[发明专利]一种地热资源清洁高效开发系统及方法

说明书

本发明公开了一种地热资源清洁高效开发系统，包括若干个地热单井，地热单井包括第一井段、第二井段；第一井段内设置上部隔热采热管，第二井段内设置连通的下部隔热采热管和导热传热管；上部隔热采热管与第一井段之间形成第一环空；下部隔热采热管、导热传热管与第二井段之间形成第二环空；上部隔热采热管和下部隔热采热管之间通过流道变控器进行连接；每个地热单井通过井口装置与配液管线相连，配液管线与第一环空连通；上部隔热采热管与蒸汽返出管线连通；蒸汽返出管线与压力发电装置连接。本发明通过地热单井以及地热单井内上部隔热采热管、流道变控器、下部隔热采热管、导热传热管的设置，实现液态传热工质对干热岩地热的采集。

技术领域

本发明属于地热资源开发技术领域，具体涉及一种地热资源清洁高效开发系统及方法。

背景技术

在当前气候逐渐恶化、寻求发展新能源和可再生能源以及化石能源资源日益紧缺和核电安全备受争议的大背景下，寻求清洁能源及开展清洁能源的清洁开发利用是能源领域研究的热点问题。地热资源与传统化石能源相比，是清洁能源、可再生能源；与风能、太阳能相比，利用系数高、稳定性好；另外，地热的开发利用对于我国应对气候变化、大气污染问题以及改善能源结构、保证能源安全具有重要的战略意义。因此地热资源逐渐成为资源开发领域关注的热点。如何有效开采地热资源是现在能源领域亟需解决的问题，也是新能源开发领域及可再生能源开发领域研究的热点。

目前，开发利用地热资源的方法包括两种：(1)开采地下热水到地面(普通地热资源)；(2)压裂地热地层，注入流体，再将加热的流体采出地面(干热岩地热资源)。然而上述两种方法具有以下问题：(1)开采成本高，需要将大量热流体举升到地面，耗能严重；(2)污染严重，无论哪种方式，热流体均携带大量矿物质或者有害物质到地面，造成污染；(3)热能利用率低，热流体举升到地面过程中，存在热量耗散情况等。

因此，亟需开发一种针对地热资源的系统及方法，以减低开采成本、抑制环境污染及提高热利用效率。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地热资源清洁高效开发系统，以及该系统的开发方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地热资源清洁高效开发系统，包括若干个地热单井，所述地热单井包括由地面延伸至干热岩隔热层的第一井段、由干热岩隔热层延伸至干热层且沿干热层进行横向延伸的第二井段；各个地热单井的第二井段沿不同方位进行延伸；

所述第一井段内沿井段轴向方向设置有上部隔热采热管，所述第二井段内沿井段轴向方向依次设置有连通的下部隔热采热管和导热传热管；所述上部隔热采热管与第一井段之间形成第一环空；所述下部隔热采热管、导热传热管与第二井段之间形成第二环空；

所述上部隔热采热管和下部隔热采热管之间通过流道变控器进行连接；所述流道变控器将第一环空与下部隔热采热管连通，所述流道变控器将第二环空与上部隔热采热管连通；

每个地热单井通过各自的井口装置与各自的配液管线相连，所述配液管线与配液站相连；所述配液管线通过井口装置与相应地热单井中的第一环空连通；所述地热单井的上部隔热采热管通过井口装置与各自的蒸汽返出管线连通；

所述蒸汽返出管线与压力发电装置的输入端连接，所述压力发电装置的输出端与压力发电输出管线连接，所有压力发电输出管线汇聚为压力输出总管线。

优选的，所述第一井段内套有表层套管，所述表层套管内设置有技术套管，所述上部隔热采热管与技术套管之间形成第一环空。

优选的，所述表层套管位于井眼顶端的一端与井眼间封固有表层水泥环，所述技术套管位于干热岩隔热层内的一端与表层套管间设置有技套水泥环。