[发明专利]一种动力辅助巨型热管的地热能开发系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种地热能开发系统，尤其涉及一种动力辅助巨型热管的地热能开发系统。

背景技术

地热资源是一种清洁可再生的资源，且具有易开发、运行费用低、清洁等优点，已被应用于采暖、发电、洗浴等方面。目前最普遍的开采地热能的方式就是利用地热井抽取地热水，然后地热水被直接或间接的用于供暖或发电。这种开发利用方式存在一些问题，首先，由于地热水矿化度较高，在发电或换热取暖过程中，地热水的温度和压力均会发生很大变化，进而影响到各种矿物质的性质和溶解度，导致腐蚀和结垢，影响设备的使用寿命和系统运行的稳定性；其次，传统的地热井开采系统具有回灌率低和易造成环境污染的缺点，由于大量抽取地热水而不能很好的回灌，出现了热水资源枯竭、热污染、地面沉降等问题；另外，地热井抽水开发地热能受到地理位置的限制，由于这种方式需要抽取地热水，无法提取无水或缺水干热地质结构的热能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种系统运行稳定、环境友好以及不受地理位置限制的动力辅助巨型热管的地热能开发系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括相连通的蒸发段热管和绝热段热管，蒸发段热管设在高温地层中，绝热段热管内设有芯管，芯管的底部开口，顶部与设有引风机的蒸汽引入管路相连通，蒸汽引入管路的出口与冷凝换热器的放热侧入口相连，冷凝换热器的放热侧出口经回流管路通入绝热段热管与芯管所形成的环形空间内，冷凝换热器的吸热侧与地热用户连通。

所述的绝热段热管采用设置在高温地层上部地层中的垂直井。

所述的垂直井在钻取时采用三开方式钻井，且一开、二开均采用套管固井，三开采用尾管固井方式钻成。

所述的绝热段热管内壁上还设有由铝铂层和玻璃丝层所形成的绝热段保温层。

所述的蒸发段热管采用倾斜井或与水平井。

所述的倾斜井或水平井的固井方式为尾管固井，水平井或倾斜井内壁上设有导热水泥，导热水泥是由水泥、石墨以及玻璃纤维组成，且石墨占导热水泥质量的5.69％，玻璃纤维占导热水泥质量的1.12％。

所述的芯管的底部管壁上开有通孔。

所述的蒸汽引入管路与回流管路上均设有调节阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的蒸发段热管设在高温地层中，换热工质在蒸发段热管中提取高温地层中的热量从而使换热工质汽化，而不与高温低层中进行任何物质交换，因此，本发明系统适应性强，不受地热水资源所处地理位置的限制，能够用于无水的干热岩开发，属于环境友好型系统。而且，由于换热工质被封闭在热管中，不与地层和地热水接触，避免了腐蚀和结垢问题，使得系统运行稳定。另外，由于本发明利用引风机对载热蒸汽(汽化后的换热工质)进行抽提，解决了因蒸汽流动路径长、阻力大而难以达到终点的难题，使开发更深更高温度的地热能成为可能。

附图说明

图1为本发明动力辅助巨型热管的地热能开发系统的原理图；

其中，1、高温地层，2、蒸发段热管，3、导热水泥，4、绝热段保温层，5、绝热段热管，6、芯管，7、蒸汽引入管路，8、引风机，9、冷凝换热器，10、回流管路，11、地热用户。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1，本发明动力辅助巨型热管的地热能开发系统由蒸发段、绝热段和冷凝段组成，且蒸发段和绝热段设在井下部分，冷凝段设在地面部分。

井下部分包括蒸发段热管2(即蒸发段)和绝热段热管5(即绝热段)，蒸发段热管2设在高温地层1中，绝热段热管5内设有芯管6，芯管6的底部开口，且芯管6的底部管壁上开有通孔，利于蒸发段热管2中汽化的换热工质进入芯管6，并沿芯管6向地面流动。

绝热段热管5采用设置在高温地层1上部地层中的垂直井，垂直井在钻取时采用三开方式钻井，且一开、二开均采用套管固井，三开采用尾管固井，方式钻成。绝热段热管5内壁上还设有由铝铂层和玻璃丝层所形成的绝热段保温层4，蒸发段热管2采用倾斜井或与水平井，倾斜井或水平井的固井方式为尾管固井，水平井或倾斜井内壁上设有导热水泥3，导热水泥3是由水泥、石墨以及玻璃纤维组成，且石墨占导热水泥质量的5.69％，玻璃纤维占导热水泥质量的1.12％。