[发明专利]地热井三环压裂缝及循环导热系统方法

说明书

本发明公开了一种地热井三环压裂缝及循环导热系统。本发明应用高导热的纳微米级石墨烯、石墨、活性炭等支撑剂和自生泡沫压裂液对地热井进行压裂，建成放射状外环导热不渗微裂缝、中环导热高渗主裂缝、内环隔热不渗填充缝等组成的立体自密闭、超大导热缝面的地热井三环压裂缝及循环导热系统。用单口井、单相液循环导热换热开采地热能，实现干热型和水热型地热能“大面积、微缝网，高导热、高换热，只取热、不采水，成本低、适用广”的清洁高效开发利用。

技术领域

本发明涉及一种地热井三环压裂缝及循环导热系统方法。

背景技术

地热能是蕴藏在地球内部的取之不尽、用之不竭、潜力巨大的自然热能。特别是水热型和干热岩等地热能是一种分布广、埋藏浅、资源量大、可再生的清洁新能源。在环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热能的合理开发利用已愈来愈受到重视，未来将发挥日益重要的作用。

但是，现有的水热型地热能的“采水取热”方法，直接开采出地热层大量的热水资源到地面换热、取热、供热，因采出大量含盐和有害矿物的原始地下热水，造成供热量和温度不稳定、设备腐蚀快、环境污染大、污水处理成本高，甚至因超采压力速降、地应力失恒和地下水位严重下降引发地面塌陷、滑坡、地震等地质灾害；现有干热型地热能的“增强型地热系统”(EGS)技术，必须用多井压裂形成裂缝网连通注入井和采出井，注入换热水在高温地热层裂缝吸热换热成蒸汽，从采出井采出地面发电的方法，不能单井形成裂缝网循环系统，多井压裂注采系统存在投资大，注入水漏失大，井间连通裂缝难控制，易短路或易堵塞，有效期短；地热层和水的导热系数低，导热差，传热慢，换热量和效率低，供热不稳定；高温地热层导换热的主介质水从液态到气态变液态的多次变态转换，温度和流速变化大，相关设备多，热效低，成本高。这些问题，严重制约水热型和干热岩等地热能的高效环保开发利用。

上述背景技术是为了便于理解本发明，并非是申请本发明之前已向普通公众公开的公知技术。

术语解释

地热能：地热能是蕴藏在地球内部的自然热能，尤其是水热型、干热型等分布广、埋藏浅、资源量大、可再生、可开采的地热能。

石墨烯：石墨烯(Graphene)是具有六角型呈蜂巢晶格的高导热、高抗压、高耐热的二维纳米碳材料。

导热液：用于地热井三环压裂缝及循导热系统的专用导热液体。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种地热井三环压裂缝及循环导热系统，该地热井三环压裂缝及循环导热系统具有高导热、高渗透、高强度、大缝面、用水少、环保好、成本低等独特优势，可广泛应用于干热型和水热型地热能开采，用单口井、单相液在导热高渗主裂缝内循环导热换热开采地热能，实现水热型和干热型地热能“大面积、微缝网，高导热、高换热，只取热、不采水，成本低、适用广”的清洁高效开发利用。本发明提供以下技术方案：

技术方案一：地热井三环压裂缝的结构包括：

外环导热不渗微裂缝，位于地热层内地热井套管周围的外环，用于大面积导热但不渗透，隔开外围地热层的流体进入中环的导热高渗主裂缝；

中环导热高渗主裂缝，位于地热层内地热井套管周围的中环，用于导热液流动导换地热能；

内环隔热不渗填充缝，位于地热层内地热井套管周围的内环，用于隔离地热井和导热高渗主裂缝的热能和流体；

地热井套管，从地面穿过地热层，地热井套管的有孔眼与地热层内的导热高渗主裂缝的下端口及上端口连通。

技术方案二：地热井三环压裂缝及循环导热系统包括：

地热井三环压裂缝，技术方案一所述的地热井套管和三环压裂缝网，用于循环进入低温导热液，导热地热能升温成为高温导热液；