[发明专利]一种干热岩地热开采利用方法及系统

说明书

本发明公开了一种干热岩地热开采利用方法及系统，其方法包括步骤：一、地热能探测及钻井；二、固定支撑板；三、制备地下岩层换热管；四、连接布液箱与地下岩层换热管；五、地下岩层换热管下井；六、热源侧供水总管、热源侧回水总管下井；七、热源侧管路和一次热网管路的连接；八、一次热网管路和二次热网管路的连接；九、二次热网管路和负荷侧管路的连接；十、热源侧管路数据采集与监控线路的连接；十一、地上换热系统侧管路数据采集与监控线路的连接；十二、地下换热系统运行。本发明步骤简单、设计新颖、方便节能，能够实现高效的地热开采及利用，并且可以达到很好的节能效果，实用性强，推广应用价值高。

技术领域

本发明属于地热资源开采及清洁能源利用领域，具体涉及一种干热岩地热开采利用方法及系统。

背景技术

我国经济建设快速发展，对能源的需求快速增加。我国煤炭储量相对丰富，但开采及利用过程产生大量污染，对生态环境造成严重影响，同时我国石油资源匮乏，对外依存度居高不下，给国家能源安全带来潜在风险。加大清洁可再生能源开发利用是转变能源发展方式、调整能源结构的重要举措。

地热资源作为一种极具竞争力的清洁可再生能源，因其可再生、无污染及储量丰富已成为国际积极开展试验研究的新课题。

根据埋藏深度，地热能划分为浅层地温能、水热型地热资源和干热岩地热资源。利用浅层地温能的地源热泵供热技术，在我国已经有了近20年的发展历史，但其在推广应用中仍面临多方面的问题和局限，而极具开发潜力的干热岩供热技术虽处于初步发展阶段。目前，干热岩开发尚存多项技术难题，国外也没有成熟的理论技术可借鉴，亟须多学科联合攻关，对干热岩开发中的关键技术进行深入研究。其中包括压裂及人工造储技术、热交换及热能提取技术。压裂及人工造储项目主要研究裂缝与延伸控制、后期温度变化特征与缝网变化预测、垂直裂缝压裂设计及裂缝分布监测等方向。需要满足热量的提取与热系统的寿命、保证流体的提取温度和效率、降低能耗和循环损失三个技术要求，但目前干热岩地热开采技术存在人工地下热储地热提取效率低和换热流体流失率高的问题，不满足热量提取与热系统寿命、流体的提取温度和效率、能耗和循环损失等技术指标，仍需要进行大量的试验和调研工作。

2015年5月，设计深度4000米的干热岩资源勘查深井在福建漳州市清泉林场开钻，这是中国地质调查局实施的中国第一个干热岩资源勘查深井。2017年9月，勘查人员在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体，这是中国首次钻获埋藏最浅、温度最高的干热岩体，实现了我国干热岩勘查的重大突破。2018年5月，我国东部第一口干热岩参数井圆满完钻。中国地质大学和国家地热能中心等多单位共同举办的“干热岩选区、勘探和开发学术研讨会”透露，经过66天的钻探，我国东部第一口干热岩参数井在琼北圆满完钻，钻井在深度4387米处钻获超过185摄氏度干热岩，表明中国东部沿海存在干热岩，对我国干热岩地热能的开发利用具有里程碑式的意义。

我国北方传统集中供热方式采用集中热源产生的热水或蒸汽做热媒，通过热网向一个城镇或一个较大区域的生产、采暖、生活热用户供热。城镇集中供热的特点是大投资、大锅炉、大烟囱、大管网的大集中模式。造成建设投资巨大、节能减排水平不高、管网过长损耗严重、供热调节不灵活、收费标准诟病多等一系列问题。目前，干热岩的钻井技术有所突破，但地下热储构建技术不可控性高。主要表现在两方面，一方面是换热流体在人工热储层中泄漏严重，另一方面是换热流体在人工热储层中渗流通道阻力大。

针对所述问题，结合目前技术发展现状，提出一种干热岩取用的方法及系统。利用钻井构造人工热储，通过地下岩层换热管从干热岩层中高效取热，再结合新型地上换热系统实现全年稳定可靠供热。

发明内容