[发明专利]一种地下人工热储构造

说明书

本发明公开了一种地下人工热储构造，包括热交换通道、注水井、生产井；所述热交换通道在横断面方向设置有周向裂隙或周向缝隙。本发明可因地制宜、量体裁衣选择最适应应用的地下人工热储构造构建方式，选择综合性价比高的技术施工工艺，做到简便、经济、满足使用需求；结合地上用热产业的现状和未来区域发展规划对用热产业进行前瞻性布局；可根据总用热量及用热产业的类型进行深度的工程设计，完善项目对实际应用的工程量和生产参数的计算；采热技术方案具备换热效率高、持续性久、系统运行稳定故障率低；实现合理综合投入产出性价比的经济指标。

技术领域

本发明涉及一种干热岩的热能开采应用领域，具体涉及一种地下人工热储构造。

背景技术

深层地热资源尤其是干热岩的热能开采应用方面，由于该储层的热储资源量相对比较丰富，而且现有诸多的开采技术日趋成熟，在未来能源市场作为可替代的可再生清洁能源开发条件均已具备。从近几十年来全球地热能综合开发与利用所取得的成就足以证明，对深层地热进行规模性的开采和广泛性的综合利用具备了可持续发展的条件。通过专利检索，发现已有技术均局限在一些理论模型，没有深入到与施工工程能力和供热产业寻求应用相结合进行地下人工热储构造的构建。在中国境内尚无应用深层地热进行工业化开采和应用的案例。在境外有部分应用案例，但仅局限在发电应用领域。

深层地热能综合应用的两大核心环节是：第一是选择优质资源的靶区点。该方面的内容在本发明人中国专利申请号CN201911138727.5已有详细说明。第二是构建一套适合地上用热产业高效利用的地下人工热储构造，以保障深层地热能开发项目具备采热效率高、持续性久、投入产出性价比合理。

当前地热能综合应用领域的技术人员和专家学者们，在构建地下人工热储构造方面，提出的方式方法在实际应用中仍存在诸多问题。例如，在工程实际实施过程中存在较大的技术难度；地上用热产业已形成的现状格局，包括未来用热产业的发展规划与地下热储构造无法进行合理化的匹配应用；项目投入产出回报率偏低，行业吸引资本的力度不强；在采热过程中，需大量抽取地下热水，造成地下水资源的严重破坏；从地下采出的热水或蒸汽水产生大量的结垢、造成设备堵塞无法正常运行等。由于深层地热开发与利用仍处在初期发展阶段，从业人员受知识面和经验等局限，现有专利仅仅是一些理论性的模型，缺乏从实际应用的考虑，专业知识单一，没有从多领域结合的角度去解决实际问题。深层地热能的开发与利用仍需政府从政策层面的大力支持和资本投资的力度加强。

发明内容

本发明提供一种地下人工热储构造，其解决具体问题的针对性来自于五个方面：第一，如何因地制宜，通过地勘获得当地地下热储资源的3D模型，量体裁衣选择最适应应用的地下热储构造构建方式？第二，如何选择综合性价比高的技术施工工艺，做到简便、经济、满足使用要求？第三，如何更好的结合地上用热产业的现状和未来区域发展规划对用热产业进行前瞻性布局？第四，针对地上产业的总用热量和用热产业的类型，对地下热储构造进行深度的工程设计？并完善项目对实际应用的工程量和生产参数的计算，编制出工程施工手册？第五，如何实现采热技术方案具备换热效率高、持续性久、系统运行稳定故障率低？如何实现合理综合投入产出性价比的经济指标？

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地下人工热储构造，至少包括设置于地下储热层并将地面注入的冷水加热的热交换通道、与热交换通道相连通将地面冷水注入的注水井、与热交换通道相连通将热交换通道加热的热水导出地面进行利用的生产井；所述热交换通道在横断面方向设置有周向裂隙或周向缝隙。

作为对上述技术方案的改进，所述热交换通道至少为一组，每一组热交换通道有若干个；当所述热交换通道为一组时，若干个所述热交换通道相平行设置；当所述热交换通道为两组时，同组内的若干个热交换通道平行设置，不同组的热交换通道平行设置或相交设置。

作为对上述技术方案的改进，所述热交换通道为竖井或为斜井；当所述热交换通道为斜井时，所述热交换通道的中心轴线与垂直方向的夹角为25°～45°。