一种羽流地热系统技术方案

本发明专利技术提供的羽流地热系统包括注入井、生产井和位于地面上方的热量转换装置，在使用过程中还需要利用地下热储层；其中，注入井用于将载热流体注入至地壳热储层；生产井提取经地下热储层加热后的载热工质，其底端位于地下热储层；热量转换装置与生产井上端出气口连接、用于收集载热工质的热能。本申请提供的羽流地热系统利用注入井、生产井使载热流体在地壳热储层中流通，获取地热能；同时利用热量转换装置收集载热流体的能量，实现对地热能的开采与利用。另外，当采用超临界二氧化碳作为载热流体时，还能够将部分二氧化碳封存在地壳中的咸水层，实现了减少环境中二氧化碳的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种羽流地热系统
本专利技术涉及地热开采
，更具体地说，涉及一种羽流地热系统。
技术介绍
以二氧化碳为主的温室气体的大量排放引发了全球变暖现象，进而造成了严重的环境问题。同时地热能是一种可再生的清洁能源，因其储量丰富、空间分布广泛已成为全球第三大能源。如何提供一种能够采集地热能的开采系统，是目前本领域技术人员需要待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种羽流地热系统，能够对地热能进行开采。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种羽流地热系统，包括：用于将载热工质注入至地下热储层的注入井；底端位于地下热储层、以提取经地下热储层加热后的载热工质的生产井；位于地面上方、用于收集所述载热工质热能的热量转换装置，所述热量转换装置与所述生产井上端出气口连接。优选的，所述载热工质为超临界二氧化碳。优选的，所述生产井和所述注入井按照五点布井法的规则分布，所述生产井的数量为四个，四个所述生产井呈正方形分布；所述注入井位于所述生产井的中部，且所述生产井与所述注入井的距离均为707.1m；所述注入井和所述生产井的深度均为2600m。优选的，所述生产井的生产流量小于或等于126kg/s，以保障运行的稳定。优选的，所述注入井与所述生产井井头的压力差值小于或等于3MPa。优选的，所述注入井和所述生产井的井径大于或等于0.2m。优选的，还包括用以测定水-岩-气相互作用对热储层矿物组份影响的测定装置，所述测定装置包括用于盛放样品的反应釜和控制所述反应釜工作状态的反应釜控制器，所述反应釜和所述反应釜控制器连接；所述反应釜设有气压表和永磁旋转搅拌仪，所述反应釜的进气口设有气-液增压泵，所述气-液增压泵的第一进气口与所述二氧化碳制取设备的出气口连接、第二进气口连接有空气压缩机。优选的，所述热量转换装置包括换热器、涡轮机、发电机和供暖设备；所述换热器的热流体通道流通所述生产井排出的所述载热流体，冷流体通道的出口与所述涡轮机连接，所述涡轮机与所述发电机同轴连接；所述换热器的冷流体出口还与所述取暖设备连接；所述注入井的进气口和所述生产井的出气口之间设有压缩机。本专利技术提供的羽流地热系统包括注入井、生产井和位于地面上方的热量转换装置，在使用过程中还需要利用地下热储层；其中，注入井用于将载热流体注入至地壳热储层；生产井提取经地下热储层加热后的载热工质，其底端位于地下热储层；热量转换装置与生产井上端出气口连接、用于收集载热工质的热能。在工作过程中，载热流体通过注入井被注入至地壳的热储层，随着注入井内流体压力增加、地温梯度逐渐增高，同时在重力的作用下，载热流体的体积减小、温度增高。载热流体从注入井下端出口离开后，在压力梯度的驱动下、在热储层内流通，通过热传导和对流换热的方式与热储层进行热交换，使载热流体温度继续升高。当载热流体进入生产井下端的入口后，在循环压力及浮力的作用下沿生产井的井筒向上流动，此时载热流体体积增大、释放热量、温度降低，热量转换装置对载热流体的热能进行收集与利用。本申请提供的羽流地热系统利用注入井、生产井使二氧化碳在地壳热储层中流通，并利用热量转换装置收集载热流体的热能，实现了开采地热能的效果。在进一步的实施例中，采用超临界二氧化碳作为载热流体，二氧化碳流动于热储层的过程中，部分二氧化碳被地下的咸水层直接封存而无法再通过生产井回流至地面，实现了二氧化碳的永久封存，减少了环境中的二氧化碳含量，缓解了温室效应。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的羽流地热系统的示意图；图2为本专利技术所提供的测定装置的示意图。图1～2中的附图标记为：压缩机1、注入井2、生产井3、换热器4、涡轮机5、发电机6、热储层7、盖层8、咸水层9、二氧化碳气瓶10、空气压缩机11、阀门12、气-液增压泵13、进气阀14、放气阀15、液体取样阀16、永磁旋转搅拌仪17、样品筐18、反应釜19、反应釜控制器20、气压表21。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种羽流地热系统，能够利用二氧化碳采集地热能，同时减少环境中的二氧化碳。请参考图1～2，图1为本专利技术所提供的羽流地热系统的示意图；图2为本专利技术所提供的测定装置的示意图。本专利技术提供了一种羽流地热系统，包括注入井2、生产井3和位于地面上方的热量转换装置，在工作过程中还需要利用地下热储层7。其中，注入井2用于将载热工质注入至地下热储层7；生产井3的底端位于地下热储层7、以提取经地下热储层7加热后的载热工质；热量转换装置与生产井3上端出气口连接，主要用于收集载热工质热能。羽流地热系统的总体运行方式为：载热工质通过注入井2注入到深部热储层7，注入到热储层7的载热工质在地层孔隙和裂隙介质中渗透运移，在与水的驱替过程中，被深部高温岩体加热，在空间上形成一种羽状的分布形态，被加热后的载热工质通过开采井输送到地表，用于发电或直接供热，然后将冷却降温后的载热工质再重新回注到地下提取热能。对于载热工质，本申请优选采用超临界二氧化碳；其中，超临界状态具体指温度和压力在临界点(温度31.1℃，压力7.38MPa)之上时二氧化碳所处的状态。相比于传统载热工质水，二氧化碳具有诸多优点，例如二氧化碳的密度小、黏滞力小，使其产生较好的流动性和较大的浮力作用，降低了流体循环所消耗的驱动压力，甚至可在循环压差为负压的情况下通过温差环流现象实现自循环。另外，在工作过程中，超临界二氧化碳在地下循环过程中产生的流量损失还可实现二氧化碳的地质封存，达到二氧化碳减排的目的。因此本申请以低温超临界二氧化碳作为载热工质，在实现开采地热能的基础上，还能够将二氧化碳封存在地下，实现二氧化碳的减排，缓解温室效应。下文均以超临界二氧化碳为例进行说明。对于热储层7，大型沉积盆地中的地热资源储集条件好、热储层7多、厚度大、分布广，热储温度随深度增加，地下1000m至3000m深度的空间为二氧化碳地质储存的主要场所。另外，沉积盆地深部还分布有大量不适于饮用的咸水层9，而咸水层9能够对二氧化碳进行长期封存。对于开采设备，注入井2具有一定高度，垂直地表设置，其下端位于热储层7中，作用在于向热储层7注入二氧化碳。生产井3同样垂直地表设置、且分布在注入井2的周围，注入井2和生产井3的间距、长度、直径等参数需要结合实际需求进行选择，例如，注入井2和生产井均设置为2600m的深度。对于热量转换装置，其作用为将载热流体的热能转换为供用户日常使用的能量。可选的，热量转换装置可以包括换热器4、涡轮机5、发电机6、供暖设备等。例如，换热器4的热流体通道流通生产井3排出的载热流体，冷流体通道的出口与涡轮机5连接，同时涡轮机5同轴连接发电机6进行发电；换热器4的冷流体出口也可以连接取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羽流地热系统，其特征在于，包括：用于将载热工质注入至地下热储层的注入井；底端位于地下热储层、以提取经地下热储层加热后的载热工质的生产井；位于地面上方、用于收集所述载热工质热能的热量转换装置，所述热量转换装置与所述生产井上端出气口连接。

【技术特征摘要】
1.一种羽流地热系统，其特征在于，包括：用于将载热工质注入至地下热储层的注入井；底端位于地下热储层、以提取经地下热储层加热后的载热工质的生产井；位于地面上方、用于收集所述载热工质热能的热量转换装置，所述热量转换装置与所述生产井上端出气口连接。2.根据权利要求1所述的羽流地热系统，其特征在于，所述载热工质为超临界二氧化碳。3.根据权利要求2所述的羽流地热系统，其特征在于，所述生产井和所述注入井按照五点布井法的规则分布；所述生产井的数量为四个，四个所述生产井呈正方形分布；所述注入井位于所述生产井的中部，且所述生产井与所述注入井的距离均为707.1m；所述注入井和所述生产井的深度均为2600m。4.根据权利要求3所述的羽流地热系统，其特征在于，所述生产井的生产流量小于或等于126kg/s，以保障运行的稳定。5.根据权利要求4所述的羽流地热系统，其特征在于，所述注入井与所述生产井井头的压力差值小于或等于3MPa。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：石岩，黄贤闯，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22