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CN106869864A - 一种干热岩地热开采方法和装置 - Google Patents

一种干热岩地热开采方法和装置 Download PDF

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CN106869864A
CN106869864A CN201710106298.8A CN201710106298A CN106869864A CN 106869864 A CN106869864 A CN 106869864A CN 201710106298 A CN201710106298 A CN 201710106298A CN 106869864 A CN106869864 A CN 106869864A
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CN
China
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heat
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heat transfer
hot dry
dry rock
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CN201710106298.8A
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窦斌
田红
高辉
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China University of Geosciences Wuhan
Original Assignee
China University of Geosciences Wuhan
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

本发明公开了一种干热岩地热开采方法，包括以下步骤：(1)开挖竖井至干热岩地热储层；(2)在干热岩地热储层的不同方向掘进巷道；(3)在所述巷道内铺设换热管道，在所述竖井内铺设注入管道和输出管道，注入管道、换热管道和输出管道依次连通构成循环管道，循环管道连接采热终端；(4)在所述巷道内注入传热介质一，在所述循环管道内注入传热介质二，干热岩地热储层的热量通过传热介质一传递给循环管道内的传热介质二，循环管道内的传热介质二吸收热量，并将热量供给采热终端，即完成干热岩的地热开采。本发明还包括干热岩地热开采装置。本发明开采方法简单，易操作，效率高，能直接利用开采的地热进行供热或发电，适于商业化的广泛推广。

Description

一种干热岩地热开采方法和装置
技术领域
本发明涉及地热能开发领域，尤其涉及一种干热岩地热开采方法和装置。
背景技术
地热能是具有较大前景的可再生能源之一，与其他新能源如太阳能、风能和生物质能相比，地热能具有分布广、受外界因素影响小(如昼夜、风速、温差)、碳排放量及维护成本低等特点。中国地处环太平洋地热带和地中海-喜马拉雅地热带区域，地热资源丰富。但是传统地热储层通常坐落在地面温度较高、地质构造活跃和活火山附近，受限于其储层地点和储量限制，丰富的地热能无法合理利用。随着地质探勘开发技术的进步，储层深部地热资源如干热岩等受到广大的关注。干热岩地热资源分布广，储量大，不受地理限制，是未来地热能开发的重要领域。
目前，干热岩地热能的开采主要采用钻井压裂，但，钻井压裂通过注入流体传热开发技术效率低、无法进行大规模开采，而且开采的地热无法直接收集利用，收集过程中损耗较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种效率高，能直接利用开采地热，适于商业化推广的干热岩地热开采方法和装置。
本发明的实施例提供一种干热岩地热开采方法，包括以下步骤：
(1)开挖竖井至干热岩地热储层；
(2)在干热岩地热储层的不同方向掘进巷道；
(3)在所述巷道内铺设换热管道，在所述竖井内铺设注入管道和输出管道，所述注入管道、换热管道和输出管道依次连通构成循环管道，所述循环管道连接采热终端；
(4)在所述巷道内注入传热介质一，在所述循环管道内注入传热介质二，干热岩地热储层的热量通过传热介质一传递给循环管道内的传热介质二，循环管道内的传热介质二吸收热量，并将热量供给采热终端，即完成干热岩的地热开采。
进一步，所述步骤(2)中，在干热岩地热储层的不同水平方向掘进巷道。
进一步，所述步骤(3)中，采热终端设在竖井的井口处，所述注入管道和输出管道从竖井的井口处延伸至干热岩地热储层中。
进一步，所述循环管道通过换热装置连接采热终端，所述采热终端为发电系统或者供热系统。
进一步，所述步骤(4)中，所述传热介质一和传热介质二均为水，所述传热介质一充满巷道，并将换热管道完全没入其中。
进一步，所述步骤(4)中，所述循环管道内的传热介质二从注入管道内注入，传热介质二沿注入管道流入换热管道，并在换热管道内吸收传热介质一传递的热量，吸收了热量的传热介质二流入输出管道，并通过输出管道将热量供给采热终端。
一种干热岩地热开采装置，包括循环管道，所述循环管道由注入管道、换热管道和输出管道依次连通构成，所述注入管道和输出管道的连通处连接采热终端，所述注入管道和输出管道设置在竖井内，所述竖井从地面挖至干热岩地热储层，所述干热岩地热储层的不同方向挖有巷道，所述换热管道设在巷道内，所述巷道内充满传热介质一，所述传热介质一将换热管道没入其中，所述循环管道内充满传热介质二，所述传热介质二从注入管道内注入，传热介质二沿注入管道流入换热管道，并在换热管道内吸收传热介质一传递的热量，吸收了热量的传热介质二流入输出管道，并通过输出管道将热量供给采热终端。
进一步，所述注入管道和输出管道的连通处通过换热装置连接采热终端，所述输出管道将传热介质二的热量传输给换热装置，被吸收了热量的传热介质二再次流入注入管道循环吸收传热介质一传递的热量，得到了热量的换热装置将热量供应给采热终端。
进一步，所述采热终端设在竖井的井口处，所述采热终端为发电系统或者供热系统。
进一步，所述传热介质一和传热介质二均为水，所述干热岩地热储层的不同水平方向挖有巷道。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：开采方法简单，易操作，效率高，能直接利用开采的地热进行供热或发电，适于商业化的广泛推广。
附图说明
图1是本发明一种干热岩地热开采装置的一示意图。
图2是本发明一种干热岩地热开采方法的一流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种干热岩地热开采装置，包括循环管道3，循环管道3内充满传热介质二(图中未示出)，循环管道3由注入管道32、换热管道31和输出管道33依次连通构成。
注入管道32和输出管道33设置在竖井1内，竖井1从地面挖至干热岩地热储层，干热岩地热储层的不同方向挖有巷道2，换热管道31设在巷道2内，巷道2内充满传热介质一21，传热介质一21将换热管道31没入其中。
注入管道32和输出管道33的连通处连接采热终端4，传热介质二从注入管道32内注入，传热介质二沿注入管道32流入换热管道31，并在换热管道31内吸收传热介质一21传递的热量，吸收了热量的传热介质二流入输出管道33，并通过输出管道33将热量供给采热终端4。在一实施例中，注入管道32和输出管道33的连通处通过换热装置5连接采热终端4，输出管道33将传热介质二的热量传输给换热装置5，被吸收了热量的传热介质二再次流入注入管道32循环吸收传热介质一21传递的热量，得到了热量的换热装置5将热量供应给采热终端4。
请参考图2，一种干热岩地热开采方法，包括以下步骤：
(1)开挖竖井1至干热岩地热储层；
(2)在干热岩地热储层的不同方向掘进巷道2,从而能充分采集不同方向的地热；在一实施例中，在干热岩地热储层的不同水平方向掘进巷道2，水平排列的巷道2相较于其他排列方式，有效采热面积增大；
(3)在巷道2内铺设换热管道31，在竖井1内铺设注入管道32和输出管道33，注入管道32和输出管道33从竖井1的井口处延伸至干热岩地热储层中，注入管道32、换热管道31和输出管道33依次连通构成循环管道3，循环管道3连接采热终端4，采热终端4设在竖井1的井口处，便于直接利用采热，在一实施例中，循环管道3通过换热装置5连接采热终端4，采热终端4为发电系统或者供热系统；
(4)在所述巷道2内注入传热介质一21，在一实施例中，传热介质一21为水，传热介质一21充满巷道2，并将换热管道31完全没入其中；在循环管道3内注入传热介质二(图中未示出)，在一实施例中，传热介质二为水，干热岩地热储层的热量通过传热介质一21传递给循环管道3内的传热介质二，循环管道3内的传热介质二吸收热量，并将热量供给采热终端4，在一实施例中，循环管道3内的传热介质二从注入管道32内注入，传热介质二沿注入管道32流入换热管道31，并在换热管道31内吸收传热介质一传递的热量，吸收了热量的传热介质二流入输出管道33，并通过输出管道33将热量供给采热终端4，即完成干热岩的地热开采。
本发明开采方法简单，易操作，效率高，能直接利用开采的地热进行供热或发电，适于商业化的广泛推广。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种干热岩地热开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)开挖竖井至干热岩地热储层；
(2)在干热岩地热储层的不同方向掘进巷道；
(3)在所述巷道内铺设换热管道，在所述竖井内铺设注入管道和输出管道，所述注入管道、换热管道和输出管道依次连通构成循环管道，所述循环管道连接采热终端；
(4)在所述巷道内注入传热介质一，在所述循环管道内注入传热介质二，干热岩地热储层的热量通过传热介质一传递给循环管道内的传热介质二，循环管道内的传热介质二吸收热量，并将热量供给采热终端，即完成干热岩的地热开采。
2.根据权利要求1所述的干热岩地热开采方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在干热岩地热储层的不同水平方向掘进巷道。
3.根据权利要求1所述的干热岩地热开采方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采热终端设在竖井的井口处，所述注入管道和输出管道从竖井的井口处延伸至干热岩地热储层中。
4.根据权利要求1所述的干热岩地热开采方法，其特征在于，所述循环管道通过换热装置连接采热终端，所述采热终端为发电系统或者供热系统。
5.根据权利要求1所述的干热岩地热开采方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述传热介质一和传热介质二均为水，所述传热介质一充满巷道，并将换热管道完全没入其中。
6.根据权利要求1所述的干热岩地热开采方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述循环管道内的传热介质二从注入管道内注入，传热介质二沿注入管道流入换热管道，并在换热管道内吸收传热介质一传递的热量，吸收了热量的传热介质二流入输出管道，并通过输出管道将热量供给采热终端。
7.一种干热岩地热开采装置，其特征在于，包括循环管道，所述循环管道由注入管道、换热管道和输出管道依次连通构成，所述注入管道和输出管道的连通处连接采热终端，所述注入管道和输出管道设置在竖井内，所述竖井从地面挖至干热岩地热储层，所述干热岩地热储层的不同方向挖有巷道，所述换热管道设在巷道内，所述巷道内充满传热介质一，所述传热介质一将换热管道没入其中，所述循环管道内充满传热介质二，所述传热介质二从注入管道内注入，传热介质二沿注入管道流入换热管道，并在换热管道内吸收传热介质一传递的热量，吸收了热量的传热介质二流入输出管道，并通过输出管道将热量供给采热终端。
8.根据权利要求7所述的干热岩地热开采装置，其特征在于，所述注入管道和输出管道的连通处通过换热装置连接采热终端，所述输出管道将传热介质二的热量传输给换热装置，被吸收了热量的传热介质二再次流入注入管道循环吸收传热介质一传递的热量，得到了热量的换热装置将热量供应给采热终端。
9.根据权利要求7所述的干热岩地热开采装置，其特征在于，所述采热终端设在竖井的井口处，所述采热终端为发电系统或者供热系统。
10.根据权利要求7所述的干热岩地热开采装置，其特征在于，所述传热介质一和传热介质二均为水，所述干热岩地热储层的不同水平方向挖有巷道。
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