关中盆地中深层地热能开发“保水取热”供暖关键技术

关中盆地中深层地热资源丰富,热储层体积储存的总热量为3.23×10^18 kcal,相当于标准煤4.61×10^11t,为该区冬季供暖提供了保障。在中深层地热能供暖方面,已形成了封闭式的“保水取热”型换热系统(同轴套管换热和U型对接井换热),可以有效解决目前区内地热开发利用中遇到的问题。同轴套管换热系统COP和设备COP的平均值分别可达4.6和6.4,高于常规浅层地源热泵系统(分别约为3.3和2.5);入口流速在0.3m/s^0.7m/s对应的流量范围在11.29m^3/h^26.34m^3/h时,可为系统带来更好的性能。2100m的U型深埋管换热系统换热量可达0.48MW,埋管的影响半径为16m(第一次恢复期结束时);恒载条件下,地埋管浅部(深度<1200m)内外温差逐渐增多,向下相反。中深层地热井钻井方面,形成的井身结构设计与优化技术、“负位移”轨迹设计技术、全井段固井技术等技术为中深层地热能开发利用开辟了新途径。不同地埋管换热器中的延米换热量影响因素较多,在同一地质条件下,在2500m及其以深的地层,横埋管长大于200m的U型对接井延米换热量大于同轴套管井;同轴套管井和U型对接井都存在一个最佳保温深度;可以通过增大换热面积、增大平均温度差和增大传热系数的相关手段实现强化换热。