[发明专利]多分支单井循环换热及水热型地热复合取热系统

说明书

一种多分支单井循环换热及水热型地热复合取热系统，它包括主井、开采分支井、回灌分支井和循环系统,通过在主井内设置套管，开采分支井与主井内的保温管连通，回灌分支井与套管连通，循环系统与保温管和套管连通，构建成复合取热系统，将闭式单井换热系统与水热型地热取热系统复合在单口地热井中，避免干孔改造投资与风险，降低地热开发成本，同时水热型和单井换热型两种方式可以间歇在供暖季供暖，有利于大地热流对地层加热，使目的层热恢复，达到可持续利用的效果，对于水热型地热开发设计，该系统将开采和回灌井设置在单井中，基于斜井设置保证同层回灌距离，防止热突破。

技术领域

本发明属于地热资源开发技术领域，涉及一种多分支单井循环换热及水热型地热复合取热系统。

背景技术

地热能是稳定连续的清洁可再生资源，其规模化、可持续化开发利用对于改善环境、缓解能源紧张意义重大。对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系以及助力碳达峰、碳中和双碳目标的具有重要的意义。

现有地热田的开发方式主要分为两种：第一种是取热不取水的方式，以中深层地埋管的方式进行井下换热；第二种是直接开采地热流体的方式开发地热。

然而以直接开采热流体的方式开发地热时，有可能出现干孔无水或者经长时间开采流量减少无法进行地热供暖的情形，解决办法可以将地热流体开采井改造成单井换热井或对地热储层进行酸化压裂，这都极大提高了供热成本。单井换热取热不取水技术也面临着取热功率有限、岩层冷却等问题。综上所述，现有地热开发方式中存在干孔风险，单井产量低，不可持续等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多分支单井循环换热及水热型地热复合取热系统，采用在主井内设置套管，开采分支井与主井内的保温管连通，回灌分支井与套管连通，循环系统与保温管和套管连通，构建成复合取热系统，将闭式单井换热系统与水热型地热取热系统复合在单口地热井中，避免干孔改造投资与风险，降低地热开发成本，同时水热型和单井换热型两种方式可以间歇在供暖季供暖，有利于大地热流对地层加热，使目的层热恢复，达到可持续利用的效果，对于水热型地热开发设计，该系统将开采和回灌井设置在单井中，基于斜井设置保证同层回灌距离，防止热突破。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种多分支单井循环换热及水热型地热复合取热系统，它包括主井、开采分支井、回灌分支井和循环系统；所述主井内置于有套管，开采分支井一端穿过套管与主井内的保温管连通，回灌分支井一端与套管连通，循环系统与保温管和套管连通，开采分支井和回灌分支井的另一端向套管下端两侧延伸。

所述开采分支井和回灌分支井下端皆设置有滤水管。

所述开采分支井与保温管连通处和回灌分支井与套管连通处分别设置有第一分隔器和第二分隔器。

所述保温管下端设置第三分隔器，第三分隔器位于第一分隔器和第二分隔器下部。

所述套管内设置止水系统，止水系统位于套管内和保温管之间靠近第三分隔器处的环形空间内；套管下端设置有井底封堵座。

所述循环系统中依次串联有回灌流体处理装置、第一地面热交换装置、三通阀、第二地面热交换装置和高压泵。

所述回灌流体处理装置和高压泵一侧与套管连通，三通阀与保温管上端连通。

如上所述的多分支单井循环换热及水热型地热复合取热系统的构建方法，它包括如下步骤：

S1，根据地热田物化探及地质探井资料，确定地热井的主井地面施工位置，并采集地下岩层的地温梯度、岩性、岩石热导率、孔隙度和含水层渗透率的信息；

S2，根据S1中采集的信息划分水热型热储开采层及单井换热目的层，确定主井和各分支井的钻遇目的层的深度与位置；此步骤中，将渗透率较高的含水层作为水热型地热流体开采目的层即热储层，将上部隔水层或弱透水层底部作为单井换热目的层的开采底界；