基于高导热材料填充漏失构造的深井换热器性能分析

地热供暖可有效缓解北方雾霾天气。干热岩虽然储量丰富,但增强型地热技术由于开发费用较高,裂隙控制以及避免诱发地震的技术尚不成熟,现阶段还不能商业化应用。水热型地热开发技术虽较成熟,但受资源条件的限制,开发规模较小。对于大多地区,受地质构造和资源禀赋的控制,单井产水量较低或者回灌难,开发经济效益较差。深井换热器(DBHE)技术是开采地热水低产区或回灌难地区热能的有效方式,但受制于岩石导热系数低,单井输出功率小,投资回收期长。为提高DBHE的输出功率,本文提出了增强型深井换热器(EDBHE),通过主动将高导热性能的复合填充剂流进漏失构造的方式提高岩石的导热性能,通过调节回压、密度和黏度来控制漏失量。研究结果表明,单井EDBHE十个采暖季的平均取热功率为1002.34 kW,是DBHE(424.45 kW)的2.36倍。而双井EDBHE十个采暖季的平均取热功率更是达到了27501.61 kW,且热输出稳定,每年的衰减率0.95%。EDBHE技术有效利用了出水量低或回灌难的水热型热储,大幅提高了其出力,扩大了地热供暖的应用范围。

中深层井下换热器联合热泵供暖系统性能提高技术途径分析

目前,我国地热资源出水量少、干孔以及回灌难,市场上缺乏有效的利用手段,深井换热器(DBHE)是利用该种资源的有效方式之一。针对出水量少、干孔以及回灌难的地热资源,为全面了解DBHE,本文通过试验和数学模拟的手段研究其性能,计算了其20年的运行情况,结果表明DBHE的取热性能年均衰减率低于0.5%。分析了岩石的温度分布和热阻,指出了岩石导热系数小是限制DBHE性能提高的主要因素。针对固井水泥、保温管、井身结构和系统运行,给出了优化设计方案和运行建议。同时,在开源方面,提出了采用填充高导热材料进入漏失构造的方案来提高地层的导热系数和输出热功率;在节流方面,充分利用废弃油气井改造为DBHE进行地热开发。