[发明专利]一种盐类矿床中地热能的开采方法

说明书

技术领域

本发明属于地热能采集利用技术领域。更具体地，本发明涉及一种盐类矿床中地热能的开采方法。

背景技术

利用地热能发电作为一种清洁长效的发电方式，越来越受到人们的青睐。其主要的地热采集方法是对地下深层的岩石进行钻探，把水注入地下这些人工产生的、张开的连通裂隙带中。水与岩体接触后被加热，这些高温水产生蒸汽就可用于发电。这个概念本身模仿的是天然发生的热水型地热循环系统。目前，全球70多个国家运用地热发电都是采用的这种增强型地热系统。

目前，超深钻井技术发展到了相当的水平，盐类矿床的水平对接钻井技术已经成熟，以及深埋型盐类矿床的大量存在，使在盐类矿床中，利用水平对接钻井，对流循环溶解矿层形成通道，在通道中完成地层与循环介质的热能交换成为可能。但是，现阶段就盐类矿床地层的地热能采集利用而言，尚没有较为科学高效的方法，现有方法普遍存在着换热效率不高的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术所存在的不足，提供一种盐类矿床中地热能的开采方法，其具有更充足的热交换空间，循环能耗更小、换热效率更高。

本发明实现上述发明目的所采取的技术方案是：一种盐类矿床中地热能的开采方法，包括以下步骤：1)在盐类矿床上钻凿一对至多对水平对接井；2)可以在水平井中放置一条连续的筛管，用于防止水平井段因塑性变形闭合；3)通过注液井注入饱和盐水或者其他非溶盐液体进入盐层，经水平井向出液井流动，流向地热转换装置，再注入注液井中，不断循环。

本发明的优点在于，利用盐类矿床的可溶性特征，在地下可以建造相当规模的通道，与背景技术已经存在的方法相比，具有更充足的热交换空间，因此换热效率更高。考虑到开采地热的盐矿，一般选择深度很大的矿层，盐层塑性变形比较严重，可以在水平井中放置一条连续的筛管，如同支架，防止水平井段因塑性变形闭合。利用饱和盐水不再溶解盐的特性，将通道中的循环液改为饱和盐水，从而保持通道的稳定性。通过控制循环液的浓度，调节循环液对通道的溶解程度，可以保持通道的永久性安全使用。同时用饱和盐水作循环介质，注入井和返出井中的循环介质比重一致，因注入淡水与返出卤水的比重差异产生的能耗已经不存在，运行能耗仅为克服循环管道和通道沿程阻力的能耗，故而循环能耗更低。同时用饱和盐水作为导热介质，比纯淡水要优越，因为饱和盐水的比热容高于纯淡水。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例：山东省东营市垦利县岩盐矿床，埋深达3800-4200米，矿层厚度40米左右，盐矿品位90％，井下地层温度达120℃左右。是目前世界上拟开发的深度最大的岩盐矿床。盐层厚度不大，钻井深度大，开发成本是相当高的：一是钻井投入高，单对水平井投入超过5000万元，若形成一定生产规模，将要钻井10对左右；二是运行成本高，将卤水从4000米深下举出地面，采卤能耗将很高。

以山东东营垦利盐矿为例说明发明要点。

1.钻井

按一般盐矿水平对接井建造对井。钻直井A深度4000米左右至盐矿层E点，并淡水循环建造溶腔；距直井A地面距离550米左右钻定向井B，定向井于3850米左右C点造斜，曲率半径150米左右，至盐层D点开始水平钻进，与直井在E点溶腔内对接连通。

2.建槽

盐层中的水平井段长度400米左右，地层温度120℃。建槽就是扩大盐层中水平井段的直径到一定规模，防止水平井段因岩盐塑性变形而闭合。根据采盐一般要求，认为通道直径2米时可以有效防止通道闭合。为保险起见，正向建槽3天后，再逆向建槽3天，保证防止通道闭合的可靠性。

3.循环水力计算

为了计算更真实，设定如下条件：注水与回卤主管各长500米，管径500，钢管，5对井共用按流量按750m³/h计算阻力。注水与回卤支管各长300米，管径200，钢管。井内套管，内径150，直井长度4000米，水平井长度4085.5米。通道长度400米，直径2米。

正常采卤生产单井组采卤流量按150m³/h，采注比1.2，注水流量为180m³/h。按水力学计算沿程阻力损失：10.5mH₂O，通道中因为流速太低，沿程阻力损失忽略不计。

按比重差异产生的水头损失：计算本例中的比重差异产生的水头损失为800mH₂O。

即正常采卤过程中水头损失为810.5mH₂O。