管進入到供熱系統(tǒng)中。本專利技術(shù)只需要一個井筒、一個進液管、一個出液管、一個外管就可以實現(xiàn)上述過程，占地面積小；采用外管或裸眼井筒直接使第一液體介質(zhì)吸收地?zé)幔恍枰渌麑?dǎo)熱物質(zhì)傳遞熱能，第一液體介質(zhì)受熱表面積大，吸熱率明顯增加。本專利技術(shù)提取地?zé)崮艿募夹g(shù)，提取地?zé)崮茉诎俜种攀陨希瑹釗p失在百分之十以下。因此，本專利技術(shù)所述的提取利用地?zé)崮艿难b置，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、產(chǎn)熱高等優(yōu)點。無論是發(fā)電或供熱，都無需地下水的產(chǎn)出和注入，真正實現(xiàn)了無污染和零排放。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可以做如下改進。進一步，所述吸熱段還包括與高致密熱源層位置對應(yīng)的井筒。優(yōu)選地，所述吸熱段可以是外管的底部，也可以是高致密熱源層的裸眼井段。進一步，所述保溫段的底部位于地?zé)嵩磶r層內(nèi)，所述保溫段的頂部位于換熱裝置的下方。采用上述進一步方案的有益效果是：吸熱段為裸眼井筒，可以更加節(jié)能增效，保溫段的底部位于地?zé)嵩磶r層的頂部的下方，避免熱量損失；所述保溫段的頂部位于換熱裝置的下方，有利于加強換熱。進一步，所述換熱裝置中的第二液體介質(zhì)被加熱沸騰后供入發(fā)電設(shè)備和/或供熱裝置使用。采用上述進一步方案的有益效果是：可以滿足發(fā)電、供熱等需求。進一步，所述外管的頂部設(shè)有溫度表。采用上述進一步方案的有益效果是：便于隨時監(jiān)測外管內(nèi)的溫度。進一步，所述地?zé)嵩磶r層為干熱巖地層或高地溫梯度地層。采用上述進一步方案的有益效果是：干熱巖或高梯度地溫地層的溫度較高，一般溫度在150攝氏度至500攝氏度，并且在地球上的蘊藏量非常豐富。進一步，所述第一液體介質(zhì)的沸點高于第二液體介質(zhì)的沸點。采用上述進一步方案的有益效果是：有利于快速將第二液體介質(zhì)加熱至沸騰溫度，甚至將第二液體介質(zhì)加熱成飽和蒸汽。進一步，所述出液管和進液管均設(shè)有高壓泵。采用上述進一步方案的有益效果是：有利于加速整個體系中介質(zhì)的循環(huán)。進一步，所述進液管伸入第一液體介質(zhì)的一端位于外管的底部的下方。采用上述進一步方案的有益效果是：使溫度較低的第一液體介質(zhì)直接靠近地?zé)嵩磶r層的區(qū)域，便于快速的加熱。進一步，所述出液管與外管的內(nèi)部頂端連通的一端位于換熱裝置的上方，避免影響發(fā)電換熱裝置的做功。采用上述進一步方案的有益效果是：第一液體介質(zhì)加熱后產(chǎn)生的蒸汽，由于密度較高，會向外管的頂部擴散，在換熱裝置上方設(shè)置出液管的出液端，可以在保證發(fā)電熱裝置換熱做功的前提下，將第一液體介質(zhì)輸送至外部的供熱系統(tǒng)。進一步，所述進液管的管壁對應(yīng)吸熱段的部分設(shè)有多個出液孔。優(yōu)選地，所述進液管位于外管下部或地?zé)嵩磶r層高致密裸眼井筒部分，在管壁上設(shè)有多個出液孔。采用上述進一步方案的有益效果是：通過多個出液孔的設(shè)置，便于進液管的內(nèi)部的液體介質(zhì)，快速擴散至外管內(nèi)部，有利于進一步提高熱交換效率。進一步，所述外管的保溫段還包括包裹在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，包括：井筒(7)、外管(2)、進液管(11)、出液管(12)和換熱裝置(9)；井筒(7)的頂端和底端均開口并且井筒(7)的底部深入地?zé)嵩磶r層(15)，所述井筒(7)內(nèi)以及外管(2)內(nèi)裝有第一液體介質(zhì)；外管(2)的頂部封閉，底部開口；所述外管(2)套設(shè)于井筒(7)內(nèi)，所述外管(2)通過固井水泥環(huán)(4)與井筒(7)固定，所述外管(2)的上部為換熱段，所述外管(2)的中部為保溫段，所述外管(2)的下部為吸熱段，所述吸熱段位于地?zé)嵩磶r層(15)；與外管(2)換熱段的對應(yīng)位置的外側(cè)設(shè)有換熱裝置(9)，所述換熱裝置(9)內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)；所述出液管(12)的一端與外管(2)的內(nèi)部連通，所述出液管(12)的另一端與與外部的供熱系統(tǒng)的進液口連接；所述進液管(11)的下端從外管(2)的頂部伸入至外管(2)底端或底端以下并和第一液體介質(zhì)相連通，所述進液管(11)的上端與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，包括：井筒(7)、外管(2)、
進液管(11)、出液管(12)和換熱裝置(9)；井筒(7)的頂端和底端均開口并且
井筒(7)的底部深入地?zé)嵩磶r層(15)，所述井筒(7)內(nèi)以及外管(2)內(nèi)裝有第
一液體介質(zhì)；
外管(2)的頂部封閉，底部開口；所述外管(2)套設(shè)于井筒(7)內(nèi)，所述
外管(2)通過固井水泥環(huán)(4)與井筒(7)固定，所述外管(2)的上部為換熱段，
所述外管(2)的中部為保溫段，所述外管(2)的下部為吸熱段，所述吸熱段位
于地?zé)嵩磶r層(15)；與外管(2)換熱段的對應(yīng)位置的外側(cè)設(shè)有換熱裝置(9)，
所述換熱裝置(9)內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)；
所述出液管(12)的一端與外管(2)的內(nèi)部連通，所述出液管(12)的另一
端與與外部的供熱系統(tǒng)的進液口連接；
所述進液管(11)的下端從外管(2)的頂部伸入至外管(2)底端或底端以
下并和第一液體介質(zhì)相連通，所述進液管(11)的上端與外部的供熱系統(tǒng)的出
液口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所
述吸熱段還包括與高致密熱源層位置對應(yīng)的井筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所
述保溫段的底部位于地?zé)嵩磶r層(15)內(nèi)，所述保溫段的頂部位于換熱裝置(9)
的下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所
述換熱裝置(9)中的第二液體介質(zhì)被加熱沸騰后供發(fā)電設(shè)備(3)和/或供熱裝
置使用；所述外管(2)的頂部設(shè)有溫度表(1)；所述地?zé)嵩磶r層(15)為干熱巖
層或者高地溫梯度地層；所述第一液體介質(zhì)的沸點高于第二液體介質(zhì)的沸

\t點；所述出液管(12)和進液管(11)均設(shè)有高壓泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所
述出液管(12)與外管(2)的內(nèi)部連通的一端位于換熱裝置(9)的上方。<...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚國敏，
申請(專利權(quán))人：姚國敏，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11