[实用新型]干热岩多循环加热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用地下深部的热能并通过热交换获取地热能的热能转换系统，尤其是干热岩多循环加热系统。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源与环境问题越来越成为人类关注的主题，其中，干热岩作为一种深埋于地下的清洁能源，其蕴藏的热量十分丰富，但一直未得到大规模的开发利用。

目前，国内中深层地热能开采技术并不成熟，尚未发现关于多次循环加热的报导，而且关于人工压裂技术的报导较少。国际上则普遍采用单循环法获取地热能，其存在着地热能获取率和利用率低等缺陷。

例如，WO 2012/173916 A1公开了一种利用地热能的系统，该系统包括生产套管和位于生产套管中的生产管。生产套管与生产管之间形成有环形空间，该环形空间中设有封隔件。该系统采用单井操作，加热后的温度往往达不到要求，且地热能利用率低。

US 2013/112402 A1公开了一种地热井形成方法，所述地热井具有第一区段、第二区段以及将所述第一区段和所述第二区段彼此相连的弧形区段。该地热井在地下进行循环加热，其同样存在着“加热后的温度往往达不到要求，地热能利用率低”等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提出一种干热岩多循环加热系统，其可以通过在单次注水的情况下利用至少两次加热循环使得注入水与干热岩进行多次热交换，由此显著提高地热能利用率和热交换效率。

为此，根据本实用新型的一个方面，提出一种干热岩多循环加热系统，其包括：

注入井；

生产井；

流体通道，其分别与所述注入井和所述生产井流体连通并相对于地面处于一定深度处；

第一换热通道，其形成于地下干热岩中并相对于地面处于第一深度处，所述第一换热通道分别与所述注入井和所述生产井流体连通；

第二换热通道，其形成于地下干热岩中并相对于地面处于第二深度处，所述第二换热通道分别与所述注入井和所述生产井流体连通；

封隔装置，其由分别设置于所述注入井和所述生产井中的封隔件构成；以及

抽水管，其设置于所述生产井中；

其中，从所述注入井注入的水允许在依次流经所述流体通道、所述第一换热通道、所述第二换热通道后经由所述抽水管从所述生产井中排出，从而通过单次注水和至少两次不同深度的热交换完成包括至少两次加热循环的加热过程，

所述第二深度大于所述第一深度，所述一定深度小于所述第一深度和所述第二深度。

有利的是，所述第一换热通道和所述第二换热通道中的每一个由在所述注入井和所述生产井之间延伸的天然裂缝群或人工裂缝群构成。

有利的是，所述人工裂缝群可通过人工压裂法、例如水力压裂法或爆破碎裂法形成。

有利的是，为获取理想的热交换效果，所述第一深度被设定为3000米，所述第二深度被设定为4000米。

有利的是，所述流体通道由通过水力压裂法或爆破碎裂法形成的人工裂缝群形成或者由钻孔形成(优选由人工裂缝群形成)，所述流体通道在所述注入井和所述生产井之间延伸，所述一定深度为100-300米。

有利的是，所述注入井和所述生产井彼此平行地设置并且两者之间的水平距离为500-700米。

有利的是，所述注入井和所述生产井分别包括竖直区段和水平区段，所述第一换热通道在所述注入井的竖直区段和所述生产井的竖直区段之间延伸，所述第二换热通道在所述注入井的水平区段和所述生产井的水平区 段之间延伸。

有利的是，所述第二换热通道为形成于所述注入井的水平区段和所述生产井的水平区段之间的水平裂缝群，其与所述注入井的竖直区段和所述生产井的竖直区段之间的水平距离至少为500米。

有利的是，所述干热岩多循环加热系统还包括分别设置于所述注入井的竖直区段的侧壁和所述生产井的竖直区段的侧壁处的套管，所述封隔装置包括分别设置于所述注入井的竖直区段和所述生产井的竖直区段中的封隔件，所述流体通道设置于所述注入井的竖直区段和所述生产井的竖直区段之间，由此形成使得从所述注入井注入的水在经过所述流体通道、所述生产井的竖直区段、所述第一换热通道后返回所述注入井的竖直区段的流体通路。