[实用新型]一种地能干热岩树状多点换热综合利用系统

说明书

技术领域

本实用新型属于清洁能源技术领域，特别涉及一种地能干热岩树状多点换热综合利用系统。

背景技术

地热资源与其他新能源如太阳能、风能和生物质能等相比，具有分布广、受外界影响小（如昼夜、风速、温差）、碳排放量及维护成本低等特点，地热资源主要分为水热型和干热岩型，干热岩型地热是指存储于深度3-10km高温岩体或岩浆中的热量，储层温度可达100～650℃。目前世界各国主要利用的水热型中低温地热仅占探明地热资源的极小一部分，而中高温干热岩地热资源在地球上的蕴藏量丰富且温度高。据国家有关部门最新数据显示，我国大陆3~10千米深处干热岩资源总量相当于860万亿吨标煤；若能开采出2％，就相当于2010年全国一次性能耗总量（32.5亿吨标煤）的5300倍。所以，中高温干热岩地热的开发极有可能为我国节能减排和新一轮能源结构调整做出重大贡献，合理地开采储层深部地热能不仅可能起到节能减排和能源调整作用，更可为偏远地区能源需求提供保障。

中高温地热资源开发具有很大的技术挑战。因此，美国科学家提出采用增强型地热系统的方式进行开发，现有技术中干热岩地热利用要求在地下形成广泛的岩石裂隙，通过水流经裂隙实现与干热岩的热交换。换句话说，要造出地下热储水库。目前，主要有人工高压裂隙、天然裂隙、天然裂隙-断层三种模式，其中研究最多的是人工高压裂隙模式，即通过人工高压注液到井底，高压水流使岩层中原有的微小裂隙强行张开或受水冷缩产生新的裂隙，水在这些裂隙间流通，完成注液井和生产井所组成的水循环系统热交换过程。由于干热岩具有渗透率低、孔隙率低、储层位置深等特性，造成地热利用效率低，即地层热提取效率低和地下换热流体流失率高。

总体来说，干热岩钻井技术已不成问题，储层压裂不可控性造成的泄露问题和渗流通道的高效流动是制约干热岩开发的主要问题。到目前为止，还没有一种可以高效又安全的干热岩地热开采方式，常常使用热源泵采集热源用于供暖与发电，能源消耗大，而且未能对地热能提取过程实时进行监控。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的不足，解决地能干热岩热量提取效率低、地下换热流体流失率高和地热能提取过程实时监控的技术问题，本实用新型提供一种地能干热岩树状多点换热综合利用系统。

本实用新型通过以下技术方案予以实现。

一种地能干热岩树状多点换热综合利用系统，它包括换热系统、监控系统、供暖系统与发电系统，所述换热系统包括换热管组、换热井和分离板，所述换热管组包括换热管、换热封装套管、数据线集线管、注液管、抽液管、抽液泵、注液控制阀、抽液控制阀和包覆层；所述换热井包括主井和副井；所述监控系统包括控制模块、数据采集系统、数据传输系统、数据处理模块与显示模块，其特征在于：

通过换热系统将低温换热介质与具有高温地热能的干热岩层换热，换热后的高温换热介质分别与供暖系统与发电系统的进液口连通，供暖系统与发电系统的出液口分别与换热系统连通，监控系统监控换热系统的换热过程；

所述换热系统中：

由碳纤维和钛镍金属丝混纺编制成空心换热管单体，内径由大到小的多根换热管单体由内向外套设在一起形成换热管，相临两层换热管单体之间设置有缝隙；所述换热封装套管侧壁设置有空腔，换热管封装于换热封装套管的空腔中，若干根封装后的换热封装套管环抱呈圆柱体，形成换热管组，换热管组外包裹有包覆层，所述换热封装套管侧壁的空腔内还设置有数据线集线管，数据线集线管与换热封装套管一体成型，数据线集线管内壁设置有隔热涂层，数据线设置于数据线集线管内组成数据传输系统；换热封装套管内壁设置有注液管和抽液管，注液管与换热封装套管一体成型，所述注液管延伸至换热封装套管底部，所述抽液管设置于换热封装套管内壁的顶部，每根抽液管上均设置有抽液控制阀，若干抽液管汇集成主抽液管，主抽液管出水口上设置有抽液泵，注液管上设置有注液控制阀，所述控制模块控制抽液泵、注液控制阀与抽液控制阀开启或关闭；

所述主井竖直设置于地表内，主井底部设置有分离板，主井下底面与若干副井连通，所述副井由竖井或斜井或水平井或上述不同形态的井任意组合形成，竖井、斜井与水平井首尾相接，根据地热能实际储量分别设置每一副井中水平井的角度与深度；换热管组设置于主井内，换热管组经分离板分离后，换热管分别延伸至相应副井中；所述主井与副井内壁均设置有护井套管；