[发明专利]一种开采干热岩地热的重力热管地下换热系统及施工方法

权利要求书

1.一种开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统的施工方法，其特征在于：所述开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统包括：

人工热储：置于地下，用于吸收并存储地下岩石中的热量；

重力采热装置：所述重力采热装置包括重力热管，所述重力热管由置于地下的人工热储向地上延伸，所述重力热管内流通有换热流体介质，所述重力热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段；所述重力热管的蒸发段置于人工热储中，所述人工热储将吸收的岩石热量传递至重力热管的换热流体介质中，所述重力热管内的换热流体介质在蒸发段吸收人工热储的热量后蒸发为气体，经绝热段至冷凝段进行放热并冷凝，所述绝热段置于蒸发段和冷凝段之间，所述绝热段外设置有保温层；

换热装置：用于将重力采热装置内的热量传递出去，所述换热装置包括换热水管，所述换热水管缠绕在所述冷凝段外，所述换热水管内的水在冷凝段吸收所述换热流体介质内的热量；所述重力热管的蒸发段水平设置，所述绝热段弧形向上延伸，所述冷凝段竖直设置；保温层采用石墨烯涂层保温材料，由外向内依次包含第一铝膜反射层、阻燃体、第二铝膜反射层、生物质石墨烯抗菌抑菌层，所述生物质石墨烯抗菌抑菌层由聚氨醋树脂和在经高温碳化下由基团配位组装法制成的生物质石墨烯粉体组成；

所述施工方法包括以下步骤：

步骤1：经地质勘察确定钻井的高温干热岩靶区，并钻井至高温干热岩靶区；

步骤2：采用倾斜钻井的方式钻出弧形井孔，在水平方向钻井出水平井筒，水平井筒与弧形井孔连通，水平井筒置于高温干热岩靶区；

步骤3：在水平井筒区域附近人工分段压裂，形成人工热储，并加入支撑剂以维持人工热储的渗透性，所述人工热储为高渗透热储；

步骤4：根据钻井孔设置重力热管，重力热管蒸发段置于水平井筒中且置于所述高渗透性热储中，重力热管绝热段穿过弧形井孔向上延伸至冷凝段；

步骤5：将换热流体工质填充在重力热管内并调节充液量；

步骤6：将换热水管螺旋缠绕在重力热管冷凝段。

2.根据权利要求1所述的开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统的施工方法，其特征在于：所述重力热管为两端封闭的管体，所述换热流体介质在所述冷凝段冷凝后在重力的作用下回流至蒸发段。

3.根据权利要求1所述的开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统的施工方法，其特征在于：所述换热水管在冷凝段和换热站之间形成循环吸热和放热系统，换热水管内的冷却水在冷凝段吸热后输送至换热站，在所述换热站放热后回流至冷凝段吸热。

4.根据权利要求1所述的开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统的施工方法，其特征在于：在所述冷凝段外还设置有与所述重力热管同轴设置的同心套管，在所述同心套管内置有液体工质和多孔介质，所述多孔介质浸渍在液体工质内，所述换热水管置于同心套管内，换热水管浸渍在所述同心套管内的液体工质内，所述多孔介质为玻璃球多孔介质，所述液体工质为水。

5.根据权利要求1所述的开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统的施工方法，其特征在于：所述人工热储为CO₂ 流体工质。

6.根据权利要求1所述的开采干热岩地热的换热水管重力热管地下换热系统的施工方法，其特征在于：所述重力热管的蒸发段设置有外螺纹。