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龍圖騰網恭喜中國石油大學(華東)申請的專利深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力的預估方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119416596B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510020098.5，技術領域涉及：G06F30/23；該發明授權深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力的預估方法是由鞏亮;何圣鵬;章濤;朱傳勇;鄒慶睿設計研發完成，并于2025-01-07向國家知識產權局提交的專利申請。

本深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力的預估方法在說明書摘要公布了：本發明屬于地熱能開采技術領域，具體公開一種深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力的預估方法。用于解決現有方法計算量較大并且未考慮到深層復雜的地質條件及保溫內管選材的經濟性的問題。本發明構建同軸套管式換熱器瞬態換熱模型，綜合考慮復雜深層地質條件下地層的非均質性，以及地下滲流層存在多種不同滲透率和孔隙度的分布下滲流作用對地熱井取熱能力和地層傳熱的影響，并且考慮到地溫梯度的非均勻性以及不同深度下保溫內管選材的經濟性，基于有限元方法對內管流體、保溫內管、外管流體、外部套管、固井水泥、巖層之間的換熱過程進行了理論和建模分析。本發明在保證計算精度的前提下，提高了計算效率。

本發明授權深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力的預估方法在權利要求書中公布了：1.一種深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力的預估方法，其特征在于，構建同軸套管式換熱器瞬態換熱模型，其中，地熱井部分構建一維模型，地層部分構建三維模型，綜合考慮復雜深層地質地層的非均質性以及地下滲流層存在多種不同滲透率和孔隙度的分布下，滲流作用對地熱井取熱能力和地層傳熱的影響，并且考慮到地溫梯度的非均勻性以及不同深度下保溫內管選材的經濟性，基于有限元方法對內管流體、保溫內管、外管流體、外部套管、固井水泥、巖土之間的換熱過程進行建模分析，包含初始條件和邊界條件設置部分以及換熱過程數學計算部分，利用模型預估深層地熱井同軸套管式換熱器取熱能力和地層的溫度變化；所述初始條件和邊界條件設置部分包括：地層初始溫度的設置、固井水泥初始溫度設置、地熱井內流體初始溫度的設置、地熱井內流體入口溫度設置以及地層表面、底部和側面溫度設置；其中，地層的初始溫度由初始地溫梯度決定，固井水泥和地熱井內流體的初始溫度均采用同一深度下地層的初始溫度；地層表面溫度采用恒定溫度邊界條件，取大氣溫度，作為第一類邊界條件；地層底部溫度存在恒定的熱流密度，作為第二類邊界條件；地層側面溫度采用恒定溫度邊界條件，取初始地層溫度，作為第一類邊界條件；地熱井內流體入口溫度采用恒定注入溫度，作為第一類邊界條件；地層根據巖土物性分為n個部分，每一部分具有不同的導熱系數和地溫梯度，根據地溫梯度，地層的初始溫度分布為：Tg,1＝Tg,s+D1·z1，Tg,n＝Tg,n-1+Dn·Zn，式中，Tg,s代表地表溫度，Tg,1代表第一層地層沿深度方向的溫度分布，D1代表第一層地層的溫升梯度，z1代表第一層巖土的厚度，Tg,n代表第n層地層沿深度方向的溫度分布，Tg,n-1代表第n-1層地層沿深度方向的溫度分布，Dn代表第n層地層的溫升梯度，zn代表第n層巖土的厚度；深層地熱井同軸套管式換熱器的換熱過程為：當同軸套管式換熱器工作時，冷流體沿外部套管和保溫內管之間形成的環空區域向下注入地熱井，并存在兩種形式的換熱：一種是流體沿地熱井軸向上的熱傳導和熱對流，另一種是流體沿地熱井徑向上通過外管壁與地層之間的對流換熱以及通過內管壁與內管流體之間的對流換熱；當工作流體流至地熱井底部時，流動方向發生逆轉，熱流體沿內管向上流動，存在兩種形式的換熱：一種是沿地熱井軸向上的熱傳導和熱對流，另一種是沿地熱井徑向上通過內管壁和外管流體之間的對流換熱；地層部分存在兩種形式的傳熱：當無滲流作用時，傳熱形式為純導熱；當存在地下水滲流作用時，傳熱形式為熱傳導和熱對流同時作用；將流體和壁面之間的對流換熱等效成源項納入軸向換熱的數學方程，簡化為一維線元之間的換熱，流體軸向的能量平衡方程為： 式中，為哈密頓算子，ρf為流體密度，t為時間，A為內管的截面面積，Cp,f為流體的定壓比熱容，u為沿井軸方向上的平均流速，T為溫度，k為管材導熱系數，fD為摩擦因子，di為管道內徑，Qwall為流體通過管壁的換熱量；流體徑向的對流換熱方程為：Qwall＝hZeffText-Tf，式中，hZeff為表面傳熱系數，Text為管壁外控制體溫度，Tf為地熱井內流體溫度；對于通過內管壁進行換熱的流體：式中，r0為內管內徑，r1為內管外徑，hint為內管流體的表面傳熱系數，hext為外管流體的表面傳熱系數，kp為內管的導熱系數；地層部分存在兩種形式的傳熱，當存在滲流作用時，傳熱形式為熱傳導和熱對流同時作用，對于飽和滲流層中的流體流動采用達西定律來描述：式中，εp為巖土的孔隙度，t為時間，為哈密頓算子，ρf為流體的密度，u’是達西速度；對于單相流，考慮重力效應，達西速度表示為：式中，κ’為滲透率，μ為動力粘度，P為水的壓力，g為重力加速度，Z為水位；飽和巖土的能量守恒方程為：式中，Cp,f為流體的恒壓比熱容，Q為熱源，ρCpeff和keff分別為巖土的有效體積熱容和有效導熱系數；ρCpeff＝1-εpρsCp,s+εpρfCp,f，式中，ρs為巖土的密度，Cp,s為巖土的定壓比熱容；keff＝1-εpks+εpkf，式中，ks為巖土的導熱系數，kf為流體的導熱系數。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人中國石油大學(華東)，其通訊地址為：266580 山東省青島市黃島區長江西路66號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。