一种浅层地热水深层循环增温系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种浅层地热水深层循环增温系统和方法，涉及地热水开采利用技术领域，该系统包括地热井和底部筛管、下保温管、隔水塞和上保温管，地热井为双开井，底部筛管的顶端与下保温管的底端连接，下保温管的顶端与隔水塞连接，上保温管压坐于隔水塞的上表面，其中，上保温管和隔水塞设置于一开井内，且隔水塞设置于双开井的换径台阶，下保温管和底部筛管设置于二开井内，且下保温管和底部筛管均与二开井的井壁之间设有用于水‑岩热交换的环形空间。可在“浅层富水低热”而“深层高热缺水”的区域实施，将浅层低温地热水导流向深层进行升温，从而得到较高温度的地热水。

A system and method for deep circulation and temperature increase of shallow geothermal water

【技术实现步骤摘要】
一种浅层地热水深层循环增温系统及方法
本专利技术实施例涉及地热水开采利用
，具体涉及一种浅层地热水深层循环增温系统及方法。
技术介绍
地热水是地热资源之一，主要用于供暖、温泉疗养或提取溴碘硼等工业原料。东南沿海地热水资源极为丰富，约有温泉500余处，是温泉旅游疗养主要市场。该地区的地热类型大部分为隆起山地对流型，多受北东向区域性深大断裂控热，地热水赋存于断裂裂隙中，多在山间沟谷地带出露成泉，分布极为不均。目前，对流型地热区的地热勘查思路是就热找热，即在温泉出露区或控热断裂沿线通过地热井直接抽采断裂裂隙中赋存的地热水，该方法只能局限在地热水的排泄区寻找地热水，找热范围狭窄。同时，这些找热有利区多位于偏远山区，无法融入地热需求旺盛的城市与景区格局中，开发利用难度较大，极大限制了地热水疗养的普及。东南沿海地热带是高热流值分布区、断裂裂隙发育区、大气降水丰富区，存在浅层富水低热、深层高热缺水困局。在以往的地热盲区找热中常常由于断裂纵向深度不足、含水层过浅、地热水循环深度有限，勘查出的地热水水量与水质达标，但水温较低，不满足洗浴要求。应对方法或是抽采后人工加热，导致温泉品位降低，游客不信任；或是直接废弃，造成经济和资源的重大浪费。与此同时，该区域实施的大量地热井表明，在穿过浅层含水层后，地温梯度常常保持在4-7℃/100m区间，显著高于浅部，千米以浅的地热井井底温度常常达50-70℃。但是，在该深层处却面临“高热缺水”的问题，大量的地热能不能利用。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种浅层地热水深层循环增温系统及方法，以解决现有技术中由于浅层富水低热、深层高热缺水而导致的浅层地热水温度不够、深层地热能浪费、浅层低温理疗地热水与深层高温缺水地热能不能结合利用的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，一种浅层地热水深层循环增温系统，其包括地热井和底部筛管、下保温管、隔水塞和上保温管，所述地热井为双开井，双开井的一开井的底部位于主、次断裂裂隙含水层交汇处上方50-100m，双开井的二开井的底部位于地底1000-1500m深处，所述底部筛管的顶端与所述下保温管的底端连接，所述下保温管的顶端与所述隔水塞连接，所述上保温管压坐于所述隔水塞的上表面，其中，上保温管和隔水塞设置于一开井内，且隔水塞设置于双开井的换径台阶，下保温管和底部筛管设置于二开井内，且下保温管和底部筛管均与二开井的井壁之间设有用于水-岩热交换的环形空间。进一步地，所述隔水塞包括固定筒、上限位板、遇水膨胀橡胶筒以及下限位板，所述上限位板和下限位板为环形板，上限位板与下限位板套设于固定筒的外侧，所述遇水膨胀橡胶筒设置于上限位板与下限位板之间。进一步地，所述遇水膨胀橡胶筒的外径较下限位板的外径大50mm以上，以便遇水膨胀橡胶筒具有径向向外和轴向向下两向膨胀隔水功能。进一步地，在所述上限位板的上表面设有用于稳定上保温管压坐的凹槽。进一步地，所述上保温管包括上保温内管和套设于上保温内管外的上保温外管，上保温内管与上保温外管同轴且等长，上保温外管与上保温内管之间设有保温间隙，在保温间隙内填充有保温材料；所述下保温管包括下保温内管和套设于下保温内管外的下保温外管，下保温内管与下保温外管同轴且等长，下保温外管与下保温内管之间设有保温间隙，在保温间隙内填充有保温材料。根据本专利技术实施例的第二方面，一种浅层地热水深层循环增温方法，其包括以下步骤：步骤S1，收集资料、综合研究、确定地热勘查靶区；步骤S2，对靶区采用地质测绘、联合剖面法以及可控源音频大地电磁测深法进行测量，查明主断裂裂隙含水层与次断裂裂隙含水层的地下空间展布情况与富水性、以及周边地层岩性情况；步骤S3，选择主断裂裂隙含水层与次断裂裂隙含水层在地下最大延伸深度的交汇处施工浅层地热水深层循环增温系统的地热井，地热井采用两开井，双开井的一开井的底部位于主、次断裂裂隙含水层交汇处上方50-100m，双开井的二开井的底部位于地底1000-1500m深处；步骤S4，地热井施工结束后，依次下入浅层地热水深层循环增温系统的底部筛管、下保温管、隔水塞、上保温管以及潜水泵，其中，下保温管和底部筛管均与二开井的井壁之间设有用于水-岩热交换的环形空间，通过潜水泵作用使浅层地热水在环形空间增温后抽出供人们利用。进一步地，在步骤S1中，在延伸大于10km、厚度大于20m的富水性主断裂沿线，选岩浆岩发育区、次断裂裂隙发育区、地温梯度大于3℃/100m区、以往钻孔已证实200m以深发育构造型含水层区等有利区作为地热勘查靶区。进一步地，在步骤S3中，地热井钻进过程中，每钻进50m进行一次系统测温，依据测温数据推算地温梯度，再依据地温梯度及孔底需求温度确定地热井的井深。本专利技术实施例具有如下优点：本专利技术实施提供的浅层地热水深层循环增温系统和方法，可在“浅层富水低热”而“深层高热缺水”的区域实施，将浅层低温地热水导流向深层进行升温，得到的地热水，较浅层的地热水温度明显升高，而升温过程充分利用了深层的地热能，不需要人为加热升温，避免被消费者认为是“假温泉”，导致后期难以开发，同时节省能源；解决了地热水形成条件苛刻，分布局限问题，通过本系统和方法，在有一定规模的富水性断裂分布区均可寻找到不同源的水与热，并进行融合，形成可供旅游疗养的地热水资源，找热范围更广泛；本系统和方法，浅层地热水是经过了一定深度循环自然增温的天然低温地热水，在循环过程中已吸附途径围岩中的矿物质，已具有良好的理疗功效，只是温度偏低，未达到直接洗浴要求，通过井内深循环吸收深层地热能升温，从而到达洗浴温度要求，同时富含矿物质，并非矿物质匮乏的地表水。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引申获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例1或2提供的一种浅层地热水深层循环增温系统的示意图。图2为本专利技术实施例1或2提供的浅层地热水深层循环增温系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例1或2提供的浅层地热水深层循环增温系统的隔水塞结构示意图；图4为本专利技术实施例2提供的浅层地热水深层循环增温方法的流程图。图中：1-地热井，2-底部筛管，3-下保温管，4-隔水塞，5-上保温管，6-主断裂裂隙含水层，7-次断裂裂隙含水层，8-一开井，9-二开井，10-换径台阶，11-环形空间，12-围岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浅层地热水深层循环增温系统，其特征在于，所述系统包括地热井和底部筛管、下保温管、隔水塞和上保温管，所述地热井为双开井，双开井的一开井的底部位于主、次断裂裂隙含水层交汇处上方50-100m，双开井的二开井的底部位于地底1000-1500m深处，所述底部筛管的顶端与所述下保温管的底端连接，所述下保温管的顶端与所述隔水塞连接，所述上保温管压坐于所述隔水塞的上表面，其中，上保温管和隔水塞设置于一开井内，且隔水塞设置于双开井的换径台阶，下保温管和底部筛管设置于二开井内，且下保温管和底部筛管均与二开井的井壁之间设有用于水-岩热交换的环形空间。/n

【技术特征摘要】
1.一种浅层地热水深层循环增温系统，其特征在于，所述系统包括地热井和底部筛管、下保温管、隔水塞和上保温管，所述地热井为双开井，双开井的一开井的底部位于主、次断裂裂隙含水层交汇处上方50-100m，双开井的二开井的底部位于地底1000-1500m深处，所述底部筛管的顶端与所述下保温管的底端连接，所述下保温管的顶端与所述隔水塞连接，所述上保温管压坐于所述隔水塞的上表面，其中，上保温管和隔水塞设置于一开井内，且隔水塞设置于双开井的换径台阶，下保温管和底部筛管设置于二开井内，且下保温管和底部筛管均与二开井的井壁之间设有用于水-岩热交换的环形空间。


2.根据权利要求1所述的浅层地热水深层循环增温系统，其特征在于，所述隔水塞包括固定筒、上限位板、遇水膨胀橡胶筒以及下限位板，所述上限位板和下限位板为环形板，上限位板与下限位板套设于固定筒的外侧，所述遇水膨胀橡胶筒设置于上限位板与下限位板之间。


3.根据权利要求2所述的浅层地热水深层循环增温系统，其特征在于，所述遇水膨胀橡胶筒的外径较下限位板的外径大50mm以上，以便遇水膨胀橡胶筒具有径向向外和轴向向下两向膨胀隔水功能。


4.根据权利要求2所述的浅层地热水深层循环增温系统，其特征在于，在所述上限位板的上表面设有用于稳定上保温管压坐的凹槽。


5.根据权利要求1所述的浅层地热水深层循环增温系统，其特征在于，所述上保温管包括上保温内管和套设于上保温内管外的上保温外管，上保温内管与上保温外管同轴且等长，上保温外管与上保温内管之间设有保温间隙，在保温间隙内填充有保温材料；所述下保温管包括下保温内管和套设于下保温内管外的下保温外...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海龙，白细民，曾马荪，周云荣，童涛，揭宗根，于云，
申请(专利权)人：江西省勘察设计研究院，
类型：发明
国别省市：江西;36