孔彦龙 地球物理学报：深井（套管）换热量究竟多大？
- 发表日期：2018-04-23 来源：地热能在线【关闭】
过去的2017年，深井换热成为地热业内讨论最热的主题之一。其换热量是讨论的核心问题。那么它的换热量究竟多大？
深井换热又称套管换热，是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环，基于热传导的方式与地层换热，从而以“取热不取水”形式开发地热能的技术。本文详细介绍了深井换热技术特点，评述其在国外的应用进展。国外的实践表明，深井换热延米功率均在200W以下，多不超过100W，换热量远小于基于热对流的取热方式，比如深井热水开采技术。本文针对我国北方典型地区地热地质条件，分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法（基于OpenGeoSys模拟平台）计算了短期（4个月）采热和长期（30年）采热情景下的换热量。解析法和数值法的结果均表明，延米换热功率上限不超过150W。在间断采热，即每天供热12个小时，停止12个小时的情景下，延米换热功率可以翻倍，但是总换热量基本不变，且水温在一天内的波动明显变大。对数值模型进行敏感性分析发现，在地温梯度一定的条件下，井深对延米换热功率影响不大，而地层热导率对其影响较为明显。最后指出，提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流，或者说，增加循环水与岩石的接触面积。
图 1 深井换热系统(a)套管轴向截面；(b)套管横截面
Fig. 1 Schematic disgram of coaxial deep borehole heat exchanger system(a) Vertical profile; (b) Horizontal cross-section.
过去的2017年，深井换热成为地热业内讨论最热的主题之一。其换热量是讨论的核心问题。那么它的换热量究竟多大？
深井换热又称套管换热，是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环，基于热传导的方式与地层换热，从而以“取热不取水”形式开发地热能的技术。本文详细介绍了深井换热技术特点，评述其在国外的应用进展。国外的实践表明，深井换热延米功率均在200W以下，多不超过100W，换热量远小于基于热对流的取热方式，比如深井热水开采技术。本文针对我国北方典型地区地热地质条件，分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法（基于OpenGeoSys模拟平台）计算了短期（4个月）采热和长期（30年）采热情景下的换热量。解析法和数值法的结果均表明，延米换热功率上限不超过150W。在间断采热，即每天供热12个小时，停止12个小时的情景下，延米换热功率可以翻倍，但是总换热量基本不变，且水温在一天内的波动明显变大。对数值模型进行敏感性分析发现，在地温梯度一定的条件下，井深对延米换热功率影响不大，而地层热导率对其影响较为明显。最后指出，提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流，或者说，增加循环水与岩石的接触面积。