本實用新型屬于干熱巖(EGS)技術，尤其是涉及干熱巖（EGS）單井循環(huán)采熱裝置。

背景技術：

2013年1月，國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合發(fā)出《關于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》，要求“大力推進地熱能技術進步，積極培育地熱能開發(fā)利用市場，按照技術先進、環(huán)境友好、經(jīng)濟可行的總體要求，全面促進地熱能資源的合理有效利用”。

2014年6月，國家能源局綜合司、國土資源部辦公廳發(fā)出《關于組織編制地熱能開發(fā)利用規(guī)劃的通知》，要求各地“近期地熱能開發(fā)利用規(guī)劃以淺層地溫能供暖（制冷）、中深層地熱能供暖及綜合利用為主，具備高溫地熱資源的地區(qū)可發(fā)展地熱能發(fā)電。遠期發(fā)展中溫地熱發(fā)電和干熱巖發(fā)電，并提高地熱綜合利用水平”。

常規(guī)地熱井，主要是從井中直接取出地下熱水向建筑物供暖。此技術簡單、實用、開發(fā)成本低，至今還在廣泛使用中。缺點是此種直取、直供、直排利用熱能的方式，造成極大的地下水資源和地熱能的浪費，還可造成城市地質(zhì)災害。盡管有人主張以深采淺灌來維護此項技術在城市供熱中的應用，但一口生產(chǎn)井需打2-3口回灌井，增加了供熱企業(yè)的成本。同時，回灌井因地質(zhì)問題，很難實現(xiàn)真正意義上的回灌，加之回灌成本高，因此，目前大多數(shù)供熱單位，均在回避回灌、違規(guī)經(jīng)營。

利用熱裝置技術為建筑供暖，已在國際上風行了30年。上世界90年代傳入我國后，一度出現(xiàn)過突飛猛進的勢頭。2010年已取得世界第二的成績，最高年增長率達40%以上。隨后開始下降，目前年增長率只有27%。究其原因，主要存在以下問題：1 地源熱裝置換熱孔施工需要較大空間，在建筑密度大的區(qū)域無法大面積實施，難以規(guī)模化發(fā)展。2 淺層地溫能，溫度低、用水量多、消耗電力大。3 水源熱裝置對水質(zhì)、水量、水溫有一定要求，利用淺層地溫水，其水質(zhì)差、水量小、水溫低，熱裝置難以正常運轉(zhuǎn)。4 回灌困難，浪費嚴重。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種較低成本，高效節(jié)能，熱能利用率高，低碳環(huán)保提取利用地熱能的干熱巖（EGS）單井循環(huán)采熱裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案：步驟1：依據(jù)供暖面積、地熱梯度，施工一定深度的兩徑直井一口，井徑和井深根據(jù)需熱量和地熱梯度計算確定。

步驟2：在兩徑直井內(nèi)建立導出系統(tǒng)，安裝導出管（16、18），導出管外填充絕熱材料（15、17），導出管的長度和絕熱材料的用量根據(jù)地熱能的供需量與地熱梯度計算確定。

步驟3：向?qū)С龉軆?nèi)注入工質(zhì)（依熱供需量計算），觀測工質(zhì)溫度變化情況，計算單位時間內(nèi)供熱效率，并將測量結果與需熱量對比，確定壓裂方案，技術參數(shù)根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)計算。

步驟4：在導出管內(nèi)建立換熱系統(tǒng)，安裝吸熱管（12、13）、技術管（8）、工質(zhì)濾清裝置（10、11），管串外部填充蓄熱材料（14），技術管（8）內(nèi)安裝座封器（9），工質(zhì)濾清裝置（10、11）和吸熱管（12、13）的實際尺寸根據(jù)地熱能的供需量計算確定。

步驟5：在導出管內(nèi)建立注入系統(tǒng)，安裝注入裝置（6）、注入管（7），上部與工質(zhì)容腔（5）連接，下部與吸熱系統(tǒng)的管串連接。

步驟6：在導出管內(nèi)建立排出系統(tǒng)，安裝排出管（3）、排出裝置（4），上部連接熱交換器（1）、工質(zhì)軟化裝置（2），排出裝置與熱交換器的工作能力根據(jù)地熱能的供需量計算確定。

步驟7：向?qū)С龉軆?nèi)一次性注入所需換熱用的內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)，注入量根據(jù)需熱量計算確定。

本實用新型由于采取了以上技術方案，其具有以下優(yōu)點：1利用新型復井儲水，僅單井即可節(jié)約占地空間50％以上。2 井位選定靈活、不受地域及場地限制、易普及。3 綠色環(huán)保，無廢氣、廢液、廢渣排放。4 水質(zhì)、水量、水溫有保證，利于熱裝置正常工作。5 取水方便，城市自來水、劣質(zhì)水改造后均可利用。6 水介質(zhì)反復循環(huán)利用，可保護節(jié)約城市地下水資源。7 水源穩(wěn)定、水溫可調(diào)、熱能利用率高，高效節(jié)能。8 無易燃、易爆裝置，使用安全。9 系統(tǒng)使用壽命長。地下及地面管材，耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，使用年限可達70年以上。10 井徑相對較小，又經(jīng)固井施工，水泥固結，地下無運動設備，不會造成地層垮塌，不會影響地面建筑及城市設施安全。11建井技術成熟、成本低、效率高。目前社會上大量閑置著2000m-4000m石油鉆機及優(yōu)秀鉆井施工隊伍，施工設備及人員易于組織，優(yōu)質(zhì)石油管材大量積壓，價格日趨下降。12 供熱系統(tǒng)易控制、易操作、易維護、易管理，占用人力少、后期維護費用低。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖

圖中（1）熱交換器、（2）工質(zhì)軟化裝置、（3）排出管、（4）排出裝置、（5）工質(zhì)容腔、（6）注入裝置、（7）注入管、（8）技術管、（9）座封器、（10、11)工質(zhì)濾清裝置、(12、13)吸熱管、(14)蓄熱材料、（15、17）絕熱材料、（16、18)導出管。

具體實施方式

1、根據(jù)前期地質(zhì)勘查，選取合適的干熱巖熱儲層位置，選定井位，依據(jù)需熱量、地熱梯度，施工一定深度兩徑直井一口。

2、對準熱儲層位置，安裝導出管（16、18）管串，在管串外填充絕熱材料（15、17）建成導出系統(tǒng)。

3、在導出管內(nèi)注入若干工質(zhì)（依熱供需量計算），觀測工質(zhì)溫度變化，計算干熱巖井段單位時間內(nèi)供熱量，并將測量結果與單位時間內(nèi)需熱量對比，確定壓裂方案，技術參數(shù)依地質(zhì)數(shù)據(jù)計算。

4、安裝吸熱管（12、13）、工質(zhì)濾清裝置（10、11）、技術管（8），管串外填充蓄熱材料（14）至設計井深位置。在技術管（8）中安裝座封器（9）。

5、安裝注入裝置（6）、注入管（7），管下端加座封器（9），注入管（7）上端與地面熱能利用設備以及工質(zhì)容腔（5）對接。

6、安裝排出裝置（4）、排出管（3），與熱交換器（1）和工質(zhì)軟化裝置（2）對接。

7、在導出管內(nèi)一次性注入系統(tǒng)所需要的循環(huán)工質(zhì)。

8、開動排出裝置（4），排出系統(tǒng)開始工作，通過熱交換器（1）工質(zhì)在熱能利用設備中循環(huán)，回流至工質(zhì)容腔（5），由注入裝置注入換熱系統(tǒng)。在換熱系統(tǒng)內(nèi)與干熱巖熱儲層中的熱能進行能量交換，吸收足夠熱能后再次進入導出系統(tǒng)進行下一個循環(huán)。

本實用新型的應用實例：干熱巖供暖

河南省鄭州市某住宅區(qū)干熱巖供暖項目。本項目總供暖面積40000㎡。

雙徑直井一口，技術特點：通過在井孔內(nèi)建立導出系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、排出系統(tǒng)將干熱巖熱能導出。各系統(tǒng)共同構成一個密閉的循環(huán)系統(tǒng)。

效益計算：（1）與燃煤鍋爐比較，替代標準使用煤：113.67噸/萬平方米/采暖季

（2）減少二氧化碳排放量：283.71噸/萬平方米/采暖季

（3）減少二氧化硫排放量：2.71噸/萬平方米/采暖季

應用此技術節(jié)約占地空間、節(jié)約水資源、降低成本、熱能利用率高、綠色環(huán)保、無廢氣、廢液、廢渣排放、社會效益顯著。