[发明专利]一种多分支地热井系统及施工方法

说明书

一种多分支地热井系统，包括地上换热单元和地下换热单元，地下换热单元包括有地热井和换热管，换热管置于换热井内并与地上换热单元连通，地热井包括有主井和多个分支井，主井为直井，主井的内壁至少设置有一个固井套管且固定套管沿主井的长度方向延伸，主井的裸眼部分和/或固定套管上开设有多个倾斜向下设置的分支井，多个分支井和主井内设置有换热管，换热管与分支井和主井的接口处设有封堵层，换热管为重力热管或同轴套管。本发明通过共用主井，并在地热温度高的深层采用多分支结构，以此增大换热面积，提高单井采热量。

技术领域

本发明涉及地热能源开发利用技术领域，具体涉及一种多分支地热井系统及施工方法。

背景技术

地热能作为一种绿色低碳、可循环利用的可再生清洁能源，基本不受地理位置、气候和季节的影响，其具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，具有优化能源结构、节能减排和改善环境的重要作用。对于井下间接换热的技术方式，由于井下换热面不够大，井深度有限，使得单井取热量小，导致无法大范围内推广利用。因此，亟需开发一种单井取热效率更高、成本更低的干热岩地热取热技术，以解决上述问题。

为了提高井下间接换热的地热能利用效率和单井取热量，现有地热能利用传热强化的方式有用于EGS的压裂技术、用于间接换热的对流增速管技术和气流掺混换热技术等。但是目前这些技术投资成本高、技术难度大，均处于研发阶段，并没有大规模投入商业化运营。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多分支地热井系统及施工方法，通过共用主井，并在地热温度高的深层采用多分支结构，以此增大换热面积，提高单井采热量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多分支地热井系统，包括地上换热单元和地下换热单元，所述地下换热单元包括有地热井和换热管，所述换热管置于所述换热井内并与所述地上换热单元连通，所述地热井包括有主井和多个分支井，所述主井为直井，所述主井的内壁至少设置有一个固井套管且所述固定套管沿所述主井的长度方向延伸，所述主井的裸眼部分和/或所述固定套管上开设有多个倾斜向下设置的所述分支井，多个所述分支井和所述主井内设置有所述换热管，所述换热管与所述分支井和所述主井的接口处设有封堵层，所述换热管为重力热管或同轴套管。

作为优选的，位于所述主井内的所述换热管和位于所述分支井内的所述换热管连通，且连通处设置有一分液器，所述分液器具有一分液区，所述分液区设置在位于所述主井内的所述换热管内，所述分液区还与位于所述分支井内的所述换热管连通。

作为优选的，所述分液器包括分液板和存液环，所述存液环设置在位于所述主井内的所述换热管的管壁上并与所述换热管的管壁围设形成分液区，所述分液板设置在所述分液区内且其一端固定在所述存液环的内侧壁上，另一端延伸至位于所述分支井的所述换热管内。

作为优选的，所述换热管为重力热管，所述存液环设置在位于所述主井内的所述重力热管的管壁上并与所述重力热管的管壁围设形成所述分液区。

作为优选的，所述换热管为同轴套管，所述同轴套管包括内管和外管，所述内管和所述外管之间具有流动间隙，所述存液环设置在位于所述主井内的所述同轴套管的所述流动间隙内，所述存液环的一端贴附与所述内管的外侧壁设置，另一端固定在所述外管的内侧壁上并与所述外管的内侧壁围设形成所述分液区。

作为优选的，所述地上换热单元包括有冷凝器、热工质阀门、冷工质阀门，所述冷凝器上开设有热工质口、冷工质口、冷却水进口和冷却水出口，位于所述主井内的所述换热管分别通过管道与所述冷凝器的所述热工质口和所述冷工质口连通，且连通管道上分别设置有所述热工质阀门和冷工质阀门。

作为优选的，所述换热管为重力热管，所述冷凝器上还开设有抽真空口和冷凝水出口，所述抽真空口通过管道与一真空泵连通且连接管道上设置一真空阀，所述冷凝水出口连通的管道上设置有一冷凝水阀门。