[发明专利]换热型水平井、换热型十字正交水平井工厂及施工方法

说明书

本发明公开了换热型水平井、换热型十字正交水平井工厂及施工方法，一开井段包括第一竖直井段，二开井段包括与第一竖直井段的底部连通的第二竖直井段和与第二竖直井段的底部连通的造斜至水平井段，三开井段包括与造斜至水平井段连通的水平井段；第一竖直井段内设置有表层套管，表层套管、第二竖直井段和造斜至水平井段内设置有第一技术套管，水平井段内设置有第二技术套管，第一技术套管与第二技术套管连通，第二技术套管远离第一技术套管的一端密封，第二技术套管为换热型技术套管；第一技术套管和第二技术套管内设置有中心管，中心管的一端与第二技术套管的端部设置有间距。热换效率大大提高，不再进行回灌，能够高效、清洁的开发利用地热能。

技术领域

本发明属于地热资源开发利用技术领域，具体涉及换热型水平井、换热型十字正交水平井工厂及施工方法。

背景技术

我国关中盆地地热资源丰富，中深层地热资源开发利用历史悠久，以水热型地热能利用为主。常见1500-3000m的中深层地热能利用目前有四种利用方式：(1)钻单一直井，直接取热水，不回灌；(2)钻一组直井，一井抽采热水，临近的一或多井回灌尾水；(3)钻单一直井，采用同心管冷热水循环取热储层热能；(4)钻一对井组、一口直井、一口水平井对接直井，采用冷水流经水平井段换取热储层热能。

上述四种利用方式存在以下问题：一是取地下水热储层(砂岩储层)的热水，将地热水用于直接供热，是利用深井潜水泵从生产井抽取中深层地热水，供暖降温后的地热水经输水管网送至回灌井进行回灌，回灌至砂岩热水储层的地质条件影响常常会遇到结垢、堵塞等问题，因而制约了100％的地热水回灌和清洁利用；二是直井同心管换热技术受到水热储层发育厚度、以及井身结构尺寸的限制，冷热水循环流量、换热效率、换热能力较小，仅为回灌技术的10％左右；三是水平井对接技术，虽然可以实现较为高效的地热能清洁利用，但是水平井对接的方式对钻井工艺水平要求较高，钻井成本较高，推广及商业化利用难度较大。总体而言，目前的中深层地热能开发利用技术，主体上未达到清洁利用，少部分达到清洁利用方式，但其换热效能和建井成本较大，难以广泛推广和商业化使用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了换热型水平井、换热型十字正交水平井工厂及施工方法，在开发利用地热能时，热换效率大大提高，不再进行回灌，能够高效、清洁的开发利用地热能。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种换热型水平井，包括依次开环连接的一开井段、二开井段和三开井段，所述一开井段包括第一竖直井段，所述二开井段包括与所述第一竖直井段的底部连通的第二竖直井段和与所述第二竖直井段的底部连通的造斜至水平井段，所述三开井段包括与所述造斜至水平井段连通的水平井段；所述第一竖直井段内设置有表层套管，所述表层套管、所述第二竖直井段和所述造斜至水平井段内设置有第一技术套管，所述水平井段内设置有第二技术套管，所述第一技术套管与所述第二技术套管连通，所述第二技术套管远离所述第一技术套管的一端密封，所述第二技术套管为换热型技术套管；所述第一技术套管和所述第二技术套管内设置有中心管，所述中心管的外壁与所述第一技术套管和所述第二技术套管的内壁之间设置有间距，所述中心管的一端与所述第二技术套管的端部设置有间距，另一端伸出井口。

进一步地，所述表层套管与所述第一竖直井段的井壁之间填充有加固材料；所述第一技术套管与所述表层套管的内壁、所述第二竖直井段的井壁和所述造斜至水平井段的井壁之间均填充有加固材料。

进一步地，所述中心管上设置有隔热层。

进一步地，所述第一技术套管与所述第二技术套管的连接部位设置有密封器。

进一步地，所述中心管与所述第二技术套管之间的环空位置设置有若干非密闭型扶正器。

进一步地，所述第二技术套管远离所述第一技术套管的一端采用密封塞密封。