[发明专利]一种中深层高效换热地热井系统

说明书

一种中深层高效换热地热井系统，包括地上换热系统和地下换热系统，所述地下换热系统包括换热管、换热井以及储热层，所述换热管位于所述换热井内，所述换热管与所述地上换热系统连通，所述换热管包括依次连通的地热井入水管段、地热井U型管段以及地热井出水管段，所述地热井入水管段和所述地热井出水管段的部分以及所述地热井U型管段位于所述储热层内；所述地热井入水管段和所述地热井出水管段分别连通所述地上换热系统；所述换热井包括相互连接的地热井一开套管和地热井二开套管，所述地热井一开套管位于所述地热井入水管段和所述地热井出水管段外侧，所述地热井二开套管部分伸入所述储热层。本发明具有节能环保、换热率高的优点。

技术领域

本发明属于地热井及地热能利用技术领域，特别涉及一种中深层高效换热地热井系统。

背景技术

地热水供热比其他能源供热具有节省矿物燃料和不造成城市大气污染的特殊优点，作为一种可供选择的新能源，其开发和利用正在受到重视。

地热水开采系统按利用方式分有直接利用和间接利用两种：直接利用是把地热水直接引入热用户系统；间接利用是通过表面式换热器，以地热水加热二次水,二次水进入热用户系统循环供热。直接利用的地热水供热系统大量开采地下水，这会使地下水补给不足地下水位逐年下降，并且地热水中含有硫化氢等成分对地热水供热系统的管道和设备会造成腐蚀。间接利用的地热水供热系统较复杂、基建投资较高，且地热水供热系统中的换热器也会有腐蚀结垢的缺点。

近年来业内又兴起一种同心轴式单井换热技术，其存在最主要的问题是换热效率较低。如果能够采用一种简单的办法，较为高效地吸收地下的热量进行应用就比较理想了。

发明内容

本发明的目的是提供一种中深层高效换热地热井系统，具有节能环保、换热率高的优点。

本发明所采用的技术方案为：

一种中深层高效换热地热井系统，包括地上换热系统和地下换热系统，所述地下换热系统包括换热管、换热井以及储热层，所述换热管位于所述换热井内，所述换热管与所述地上换热系统连通，所述换热管包括依次连通的地热井入水管段、地热井U型管段以及地热井出水管段，所述地热井入水管段和所述地热井出水管段的部分以及所述地热井U型管段位于所述储热层内；所述地热井入水管段和所述地热井出水管段分别连通所述地上换热系统；所述换热井包括相互连接的地热井一开套管和地热井二开套管，所述地热井一开套管位于所述地热井入水管段和所述地热井出水管段外侧，所述地热井二开套管部分伸入所述储热层。

采用上述技术方案，将循环水直接送入换热管与储热层进行热交换，循环水经过储热层可高效地吸收地下的热量，相比现有技术将地热水取出后进行热交换的换热效率更高。同时采用“取热不取水”的方法，不需要回灌，从而避免了对地热水的过度开采，造成地下水位下降，也避免了地热尾水对环境的影响。

进一步优选为：所述储热层包括砂岩含水层和泥岩层，所述地热井二开套管位于所述砂岩含水层处的套管换为筛管。

采用上述技术方案，地热水可通过筛管在套管内外流通，地热水可充分与循环水进行热交换，热交换效果更好。

进一步优选为：在所述泥岩层底端过渡到所述砂岩含水层顶端的过渡位置处设置有特制止水器，所述特制止水器与所述地热井二开套管连接。

采用上述技术方案，通过设置特制止水器可分隔开上部冷水和地热水，避免了地热水涌入地层上部污染上部冷水，起到了绿色环保的效果，同时也避免了上部冷水流入储热层降低储热层的温度。

进一步优选为：所述地热井一开套管与地热井井壁的环空处采用固井水泥整段全固井。

采用上述技术方案，通过整段全固井，避免了承压地热水涌入上部，对上部冷水层污染；同时也避免了上部冷水流出冷却地热水；并且通过整段全固井可对流经循环水达到保温的效果。