[发明专利]中深层地热监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种中深层地热监测系统，包括环状换热管、循环泵、温度测量装置、监测终端装置；环状换热管包括外管、内管；内管的外侧壁和外管的内侧壁之间构成环状管路；从外管的上侧开口注入流动介质至环状管路；循环泵驱动流动介质在环状换热管中流动；温度测量装置随着流动介质在环状换热管中循环流动，并持续测量和记录地热温度信息；发送地热温度信息至监测终端装置。此外，还公开了一种中深层地热监测方法。本发明通过设置在环状换热管中的温度测量装置并持续采集其在环状换热管中不同位置处的温度信息，同时，设置在地热井管口的水位测量装置能够实时检测地热井管内地热水的水位信息，本发明实现了精确、快速、全面的地热信息监测。

技术领域

本发明涉及地热能源监测技术领域，特别涉及一种中深层地热监测系统及方法。

背景技术

地热资源的利用是一项重要节能技术，特别是中深层地热的开发利用受到越来越多的重视，利用中深层地热井内换热器换取中深层地热能进行供热，而不直接开采地下水资源的技术成为中深层地热开发利用的一种重要清洁能源供热技术。同时，地热资源开发和利用中，地热井水位及水温的测量方法还比较落后。例如目前常用的人工测量水位的方法中，利用一侧由导线连接的探头沿测井管或井筒下沉接触到水位，导线的另一端与电流表相接，当金属探头接触到水位液面时电流表接通，然后通过测量导线长度得出地热水位的深度；该方法操作虽然简单，但需要耗费大量人力且在恶劣天气无法测量；其他常用的水位测量方法包括：在井下固定压力传感器，将压力信号通过导线传递到地面接收仪器，由压力信号计算出地热井的动静水位，该方法虽解决了人工现场测量的问题，但由于探头需要于长期置于地热水中，所以对探头的耐温、耐腐蚀、密封、抗磁场干扰等要求很高，因此价格昂贵；还可以采用充气水位测量法，即向地热井中充入氮气，该方法虽然不需要在井下放置探头，但多数井口密封不理想，气体泄漏非常快，需要经常更换气瓶，维护较困难，而且当需要在进行井口设备维护时需要拆卸充气管，这样将使提升、下降泵的工作时间大大延长，难以接受。此外，目前对于地热温度的测量通常是将地下水抽到地表后进行测量并记录至系统中，相比人工测量方法虽然大大降低了人力成本，但是这种方式测量效率低，地下水抽取的过程中，不可避免地会造成热量的损耗，导致水温测量偏差较大，不能实时掌控地下水温的精确信息。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的技术问题，特提出了一种中深层地热监测系统，包括环状换热管、循环泵、温度测量装置、监测终端装置；

其中，所述环状换热管包括外管、内管；所述内管位于所述外管的内部，且所述内管的下侧开口高于所述外管的下侧开口；所述内管的外侧壁和外管的内侧壁之间构成环状管路；

从所述外管的上侧开口注入流动介质至所述环状管路；所述循环泵用于驱动所述流动介质在所述环状换热管中流动；注入的所述流动介质在所述环状管路中向下流动，并在向下流动过程中通过所述外管吸收地热能量，地热能量使得所述流动介质的温度升高；所述循环泵的驱动下，所述流动介质由所述外管向下流动到达所述环状管路的底部后进入内管中继续向上流动并最终流出所述内管，从而为地面上的供热系统提供热源；所述流动介质在降温后重新注入至所述环状管路中；

在所述环状换热管中设置有温度测量装置；所述温度测量装置随着所述流动介质而在所述环状换热管中循环流动，并持续测量和记录地热温度信息；所述温度测量装置包括温度传感器、位置传感器、第一微处理器、第一无线通信接口；所述温度传感器、所述位置传感器分别连接至所述第一微处理器，所述第一微处理器连接至所述第一无线通信接口；

当所述温度测量装置位于所述外管上侧开口处时开始测量并记录地热温度信息；所述温度测量装置在所述环状管路内由上而下以及在所述内管内由下而上流动的过程中，所述温度传感器持续测量温度值并传输至所述第一微处理器，所述位置传感器持续采集对应的位置信息并传输至所述第一微处理器，所述第一微处理器对应记录所述温度值及所述位置信息并生成地热温度信息；当一次循环流动结束即所述温度测量装置到达所述内管上侧开口时，所述第一微处理器将所述地热温度信息传输至第一无线通信接口，并由所述第一无线通信接口发送至所述监测终端装置，由所述监测终端装置对地热温度进行监测。