[发明专利]基于井下微波加热的地下含水层储热系统

说明书

本发明提供一种基于井下微波加热的地下含水层储热系统，包括设置在地上用于提供流体的流体源、供电设备和控制地下井中流体流动状态的泵；地面下设置有注入井和采出井，所述注入井与所述采出井的井底都位于地下含水层中，根据地下含水层流体流向选定注入井和采出井位置。该系统具有的优点如下：（1）本系统可以实现井下注入流体瞬时加热，相比于传统井下加热方法，本系统加热所需时间更短，加热能耗更少。（2）本发明井下流体加热主要依靠所设计的井下微波加热装置，该装置能够有效地将地下含水层及井下注入流体加热到目标温度。（3）本发明可以实现地下热储循环利用，并且能够提升地下含水层温度。

技术领域

本发明具体涉及一种基于井下微波加热的地下含水层储热系统。

背景技术

地下含水层储热是一种利用地下含水层作为介质，将热能以热水的形式存储于地下含水层中的储能系统。它通过注采井向含水层中灌入或抽取地下水，实现热能储存和回收。地下含水层储能可以弥补能源供需在空间/时间上分布的不平衡，能够综合利用多种可再生能源形式，减少对矿物燃料的依赖，为节能减排和环境保护提供了一个很好的解决途径。

在现有的地下含水层储热系统中，大多数是利用地层本身的热量对注入地层流体进行加热，或者是利用电阻加热将电能转化为热能加热注入流体。两种加热方式都是通过传统的热传导方式对注入流体进行加热，前者如果地层温度不够高，会导致流体温度加热不到目标温度；后者能耗过大失去了原本节能的意义。本发明所设计的井下微波加热，能够使注入流体加热更快，且能耗更小。

现有的大部分地上新能源发电系统，如光伏发电、风力发电等，无法实现地上剩余电能储存且能量波动很不稳定。本发明可以将地上发电系统所产生的不稳定电能通过能量转换的方法变为稳定的热能储存在地下，利用地下含水层进行热量储存，从而实现将不稳定的能量转化为稳定的能量。

目前大部分井下加热装置都存在能耗过大问题，地下储热中首先要解决的问题就是如何利用最小的能耗将注入地层中的流体和地下含水层加热到目标温度。本发明采用井下微波加热的方法，利用微波加热技术，对井下注入流体及地下含水层进行加热，不需要消耗过多的能量即可将井下注入流体及地下含水层加热到目标温度，实现地下储热。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于井下微波加热的地下含水层储热系统，该基于井下微波加热的地下含水层储热系统可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种基于井下微波加热的地下含水层储热系统，该基于井下微波加热的地下含水层储热系统包括设置在地上用于提供流体的流体源、供电设备和控制地下井中流体流动状态的泵；地面下设置有注入井和采出井，所述注入井与所述采出井的井底都位于地下含水层中，根据地下含水层流体流向选定注入井和采出井位置；注入井井底装配用于给注入井井内流体和地下含水层加热的微波加热装置，所述微波加热装置由用于产生微波能的磁控管、用于传递微波能的波导管、用于保护内部元件的聚丙烯真空管、用于产生微波的微波发生器以及用于稳定装置的配重组成；注入井中设置有给微波加热装置供电的电缆，控制微波加热装置井下位置的井下吊装设备及用于实时监测井下温度的温度传感器；采出井内壁设置绝热材料，降低采出井井内流体通过上覆地层时发生热量流失。

该基于井下微波加热的地下含水层储热系统具有的优点如下：

（1）本系统可以实现井下注入流体瞬时加热，相比于传统井下加热方法，本系统加热所需时间更短，加热能耗更少。

（2）本发明井下流体加热主要依靠所设计的井下微波加热装置，该装置能够有效地将地下含水层及井下注入流体加热到目标温度。

（3）本发明可以实现地下热储循环利用，并且能够提升地下含水层温度。

附图说明