[发明专利]一种延长热突破时间的干热岩开采系统及开采方法

说明书

本发明涉及一种延长热突破时间的干热岩开采系统及开采方法，生产井的井口通过抽采泵连接第一热交换器的高温流体入口，第一热交换器的低温流体出口连接注入井的井口；第一热交换器的高温热交换工质出口连接发电组件的热交换工质入口，发电组件的热交换工质出口连接冷却组件的高温热交换工质入口；冷却组件的低温热交换工质出口连接第一热交换器的低温热交换工质入口；生产井包括生产井垂直井筒段和生产井水平井筒段，注入井包括注入井垂直井筒段、注入井分支井筒段和注入井水平井筒段；生产井水平井筒段和注入井水平井筒段均设置压裂射孔。本发明使用间歇开采方式延长了干热岩的热突破发生时间，增加干热岩热储寿命并提高了热储发电量。

技术领域

本发明涉及干热岩开采技术领域，尤其涉及一种延长热突破时间的干热岩开采系统及开采方法。

背景技术

地热能作为一种稳定可再生清洁能源已经受到世界各国的广泛关注。地热能按温度和深度特征可分为浅层地热、中深层水热型地热和干热岩型地热。其中地热资源中绝大多数为干热岩型地热资源，干热岩温度范围在150℃-650℃，赋存在地下3-10km的高温高压环境中。目前研究发现，当干热岩生产井温度降低10℃或降低10％时，再进行干热岩开采不符合发电温度需求，该时间点为热突破时间，通常用热突破时间衡量干热岩热储寿命。

现有技术往往利用增强型地热系统开发干热岩，在开采过程中需要不断泵注低温流体冷却干热岩储层，迅速冷却的干热岩储层会导致生产井温度降低发生热突破。干热岩储层岩石基质十分致密，没有有效的换热通道，需要通过水压致裂的方式形成人造缝网，利用低温换热工质对流换热进行热能开采，目前的垂直对井系统，井点选择时地表占地面积大，换热效率较低，通过压裂形成的裂隙走向不易控制。

因此，希望有一种延长热突破时间的干热岩开采系统及开采方法能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种延长热突破时间的干热岩开采系统及开采方法，减缓干热岩生产井温度降低的速度，延长干热岩开采的热突破时间，充分利用干热岩热能进行热储发电。本发明延长热突破时间的干热岩开采系统采用竖直井与水平井结合的结构，且本发明生产井在注入井上部。

水平井与竖直井结构相比，水平井压裂干热岩能够增大压裂范围且压裂裂隙与井筒结构连通程度较高，增大了泵注于人造干热岩热储中低温换热流体与干热岩的热交换面积，使得低温换热流体能够被充分加热进而减缓生产井降温速度；

生产井位于注入井上部，流体换热路径加长且沿途能吸收更多热能，使得生产井温度更不容易降低。

注入井在地下钻进分支井，确保注入井水平井筒与生产井水平井筒之间形成井距并最大程度减少地表占地面积。

本发明采用间歇开采的采热方法，与传统连续开采相比，间歇开采在用电的低谷期停止低温流体的注入，在此期间，在地温作用下干热岩热储将得到热能补充，进而减缓在整个开采周期内生产井降温速度。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

提供了一种延长热突破时间的干热岩开采系统，其特征在于：所述干热岩开采系统包括：生产井、注入井、第一热交换器、发电组件和冷却组件；

生产井的井口通过抽采泵连接第一热交换器的高温流体入口，第一热交换器的低温流体出口连接注入井的井口；

第一热交换器的高温热交换工质出口连接发电组件的热交换工质入口，发电组件的热交换工质出口连接冷却组件的高温热交换工质入口；冷却组件对来自发电组件的高温热交换工质进行冷却处理，形成低温热交换工质，冷却组件的低温热交换工质出口连接第一热交换器的低温热交换工质入口；