一種井筒內低品位余熱回收的串級式翅片重力熱管裝置的設計

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(東北石油大學 機械科學與工程學院，黑龍江大慶 163318)

0 引言

據估計全球存在約2 000萬～3 000萬個廢棄油井[1]，對廢棄油井中的地熱加以利用，獲得豐富的地熱資源，特別是回收相對難提取的井筒內低品位余熱，對于節能減排具有巨大的經濟與環境效益。重力熱管是一種依靠工質介質相變傳遞熱量的導熱裝置，由于具有高效的傳熱效率，在工程上得到廣泛運用[2-3]。重力熱管所涉及到的傳熱極限主要包括攜帶極限、沸騰極限和干涸極限。對于細長管，即當重力熱管蒸發段的長徑比較大時，首先考慮攜帶極限的問題[4-5]。為解決這一問題，有學者提出一種類似竹節式的多級分離式重力熱管結構，在每段熱管交界部位，安裝熱池裝置，通過二次交換原理，實現熱量的有效傳遞[6]。在井筒采油技術領域，有學者發明一種采油井井筒組合式重力熱管裝置[7]，該重力熱管放置于井下時，各重力熱管單元將熱量從井底依次向上傳遞至上一級單元，逐級向上傳遞至井口，提高井口流體的溫度，有效降低傳統超長重力熱管失效的風險，達到井口流體降黏的目的[8]。為了更好地解決超長重力熱管的攜帶極限問題以及達到提高傳熱效率的目的，本文提出一種新型井筒內低品位余熱回收的串級式翅片重力熱管裝置。該裝置采用多個熱管節串級的形式，根據井深確定熱管節參數與自下而上沸點依次降低的合適工質，保證熱循環的有效性，消除攜帶極限的問題；……