被弃油井注采中深层地热能的改造及取热研究
发布时间：2021-08-24 06:28
随着现在社会发展,能源短缺及环境污染成为我们面临的主要问题,特别是我国供暖问题,对于可再生能源的开发利用已迫在眉睫。地热能是一种相对可靠的可再生能源,越来越受到人们的重视,由于中深层地热能资源丰富而深厚,具有分布广、储存量大、可靠稳定、环保清洁等特点,开发潜力巨大,因此被利用的越来越多,但深井钻孔埋管换热器也存在打井难度大,造价高等问题。在油田的开发后期,许多石油储层耗尽,油井被废弃。实际上,在全球范围内已经生产了大约20.3亿个废弃井,如封堵不当可能导致安全隐患或泄漏而破坏环境。通常弃井所在含油气盆地中的地热资源较丰富,地温梯度和大地热流值较高。如能将弃井改造为弃井换热器,将井内通入循环水与岩土层通过套管方式实现中深层地热能的采集,其循环液不与岩石直接接触,可以解决再注入,腐蚀和结垢的问题,同时可以很好的缓解目前能源短缺及中深层热泵打井造价高的问题,改善环境,促进经济发展。文章充分利用现有弃井资源,对弃井进行了改造及取热运行等模拟研究。文章对中深层同轴换热器进行了概述,详细的介绍了弃用油井的成井过程及典型弃井的现有结构及其结构优化改造。介绍了数值计算方法的选用,提出了有限差分法求解计...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同轴换热器刨面图
山东建筑大学硕士学位论文-7-第2章被弃油井的优化改造2.1中深层同轴换热器概述目前，中深层地热能的开发受到了广大学者的重点关注。传统的地埋管换热器需要占用大量的场地，对于中国紧缺建筑用地的现状，其发展受到了严重的制约；其次，传统地埋管换热器通常有多个有一定间距的钻孔群组成，全年的冷热负荷平衡又是一个难以解决的现实问题。中深层热泵相对于浅层地埋管换热器系统而言，减少了地埋管的占地，对于土壤的温度利用也大大提高，而且由于其可以拉大钻孔埋管的间距，可以减小土壤冷热负荷不平衡的问题，因此可以在寒冷及严寒地区等热负荷占优的地域使用[50]。中深层同轴换热器的结构如图2.1、2.2所示，为了保证同轴换热器与地热井壁的紧密接触，提高换热器的换热性能，在地下钻一口地热井，然后对地热井进行固井，在地热井中安装同轴套管换热器，在同轴线套管与地热井壁之间的空隙内注入高导热性回填材料。图2.1同轴换热器刨面图图2.2同轴换热器横截面图其将低温水注入井中外管，循环流体与井下周围高温岩土在循环过程中进行换热，被加热的流体到井底时温度达到最高值，然后经内管流出换热器，将地下热量提出以供暖使用，在地上经换热器进行热交换后流体温度降低，低温流体再次经井下换热器环腔注入，继续此方式循环，从深层岩土取热利用，其优点是该系统为闭式循环系统，取热过程中不提取地下水资源且取热稳定高效[51]。但中深层地热能的应用也有其不足之处，随着深度的增加，地下的温度也随之升高。目前我们开采的地热水有几百米、上千米，甚至几千米深，地热井的钻井成本很高，且随着埋深的增加，成本会增加的更快，工程、地质风险也很大，特别是对于尚未进行地
山东建筑大学硕士学位论文-8-质调查的新区，或调查资料很少的地区，地热井的平均故障率为30％，甚至高达50％，因此，提高地热井勘探开发成功率，确保地热井钻探万无一失，对用户和施工单位都具有十分重要的意义[42]。中深层热井的现场及部分材料如图2.3、2.4、2.5所示。图2.3中深层地热打井装置图2.4同轴换热器外管材料图2.5同轴换热器内管材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用弃井开采中深层地热能名义取热量的模拟[J]. 满意,姜国心,杜甜甜,方亮,方肇洪. 山东建筑大学学报. 2019(04)
[2]北京平原区西北部大地热流与深部地温分布特征[J]. 雷晓东,胡圣标,李娟,姜光政,杨全合,李巧灵. 地球物理学报. 2018(09)
[3]煤矿井田内废弃油井风险分类及治理方案的选择[J]. 马智,张刚,马兴华,宋发银. 煤田地质与勘探. 2018(S1)
[4]废弃裸眼油井封堵治理方法应用[J]. 马智,马兴华,王永珠. 神华科技. 2018(06)
[5]中深层套管式地埋管换热器性能的参数分析[J]. 王德敬,胡松涛,高志友,方亮,邵珠坤,刁乃仁. 区域供热. 2018(03)
[6]地热供暖世界现状及中国清洁供暖的地热选择[J]. 郑克棪,陈梓慧. 河北工业大学学报. 2018(02)
[7]我国北方地区可再生能源供暖的思考与建议[J]. 胡润青,窦克军. 中国能源. 2017(11)
[8]北方某县城农村地区清洁采暖研究与应用[J]. 赵建博,石颖. 建筑热能通风空调. 2017(09)
[9]工质及隔热层对废弃油井单井地热发电的影响[J]. 刘建,张旭,程文龙. 太阳能学报. 2017(08)
[10]中深层地源热泵技术及应用研究[J]. 李宝备. 陕西建筑. 2017(08)
博士论文
[1]地源热泵系统中深层地埋管换热器的传热分析及其应用[D]. 方亮.山东建筑大学 2018
硕士论文
[1]中深层地热用井下同轴换热器取热特性研究[D]. 王子勇.河北工程大学 2019
[2]宿东矿区地温分布规律及影响因素分析[D]. 易家伟.安徽理工大学 2017
[3]同轴深井套管式地埋管换热器岩土热物性实验分析研究[D]. 谢宗标.安徽建筑大学 2017
[4]油田地热资源综合利用技术研究[D]. 刘联波.中国石油大学 2010
本文编号：3359466
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同轴换热器刨面图
山东建筑大学硕士学位论文-7-第2章被弃油井的优化改造2.1中深层同轴换热器概述目前，中深层地热能的开发受到了广大学者的重点关注。传统的地埋管换热器需要占用大量的场地，对于中国紧缺建筑用地的现状，其发展受到了严重的制约；其次，传统地埋管换热器通常有多个有一定间距的钻孔群组成，全年的冷热负荷平衡又是一个难以解决的现实问题。中深层热泵相对于浅层地埋管换热器系统而言，减少了地埋管的占地，对于土壤的温度利用也大大提高，而且由于其可以拉大钻孔埋管的间距，可以减小土壤冷热负荷不平衡的问题，因此可以在寒冷及严寒地区等热负荷占优的地域使用[50]。中深层同轴换热器的结构如图2.1、2.2所示，为了保证同轴换热器与地热井壁的紧密接触，提高换热器的换热性能，在地下钻一口地热井，然后对地热井进行固井，在地热井中安装同轴套管换热器，在同轴线套管与地热井壁之间的空隙内注入高导热性回填材料。图2.1同轴换热器刨面图图2.2同轴换热器横截面图其将低温水注入井中外管，循环流体与井下周围高温岩土在循环过程中进行换热，被加热的流体到井底时温度达到最高值，然后经内管流出换热器，将地下热量提出以供暖使用，在地上经换热器进行热交换后流体温度降低，低温流体再次经井下换热器环腔注入，继续此方式循环，从深层岩土取热利用，其优点是该系统为闭式循环系统，取热过程中不提取地下水资源且取热稳定高效[51]。但中深层地热能的应用也有其不足之处，随着深度的增加，地下的温度也随之升高。目前我们开采的地热水有几百米、上千米，甚至几千米深，地热井的钻井成本很高，且随着埋深的增加，成本会增加的更快，工程、地质风险也很大，特别是对于尚未进行地
山东建筑大学硕士学位论文-8-质调查的新区，或调查资料很少的地区，地热井的平均故障率为30％，甚至高达50％，因此，提高地热井勘探开发成功率，确保地热井钻探万无一失，对用户和施工单位都具有十分重要的意义[42]。中深层热井的现场及部分材料如图2.3、2.4、2.5所示。图2.3中深层地热打井装置图2.4同轴换热器外管材料图2.5同轴换热器内管材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用弃井开采中深层地热能名义取热量的模拟[J]. 满意,姜国心,杜甜甜,方亮,方肇洪. 山东建筑大学学报. 2019(04)
[2]北京平原区西北部大地热流与深部地温分布特征[J]. 雷晓东,胡圣标,李娟,姜光政,杨全合,李巧灵. 地球物理学报. 2018(09)
[3]煤矿井田内废弃油井风险分类及治理方案的选择[J]. 马智,张刚,马兴华,宋发银. 煤田地质与勘探. 2018(S1)
[4]废弃裸眼油井封堵治理方法应用[J]. 马智,马兴华,王永珠. 神华科技. 2018(06)
[5]中深层套管式地埋管换热器性能的参数分析[J]. 王德敬,胡松涛,高志友,方亮,邵珠坤,刁乃仁. 区域供热. 2018(03)
[6]地热供暖世界现状及中国清洁供暖的地热选择[J]. 郑克棪,陈梓慧. 河北工业大学学报. 2018(02)
[7]我国北方地区可再生能源供暖的思考与建议[J]. 胡润青,窦克军. 中国能源. 2017(11)
[8]北方某县城农村地区清洁采暖研究与应用[J]. 赵建博,石颖. 建筑热能通风空调. 2017(09)
[9]工质及隔热层对废弃油井单井地热发电的影响[J]. 刘建,张旭,程文龙. 太阳能学报. 2017(08)
[10]中深层地源热泵技术及应用研究[J]. 李宝备. 陕西建筑. 2017(08)
博士论文
[1]地源热泵系统中深层地埋管换热器的传热分析及其应用[D]. 方亮.山东建筑大学 2018
硕士论文
[1]中深层地热用井下同轴换热器取热特性研究[D]. 王子勇.河北工程大学 2019
[2]宿东矿区地温分布规律及影响因素分析[D]. 易家伟.安徽理工大学 2017
[3]同轴深井套管式地埋管换热器岩土热物性实验分析研究[D]. 谢宗标.安徽建筑大学 2017
[4]油田地热资源综合利用技术研究[D]. 刘联波.中国石油大学 2010
本文编号：3359466
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