[发明专利]用于增强的热虹吸的系统和方法

说明书

本发明涉及一种增强的热虹吸系统，包括延伸穿过可渗透地质层的第一井和第二井，每口井都有：用于将流体引入井中的入口通道和用于控制进入入口通道的入口流体流速的入口阀；用于从井抽吸地质加热的流体的出口通道和用于控制来自出口通道的出口流体流速的出口阀；以及在入口通道中邻近可渗透地质层的开口，其中在第一井的入口通道中和第二井的入口通道中的流体经由可渗透地质层在其间连通，流体通过其中的开口进入或流出入口通道，使得可以调整每个入口阀和每个出口阀以改变第一井和第二井之间的流体的流量。

背景技术

钻井孔经常设置有用于将流体移入或移出地下储层的独立的多个流动通道。例如，可能需要单个注入井以将注入流体提供到储层中的两个或更多个层，在这种情况下，需要两个独立的流动通道。在其他布置中，可以使用单个钻井孔来提供用于从储层生产流体的装置，以及还提供用于向地下设备供应工作流体的供应和回流管道。分离流动通道的一种办法是使用并行的且放入单个钻井孔中的独立的管柱。尽管这些布置对于具有低流速的浅井来说有用，但这些布置对于具有较高流速的井或深井来说是不切实际的，其中由所需的狭窄管柱引起的压力下降是不可接受的。

地热能比所有化石燃料总和大至少一个数量级。地热能的问题是难以创建从注入井穿过岩石结构然后从生产井流出的充足的热水流。由于岩层的传热系数通常较低，因此必须迫使水通过裂隙带中的一系列小裂纹，以最大化可以从其抽吸所需热量的表面面积。可在地源热泵地热应用中使用闭环系统。通常，要么钻垂直井，管道沿着孔向下延伸，要么在水平布置中铺设线圈系统，然后将线圈系统嵌入要向其供应热量的建筑物附近的挖掘中。

发明内容

本公开涉及增强的热虹吸系统。在一些实施例中，系统使用多口开放式构造井。在一些实施例中，系统使用开放式构造井和封闭式构造井的组合。开放式构造井是一种井，其中行进进入或流出井的流体可以暴露于周围地质中并可能被周围地质中的矿物质和盐以正面或负面的方式污染。封闭式构造井是一种井，其中行进进入或流出井的流体或替代流体介质被封闭且不暴露于周围地质。封闭式井可以运送井的底部的热地质抽吸的热能；然而封闭式井内的流体或替代热传递介质保持不被井的底部的热地质污染。

在第一方面，本发明提供了一种增强的热虹吸系统，包括延伸穿过可渗透地质层的第一井和第二井，每口井都有：用于将流体引入井中的入口通道和用于控制进入入口通道的入口流体流速的入口阀；用于从井抽吸地质加热的流体的出口通道和用于控制来自出口通道的出口流体流速的出口阀；以及在入口通道中邻近可渗透地质层的开口，其中在第一井的入口通道中和第二井的入口通道中的流体经由可渗透地质层在其间连通，流体通过其中的开口进入或流出入口通道，使得可以调整每个入口阀和每个出口阀以改变第一井和第二井之间的流体的流量，从而控制从每口井抽吸的加热的流体的温度。

在一些实施例中，该系统还可以包括位于第一井和第二井之间的至少一口补充井，补充井包括：用于将流体引入补充井的入口通道和用于控制进入入口通道的入口流体流速的入口阀；用于从补充井抽吸地质加热的流体的出口通道和用于控制来自出口通道的出口流体流速的出口阀；以及在入口通道中的开口，其中在补充井的入口通道中的开口位于可渗透地质层中并构造为接收第一井和第二井之间连通的流体的一部分。

在一些实施例中，该系统还可以包括位于第一井和第二井之间的至少一口补充井，补充井包括：用于将流体介质引入补充井的封闭的入口通道和用于控制进入入口通道的入口流体介质流速的入口阀；用于从补充井抽吸地质加热的流体介质的出口通道和用于控制来自出口通道的出口流体介质流速的出口阀，其中补充井的入口通道的一部分位于可渗透地质层中，使得在第一井和第二井之间连通的加热的流体流过入口通道的部分以向其中的流体介质散热。

每口井的入口通道可以至少部分地由套管界定。每口井的入口通道可以至少部分地由井的地质壁界定。每口井的入口通道可以支撑在每口相应的井的表面处。每口井的入口通道可以包括多个同轴嵌套的套管，每个随后的套管都进一步延伸到相应的井中。每口井的入口通道可以比每口井的出口通道更长，从而形成朝向每口井的底部的间隙。每个入口通道的开口均可以构造为套管的可渗透部分。

每口井的出口通道都可以是圆柱形的并且共轴地位于相应井的入口通道的套管或地质壁内。每个出口通道都可以包括吸入滤网，吸入滤网在流体进入每个相应的出口通道之前过滤来自可渗透地质层的流体流。