中深层地热钻井换热供暖关键技术

• 序

• 前言

• 1绪论

• 2研究区地质和地温特征

• 3地热井钻井技术

• 4深层地热井原位试验研究

• 5地热能利用U型对接井换热特性研究

• 6同轴套管井换热特性及其与U型对接井的对比

• 7室内负荷模拟分析

• 8中深层地热能供暖节能智能控制技术

• 9工程案例及效果分析

• 参考文献

本书运用地质学、钻井工程、数值模拟、暖通空调、建筑节能、自动化控制等多学科的理论和方法，提出了利用U型对接井解决“保水取热”模式下开发中深层地热能的技术，优化了中深层地热钻探对接技术；结合原位实验建立了深埋管管内外耦合换热的三维全尺寸数值计算模型，对深埋管换热的主要影响因素和换热特性进行了全面研究；优化了建筑供暖方案，以最大限度地节能；建立了全局性节能智能控制系统，有效提高了系统节能和智能化程度；通过供暖示范项目的应用，形成了中深层地热钻井—换热—供暖一体化技术体系。相关成果已获中国煤炭工业协会科技二等奖和陕西省科技进步三等奖。

深层地热的利用可分为地热发电和直接利用两大类，而对于不同温度的地热

流体可能利用的范围如下：

（1）200～400℃直接发电及综合利用；

（2）150～200℃双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工；

（3）100～150℃双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品；

（4）50～100℃供暖，温室，家庭用热水，工业干燥；

（5）20～50℃沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。

许多国家为了提高地热利用率，而采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产联供，热电冷三联产，先供暖后养殖等。

深层地热资源是“热、矿、水”三位一体的资源，同时也是洁净的环保型能源，

可广泛应用于发电、供热供暖、医疗保健、温泉洗浴、种植养殖、旅游和房

地产开发等领域。地热资源是可再生资源，同时也可综合循环利用，具有无

污染、开发利用方便(直接利用)、开发价值高等特点，对提高城市品位、改

善城市环境、能源结构调整和改善人们的生活条件具有重要的意义，同时也

可取得显著的经济效益、社会效益和环境效益。从地学研究方面可以准确了

解地区的地层、构造、水化学类型等，为战略性地质工作和城市的发展提供

科学依据。

地热钻井地热钻探工程部署原则

1、在充分收集分析研究已有地质、地球物理、地球化学勘查资料的基础上，选择地热资源勘查开发代表性地段部署地热钻探工程；

2、以查明主要热储的类型、分布、埋藏条件、渗透性、地热流体质量、温度及压力，地热井的生产能力大小为重点；

3、勘查深度可根据主要热储类型、埋藏深度、当前的开采技术经济条件和市场需要确定，对于天然出露的带状热储类型，勘查深度一般控制在1000m内；隐伏的盆地型层状热储，勘查深度一般不超过4000m；

4、地热勘查应实行“探采结合”的原则，地热地质勘查钻孔能成井开采利用的，应按成井技术要求实施；地热开采井的钻井地质编录、测井、完井试验与地质资料收集整理除按成井技术要求实施外，还应按地质勘查要求，取全取准各项地热地质资料。

地热钻井地热钻井基本要求

1、地热钻井的基本要求包括：详细的岩芯编录、裂隙统计、采集岩石磨片样和化学分析样等方法，验证前期地热成矿模型（如地层、岩石、构造、重要的地质界线变化情况等）。

2、跟钻测温和综合测温，绘制纵向温度变化曲线，以科学掌握温泉水温。

地热钻井影响钻井成本的要素

1、井深 钻井越深，成本越高。

2、地质因素 钻井中地质构造的复杂程度 地质构造越复杂，变径越多，成本越高。

3、钻井的地理位置 这决定了钻井设备的搬运方式和动力来源，进而影响钻井成本。

4、钻机的进尺、动力大小和开孔直径 一般来说，进尺越深，要求的动力越大，成本也越高。2100433B