[发明专利]中高温地热换热输出系统的建立方法以及中高温地热换热输出系统

摘要

本发明涉及中高温地热换热输出系统的建立方法及中高温地热换热输出系统，建立方法包括Ⅰ、开展前期工作，进行建立中高温地热换热输出系统的技术可行性分析，形成前期工作成果；Ⅱ、开展换热输出系统、单孔换热单元、配套监测系统的设计；Ⅲ、建立单孔换热单元，并对单孔换热单元进行实际换热量测试；Ⅳ、根据实际换热量测试数据，校核、修正和优化单孔换热单元的联结方案，联结组建换热输出系统；Ⅴ、配置用于对换热输出系统运行时热储地质单元温度场的变化进行同步监测的监测系统。本方法兼顾科学、合理、有效、安全、经济、环保，所建立的中高温地热换热输出系统能够提供有效稳定的热输出量，为突破制约本行业发展的技术瓶颈提供了新思路。

主权项

中高温地热换热输出系统的建立方法，其特征在于，所述建立方法包括以下步骤：Ⅰ、开展前期工作遵循项目条件、热供给目标需求与自然条件、地质条件和可实现换热量之间相互匹配的原则，进行建立中高温地热换热输出系统的技术可行性分析，具体包括以下内容：针对拟开发的中高温热储单元，首先开展可行性或预可行性地热资源勘查，获得对地热地质条件特征的认识，在此基础上，选择有利于热萃取的位置布置并开凿试验孔，并在试验孔内安装换热组件以建立单孔换热试验单元，然后进行所述单孔换热试验单元的换热量测定试验，通过换热量测定试验初步识别换热条件下中高温热储单元对单孔换热试验单元的热供给能力以及单孔换热试验单元的热萃取能力，形成前期工作成果；Ⅱ、开展设计工作(1)设计中高温地热换热输出系统依据前述前期工作成果、项目条件、自然条件设计中高温地热换热输出系统，所述中高温地热换热输出系统由与满足热供给目标需求的热供给设计规模对应数量的单孔换热单元联结构成，所述单孔换热单元包括换热孔和安装于所述换热孔中的换热组件；设计元素包括单孔换热单元中拟建实际换热孔的位置分布、数量、联结单孔换热单元构成换热输出系统的方案；(2)设计实际单孔换热单元根据步骤Ⅰ获得的地热地质条件特征和换热条件下中高温热储单元对单孔换热试验单元热供给能力的识别以及对单孔换热试验单元热萃取能力的识别，以及步骤Ⅱ(1)的设计要求，设计实际单孔换热单元，设计元素包括实际单孔换热单元中拟建换热孔的种类、形式、口径、深度和钻孔结构以及拟设于换热孔中的换热组件的种类、型式和功能特征；(3)设计监测系统设计用于监测平行于中高温热储单元构造走向方向的温度场变化的第一温度监测子系统，所述第一温度监测子系统包括设于各个换热孔内换热组件配套的温度感应器及与温度感应器相连的地面数据记录仪和数据分析处理器；设计用于监测垂直于中高温热储单元构造走向方向的温度场变化的第二温度监测子系统，所述第二温度监测子系统包括专门钻凿的若干监测孔及下置于监测孔中的温度传感器，以及与温度传感器相连的地面数据记录仪和数据分析处理器，设计内容还包括监测孔的位置分布、深度，以及孔内下置温度传感器的类型、下置方式、监测范围；Ⅲ、建立单孔换热单元：(1)确定实际单孔换热单元的钻孔施工工艺：根据步骤Ⅱ(2)的实际单孔换热单元的设计，确定单孔换热单元的钻孔施工工艺，所述钻孔施工工艺所涉及的要素包括针对与拟建换热孔的种类、形式、口径、深度、钻孔结构、钻遇岩性以及与换热组件的安装要求相适配的钻探方法、具有防喷装置的钻井设备和泥浆控制系统的选择配置；(2)开展单孔换热单元的施工：对换热孔单孔，按照步骤Ⅲ(1)确定的钻孔施工工艺实施钻探，待钻探深度到设计位置，进行地球物理测井，然后安装换热组件，并安装第一温度监测子系统，之后开展实际换热量测试，获取实际换热量测试数据；Ⅳ、组建换热输出系统：根据步骤Ⅲ(2)的实际换热量测试数据，对单孔换热单元的联结方案进行校核、修正和优化，然后联结单孔换热单元，组成换热输出系统；Ⅴ、安装第二温度监测子系统：根据步骤Ⅲ(2)的实际换热量测试数据校核修正步骤Ⅱ(3)中第二温度监测子系统的设计方案，然后按照修正的第二温度监测子系统的设计方案对步骤Ⅳ所组建的换热输出系统开展监测孔的钻凿施工，并在监测孔内安装温度传感器及地面数据记录仪和数据分析处理器，用于联合第一温度监测子系统对换热输出系统运行时中高温热储单元温度场的变化进行同步监测。