【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地热资源开发，具体为一种集成式地热能资源深层开发系统。
技术介绍
1、随着页岩油等非常规油气资源的开发，大斜度井和水平井技术在油气田开采中得到了广泛应用。这些井型能够有效提高油气藏的接触面积和开采效率，但同时也带来了井壁稳定性、压裂设计等方面的挑战。在页岩油大斜度井的开采过程中，准确计算井壁应力及岩石力学参数对于井筒稳定性评价、压裂方案设计以及裂缝扩展预测具有重要意义。
2、但是现有的测井技术没有实时监控子模块，导致无法实时收集和分析系统运行数据，从而无法确保能源生产与消费的透明度和可控性。同时缺乏实时数据反馈，操作人员无法迅速响应系统变化，如设备故障或能源需求波动，降低了系统的可靠性和稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种集成式地热能资源深层开发系统。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种集成式地热能资源深层开发系统，所述系统包括：资源勘探评估模块、数据采集与处理模块、钻井与完井模块、地热能提取转换模块、能源管理与调度模块、能源存储与备份模块、安全监控响应模块、维护与维修模块、节能与优化模块和环境保护与监测模块；
3、所述资源勘探评估模块首先对地热资源进行初步评估，并将数据传递给数据采集与处理模块，后者对数据进行深入分析，为钻井与完井模块提供精确的指导；钻井与完井模块完成后，地热能提取转换模块接管，从热储中提取地热能并进行转换，同时与能源管理与调度模块配合，确保能源的有效分配和利用p>
4、所述能源存储与备份模块作为系统的补充，提供了能源的储备能力，以应对需求波动或紧急情况；安全监控响应模块则实时监控系统的运行状态，与数据采集与处理模块和维护与维修模块紧密合作，及时发现并处理潜在的安全隐患，保障系统的稳定运行；节能与优化模块通过分析系统数据，提出节能措施和优化方案，进一步提高系统的能源利用效率；
5、所述环境保护与监测模块贯穿整个系统，通过监测和评估系统对环境的影响，确保开发活动符合环保标准，与数据采集与处理模块和安全监控响应模块共同维护环境的可持续性。
6、在一优选的实施方式中，所述资源勘探评估模块首先是通过地质调查和地球物理勘探方法，来识别潜在的地热资源区域；接着，进行地球化学分析，收集地下水样品，分析其化学成分，以判断热储层的特性；然后，利用钻探技术获取岩心样本，进行实验室分析，以确定岩石的热导率和孔隙率；最后，通过综合这些数据，使用地热资源评估软件进行热储模拟，预测地热田的生产能力和经济可行性；通过分析发现某地区的地热梯度较高，且地下水化学成分表明存在活跃的热液循环，从而确定该地区具有开发地热能的潜力；
7、所述数据采集与处理模块首先安装一系列传感器和监测设备，包括温度传感器、压力传感器和流量计，在钻井和完井阶段就开始收集数据；数据采集后，通过数据传输系统将实时数据发送到中央处理单元；在数据处理阶段，使用专门的数据处理软件对收集到的数据进行清洗、校准和分析，以生成热储层的实时状态图；通过分析井口温度和流量的变化数据，判断热储层的生产能力和稳定性。
8、在一优选的实施方式中，所述钻井与完井模块：该模块的运行流程从钻井设计开始，选择合适的钻井方法和设备，如旋转钻机或连续管钻机；在钻井过程中，不断监控钻井液的性能和井壁的稳定性，确保钻井安全；钻井完成后，进行完井作业，包括安装井壁套管、筛管和射孔，以及可能的压裂或酸化处理来提高储层的渗透性；在一个地热项目中，钻井团队首先使用旋转钻机钻至预定深度，然后安装套管和筛管，最后通过射孔作业完成井的完井。
9、在一优选的实施方式中，所述地热能提取转换模块：这个模块的运行流程包括从热储层抽取高温地热流体，通过热交换器将热能传递给工作流体，然后地热流体被重新注入地下或通过排放系统处理；工作流体在吸收热能后，其蒸汽或热气体被用来驱动涡轮发电机产生电能；在一个地热发电站中，抽取的地热流体通过热交换器加热有机工作流体，后者蒸发后驱动orc涡轮机发电。
10、在一优选的实施方式中，所述能源管理与调度模块包括：
11、实时监控子模块：负责收集和显示地热能系统的运行数据，包括能源生产量、消费量、设备状态；通过安装传感器和监控设备，实时传输数据到中央控制室，确保操作人员能够实时了解系统状态；
12、预测分析子模块：利用历史数据和机器学习算法，预测未来的能源需求和系统性能；包括需求预测、天气预测和设备性能预测，帮助制定更准确的能源生产和调度计划；
13、优化调度子模块：基于预测结果和实时数据，优化能源的生产和分配；通过调度算法，调整地热发电机组的工作模式，确保能源供应与需求最佳匹配；
14、需求响应管理子模块：管理需求响应活动，鼓励用户在高峰时段减少能源使用；实施动态定价策略，提供经济激励，通过智能电网技术远程控制用户设备；
15、能源存储管理子模块：监控和管理能源存储系统，包括电池储能和热能储存；确保存储系统的充放电平衡，优化储能利用效率，为电网提供备用能源；
16、多能源协同子模块：协调地热能与其他可再生能源和传统能源的使用；通过能源管理系统，实现不同能源之间的互补，提高整体能源系统的稳定性和效率；
17、用户交互子模块提供用户界面，允许用户参与能源管理和调度过程；开发用户友好的仪表板，展示能源使用信息，提供节能建议，支持用户参与需求响应程序；
18、系统安全与维护子模块确保能源管理与调度系统的安全运行，及时进行维护和故障排除；包括网络安全监控、系统健康状态检查、定期维护计划制定和执行。
19、在一优选的实施方式中，所述能源存储与备份模块使用热水蓄热系统，当地热发电量超过需求时，多余的电能被用来加热储热介质，在需要时释放热能来发电或供暖；这样，即使在能源需求高峰或地热能生产中断时，也能保证能源供应的连续性。
20、在一优选的实施方式中，所述安全监控响应模块实时监测井口压力、温度关键参数，并通过报警系统在参数异常时发出警报；如果监测到井口压力突然升高，系统会自动触发报警，并启动紧急停机程序，同时通知操作人员采取相应的应急措施。
21、在一优选的实施方式中，所述维护与维修模块包括定期检查设备、更换磨损零件、清洁和润滑运动部件；在设备发生故障时，运行流程转向故障诊断和维修，包括使用诊断工具定位问题、更换故障部件、测试设备性能以确保恢复正常运行；如果热交换器出现泄漏，维护团队会关闭系统，更换密封件，并对交换器进行压力测试以确保修复成功。
22、在一优选的实施方式中，所述节能与优化模块通过能源审计识别节能潜力，然后实施节能措施；通过分析运行数据，发现某台泵的能耗过高，于是安装变频驱动器来调整泵的运行速度，以匹配实际需求，从而降低能耗。
23、在一优选的实施方式中，所述环境保护与监测模块包括地下水化学成分、土壤污染和生态变化；如果监测到负面影响，将采取措施进行修复，包括建立水处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述系统包括：资源勘探评估模块、数据采集与处理模块、钻井与完井模块、地热能提取转换模块、能源管理与调度模块、能源存储与备份模块、安全监控响应模块、维护与维修模块、节能与优化模块和环境保护与监测模块；
2.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述资源勘探评估模块首先是通过地质调查和地球物理勘探方法，来识别潜在的地热资源区域；接着，进行地球化学分析，收集地下水样品，分析其化学成分，以判断热储层的特性；然后，利用钻探技术获取岩心样本，进行实验室分析，以确定岩石的热导率和孔隙率；最后，通过综合这些数据，使用地热资源评估软件进行热储模拟，预测地热田的生产能力和经济可行性；通过分析发现某地区的地热梯度较高，且地下水化学成分表明存在活跃的热液循环，从而确定该地区具有开发地热能的潜力；
3.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述钻井与完井模块：该模块的运行流程从钻井设计开始，选择合适的钻井方法和设备，如旋转钻机或连续管钻机；在钻井过程中，不断监控钻井液的性能和井壁的
4.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述地热能提取转换模块：这个模块的运行流程包括从热储层抽取高温地热流体，通过热交换器将热能传递给工作流体，然后地热流体被重新注入地下或通过排放系统处理；工作流体在吸收热能后，其蒸汽或热气体被用来驱动涡轮发电机产生电能；在一个地热发电站中，抽取的地热流体通过热交换器加热有机工作流体，后者蒸发后驱动ORC涡轮机发电。
5.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述能源管理与调度模块包括：
6.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述能源存储与备份模块使用热水蓄热系统，当地热发电量超过需求时，多余的电能被用来加热储热介质，在需要时释放热能来发电或供暖；这样，即使在能源需求高峰或地热能生产中断时，也能保证能源供应的连续性。
7.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述安全监控响应模块实时监测井口压力、温度关键参数，并通过报警系统在参数异常时发出警报；如果监测到井口压力突然升高，系统会自动触发报警，并启动紧急停机程序，同时通知操作人员采取相应的应急措施。
8.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述维护与维修模块包括定期检查设备、更换磨损零件、清洁和润滑运动部件；在设备发生故障时，运行流程转向故障诊断和维修，包括使用诊断工具定位问题、更换故障部件、测试设备性能以确保恢复正常运行；如果热交换器出现泄漏，维护团队会关闭系统，更换密封件，并对交换器进行压力测试以确保修复成功。
9.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述节能与优化模块通过能源审计识别节能潜力，然后实施节能措施；通过分析运行数据，发现某台泵的能耗过高，于是安装变频驱动器来调整泵的运行速度，以匹配实际需求，从而降低能耗。
10.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述环境保护与监测模块包括地下水化学成分、土壤污染和生态变化；如果监测到负面影响，将采取措施进行修复，包括建立水处理设施来净化排放的地下水，或实施生态修复项目来恢复受影响的植被；通过监测发现地热开发导致地下水质变化，环境保护团队会采取措施，包括建设反渗透水处理系统，以净化水质并保护生态系统。
...【技术特征摘要】
1.一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述系统包括：资源勘探评估模块、数据采集与处理模块、钻井与完井模块、地热能提取转换模块、能源管理与调度模块、能源存储与备份模块、安全监控响应模块、维护与维修模块、节能与优化模块和环境保护与监测模块；
2.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述资源勘探评估模块首先是通过地质调查和地球物理勘探方法，来识别潜在的地热资源区域；接着，进行地球化学分析，收集地下水样品，分析其化学成分，以判断热储层的特性；然后，利用钻探技术获取岩心样本，进行实验室分析，以确定岩石的热导率和孔隙率；最后，通过综合这些数据，使用地热资源评估软件进行热储模拟，预测地热田的生产能力和经济可行性；通过分析发现某地区的地热梯度较高，且地下水化学成分表明存在活跃的热液循环，从而确定该地区具有开发地热能的潜力；
3.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述钻井与完井模块：该模块的运行流程从钻井设计开始，选择合适的钻井方法和设备，如旋转钻机或连续管钻机；在钻井过程中，不断监控钻井液的性能和井壁的稳定性，确保钻井安全；钻井完成后，进行完井作业，包括安装井壁套管、筛管和射孔，以及可能的压裂或酸化处理来提高储层的渗透性；在一个地热项目中，钻井团队首先使用旋转钻机钻至预定深度，然后安装套管和筛管，最后通过射孔作业完成井的完井。
4.如权利要求1所述的一种集成式地热能资源深层开发系统，其特征在于：所述地热能提取转换模块：这个模块的运行流程包括从热储层抽取高温地热流体，通过热交换器将热能传递给工作流体，然后地热流体被重新注入地下或通过排放系统处理；工作流体在吸收热能后，其蒸汽或热气体被用来驱动涡轮发电机产生电能；在一个地热发电站中，抽取的地热流体通过热交换器加热有机工作流体，后者蒸发后驱动orc涡轮机发电。
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