[发明专利]一种分层填砾抽灌同井系统

说明书

本发明涉及一种分层填砾抽灌同井系统，属于地热能利用领域，包括分层填砾抽灌同井、抽水区、隔断区、回水区、抽水回填砾石区、隔断回填砾石区、回水回填砾石区、回水离心引流板、换热器、除砂器、水泵、流量调节阀。优点在于隔断回填砾石区的孔隙度远小于抽水回填砾石区和回水回填砾石区，减少了回水从隔断回填砾石区渗入到抽水区的水量，降低流贯通发生强度，提升系统效率及使用年限；设置回水离心引流板改变回水方向，由垂直向下转变为螺旋向下，在离心力的作用下，将水沿水平方向离开抽水区，增加初始动力，大大降低其热贯通强度；设置回扬模式，将抽水区从负压变为正压，打开堵塞通道。

技术领域

本发明属于地热能利用领域，具体涉及一种分层填砾抽灌同井系统。

背景技术

能源是人类生存与经济发展的物质基础。目前能源利用仍以煤炭，天然气等化石能源为主，人口增加和人们对生活质量的追求直接导致此类能源消耗量急剧增加，加速化石能源的枯竭，并导致环境的恶化。由当前能源现状可知，保障可靠、经济的能源供应和实现向低碳、高效、环保的能源供应体系的迅速转变成为亟待解决的问题。为此人们从节约和替代两方面着手开发节能技术与能源供应体系，研究扩大利用低位可再生能源。其中地热能作为清洁可再生能源因储量大、温度稳定等优势在全球被大规模推广应用于发电、供热制冷、疗养等。根据地热储存方式主要可分为浅层地热能，水热型地热能与干热岩型地热能。

填砾抽灌同井是单井循环地下换热系统的一种形式，该系统的其他两种形式分别为循环单井、抽灌同井。为了避免不同含水层之间的相互污染，不同形式热源井的抽、回水区都应该布置在同一含水层中同一径向的不同位置。由于流、热贯通的存在，长期运行单井循环地下换热系统会导致自身的换热效率降低。流贯通是热源井回水通过回填砾石区或近井壁区域进入抽水管的过程，即回水并未与含水层进行充分热量交换而直接回到抽水管；热贯通是在热传导和对流换热的作用下，热源井回水的温度锋面导致抽水区出水温度发生不同程度升高或降低的过程。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种分层填砾抽灌同井系统，在回水区设置回水离心引流板将垂直Y方向的力分解，形成X方向上的力，可提升回灌效率，减少对底部的冲击，减少砂混入含水层，提高系统效率。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种分层填砾抽灌同井系统，包括分层填砾抽灌同井、换热器、除砂器、水泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第四流量调节阀组成；所述分层填砾抽灌同井由抽水区、隔断区、回水区、抽水回填砾石区、隔断回填砾石区、回水回填砾石区、回水离心引流板构成。

本发明中，所述隔断区能阻隔回水区向抽水区渗水，所述抽水回填砾石区、隔断回填砾石区、回水回填砾石区三者的孔隙度不一致，隔断回填砾石区的孔隙度最小；所述回水回填砾石区的回填材料可更换。

本发明涉及的一种分层填砾抽灌同井系统，包含采灌运行和回扬运行2种运行模式。

在采灌运行模式下的工作方式为：关闭第一流量调节阀、第三流量调节阀；通过水泵，将地下水从抽水区中抽出，经第二流量调节阀进入除砂器，除砂后进入换热器，提取地下水中的热量/冷量，再经第四流量调节阀流入到回水区中的回水离心引流板，如此完成一个采灌运行模式下的循环。

在回扬运行模式下的工作方式为：关闭第二流量调节阀、第四流量调节阀；通过水泵，将地下水从回水区中抽出，经第三流量调节阀进入除砂器，除砂后进入换热器、第四流量调节阀流入到抽水区，将抽水区由原来的负压变为正压，打开堵塞通道，如此完成一个回扬运行模式下的循环。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

（1）本发明隔断回填砾石区的孔隙度远小于抽水回填砾石区和回水回填砾石区，减少了回水从隔断回填砾石区渗入到抽水区的水量，降低流贯通发生强度，提升系统效率及使用年限；

（2）本发明通过设置回水离心引流板改变回水方向，由垂直向下转变为螺旋向下，在离心力的作用下，将水沿水平方向离开抽水区，增加初始动力，大大减少其热贯通强度；