一種提取利用地?zé)崮艿难b置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種提取利用地?zé)崮艿难b置。本實(shí)用新型提取利用地?zé)崮艿难b置包括：井筒、外管、進(jìn)液管、出液管和換熱裝置；井筒的頂部和底部均開(kāi)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(kāi)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(duì)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(jìn)液口連接；進(jìn)液管的底部出液端穿過(guò)外管的頂部伸入至井筒內(nèi)并與第一液體介質(zhì)連通，進(jìn)液管的頂部與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。本實(shí)用新型具有熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種提取利用地?zé)崮艿难b置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源利用領(lǐng)域，尤其涉及一種提取利用地?zé)崮艿难b置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，全世界都在尋找綠色能源。太陽(yáng)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(yùn)藏量非常豐富。然而，地?zé)峒夹g(shù)的開(kāi)發(fā)卻不盡人意。
[0003]因?yàn)楦蔁釒r不具有滲透性及沒(méi)有孔隙，儲(chǔ)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(dòng)；同時(shí)在另一位置鉆一個(gè)或多個(gè)井用于回收高溫水、汽等。耗費(fèi)較多、并且存在著利用效率低、設(shè)備復(fù)雜、成本高等問(wèn)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(jiǎn)單、成本低的地?zé)崮芴崛〖夹g(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型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(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿拇竺娣e開(kāi)發(fā)，具有效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0006]—種提取利用地?zé)崮艿难b置，包括:井筒、外管、進(jìn)液管、出液管和換熱裝置;井筒的頂端和底端均開(kāi)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)；
[0007]外管的頂部封閉，底部開(kāi)口；所述外管套設(shè)于井筒內(nèi)，所述外管通過(guò)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(duì)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)；
[0008]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(jìn)液口連接；
[0009]所述進(jìn)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(jìn)液管的上端與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是: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(jì)可以節(jié)約外管的用量，同時(shí)擴(kuò)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(yùn)動(dòng)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(jìn)行，外管內(nèi)的蒸汽分子密度不斷增大，最后達(dá)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(guò)程中熱損失幾乎為零。飽和蒸汽達(dá)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(shí)，對(duì)換熱裝置中的第二液體介質(zhì)進(jìn)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(chǎng)合。還有一部分的飽和蒸汽通過(guò)出液管，輸送至外部的供熱系統(tǒng)中用于供熱。同時(shí)，進(jìn)液管一端與外部的供熱系統(tǒng)連接，進(jìn)液管的另一端與外管的內(nèi)部連接，通過(guò)進(jìn)液管的設(shè)置使供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的相對(duì)溫度較低的介質(zhì)(例如水)，再進(jìn)入至外管內(nèi)，通過(guò)高壓栗進(jìn)行循環(huán)利用。
[0011]上述過(guò)程中，如果加熱時(shí)間較短，或者地?zé)嵩磶r層的溫度不是特別高時(shí)，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(jìn)入到供熱系統(tǒng)中。
[0012]本實(shí)用新型只需要一個(gè)井筒、一個(gè)進(jìn)液管、一個(gè)出液管、一個(gè)外管就可以實(shí)現(xiàn)上述過(guò)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)?，不需要其他?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。
[0013]本實(shí)用新型提取地?zé)崮艿募夹g(shù)，提取地?zé)崮茉诎俜种攀陨?，熱損失在百分之十以下。
[0014]因此，本實(shí)用新型所述的提取利用地?zé)崮艿难b置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)熱高等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是發(fā)電或供熱，都無(wú)需地下水的產(chǎn)出和注入，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染和零排放。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0016]進(jìn)一步，所述吸熱段還包括與高致密熱源層位置對(duì)應(yīng)的井筒。
[0017]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。
[0018]進(jìn)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。
[0019]采用上述進(jìn)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(qiáng)換熱。
[0020]進(jìn)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。
[0021]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:可以滿足發(fā)電、供熱等需求。
[0022]進(jìn)一步，所述外管的頂部設(shè)有溫度表。
[0023]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:便于隨時(shí)監(jiān)測(cè)外管內(nèi)的溫度。
[0024]進(jìn)一步，所述地?zé)嵩磶r層為干熱巖地層或高地溫梯度地層。
[0025]采用上述進(jìn)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(yùn)藏量非常豐富。
[0026]進(jìn)一步，所述第一液體介質(zhì)的沸點(diǎn)高于第二液體介質(zhì)的沸點(diǎn)。
[0027]采用上述進(jìn)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。
[0028]進(jìn)一步，所述出液管和進(jìn)液管均設(shè)有高壓栗。
[0029]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:有利于加速整個(gè)體系中介質(zhì)的循環(huán)。
[0030]進(jìn)一步，所述進(jìn)液管伸入第一液體介質(zhì)的一端位于外管的底部的下方。
[0031]采用上述進(jìn)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。
[0032]進(jìn)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。
[0033]采用上述進(jìn)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(huì)向外管的頂部擴(kuò)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)。
[0034]進(jìn)一步，所述進(jìn)液管的管壁對(duì)應(yīng)吸熱段的部分設(shè)有多個(gè)出液孔。
[0035]優(yōu)選地，所述進(jìn)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(gè)出液孔。
[0036]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過(guò)多個(gè)出液孔的設(shè)置，便于進(jìn)液管的內(nèi)部的液體介質(zhì)，快速擴(kuò)散至外管內(nèi)部，有利于進(jìn)一步提高熱交換效率。
[0037]進(jìn)一步，所述外管的保溫段還包括包裹在外管外部的保溫層。
[0038]對(duì)于保溫層的材質(zhì)，可以?xún)?yōu)先選擇導(dǎo)熱系數(shù)較低的保溫材料，例如:聚氨酯等發(fā)泡材料等等。
[0039]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過(guò)保溫層的設(shè)置，可以減少熱量的損失，提高地?zé)岬奶崛⌒省?br>[0040]進(jìn)一步，所述外管的保溫段還包括內(nèi)管，內(nèi)管套設(shè)于外管內(nèi)部，內(nèi)管的頂部和底部分別通過(guò)記憶金屬密封環(huán)與外管內(nèi)壁密封，所述內(nèi)管和外管之間形成密閉的真空腔。
[0041]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:在井筒內(nèi)設(shè)置外管和內(nèi)管，形成雙層真空外管腔保溫，外管放置的深度，可以根據(jù)井壁周?chē)糠謳r石的特性設(shè)置。井筒內(nèi)的第一液體介質(zhì)，經(jīng)地?zé)嵩磶r層高溫加熱后，部分液體介質(zhì)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(yùn)動(dòng)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(jìn)行，外管內(nèi)的蒸汽分子密度不斷增大，最后達(dá)到飽和狀態(tài)。外管內(nèi)的壓力增大，溫度上升。而由于外管的外保溫或真空腔保溫的設(shè)置，使得保溫效果很好，熱損失幾乎為零。飽和蒸汽達(dá)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，進(jìn)一步對(duì)換熱裝置中的第二液體介質(zhì)進(jìn)行加熱，第二液體介質(zhì)沸騰后用于發(fā)電、供熱等一切用于需要熱源的場(chǎng)合。
[0042]進(jìn)一步，所述密封環(huán)的材質(zhì)為記憶合金。
[0043]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:使用時(shí)，只需要將密封環(huán)分別置于內(nèi)管的頂部和底部，記憶合金受熱后產(chǎn)生膨脹，形成密封，具有使用簡(jiǎn)單、密封效果好等優(yōu)點(diǎn)。
[0044]本實(shí)用新型還提供一種提取利用地?zé)崮艿姆椒?，包括以下步驟:
[0045]I)由地面向地?zé)嵩磶r層鉆井，形成井筒，井筒的底部深入地?zé)嵩磶r層；
[0046]2)將外管置于井筒內(nèi)，所述外管的上部為換熱段，外管的中部為保溫段，外管的下部為吸熱段，吸熱段位于地?zé)嵩磶r層內(nèi)；外管的頂部封閉，外管的底部開(kāi)口 ；外管和井筒之間利用固井水泥環(huán)固定；
[0047]3)向外管內(nèi)加入第一液體介質(zhì)；
[0048]4)在外管的換熱段處安裝換熱裝置，換熱裝置內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)；
[0049]5)將換熱裝置的出口與發(fā)電設(shè)備和/或供熱裝置的入口連接；
[0050]6)安裝進(jìn)液管和出液管:在外管合理的位置設(shè)定出液口，出液口與外管的內(nèi)部頂端連通，所述出液管的一端與外部的供熱系統(tǒng)的進(jìn)液口連接，所述出液管的另一端與外管的出液口連接;所述進(jìn)液管的一端穿過(guò)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(jìn)液管的另一端與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。
[0051]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:本實(shí)用新型所述的提取利用地?zé)崮艿姆椒ú僮骱?jiǎn)單，只需要一個(gè)井筒就可以完成上述過(guò)程，占地面積小;采用外管吸熱段或高致密巖層的裸眼井段吸熱，直接使第一液體介質(zhì)接受地?zé)幔恍枰渌麑?dǎo)熱物質(zhì)傳遞熱能，此環(huán)境下第一液體介質(zhì)受熱表面積大。因此，本實(shí)用新型所述的提取利用地?zé)崮艿难b置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)熱高等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是發(fā)電或供熱，都無(wú)需地下水的產(chǎn)出和注入，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染和零排放。
【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1為本實(shí)用新型所述提取利用地?zé)崮艿难b置的縱剖面圖(具有真空腔)；
[0053]圖2為本實(shí)用新型所述提取利用地?zé)崮艿难b置在A-A處的剖視圖(具有真空腔)；
[0054]圖3為本實(shí)用新型所述提取利用地?zé)崮艿难b置的縱剖面圖(具有保溫層)；
[0055]圖4為本實(shí)用新型所述提取利用地?zé)崮艿难b置在A-A處的剖視圖(具有保溫層)。
[0056]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0057]1、溫度表，2、外管，3、發(fā)電設(shè)備，4、固井水泥環(huán)，5、內(nèi)管，6、密封環(huán)，7、井筒，8、供熱系統(tǒng)，9、換熱裝置，1、保溫層，11、進(jìn)液管，12、出液管，13、地表面，14、一般地層，15、地?zé)嵩磶r層，16、真空腔。
【具體實(shí)施方式】
[0058]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0059]如圖1-4所示，一種提取利用地?zé)崮艿难b置，包括:井筒7、外管2、進(jìn)液管11、出液管12和換熱裝置9;井筒7的頂端和底端均開(kāi)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)；
[0060]外管2的頂部封閉，底部開(kāi)口；所述外管2套設(shè)于井筒7內(nèi)，所述外管2通過(guò)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內(nèi)，用于吸收地?zé)嵩磶r層15的熱量，如果地?zé)嵩磶r層15為高致密熱源層，吸熱段還包括高致密熱源層對(duì)應(yīng)的井筒;與外管2的換熱段對(duì)應(yīng)位置的外側(cè)處設(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)。
[0061]本實(shí)用新型對(duì)于外管的上部、中部以及下部并無(wú)具體參數(shù)的限制，具體使用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際的情況具體設(shè)置上部、中部以及下部的長(zhǎng)度距離。
[0062]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的另一端與外部的供熱系統(tǒng)的進(jìn)液口連接；
[0063]所述進(jìn)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(jìn)液管11的上端與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。
[0064]所述保溫段的底部位于地?zé)嵩磶r層15的頂部的下方，所述保溫段的頂部位于換熱裝置9的下方。
[0065]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/或供熱裝置使用。
[0066]所述外管2的頂部設(shè)有溫度表I;所述地?zé)嵩磶r層15為干熱巖層或高梯度地溫地層;所述第一液體介質(zhì)的沸點(diǎn)高于第二液體介質(zhì)的沸點(diǎn)。
[0067]所述進(jìn)液管11的出液口伸入第一液體介質(zhì)的一端位于外管2的底端的下方;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。
[0068]所述進(jìn)液管的管壁對(duì)應(yīng)吸熱段的部分設(shè)有多個(gè)出液孔。
[0069]進(jìn)液管11和出液管12均設(shè)有高壓栗，用于加速介質(zhì)的循環(huán)。
[0070]對(duì)于保溫段有兩種設(shè)置方式。
[0071]—種方式為，所述外管2的保溫段還包括包裹在外管2外部的保溫層10。
[0072]另一種方式為，所述外管2的保溫段還包括內(nèi)管5，內(nèi)管5套設(shè)于外管2內(nèi)部，內(nèi)管5的頂部和底部分別通過(guò)密封環(huán)6與外管2密封，所述內(nèi)管5和外管2之間形成密閉的真空腔16。所述密封環(huán)6的材質(zhì)為記憶合金。
[0073]利用上述裝置提取利用地?zé)崮艿姆椒ǎㄒ韵虏襟E:
[0074]I)由地面向地?zé)嵩磶r層15鉆井，形成井筒7，井筒7的底部深入地?zé)嵩磶r層15;
[0075]2)將外管2置于井筒7內(nèi)，所述外管2的上部為換熱段，外管2的中部為保溫段，外管2的下部為吸熱段，吸熱段位于地?zé)嵩磶r層15內(nèi)；
[0076]根據(jù)地?zé)嵩磶r層15的巖層性質(zhì)來(lái)確定外管2在井筒的位置，當(dāng)?shù)責(zé)嵩磶r層15為一般地?zé)嵩磶r層的情況下(指除致密地層以外的情況)，外管2的底部靠近井筒7的底部設(shè)置；當(dāng)?shù)責(zé)嵩磶r層15為高致密地層，例如花崗巖時(shí)，外管2的底部與井筒7的底部留有一段距離，此時(shí)，吸熱段還包括地?zé)嵩磶r層15對(duì)應(yīng)的井筒部分；
[0077]外管2的頂部封閉，外管2的底部開(kāi)口并位于地?zé)嵩磶r層15;外管2和井筒7之間利用固井水泥環(huán)4固定；
[0078]3)向井筒內(nèi)的外管2內(nèi)加入第一液體介質(zhì)，第一液體介質(zhì)的用量，根據(jù)吸熱段的地層厚度及溫度確定;具體的確定方法可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)計(jì)算方法；
[0079]4)在外管2的換熱段處安裝換熱裝置9，換熱裝置9內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)；
[0080]5)將換熱裝置9的出口與發(fā)電設(shè)備3/或供熱裝置的入口連接；
[0081]6)安裝進(jìn)液管11和出液管12:所述出液管12的一端與外管2的內(nèi)部頂端連通，所述出液管12的一端與與外部的供熱系統(tǒng)的進(jìn)液口連接;所述進(jìn)液管11的一端穿過(guò)外管2的頂部伸入至外管2底端并和第一液體介質(zhì)連通，所述進(jìn)液管11的另一端與外部的供熱系統(tǒng)的出液口連接。
[0082]本實(shí)用新型對(duì)于固井水泥環(huán)并沒(méi)有特殊限制，只要能將外管固定在井筒內(nèi)即可，具體實(shí)施時(shí)，可以采用油田固井水泥材質(zhì)的固井水泥環(huán)。
[0083]本實(shí)用新型對(duì)于鉆井技術(shù)無(wú)特殊限制，一般情況下，包括地質(zhì)錄井、巖層性質(zhì)確認(rèn)、地球物理測(cè)井、井下施工作業(yè)、外管、內(nèi)管安裝等。可以根據(jù)具體的實(shí)際情況選擇合適的鉆井技術(shù)。
[0084]本實(shí)用新型對(duì)于發(fā)電設(shè)備無(wú)特殊限制，可以為汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組、螺桿膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組。
[0085]本實(shí)用新型對(duì)于供暖、供熱水設(shè)備無(wú)特殊的限制，可以根據(jù)具體的情況選擇管路的連接方式，設(shè)置一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的供暖、供熱水設(shè)備，采取并聯(lián)、串聯(lián)以及其他連接方式，在管路設(shè)置各種控制部件、檢測(cè)部件，例如:閥門(mén)、流量計(jì)等等。
[0086]本實(shí)用新型所述的提取利用地?zé)崮艿难b置及方法不僅限于上述的供暖、供熱、發(fā)電等用途，適用于一切與熱相關(guān)的場(chǎng)合。
[0087]可以選擇耐高溫、耐高壓和耐腐蝕的材質(zhì)作為外管的材質(zhì)，例如J55特鋼。
[0088]本實(shí)用新型的圖1-4只用于說(shuō)明本實(shí)用新型技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，并不代表實(shí)際的比例關(guān)系與具體參數(shù)，本實(shí)用新型所述裝置的規(guī)格、參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
[0089]下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
[0090]實(shí)施例1
[0091]如圖1和圖2所示，一種提取利用地?zé)崮艿难b置，包括:井筒7、外管2、進(jìn)液管11、出液管12和換熱裝置9;井筒7的頂部和底部均開(kāi)口，并且井筒7的底部深入地?zé)嵩磶r層15，所述井筒7以及外管2內(nèi)裝有第一液體介質(zhì)；
[0092]外管2的頂部封閉，底部開(kāi)口，所述外管2的頂部設(shè)有溫度表I，用于方便觀察外管2內(nèi)部的溫度;所述外管2套設(shè)于井筒7內(nèi)，所述外管2與井筒7通過(guò)固井水泥環(huán)4固定，所述固井水泥環(huán)4的材質(zhì)為油田固井水泥，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，如果地?zé)嵩磶r層15為高致密熱源層，吸熱段還包括高致密熱源層對(duì)應(yīng)的井筒，如果地?zé)嵩磶r層15為非高致密熱源層，吸熱段為外管2的下部;與外管2換熱段的對(duì)應(yīng)位置處設(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/或供熱裝置使用。第二液體介質(zhì)的沸點(diǎn)低于第一液體介質(zhì)的沸點(diǎn)，例如第一液體介質(zhì)為水，第二液體介質(zhì)為氟利昂等。
[0093]對(duì)于換熱裝置9與發(fā)電設(shè)備3或供熱裝置連接時(shí)，可以采用合適的管路進(jìn)行連接，并可以進(jìn)一步的在管路上，設(shè)置閥門(mén)等控制部件，方便打開(kāi)或關(guān)閉。
[0094]換熱裝置9，也可以通過(guò)管道與發(fā)電設(shè)備3或供熱裝置連接，并形成循環(huán)的管路，換熱裝置9產(chǎn)生的熱水或蒸汽，供發(fā)電設(shè)備或供熱裝置使用，發(fā)電設(shè)備或供熱裝置，產(chǎn)生的溫度相對(duì)比較低的介質(zhì)，再送入換熱裝置9中。
[0095]所述保溫段的底部位于熱源巖層的頂部的下方，所述保溫段的頂部位于換熱裝置9的下方，通過(guò)這樣的設(shè)置盡可能的減少熱量的損失。所述外管2的保溫段還包括內(nèi)管5，內(nèi)管5套設(shè)于外管2內(nèi)部，內(nèi)管5的頂部和底部分別通過(guò)記憶合金材質(zhì)的密封環(huán)6與外管2密封，所述內(nèi)管5和外管2之間，形成密閉的真空腔16。發(fā)明人在研究中意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)井筒的直徑比外管的直徑大10厘米左右，外管的直徑比內(nèi)管的直徑大1-5厘米的時(shí)候，保溫段保溫的效果特別好。
[0096]所述出液管12的一端與外管2的內(nèi)部連通，該端位于換熱裝置9的上方，靠近外管2的頂部處，并在出液管12與外管2的連接處設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)用于過(guò)濾雜質(zhì);所述出液管12的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的進(jìn)液口連接。
[0097]進(jìn)液管11和出液管12均設(shè)有高壓栗，用于加速介質(zhì)的循環(huán)。
[0098]所述進(jìn)液管11的下端從外管2的頂部穿過(guò)并伸入至井筒內(nèi)的第一液體介質(zhì)中，該端位于外管2的底端或底端以下；所述進(jìn)液管11的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的出液口連接。所述進(jìn)液管11的管壁與吸熱段對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有多個(gè)出液孔。出液孔為圓形，多個(gè)出液孔在管壁上均勻分布，發(fā)明人在研究中意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孔徑為lcm，相鄰的孔之間的距離為2-lOcm時(shí)，出水效果特別好，熱量交換的效果也特別好。
[0099]利用上述裝置提取利用地?zé)崮艿姆椒?，包括以下步驟:
[0100]I)由地表面12向地?zé)嵩磶r層15鉆井，形成井筒7，井筒7由上到下對(duì)應(yīng)的地層分別為地表面13、一般地層14、地?zé)嵩磶r層15(例如:干熱巖地層或高梯度地溫地層)，井筒7的底部深入地?zé)嵩磶r層15，井筒7的下部與地?zé)嵩磶r層15連通。
[0101]2)將外管2置于井筒7內(nèi)，外管2的底端伸入地?zé)嵩磶r層15，根據(jù)地?zé)嵩磶r層15的巖層性質(zhì)，確定外管2的底端在井筒7中的深度，如果地?zé)嵩磶r層15為一般熱源巖層的情況下(指除高致密地層以外的情況)，外管2的底端靠近井筒7的最底部，此時(shí)，吸熱段為外管2的底部，即外管2從上到下依次為散熱段、保溫段、吸熱段；當(dāng)?shù)責(zé)嵩磶r層15為高致密地層，例如花崗巖，而且井壁非常規(guī)則時(shí)，此時(shí)，吸熱段還包括位于地?zé)嵩磶r層15的井筒部分，外管2的底部與井筒7的底部留有一段距離，距離越大節(jié)能增效的程度越高。該距離的大小，取決于高致密熱源地層的厚度，可以與高致密熱源地層厚度等高。
[0102]3)向井筒7內(nèi)的外管2加入第一液體介質(zhì)。
[0103]4)將外管2和井筒7之間用固井水泥環(huán)密封，使外管2和井筒7固定。
[0104]5)將內(nèi)管5置于外管2內(nèi)，內(nèi)管5底端位于吸熱段的頂端下方，內(nèi)管5與外管2的側(cè)壁之間，形成密閉的真空腔16;內(nèi)管5的頂部和底部分別通過(guò)環(huán)狀的記憶合金密封環(huán)6與外管2的管壁密封。內(nèi)管5的底部位于地?zé)嵩磶r層15頂部之下，或者內(nèi)管5的底部與地?zé)嵩磶r層15頂部齊平。
[0105]6)將外管2的頂部封閉，在外管2的換熱段處安裝換熱裝置9，換熱裝置9內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)，換熱裝置9的換熱面與外管2的換熱段相對(duì)應(yīng)；
[0106]7)將換熱裝置9的出口與發(fā)電設(shè)備3/或供熱裝置的入口連接。
[0107]8)安裝進(jìn)液管11和出液管12:所述出液管12的一端與外管2的內(nèi)部頂端連通，所述出液管12的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的進(jìn)液口連接;所述進(jìn)液管11的一端穿過(guò)外管2的頂部伸入至井筒底端并與第一液體介質(zhì)連通，所述進(jìn)液管11的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的出液口連接。
[0108]工作原理:井筒內(nèi)的第一液體介質(zhì)，經(jīng)地?zé)嵩磶r層15的高溫加熱沸騰后，部分液體發(fā)生相變，成為蒸汽分子，產(chǎn)生高溫蒸汽氣流。該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(yùn)動(dòng)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(jìn)行，套管內(nèi)的蒸汽分子密度不斷增大，最后達(dá)到飽和狀態(tài)。套管的頂部封閉，使套管內(nèi)的壓力增大，溫度上升。而由于保溫段的設(shè)置，使得蒸汽分子在傳遞過(guò)程中的熱損失幾乎為零。飽和蒸汽達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，井筒內(nèi)的第一液體介質(zhì)的頂部和底部的溫度基本接近，當(dāng)熱量傳遞至散熱段時(shí)，進(jìn)一步對(duì)換熱裝置中的第二液體介質(zhì)進(jìn)行加熱，第二液體介質(zhì)沸騰之后用于發(fā)電、供熱等一切用于需要熱源的場(chǎng)地。同時(shí)，加熱后的蒸汽分子，經(jīng)出液管用于外部的供熱系統(tǒng)中；供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫度較低的水，經(jīng)進(jìn)液管進(jìn)入到外管內(nèi)的底部，利用高壓栗進(jìn)行循環(huán)加熱。
[0109]實(shí)施例2
[0110]如圖3和圖4所示，一種提取利用地?zé)崮艿难b置，包括:井筒7、外管2、進(jìn)液管11、出液管12和換熱裝置9;井筒7的頂部和底部均開(kāi)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)的外管2裝有第一液體介質(zhì)；
[0111]外管2的頂部封閉，底部開(kāi)口，所述外管2的頂部設(shè)有溫度表I，用于方便觀察外管2內(nèi)部的溫度;所述外管2套設(shè)于井筒7內(nèi)，所述外管2與井筒7通過(guò)固井水泥環(huán)4固定，所述固井水泥環(huán)4的材質(zhì)為油田固井水泥，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，吸熱段位于地?zé)嵩磶r層15內(nèi)，如果地?zé)嵩磶r層15為高致密熱源層，吸熱段還包括高致密熱源層對(duì)應(yīng)的井筒，如果地?zé)嵩磶r層15為非高致密熱源層，吸熱段為外管2的下部，即外管由上到下依次為散熱段、保溫段和吸熱段;與外管2的換熱段的對(duì)應(yīng)位置設(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/或供熱裝置使用。第二液體介質(zhì)的沸點(diǎn)低于第一液體介質(zhì)的沸點(diǎn)，例如第一液體介質(zhì)為水，第二液體介質(zhì)為氟利昂等。
[0112]對(duì)于換熱裝置9，與發(fā)電設(shè)備3或供熱裝置連接時(shí)，可以采用合適的管路進(jìn)行連接，并可以進(jìn)一步的在管路上設(shè)置閥門(mén)等控制部件，方便打開(kāi)或關(guān)閉。
[0113]換熱裝置9，也可以通過(guò)管道與發(fā)電設(shè)備3或供熱裝置連接并形成循環(huán)的管路，換熱裝置9產(chǎn)生的熱水或蒸汽，供發(fā)電設(shè)備或供熱裝置使用，發(fā)電設(shè)備或供熱裝置，產(chǎn)生的溫度相對(duì)比較低的介質(zhì)再送入換熱裝置9中。
[0114]所述吸熱段位于井筒的地?zé)嵩磶r層15的全部，保溫段的底部位于地?zé)嵩磶r層15的頂部的下方，所述保溫段的頂部位于換熱裝置9的下方。所述外管2的保溫段還包括包裹在外管2外部的保溫層10，保溫層10的材質(zhì)為聚氨酯等發(fā)泡材料。
[0115]所述出液管12的一端與外管2的內(nèi)部頂端連通，該端位于換熱裝置9的上方，靠近外管2的頂部處，并在出液管12與外管2的連接處設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)用于過(guò)濾雜質(zhì);所述出液管12的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的進(jìn)液口連接。
[0116]所述進(jìn)液管11的一端穿過(guò)外管2的頂部伸入至外管的底端或底端以下并與第一液體介質(zhì)連通，該端位于外管2的底部直至井底;所述進(jìn)液管11的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的出液口連接。所述進(jìn)液管11的管壁對(duì)應(yīng)吸熱段的部分設(shè)有多個(gè)出液孔。出液孔為圓形，多個(gè)出液孔在管壁上均勻分布，發(fā)明人在研究中意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孔徑為lcm，相鄰的孔之間的距離為2-1 Ocm時(shí)，出水效果特別好，熱量交換的效果也特別好。
[0117]進(jìn)液管11和出液管12均可以設(shè)有高壓栗，用于加速介質(zhì)的循環(huán)。
[0118]利用上述裝置提取利用地?zé)崮艿姆椒?，包括以下步驟:
[0119]I)由地表面12向地?zé)嵩磶r層15(干熱巖地層或高地溫梯度地層)鉆井，形成井筒7，井筒7由上到下對(duì)應(yīng)的地層分別為地表面13、一般地層14和地?zé)嵩磶r層15，井筒7的底部深入地?zé)嵩磶r層15，井筒7的內(nèi)部與地?zé)嵩磶r層15連通。
[0120]2)將外管2放置在井筒7中，外管2中部的外壁事先包裹一層保溫層10，外管2的底部伸入地?zé)嵩磶r層15，根據(jù)地?zé)嵩磶r層15的巖層性質(zhì)，確定外管2底部在井筒7中的深度，當(dāng)?shù)責(zé)嵩磶r層15為一般地層時(shí)(指除高致密地層以外的情況)，外管2的底部靠近井筒7的底部，此時(shí)，外管2由上到下依次為散熱段、保溫段和吸熱段；當(dāng)?shù)責(zé)嵩磶r層15為高致密地層時(shí)，例如花崗巖時(shí)，此時(shí)，吸熱段還包括地?zé)嵩磶r層15對(duì)應(yīng)著井筒的部分，外管2的底部與井筒7的底部可以留有一段距離，該距離的長(zhǎng)度可以等于高致密地層的厚度。
[0121]3)將外管2和井筒7之間用固井水泥密封，使外管2和井筒7固定。
[0122]4)向井筒7內(nèi)的外管2中加入第一液體介質(zhì)。
[0123]5)將外管2的頂部封閉，在外管2的換熱段的外側(cè)安裝換熱裝置9，換熱裝置9內(nèi)裝有第二液體介質(zhì)，換熱裝置9的換熱面與外管2的換熱段相對(duì)應(yīng)。
[0124]6)將換熱裝置9的出口與發(fā)電設(shè)備3/或供熱裝置的入口連接。
[0125]7)安裝進(jìn)液管11和出液管12:所述出液管12的一端與外管2的內(nèi)部頂端連通，所述出液管12的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的進(jìn)液口連接;所述進(jìn)液管11的一端穿過(guò)外管2的頂部伸入外管2底端或底端以下直至第一液體介質(zhì)中，所述進(jìn)液管11的另一端與外部的供熱系統(tǒng)8的出液口連接。
[0126]工作原理:井筒內(nèi)的第一液體介質(zhì)，經(jīng)地?zé)嵩磶r層15的高溫加熱后沸騰，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(yùn)動(dòng)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(jìn)行，套管內(nèi)的蒸汽分子密度不斷增大，最后達(dá)到飽和狀態(tài)。套管的頂部封閉，使套管內(nèi)的壓力增大，溫度上升。而由于保溫段的設(shè)置，使蒸汽分子在傳遞過(guò)程中，熱損失幾乎為零，最后達(dá)到飽和蒸汽狀態(tài)。飽和蒸汽達(dá)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，當(dāng)熱量傳遞至換熱段時(shí)，進(jìn)一步對(duì)換熱裝置中的第二液體介質(zhì)進(jìn)行加熱，第二液體介質(zhì)沸騰之后，用于發(fā)電、供熱等一切用于需要熱源的場(chǎng)合。同時(shí)，加熱后的液體介質(zhì)，可以經(jīng)出液管直接用于外部的供熱系統(tǒng)中；供熱系統(tǒng)產(chǎn)生溫度較低的水，經(jīng)進(jìn)液管進(jìn)入到外管內(nèi)，用高壓栗進(jìn)行循環(huán)加熱。
[0127]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(jìn)液管(11)、出液管(12)和換熱裝置(9);井筒(7)的頂端和底端均開(kāi)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(kāi)口；所述外管(2)套設(shè)于井筒(7)內(nèi)，所述外管(2)通過(guò)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(duì)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)的另一端與外部的供熱系統(tǒng)的進(jìn)液口連接； 所述進(jìn)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(jìn)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(duì)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(I);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(diǎn)高于第二液體介質(zhì)的沸點(diǎn)。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)和進(jìn)液管(I I)均設(shè)有高壓栗。6.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。7.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，所述進(jìn)液管(11)的管壁對(duì)應(yīng)吸熱段的部分設(shè)有多個(gè)出液孔。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所述外管(2)的保溫段還包括包裹在外管(2)外部的保溫層(10)。9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所述外管⑵的保溫段還包括內(nèi)管(5)，內(nèi)管(5)套設(shè)于外管(2)內(nèi)部，內(nèi)管(5)的頂部和底部分別通過(guò)密封環(huán)(6)與外管(2)的內(nèi)壁密封，所述內(nèi)管(5)和外管(2)之間形成密閉的真空腔(16)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種提取利用地?zé)崮艿难b置，其特征在于，所述密封環(huán)(6)的材質(zhì)為記憶合金。
【文檔編號(hào)】F24J3/08GK205561323SQ201620125927
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】姚國(guó)敏
【申請(qǐng)人】姚國(guó)敏