采灌一体的地热能可持续开发利用系统的制作方法

本实用新型涉及地热能开发利用技术领域，尤其涉及一种采灌一体的地热能可持续开发利用系统。

背景技术：

地热能是一种绿色低碳，可循环利用的可再生资源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定性好、利用系数高等特点。目前主要用于发电、供暖(制冷)、洗浴(浴疗、保健)、农业温室(观光农业)及旅游观光等方面。它对于未来能源供应与节能减排的巨大潜力，受到了世界各国高度认同与重视。目前，国家正大力推进地热能的发展，但无序的开采会导致地下水位下降、地下水资源浪费等地质环境问题。现有技术中，回灌开发是国内外专家公认的地热开发的良性循环模式。在地热能开发利用中必须遵循采用抽灌井组进行地热能的开发利用，严格遵循“同层原水回灌”、“以灌定采”原则。回灌有以下主要优点：补充热储可开采量，变静态储量为动态储量；回灌水在地下经地层加热后，重新开采，可更多地利用地热能，缓解由于大量开采地热水可能诱发的地质灾害。

目前，地热能开发利用以“一采一灌”、“一采两灌”系统为主，设备主要包括：抽水泵、换热系统、过滤装置、排气装置、加压装置串联而成。地热能开发利用系统主要有以下特点：①地热能开发利用系统主要以单独开采或回灌系统为主，开采与回灌配套运行系统还不完善；②系统根据井深、热储、水质等特征可减少或增加适当的装置配备；③系统设计与热储特征及回灌难易程度关系密切。目前主要的采水-回灌地热能利用系统根据热储性质可分为砂岩热储系统和碳酸盐岩热储系统。地下热水开采利用时是一个动态的过程，包括水温、水量、压力、动水位埋深、回灌量等参数都在不停的变化，系统原理虽然简单，但在实际工程中，往往各类自动化控制系统难以有效衔接，系统运行在特殊工况时会不稳定。再次，以往系统设计时未充分考虑系统运行的便捷性，在地热井需要回扬或者维修时，需要将水泵从开采井内提出，然后下入另一口井内，所有管路及设备都需要重新进行布设，没有达到可持续开采利用的便捷性保障。

技术实现要素：

针对上述问题中的至少之一，本实用新型提供了一种采灌一体的地热能可持续开发利用系统，通过将开采井与回灌井采用并行管路闭环设计，通过调节管路上阀门的开闭实现开采井与回灌井互换，且单口井可同时进行地热水的开采与回灌，从而达到地热能可持续开采利用的目的，实现地热能的可持续开采利用。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种采灌一体的地热能可持续开发利用系统，包括：至少两口地热井、变频潜水泵、换热系统、过滤装置和排气装置；每口所述地热井中分别设置有一台所述变频潜水泵，所有的所述变频潜水泵均通过管道输出至所述换热系统的入口；所述换热系统的出口依次与所述过滤装置和所述排气装置相连通，所述排气装置的出口分别通过管道输出至所有的所述地热井中；所有的所述地热井中的所述变频潜水泵出口分别设置一阀门，所述换热系统的入口与每口所述地热井相连的管道上分别设置一阀门，所述排气装置的出口与每口所述地热井相连通的管道上分别设置一阀门。

在上述技术方案中，优选地，地热能可持续开发利用系统包括两口所述地热井，分别为第一地热井和第二地热井；两台所述变频潜水泵分别设置于所述第一地热井和所述第二地热井中，并分别通过管道输出至所述换热系统的入口；所述换热系统的出口依次与所述过滤装置和所述排气装置相连通，所述排气装置的出口分别通过管道输出至所述第一地热井和所述第二地热井中；所述第一地热井和所述第二地热井中的两台所述变频潜水泵出口分别设置一阀门，所述换热系统的入口与所述第一地热井和所述第二地热井相连的管道上分别设置一阀门，所述排气装置的出口与所述第一地热井和所述第二地热井相连通的管道上分别设置一阀门。

在上述技术方案中，优选地，所述地热井中的其中之一作为开采井，其余的所述地热井之一作为回灌井，所述开采井中的所述变频潜水泵出口的阀门、所述开采井与所述换热系统的入口连接管道上的阀门以及所述排气装置的出口与所述回灌井连通的管道上的阀门设置为开启状态，其余所有阀门均设置为关闭状态，实现将所述开采井输出的地热流体回流至所述回灌井。

在上述技术方案中，优选地，所述第一地热井和所述第二地热井的其中之一作为开采井，另一作为回灌井，所述开采井中的所述变频潜水泵出口的阀门、所述开采井与所述换热系统的入口连接管道上的阀门以及所述排气装置的出口与所述回灌井连通的管道上的阀门设置为开启状态，所述回灌井中的所述变频潜水泵出口的阀门、所述回灌井与所述换热系统的入口连接管道上的阀门以及所述排气装置的出口与所述开采井连通的管道上的阀门设置为关闭状态，实现将所述开采井输出的地热流体回流至所述回灌井。

在上述技术方案中，优选地，通过将所述排气装置的出口与所述回灌井连通的管道上的阀门设置为关闭状态，将所述排气装置的出口与所述开采井连通的管道上的阀门设置为开启状态，实现将所述开采井输出的地热流体回流至所述开采井。

在上述技术方案中，优选地，所述换热系统将所述变频潜水泵抽取的地热流体的热量进行换热提取，并将换热后的地热流体通过过滤装置滤除固体颗粒，通过排气装置去除地热流体中的气体，再排入某一所述地热井中。

在上述技术方案中，优选地，所述过滤装置包括粗过滤装置和精过滤装置，所述粗过滤装置设置于所述精过滤装置的上游，所述粗过滤装置的过滤孔径大于所述精过滤装置的过滤孔径。

在上述技术方案中，优选地，所述阀门采用电磁阀、电动阀、液动阀、气动阀或手动阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过将开采井与回灌井采用并行管路闭环设计，通过调节管路上阀门的开闭实现开采井与回灌井互换，且单口井可同时进行地热水的开采与回灌，从而达到地热能可持续开采利用的目的，实现地热能的可持续开采利用。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的采灌一体的地热能可持续开发利用系统的结构示意图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

1.第一地热井，2.第二地热井，3.变频潜水泵，4.换热系统，5.过滤装置，51.粗过滤装置，52.精过滤装置，6.排气装置，a、b、c、d、e、f.阀门。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1所示，根据本实用新型提供的一种采灌一体的地热能可持续开发利用系统，包括：至少两口地热井、变频潜水泵3、换热系统4、过滤装置5和排气装置6；每口地热井中分别设置有一台变频潜水泵3，所有的变频潜水泵3均通过管道输出至换热系统4的入口；换热系统4的出口依次与过滤装置5和排气装置6相连通，排气装置6的出口分别通过管道输出至所有的地热井中；所有的地热井中的变频潜水泵3出口分别设置一阀门，换热系统4的入口与每口地热井相连的管道上分别设置一阀门，排气装置6的出口与每口地热井相连通的管道上分别设置一阀门。

在该实施例中，通过将开采井与回灌井采用并行管路闭环设计，通过调节管路上阀门的开闭实现开采井与回灌井互换，从而达到地热能可持续开采利用的目的，实现地热能的可持续开采利用。

在上述实施例中，优选地，地热能可持续开发利用系统包括两口地热井，分别为第一地热井1和第二地热井2；两台变频潜水泵3分别设置于第一地热井1和第二地热井2中，并分别通过管道输出至换热系统4的入口；换热系统4的出口依次与过滤装置5和排气装置6相连通，排气装置6的出口分别通过管道输出至第一地热井1和第二地热井2中；第一地热井1和第二地热井2中的两台变频潜水泵3出口分别设置阀门a和阀门f，换热系统4的入口与第一地热井1和第二地热井2相连的管道上分别设置阀门b和阀门c，排气装置6的出口与第一地热井1和第二地热井2相连通的管道上分别设置阀门d和阀门e。

在上述实施例中，优选地，地热井中的其中之一作为开采井，其余的地热井之一作为回灌井，开采井中的变频潜水泵3出口的阀门a、开采井与换热系统4的入口连接管道上的阀门b以及排气装置6的出口与回灌井连通的管道上的阀门e设置为开启状态，其余所有阀门均设置为关闭状态，实现将开采井输出的地热流体回流至回灌井。

在上述实施例中，优选地，第一地热井1和第二地热井2的其中之一作为开采井，另一作为回灌井，开采井中的变频潜水泵3出口的阀门a、开采井与换热系统4的入口连接管道上的阀门b以及排气装置6的出口与回灌井连通的管道上的阀门e设置为开启状态，回灌井中的变频潜水泵3出口的阀门f、回灌井与换热系统4的入口连接管道上的阀门c以及排气装置6的出口与开采井连通的管道上的阀门d设置为关闭状态，实现将开采井输出的地热流体回流至回灌井。在系统遇到特殊工况时，如地热井需要回扬或者维修时，可通过调节阀门，将回灌井与抽采井互换，达到地热供暖的稳定性需求。

在上述实施例中，优选地，通过将排气装置6的出口与回灌井连通的管道上的阀门e设置为关闭状态，将排气装置6的出口与开采井连通的管道上的阀门d设置为开启状态，实现将开采井输出的地热流体回流至开采井，单口井即可同时进行地热水的开采与回灌。

在上述实施例中，优选地，换热系统4将变频潜水泵3抽取的地热流体的热量进行换热提取，并将换热后的地热流体通过过滤装置5滤除固体颗粒，通过排气装置6去除地热流体中的气体，再排入某一地热井中。

在上述实施例中，优选地，过滤装置5包括粗过滤装置51和精过滤装置52，粗过滤装置51设置于精过滤装置52的上游，粗过滤装置51的过滤孔径大于精过滤装置52的过滤孔径，逐级过滤地热流体中可能存在的固体颗粒。

在上述实施例中，优选地，阀门采用电磁阀、电动阀、液动阀、气动阀或手动阀，优选采用电磁阀或电动阀，从而方便实现整体系统的电气化控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。