[发明专利]一种地下能源开发与回收利用系统

权利要求书

1.一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：其包括地下结构，所述的地下结构内设置有输送管道，通过在输送管道将地下深井中的高温液体或者高温气体提取，地表设置有热电模块与输送管道连接，通过此种连接实现高温液体或者高温气体热能向电能的转变，所述的热电模块的后侧和建筑物连接将热电模块后的剩余温度利用，所述的建筑物的后端连接着深井内部的回灌管，所述的回灌管的内部设置有重力发电装置，所述的重力发电装置通过电缆与外部输电装置连接实现电力外送；

在开采井深小于或者等于4000米深度或热储温度小于150摄氏度时，设置两口井相互配合使用，一口井为开采井另一口为回灌井，所述的开采井内设置有提水管，所述的提水管内设置有水泵；所述的回灌井内设置有回灌管；

在井深大于4000米深度或热储层段温度大于150摄氏度时，开采井与回灌井合并为一口井，井体底部延伸至干热岩层，井体内部导入工作介质水，水体段上部为蒸汽段，所述的蒸汽段的上部设置有封隔器将蒸汽段与上部空气间隔；井体内部设置有导气管以及回灌管，所述的导气管的底部延伸至蒸汽段内，所述的回灌管延伸至水体段内部。

2.根据权利要求1所述的一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：所述的建筑物上连接着采暖回水管，所述的采暖回水管连接至集水罐，集水罐的后侧连接着粗过滤罐以及精过滤罐，所述的精过滤罐的后侧连接着排气罐，所述的排气罐直接和深井内部的回灌管连接。

3.根据权利要求1所述的一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：所述的开采井以及回灌井为设置两口井相互配合设置时，在开采井以及回灌井的底部的含水层区域设置有侧壁射孔将井内外实现贯通，所述的开采井以及回灌井的取水段为同一含水层组，通过地表管路以及地下含水层形成一个水循环结构。

4.根据权利要求3所述的一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：所述的开采井的水面至地表的深度为H1，回灌井的水面至地表深为H2，H1≧H2。

5.根据权利要求3或4所述的一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：热储层为砂岩热储时所述的开采井与回灌井之间的距离rT设定为以下公式(1)：

式中：

rT——合理井距，单位为米(m)；

cw——地热水比热容，单位为焦[耳]每千克摄氏度(J/(kg·℃))；

Q——开采量，单位为千克每秒(kg/s)；

t——热突破时间，单位为秒(s)；

H——回灌层段砂岩层总厚度，单位为米(m)；

ch——含水层单位体积热容量，单位为焦[耳]每立方米摄氏度(J/(m3·℃))，

可用公式(2)计算：

ch＝φc_wρ_w+(1-φ)c_rρ_r

式中：

φ——砂岩孔隙度；

ρr——砂岩密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；

cr——砂岩比热容，单位为焦[耳]每千克摄氏度(J/(kg·℃))；

cw——地热水比热容，单位为焦[耳]每千克摄氏度(J/(kg·℃))；

ρw——地热水密度，单位为千克每立方米(kg/m3)。

6.根据权利要求1所述的一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：当开采井与回灌井合并为一口井设置时，所述的蒸汽段距离地表的深度为H蒸汽，重力发电装置距离水层顶部为H水，所述的重力发电装置的安装位置在设定时需满足ρ水gH水≧ρ蒸气gH蒸汽，通过此种结构设置可实现将干热岩井内蒸汽向地表的自动上升。

7.根据权利要求6所述的一种地下能源开发与回收利用系统，其特征在于：所述的地下结构的井深大于4000米深度或热储层段温度大于150摄氏度时，其在地表设置有热电模块，所述的热电模块的后侧设置有建筑物或者养殖种植棚，在建筑物或者养殖种植棚的后侧设置有集水罐，集水罐的后侧连接着粗过滤罐以及精过滤罐，所述的精过滤罐的后侧连接着排气罐，所述的排气罐通过循环泵和地下回水管连接，地下回水管与深井内部的回灌管连接。