本实用新型专利技术公开了一种浅层地热能中增大换热面积装置，包括地埋管孔、高压油管、止水封隔器、高压泵站和水基压裂液箱，地埋管孔布置在待岩体破裂区域，地埋管孔内采用两止水封隔器上下布置封闭压裂点段，高压油管下端伸入到地埋管孔内的压裂点段内，高压油管外端连接到高压泵站的出液端，高压泵站进液端连接到水基压裂液箱。本实用新型专利技术通过油泵对浅层地热能区域打开加压产生裂隙，裂隙能够对增大浅层地热能中换热面积，提高换热效果，在规划区域内打出地埋管孔，使地埋管孔双重利用（换热和增加裂隙），大大降低了经济成本，设备简易，操作简单快捷，而且能够实现高压油管道的回收，降低污染。
A device for increasing heat exchange area in shallow geothermal energy
【技术实现步骤摘要】
一种浅层地热能中增大换热面积装置
本技术涉及一种浅层地热能中增大换热面积装置，属于浅层地热能
技术介绍
在当前力求经济节能低碳环保的大趋势下地热能以其节能环保等优势受到人们广泛的关注，浅层地热能作为清洁的可再生的能源,是国家大力探索和发展的新能源。所谓的地热能，就是一种来自地球内部的能量，具有强大的生命力，储存于地球内部的热量约为全球煤炭储量的1.7亿倍，并且每年从地球内部经地表三十的热量约1000亿桶石油的热当量。而浅层地热能是地球热能的重要组成部分，通常是指位于地球表层变温层之下，蕴藏在地壳浅部岩土体中的低温地热资源。在新能源和可再生能源中，浅层地热能是一种符合当下趋势具有竞争力的新能源，具有十分重要的意义。然而在浅层地热能的开发和利用过程中，难免会遇到各种各样的疑难杂症。其中，当利用水作为介质在地下进行换热过程中，有效的换热面积直接影响到地热能的利用效率。国内浅层地热能地质基础研究工作比较滞后，浅层地热能在我国起步并不晚。事实上，浅层地热能发展的好坏，取决于对地质条件的研究程度。当前，中国即将迎来一个浅层地热能开发利用的高潮，需要有大量能够研究浅层地热能结构和换热效果的专业队伍，这样在设计的过程中才能更合理地根据供暖面积来决定工程的施工方案。目前国内在地热能开发利用中换热面积的研究还少有听闻。有些学者提出应用爆破的方法来增加裂隙，以此增加岩体渗透率，改善传热特性。但是在地热能的开发中，几乎所有都是作为大型空调的利用（进行室内升温和降温），因此该工程都修筑于密集的建筑群区域，如果应用爆破的方法来增大换热面积会大大影响工程体的稳定性。也有一些学者提出应用化学物质(HCL)与岩体的反应来增大岩体的通透性，以此增大换面面积。但该方法最大的问题在于污染地下水质，并且受地下岩体的化学性质影响较大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供一种浅层地热能中增大换热面积装置，以解决上述现有技术中存在的问题。本技术采取的技术方案为：一种浅层地热能中增大换热面积装置，包括地埋管孔、高压油管、止水封隔器、高压泵站和水基压裂液箱，地埋管孔布置在待岩体破裂区域，地埋管孔内采用两止水封隔器上下布置封闭压裂点段，高压油管下端伸入到地埋管孔内的压裂点段内，高压油管外端连接到高压泵站的出液端，高压泵站进液端连接到水基压裂液箱。优选的，上述高压油管安装有流量计。优选的，上述地埋管孔的孔口处安装有井架，井架悬吊高压油管。优选的，上述一种浅层地热能中增大换热面积装置，还包括测试井孔，测试井孔距离地埋管孔5m。优选的，上述高压泵站连接到控制台，控制台还连接有流量计和数据采集终端。本技术的有益效果：与现有技术相比，本技术通过油泵，对浅层地热能区域打开加压产生裂隙，裂隙能够对增大浅层地热能中换热面积，提高换热效果，在规划区域内打出地埋管孔，使地埋管孔双重利用（换热和增加裂隙），大大降低了经济成本，设备简易，操作简单快捷，而且能够实现高压油管道的回收，降低污染，采用支撑剂使得产生的裂隙可靠，不易封闭，换热效果提高明显，对邻近建筑设施影响小。附图说明图1是本技术的水力喷射致裂增大换热面积原理图；图2是本技术用于现场的设备示意图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本技术进行进一步介绍。实施例1：如图1-2所示，一种浅层地热能中增大换热面积装置，包括地埋管孔1、高压油管2、止水封隔器3、高压泵站5和水基压裂液箱7，地埋管孔1布置在待岩体破裂区域，地埋管孔1内采用两止水封隔器3上下布置封闭压裂点段，高压油管2下端伸入到地埋管孔1内的压裂点段内，高压油管2外端连接到高压泵站5的出液端，高压泵站5进液端连接到水基压裂液箱7。优选的，上述高压油管2安装有流量计6。优选的，上述地埋管孔1的孔口处安装有井架4，井架4悬吊高压油管2。优选的，上述一种浅层地热能中增大换热面积装置，还包括测试井孔11，测试井孔11距离地埋管孔5m。优选的，上述高压泵站5连接到控制台8，控制台8还连接有流量计6和数据采集终端9。实施例2：贵州省清镇市某浅层地热能开发利用工程中，由于贵州省卡斯特地貌下地质条件复杂，有一块规划为地下换热的地埋管区域遇致密的碳酸盐岩。因此地下水流通困难，导致换热效果较差。现需要对该区域内地下岩体进行改造（增大地下换热面积），改善换热效果。针对上述情况，本专利技术采用一种浅层地热能中增大换热面积装置的操作方法，该方法包括以下步骤：（1）了解工程岩体的水文地质情况，通过前期物探资料（地下岩体的裂隙、水系发育以及温度场分布）掌握致裂区域附近岩体中地应力大小（通过地质钻孔取芯，进行试验测试）和方向；（2）在规划的待岩体破裂区域内打出地埋管孔1，地埋孔间距为5m，直径为10cm；（3）在地埋管孔1中安装高压油管2和止水封隔器3，在地面架设井架4、高压泵站5、流量计6、水基压裂液箱7、控制台8及其数据采集终端9，测定压裂过程中的各特征点压力（高压泵中的液压即为岩石破裂压力）及开裂方位（通过水基压裂液的运动方向判断）；（4）在压裂点上下位置用止水封隔器3密封成压裂点段，高压油管2伸入到压裂点段内；（5）开启高压泵站5，通过高压泵站5的高压泵向地埋管孔1中的高压油管道输送水基压裂液，水基压裂液中混合有支撑剂，并逐渐增加高压泵的压力使岩体破裂；（6）记录压裂过程中高压泵站5上泵压表的读数，计算测点附近岩体中地应力大小和方向参数（通过高压泵中的液压和压裂位置埋深计算）；（7）等待压裂完成时停止增压，逐渐降低高压泵的压力，等待支撑剂完全进入致裂产生的裂隙时关闭高压泵；（8）回收高压油管，检测测试井孔11中岩体压裂裂隙12发育情况（通过水机压裂液的运动及分布情况）；致裂结束后，再对该区域地下裂隙发育情况、换热效果等进行检测。施工完毕后，检测结果显示该区域地下岩体的换热效果明显增加。通常情况下，硬度为Ⅳ级的岩石属于中等坚固岩石，在此岩石硬度级别上下的岩体也适用本专利技术的方法来进行施工。本专利技术浅层地热能中水力喷射致裂增大换热面积的方法在增加换热面积的效果明显、施工简单方便、节约资源，为施工安全提供了保障，并且该方法使用范围较广。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内，因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种浅层地热能中增大换热面积装置，其特征在于：包括地埋管孔（1）、高压油管（2）、止水封隔器（3）、高压泵站（5）和水基压裂液箱（7），地埋管孔（1）布置在待岩体破裂区域，地埋管孔（1）内采用两止水封隔器（3）上下布置封闭压裂点段，高压油管（2）下端伸入到地埋管孔（1）内的压裂点段内，高压油管（2）外端连接到高压泵站（5）的出液端，高压泵站（5）进液端连接到水基压裂液箱（7）。/n
【技术特征摘要】
1.一种浅层地热能中增大换热面积装置，其特征在于：包括地埋管孔（1）、高压油管（2）、止水封隔器（3）、高压泵站（5）和水基压裂液箱（7），地埋管孔（1）布置在待岩体破裂区域，地埋管孔（1）内采用两止水封隔器（3）上下布置封闭压裂点段，高压油管（2）下端伸入到地埋管孔（1）内的压裂点段内，高压油管（2）外端连接到高压泵站（5）的出液端，高压泵站（5）进液端连接到水基压裂液箱（7）。
2.根据权利要求1所述的一种浅层地热能中增大换热面积装置，其特征在于：高压油管（2）安装有流量计（6...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴鹏，商大成，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：新型
国别省市：贵州;52
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