单井循环地下换热系统健康运行的研究

单井循环地下换热系统的热源井现阶段共有三种:循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井。数值计算表明,渗透系数是传统回灌井和抽灌同井回灌难易程度的决定因素,填砾抽灌同井显著降低了灌压,循环单井没有回灌困难的问题。单井循环地下换热系统运行时会产生热贯通问题,尤其是填砾抽灌同井和循环单井。抽灌同井运行时的季节性储能很大程度地减轻了对含水层作为热源(汇)的依赖,而让其作为一种蓄热的载体。回灌问题、热贯通问题和季节性储能问题是单井循环地下换热系统能否长期健康稳定运行的关键影响因素。

单井循环地下换热系统及其应用前景

本文给出了单井循环地下换热系统的型式。单井循环地下换热系统的热源井现阶段共有三种:循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井。分析了单井循环地下换热系统的特点和它们之间的区别,综述了单井循环地下换热系统在国内外的应用现状。认为单井循环地下换热系统会有广阔的应用前景,但应用中应关注:回灌问题、热贯通问题和季节性储能问题。

层状热储大体积单井循环换热循环动力设备扬程模拟计算

本文以国内外现有裂隙热储和层状热储循环换热模型为基础,提出一种适用于河北平原馆陶组层状热储非稳定隔水层空间大体积单井循环换热取热不取水技术。该技术利用封隔器将热储段以隔水层为界分为上下两层,中间下入保温管,下抽上灌,顶端为井下换热器,以软水为换热介质,通过换热器换取地热流体中热量,达到取热不取水的目的。以河北东部平原地热井为例,按照黄金分割比例配置保温管外径,根据管材结构、流体流速、黏性系数、运动黏度等确定雷诺数,绘制莫迪图,划分流体状态,选择沿程阻力系数经验公式,模拟地热流体沿程水头损失、局部水头损失、水头提升值和动能水头,确定循环动力设备扬程。同时发现,局部水头损失为沿程阻力水头损失的0.23%~0.44%,水头损失以沿程阻力水头损失为主;当循环流量分别为30 m^(3)/h和50 m^(3)/h时,扬程分别为121.631 m和168.191 m。

单井循环地下换热系统初步试验研究

针对单井循环地下换热系统的研究不足,搭建了单井循环地下换热系统物理模拟的砂箱试验台,用于研究单井循环地下换热系统地下水流动和传热规律。开展了填砾抽灌同井取热工况的初步试验研究,结果表明,砂箱试验台能够很好的物理模拟填砾抽灌同井的取热工况,抽回水温度和观测点温度变化较平稳,且观测到了明显的热贯通现象。整个试验过程中,热源井的累积取热量为6828kJ,热贯通系数为0.288。