一种深层地热井结构及废弃地热井的改造方法技术

本发明专利技术提供了一种深层地热井结构及废弃地热井的改造方法。该深层地热井结构包括：深层地热井本体和换热器；其中，深层地热井本体包括废弃地热井，废弃地热井的内壁上设有封堵层；换热器沿深层地热井本体的长度方向设置，并且，换热器与深层地热井本体的内壁之间留有空隙，以使换热器与深层地热井本体之间形成环形通道，换热介质在环形通道流动且与深层地热井本体四周的岩层进行换热，并在自换热器的末端流动至换热器内，以沿换热器抽至地面进行供暖。本发明专利技术对现有废弃地热井结构进行改造并利用，不仅降低投资，而且只采热不采水，在保护地下水和环境的同时产生经济价值，提升了地热采暖技术的单位投资取热量，以及地热供暖经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种深层地热井结构及废弃地热井的改造方法
本专利技术涉及新能源与节能环保
，具体而言，涉及一种深层地热井结构及废弃地热井的改造方法。
技术介绍
我国地域宽广，横跨多个气候带。在快速的经济社会发展中，随着人民对美好生活的追求越来越高，供热成为一个重要能源利用方向。供热的方式主要分为集中式供热和分布式供热。集中式供热一般指采用热电厂对一个较大的区域进行集中供热的方法，主要采用的一次能源是煤炭，但是随着我国环保形势的日益紧张，这种采用热电厂燃煤锅炉采暖的方式会排放大量的烟气，污染环境，使环境保护承压。另一种常见的方式分布式供热，当前在我国“煤改气、煤改电”的统一指挥下，很多城市普遍采用的分布式供热的热源一般有燃气锅炉、燃气壁挂炉和电空气源热泵，然而这些技术在运行过程中暴露出了许多的问题。第一个问题是运行费用高，煤改后采暖运行费由二十多元猛增至三十多至六十多元。以燃气壁挂炉为例，普遍运行费在40~50多元。集中供暖的燃气锅炉采暖费也在三十多元。严重拖累供暖企业及政府，供暖企业入不敷出，政府为保民生项目推出补贴，拖累地方财政。二是排放高。根据国家燃气锅炉排放要求，燃气锅炉二氧化硫排放在50mg/m³，氮氧化物排放在150~200mg/m³，颗粒物排放浓度在20mg/m³，烟气黑度≤1，如全部煤改后其规模和体量也是不能回避的。电空气源热泵使用电为驱动能源，在采暖区域的华北及东北区域，普遍使用火力发电，电作为二次能源也是使用煤这种一次能源转换来，采暖更改后，增加电量使用，增加火电厂的污染，污染依旧存在。因此在这种现实情况下，采用地热能作为供暖一次热源就是一种既环境友好而且运行费用还比较低的一种技术。目前地热能主要分为水热型地热和干热岩地热。水热型地热是目前地热能的主要利用方式，该方式采用地下含水热储层的热水直接抽至地面使用后回灌。但是由于水热型井回灌困难（或者不回灌）或无法同层回灌，地下水资源浪费，造成地表下沉等一系列问题，目前全国各地都对无法回灌或者回灌不达到要求的水热型地热井（通过取地下的热水，并加回灌井实现）进行取缔或者限制，对该技术形成了较大的约束。干热岩地热取热技术就是将地面的水注入地下，与地下的高温岩层换热后，循环至地面利用其热量后再注入高温岩层，如此循环往复使用。但是干热岩建设钻井的成本也比较高，由于一般换热面不够大，井深度有限，单位取热的投资也比较高。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种深层地热井结构及废弃地热井的改造方法，旨在解决现有水热型井回灌困难造成地下水资源浪费、干热岩地热钻井成本高的问题。一方面，本专利技术提出了一种深层地热井结构，该深层地热井结构包括：深层地热井本体和换热器；其中，所述深层地热井本体包括废弃地热井，所述废弃地热井的内壁上设有封堵层，用以封堵所述废弃地热井的原渗水通道；所述换热器沿所述深层地热井本体的长度方向设置，并且，所述换热器与所述深层地热井本体的内壁之间留有空隙，以使所述换热器与所述深层地热井本体之间形成环形通道，换热介质在所述环形通道流动且与所述深层地热井本体四周的岩层进行换热，并在自所述换热器的末端流动至所述换热器内，以沿所述换热器抽至地面进行供暖。进一步地，上述深层地热井结构，所述封堵层的顶壁向下设有钻孔，并且，所述钻孔为盲孔。进一步地，上述深层地热井结构，所述深层地热井本体还包括钻井，所述钻井通过贯穿所述封堵层的钻孔与所述废弃地热井相连通，并且，所述钻井自所述废弃地热井的底壁沿所述废弃地热井的高度方向向所述废弃地热井的下方延伸；或，所述钻井自所述废弃地热井的底壁向所述废弃地热井的下方一侧延伸。进一步地，上述深层地热井结构，所述深层地热井本体内沿其内壁设有固井套管，并且，所述固井套管沿所述深层地热井本体的高度方向延伸。进一步地，上述深层地热井结构，所述换热器沿所述深层地热井本体的高度方向分为若干段，包括：用以减缓内外换热介质换热的保温管、用以促使内外换热介质换热的换热管，并且，所述换热管设置在所述保温管的下方且与所述保温管相连通；所述保温管的末端与等温层之间的间距在第一预设范围内；在所述等温层处，所述换热器内外换热介质的温度相同；所述换热管的外壁上设有翅片；或，所述换热管上设有压花结构或开槽结构。另一方面，本专利技术还提出了一种废弃地热井的改造方法，该改造方法包括：包括如下步骤：清理步骤，将废弃地热井内清理干净，以作为深层地热井本体的一部分或全部；封堵步骤，向清理后的所述废弃地热井内下放封堵材料以在所述废弃地热井的井底形成封堵层，以封堵所述废弃地热井的原渗水通道；换热器安装步骤，在原渗水通道封堵后，在所述深层地热井本体的内部安装换热器，并且，所述换热器与所述深层地热井本体的内壁之间留有空隙，以使所述换热器与所述深层地热井本体之间形成环形通道；注液步骤，自所述环形通道的顶端向所述深层地热井本体的内部注入换热介质，换热介质在所述环形通道流动且与所述深层地热井本体四周的岩层进行换热，并自所述换热器的末端流动至所述换热器内，以沿所述换热器抽至地面进行供暖。进一步地，上述废弃地热井的改造方法，在所述封堵步骤之后且在所述换热器安装步骤之前，还包括：钻孔步骤，自所述封堵层的顶壁向下进行钻孔，钻至所述封堵层的底壁上方的第一预设高度处，或钻至所述封堵层下方的预设位置处，以使钻设的钻井与废弃地热井共同形成深层地热井本体。进一步地，上述废弃地热井的改造方法，在所述钻孔步骤之后且所述换热器安装步骤之前，还包括：套管安装步骤，沿所述深层地热井本体的内壁自地表处向所述深层地热井本体内下放固井套管进行固井，并对所述固井套管延伸至所述深层地热井本体内的底部进行封堵。进一步地，上述废弃地热井的改造方法，在所述钻孔步骤中，向所述封堵层下方进行钻孔时，钻设的井筒沿所述废弃地热井的高度方向向所述废弃地热井的下方延伸；或，自所述封堵层的底壁向所述废弃地热井的下方的一侧延伸。进一步地，上述废弃地热井的改造方法，所述换热器安装步骤安装的换热器沿所述深层地热井本体的高度方向分为若干段，包括：用以减缓内外换热介质换热的保温管、用以促使内外换热介质换热的换热管，并且，所述换热管设置在所述保温管的下方且与所述保温管相连通；所述保温管的末端与等温层之间的间距在第一预设范围内；在所述等温层处，所述换热器内外换热介质的温度相同；所述换热管的外壁上设有翅片；或，所述换热管上设有压花结构或开槽结构。本专利技术提供的深层地热井结构及废弃地热井的改造方法，将回灌困难或者废弃的地热井进行改造以形成深层地热井本体，通过深层地热井本体内的换热器使得深层地热井本体和换热器之间形成环形通道，以便换热介质在环形通道流动时与深层地热井本体四周的岩层进行换热，并在自换热器的末端流动至换热器内，以沿换热器抽至地面进行供暖；本专利技术中对现有废弃的地热井进行结构改造并利用，不但降低投资，而且只采热不采水，在保护地下水和环境的同时产生经济价值，提升了地热采暖技术的单位投资取热量，以及地热供暖经济性。进一步地，本专利技术中提供的换热器，通过设置在上部的保温管减缓换热器内外换热介质之间换热，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深层地热井结构，其特征在于，包括：深层地热井本体和换热器；其中，/n所述深层地热井本体包括废弃地热井，所述废弃地热井的内壁上设有封堵层，用以封堵所述废弃地热井的原渗水通道；/n所述换热器沿所述深层地热井本体的长度方向设置，并且，所述换热器与所述深层地热井本体的内壁之间留有空隙，以使所述换热器与所述深层地热井本体之间形成环形通道，换热介质在所述环形通道内流动且与所述深层地热井本体四周的岩层进行换热，并在自所述换热器的末端流动至所述换热器内，以沿所述换热器抽至地面进行供暖。/n

【技术特征摘要】
1.一种深层地热井结构，其特征在于，包括：深层地热井本体和换热器；其中，
所述深层地热井本体包括废弃地热井，所述废弃地热井的内壁上设有封堵层，用以封堵所述废弃地热井的原渗水通道；
所述换热器沿所述深层地热井本体的长度方向设置，并且，所述换热器与所述深层地热井本体的内壁之间留有空隙，以使所述换热器与所述深层地热井本体之间形成环形通道，换热介质在所述环形通道内流动且与所述深层地热井本体四周的岩层进行换热，并在自所述换热器的末端流动至所述换热器内，以沿所述换热器抽至地面进行供暖。


2.根据权利要求1所述的深层地热井结构，其特征在于，
所述封堵层的顶壁向下设有钻孔，并且，所述钻孔为盲孔。


3.根据权利要求1所述的深层地热井结构，其特征在于，
所述深层地热井本体还包括钻井，所述钻井通过贯穿所述封堵层的钻孔与所述废弃地热井连通，并且，所述钻井自所述废弃地热井的底壁沿所述废弃地热井的高度方向向所述废弃地热井的下方延伸；或，所述钻井自所述废弃地热井的底壁向所述废弃地热井的下方的一侧延伸。


4.根据权利要求1至3任一项所述的深层地热井结构，其特征在于，
所述深层地热井本体内沿其内壁设有固井套管，并且，所述固井套管沿所述深层地热井本体的高度方向延伸。


5.根据权利要求1至3任一项所述的深层地热井结构，其特征在于，
所述换热器沿所述深层地热井本体的高度方向分为若干段，包括：用以减缓内外换热介质换热的保温管、用以促使内外换热介质换热的换热管，并且，所述换热管设置在所述保温管的下方且与所述保温管相连通；
所述保温管的末端与等温层之间的间距在第一预设范围内；在所述等温层处，所述换热器内外换热介质的温度相同；
所述换热管的外壁上设有翅片；或，所述换热管上设有压花结构或开槽结构。


6.一种废弃地热井的改造方法，其特征在于，包括如下步骤：
清理步骤，将废弃地热井内清理干净，以作为深层地热井本体的部分或全部；
封堵步骤，向清理后的所述废弃地热井内下放封堵材料以在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，刘洪涛，
申请(专利权)人：广东中科光年数智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44