[发明专利]一种高效无损取热地热开采系统与方法

说明书

本发明公开一种高效无损取热地热开采系统与方法，涉及地热开采技术领域，包括开采井、回灌井和水平井；水平井位于含水地热储层内；水平井的两端分别与开采井和回灌井的底部连通；开采井和回灌井的顶部之间设置有换热机构。本发明采用U型井的模式，将灌采井直接连通，根据储层裂隙发育实际情况，对通道进行开闭控制，无论裂隙发育好坏均不影响回灌水的回灌，且为防止主灌采通道周边的区域温度降低过多，还可在主灌采通道周边钻若干水平分支井，增加灌采面积，防止局部温度下降过快，通过内置于水平分支井的节流装置，可对每支水平分支井进行单独控制，进行分区域连通，间隔一段时间进行连通区域和关闭区域的对换，以使地层温度进行恢复。

技术领域

本发明涉及地热开采技术领域，特别是涉及一种高效无损取热地热开采系统与方法。

背景技术

地热能作为一种可再生的清洁资源，在我国分布范围较广，尤其是水热型地热应用较广。水热型地热主要用于发电、供暖、医疗洗浴等领域，主要开采技术为高温干(湿)蒸汽发电技术、热泵技术、梯级利用技术，以上技术为了解决地热废水处理、改善或恢复热储的产热能力、维持热储的流体压力，防止热储压力降低造成地面沉降，均采用地热灌采结合的技术。灌采结合的难点是有效回灌，回灌井和开采井之间的贯通完全依靠储层的裂隙，距离越远裂隙的连通性越差，因此无法达到100％的回灌，不可避免地造成热储压力降低，地面沉降。

发明内容

基于现有技术存在回灌困难，甚至无法回灌的问题，本发明提出了一种高效无损取热地热开采方法和系统，可有效解决灌采结合的地热开采。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高效无损取热地热开采系统，包括开采井、回灌井和水平井；所述水平井位于含水地热储层内；所述水平井的两端分别与所述开采井和所述回灌井的底部连通；所述开采井和所述回灌井的顶部之间设置有换热机构。

可选的，所述水平井中部设置有节流装置。

可选的，所述水平井包括多个水平分支井。

可选的，每个所述水平分支井上均设置有一节流装置。

可选的，所述水平井与地层裂隙连通。

可选的，所述开采垂直段内设置有举升泵，所述举升泵的出口端与所述换热机构的进口端相连通。

可选的，所述举升泵与所述换热机构之间设置有过滤装置。一种高效无损取热地热开采的方法，位于含水地热储层内的水路循环控制如下：

单一主灌采井模式；

(1)节流装置关闭，裂隙循环；

对于含水地热储层裂隙发育良好的情况，将节流装置关闭，使回灌水进入水平井后将通过裂隙流入周边含水地热储层内，开采井抽取的热水同样来自与水平井连通的裂隙；

(2)节流装置开启，主通道循环；

对于含水地热储层裂隙发育不好的情况，将节流装置开启，使水平井连通，根据回灌井的水位变化及与开采井的压差大小判断节流装置的开启大小，若回灌井的水位上涨，证明回灌出现阻力，上涨一定距离后水位停止变化，说明回灌井虽然增大了一些回灌阻力，但仍能够顺利回灌；若回灌井的水位持续上涨，压力差增大，说明裂隙堵塞严重，此时需要加大节流装置开启度，增大水平井的过流面积；

主灌采井+水平分支井模式；

(1)水平分支井通道全部关闭；

对于含水地热储层裂隙发育好的储层，全部关闭的节流装置，监测采灌过程回灌井的水位以及开采井和回灌井两井的压力差，水位不发生变化或上涨量很少，压力差较小，则采用此种方案；

(2)水平分支井通道部分开启；