[实用新型]一种干热岩双层水平多分支换热井系统

说明书

本实用新型涉及一种干热岩双层水平多分支换热井系统，技术方案是，包括注水井和集汽井，注水井和集汽井均伸入地表以下的干热岩层，伸入干热岩层部分的注水井包括多个朝四周水平伸出的注水井水平段，集汽井有多个，伸入干热岩层部分的集汽井包括水平设置的集汽井水平段，每个注水井水平段上均设置有与其内腔相连通、呈向两侧水平伸出的多个注水水平段分支井，每个集汽井水平段上均设置有与其内腔相连通、呈向两侧水平伸出的多个集汽水平段分支井，本实用新型多个集汽井共用一个注水井，大大减少了钻井长度，增加干热岩层内注水井和集汽井的热交换面积，提高了热交换的效率，提高了干热岩发电的热量利用率。

技术领域

本实用新型涉及干热岩热交换井，特别是一种干热岩双层水平多分支换热井系统。

背景技术

干热岩(HDR)是指地下一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩(如花岗岩)类岩体，干热岩受地球深处的热辐射传导或高温岩浆侵入而固化后形成高温岩层，从理论上说，干热岩是一种地热资源。在学术界，干热岩有时被称为“热干岩”，其英文名称为“Hot Dry Rock”。干热岩的分布几乎遍及全球，随着地球向深部的地热增升，任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩，因此干热岩又被称为是无处不在的资源。

据美国麻省理工学院2006年报告显示，只要开发地球上3500-7500米深处2％的干热岩资源储量，其所能换热获得的热能量约为12.6X10²⁶J(焦耳)，相当于全球煤炭和石油、天然气等可采储量所含热量的30多倍。

据中国地调局2015年评价结果显示，全国陆域干热岩可采资源量(以2％计)相当于17 万亿吨标准煤，按照2016年的煤炭耗量计算，17万亿吨标准煤可以用3900年。

目前，人们对干热岩的开发利用，主要是发电。干热岩作为一种可再生的清洁能源，可在地热发电中得到广泛利用。干热岩地热发电不仅可大幅度降低发电成本而无任何污染，且不受季节、气候等制约，年均发电时间可达6000小时以上，其发电成本约为风电的1/2-1/3，约为光伏发电的1/5-1/8，具有很强的电价竞争力。干热岩发电的基本原理是：通过深井将高压水注入地下2000～6000米的岩层，使其渗透进入岩层人工压裂造出的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井将岩石裂隙中的高温水蒸气提取到地面；取出的水蒸气温度可达 150～600℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。现有的干热岩换热井型结构单一，多为单支斜井型，它伸入干热岩层的换热面积小，故其换热效率和换热量较低，难以实现高效率、低成本的干热岩发电产业。因此，其改进干热岩换热井型结构，提高换热效率就势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种干热岩双层水平多分支换热井系统，可有效解决现有干热岩换热井系统热交换量小且效率低的问题。

本实用新型解决的技术方案是，一种干热岩双层水平多分支换热井系统，包括注水井(又称压裂井)和集汽井(又称生产井、采热井)，注水井和集汽井均伸入地表以下的干热岩层，未伸入干热岩层部分的注水井和集汽井均设置有井壁(又称固井段)，伸入干热岩层部分的注水井包括多个朝四周水平伸出的注水井水平段，集汽井有多个，伸入干热岩层部分的集汽井包括水平设置的集汽井水平段，集汽井水平段的总数量与注水井水平段的总数量相等且一一对应，每个注水井水平段上均设置有与其内腔相连通、呈向两侧水平伸出的多个注水水平段分支井，每个集汽井水平段上均设置有与其内腔相连通、呈向两侧水平伸出的多个集汽水平段分支井，集汽井水平段位于与其对应的注水井水平段的正上方，集汽井水平段两侧的集汽水平段分支井位于与其对应的注水井水平段两侧的注水水平段分支井的正上方，注水井和集汽井的上口部均伸出地表，注水井的上口部通过第一输送管路与高压水泵的出水口相连，高压水泵的进水口与蓄水池的出水口相连，每个集汽井的上口部分别通过第二输送管路与发电设备的蒸汽进口相连，发电设备的循环水出口与蓄水池的进口相连，构成地热换热循环发电结构。