一种多能联合干热岩储能供暖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多能联合干热岩储能供暖系统，包括一级过滤蓄水池，一级过滤蓄水池与二级过滤蓄水池连通，二级过滤蓄水池通过传输管道与回灌井直井段连通，回灌井直井段的底端通过回灌井斜井段与干热岩储水系统进水端连通，干热岩储水系统的出水端通过地热水开采井水平井段与地热水开采井直井段的底端连通，地热水开采井直井段内设置有潜水泵。本发明专利技术能够通过控制注水时间、注水量和注水温度来提高干热岩开采效率，延缓地热井温度突破时间，综合解决了风电和光电造成的弃风、弃光资源浪费问题，将小区域的风电和光电用来对地热尾水和地表补给冷水进行加热，进而保障干热岩地热资源的可持续性开发。

A Multi-energy Combined Dry-hot Rock Energy Storage and Heating System

The invention discloses a multi-energy combined dry-hot rock energy storage and heating system, which comprises a first-level filter storage tank, a first-level filter storage tank connected with a second-level filter storage tank, a second-level filter storage tank connected with the vertical section of the recharge well through a transmission pipeline, a bottom of the vertical section of the recharge well connected with the water end of the dry-hot rock water storage system through the inclined section of the recharge well, and a water outlet of the dry-hot rock water storage system. The horizontal section of the overground hot water exploitation well is connected with the bottom of the vertical section of the geothermal water exploitation well, and a submersible pump is installed in the vertical section of the geothermal water exploitation well. The invention can improve the exploitation efficiency of dry hot rock by controlling the water injection time, water injection volume and water injection temperature, delay the temperature breakthrough time of geothermal wells, comprehensively solve the waste of wind and light resources caused by wind power and photoelectricity, and use wind power and photoelectricity in a small area to heat the geothermal tail water and surface recharge cold water, thereby ensuring the sustainable opening of dry hot rock geothermal resources. Hair.

【技术实现步骤摘要】
一种多能联合干热岩储能供暖系统
本专利技术专利属于地热开发领域，具体涉及一种多能联合干热岩储能供暖系统，适用于干热岩地热资源开采。
技术介绍
干热岩地热资源具有绿色低碳、清洁环保、储量大、分布广泛的特点，是一种可以循环利用的可再生能源。开发干热岩地热资源的有效方法是建立增强型地热系统工程，利用钻完井工艺建立注入井和生产井，并利用水力压裂技术在干热岩储层中产生复杂的交错裂缝系统，建立注入井和生产井之间的流体流动通道来进行循环采热，在地表通过热量交换将干热岩中储存的地热能开采出来，交换出来的热量用来发电或供暖等来加以利用。干热岩地热资源的开发大多采用单井开采、一注一采和一注多采的布井方式。单井开采时地热水不能循环利用，会造成大量地热水资源的浪费，并且单井开采效率较低。采用注采方式开发干热岩地热资源时，地热水在注入井和开采井之间循环利用，虽然相比于单井开采效率大大提高，但由于注入井和开采井之间通过裂缝连通，注水量、注水温度和注入时间的控制对干热岩地热资源开发至关重要，决定着地热井温度突破时间和干热岩地热田的开发寿命。此外，注采不平衡时会导致地层发生变形，引起地面沉降等严重灾害问题，而且会造成地下水水位下降，地热资源的开发可持续性无法保障。因此，建立合理的干热岩地热资源注采系统对地热资源可持续开发具有重要意义。
技术实现思路
针对目前干热岩地热开发系统开采效率不高、地热井容易过早产生温度突破、地热开采诱发地面沉降等问题，本专利技术的目的在于提供一种多能联合干热岩储能供暖系统，该系统能够通过控制注水时间、注水量和注水温度来提高干热岩开采效率，延缓地热井温度突破时间，进而提高地热井使用寿命，同时减缓地热开采引发的地面沉降、缓解地热水开采井井筒的腐蚀和结垢等问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种多能联合干热岩储能供暖系统，包括一级过滤蓄水池，一级过滤蓄水池与二级过滤蓄水池连通，二级过滤蓄水池通过传输管道与回灌井直井段连通，回灌井直井段的底端通过回灌井斜井段与干热岩储水系统进水端连通，干热岩储水系统的出水端通过地热水开采井水平井段与地热水开采井直井段的底端连通，地热水开采井直井段内设置有潜水泵，潜水泵通过抽水管道与换热器内的第一换热通道一端连通，换热器内的第一换热通道另一端与一级过滤蓄水池连通，换热器的第二换热通道两端分别与热用户端连接，发电装置与二级过滤蓄水池内的加热器连接，地面温度监测装置与二级过滤蓄水池内的第四温度传感器连接，地面温度监测装置还通过穿过回灌井直井段和回灌井斜井段的监测导线与干热岩储水系统内设置的温度传感器连接，地热水开采井水平井段上设置有第三阀门。如上所述的干热岩储水系统包括若干个干热岩储水库，各个干热岩储水库之间均通过干热岩储水库连接斜井段连接，各个干热岩储水库连接斜井段上均设置有阀门，各个干热岩储水库内均设置有温度传感器。如上所述的干热岩储水库的形状为立方体或圆柱腔体，各个干热岩储水库自上至下沿设定坡度分布。如上所述的各个干热岩储水库内均设置有分叉裂缝系统。如上所述的传输管道上设置有压力表、水表和第四阀门。如上所述的发电装置为光电加热装置或风电加热装置。如上所述的地热水开采井直井段外套设有井下过滤装置。如上所述的回灌井直井段与地热水开采井直井段之间的水平距离至少为500m。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：1、通过光电加热装置和风电加热装置对地热尾水在地表进行加热后回灌，充分利用现有的风电和光电，可有效解决弃风和弃光问题，避免大量资源的浪费，并且利用干热岩对回灌水在热储中进行再加热后，特别是充分利用非供暖季进行长期加热后将热水储存在干热岩储水系统中，大大延缓干热岩型热储地热温度突破时间，提高地热开采效率。2、将已加热的回灌水储存在干热岩储水系统内进行二次加热，还能够控制注水时间和注水量，补充储层压力，从而缓解地热开采引起的地面沉降等问题。3、通过地面上的一级过滤蓄水池收集地热尾水以及地面补给水来保证充足的回灌水量，能够减少水资源的浪费，节约开采成本。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的井下过滤装置示意图。图3为本专利技术的干热岩储水库平面示意图。图中：1-回灌井直井段；2-回灌井斜井段；3-地热水开采井直井段；4-地热水开采井水平井段；5-一级干热岩储水库；6-二级干热岩储水库；7-三级干热岩储水库；8-一级干热岩储水库斜井段；9-二级干热岩储水库斜井段；10-井下过滤装置；11-潜水泵；12-换热器；13-热用户端；14-一级过滤蓄水池；15-风电加热装置；16-地面温度监测装置；17-光电加热装置；18-二级过滤蓄水池；19-加热器；20-第四温度传感器；21-压力表；22-水表；23-第四阀门；24-第一温度传感器；25-第二温度传感器；26-第三温度传感器；27-第一阀门；28-第二阀门；29-第三阀门；30-地面输水管道；31-抽水管道；32-砾石；33-滤网；34-封堵器；35-分叉裂缝系统；36-地热水开采井水平井段的井筒；37-传输管道。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1-3所示，一种多能联合干热岩储能供暖系统，包括一级过滤蓄水池14，一级过滤蓄水池14与二级过滤蓄水池18连通，二级过滤蓄水池18通过传输管道37与回灌井直井段1连通，回灌井直井段1的底端通过回灌井斜井段2与干热岩储水系统进水端连通，干热岩储水系统的出水端通过地热水开采井水平井段4与地热水开采井直井段3的底端连通，地热水开采井直井段3内设置有潜水泵11，潜水泵11通过抽水管道31与换热器12内的第一换热通道一端连通，换热器12内的第一换热通道另一端与一级过滤蓄水池14连通，换热器12的第二换热通道两端分别与热用户端13连接，发电装置与二级过滤蓄水池18内的加热器19连接，地面温度监测装置16与二级过滤蓄水池18内的第四温度传感器20连接，地面温度监测装置16还通过穿过回灌井直井段1和回灌井斜井段2的监测导线与干热岩储水系统内设置的温度传感器连接，地热水开采井水平井段4上设置有第三阀门29。干热岩储水系统包括若干个干热岩储水库，各个干热岩储水库之间均通过干热岩储水库连接斜井段连接，各个干热岩储水库连接斜井段上均设置有阀门，各个干热岩储水库内均设置有温度传感器。干热岩储水库的形状为立方体或圆柱腔体，各个干热岩储水库自上至下沿设定坡度分布。各个干热岩储水库内均设置有分叉裂缝系统35。传输管道37上设置有压力表21、水表22和第四阀门23。发电装置为光电加热装置17或风电加热装置15。地热水开采井直井段3外套设有井下过滤装置10。回灌井直井段1与地热水开采井直井段3之间的水平距离至少为500m。本专利技术的具体实施步骤如下：1、通过地质勘探和资料分析确定地热水开采井直井段3井深为H（单位：m），回灌井直井段1和地热水开采井直井段3的水平距离为L（单位：m），干热岩储水系统水容量为W0，干热岩储水系统包括三个干热岩储水库，分别为一级干热岩储水库5、二级干热岩储水库6、三级干热岩储水库7，干热岩储水库的容量分别为W1、W2和W3。2、通过钻机钻取直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多能联合干热岩储能供暖系统，包括一级过滤蓄水池（14），其特征在于，一级过滤蓄水池（14）与二级过滤蓄水池（18）连通，二级过滤蓄水池（18）通过传输管道（37）与回灌井直井段（1）连通，回灌井直井段（1）的底端通过回灌井斜井段（2）与干热岩储水系统进水端连通，干热岩储水系统的出水端通过地热水开采井水平井段（4）与地热水开采井直井段（3）的底端连通，地热水开采井直井段（3）内设置有潜水泵（11），潜水泵（11）通过抽水管道（31）与换热器（12）内的第一换热通道一端连通，换热器（12）内的第一换热通道另一端与一级过滤蓄水池（14）连通，换热器（12）的第二换热通道两端分别与热用户端（13）连接，发电装置与二级过滤蓄水池（18）内的加热器（19）连接，地面温度监测装置（16）与二级过滤蓄水池（18）内的第四温度传感器（20）连接，地面温度监测装置（16）还通过穿过回灌井直井段（1）和回灌井斜井段（2）的监测导线与干热岩储水系统内设置的温度传感器连接，地热水开采井水平井段（4）上设置有第三阀门（29）。

【技术特征摘要】
1.一种多能联合干热岩储能供暖系统，包括一级过滤蓄水池（14），其特征在于，一级过滤蓄水池（14）与二级过滤蓄水池（18）连通，二级过滤蓄水池（18）通过传输管道（37）与回灌井直井段（1）连通，回灌井直井段（1）的底端通过回灌井斜井段（2）与干热岩储水系统进水端连通，干热岩储水系统的出水端通过地热水开采井水平井段（4）与地热水开采井直井段（3）的底端连通，地热水开采井直井段（3）内设置有潜水泵（11），潜水泵（11）通过抽水管道（31）与换热器（12）内的第一换热通道一端连通，换热器（12）内的第一换热通道另一端与一级过滤蓄水池（14）连通，换热器（12）的第二换热通道两端分别与热用户端（13）连接，发电装置与二级过滤蓄水池（18）内的加热器（19）连接，地面温度监测装置（16）与二级过滤蓄水池（18）内的第四温度传感器（20）连接，地面温度监测装置（16）还通过穿过回灌井直井段（1）和回灌井斜井段（2）的监测导线与干热岩储水系统内设置的温度传感器连接，地热水开采井水平井段（4）上设置有第三阀门（29）。2.根据权利要求1所述的一种多能联合干热岩储能供暖系统，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺娟，朱正文，白冰，雷宏武，王红伟，师莹琨，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42