CN108224819A - 多层u型地热井及开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地热资源开采领域，公开了一种多层U型地热井结构及地热开采方法。整个井身为多层U型结构，通过倾斜采热层把注水井和生产井连通，使得水或其他工质在流动过程中充分吸收地层热量转化为高温流体或蒸汽，进而通过井口设备进行能量采集。该多层U型地热井不但可以适用于干热岩井，也适用于中低温地热井，其开采方法简单，开发效率较高，同时也解决了工质漏失严重的问题，对地热资源开发具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及地热能开发领域，特别地涉及一种多层U型地井及开采方法。
背景技术
在未来能源发展领域，地热是一种极其具有竞争力的可再生资源之一。开发及充分利用新兴的清洁可再生能源，是世界形势所趋，是国家发展所需。中低温地热能及干热岩作为一种深埋地下的清洁能源，地下储量丰富，是未来能源开发的重压环节，但是目前未得到大规模开发利用。目前地热井大多利用人工压裂和天然裂缝对干热岩进行开采。由于干热岩资源埋藏深，孔隙度和渗透率极小，人工压裂方式开采地热资源利用效率低、成本高，因为工质的流失有污染干热岩天然储层的问题。
基于以上问题，为节省开发成本，提高地热资源开采效率，本发明提出了一种多层U型地热井及其开采方法。利用多层U型井的构造使得工作介质充分吸收岩层热量，从而大大提高了地热开采率。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有现有地热井开采效率低、耗能大、工质易漏失等问题，特提一种多层U型地热井，它可极大提高地热资源开采效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：多层U型地热井，是由注水井和生产井组成，注水井分为垂直段、造斜段、倾斜段，生产井为竖直井，生产井与注水井通过倾斜段连通并形成多个采热层，井身系统结构呈多层U型状，注水井垂直段完井时采用保温技术套管，造斜段和倾斜段完井时用高导热技术套管，注水井内下入注水管束，注水管束分别下至第一采热层、第二采热层、第三采热层等各个采热层，储层上方生产井井段用保温技术套管，下方段用高导热技术套管。
注水井内同时下入蒸汽收集装置和注水管束，并在上部井筒安装密封装置，在生产井内下入蒸汽收集装置并在上部井筒方安装密封装置，该井结构适用于干热岩井；多层U型地热井开采时，通过地面设备向注水管束内注水，水被输送至第一采热层、第二采热层、第三采热层，并向生产井方向流进，水在倾斜段流动过程中充分吸收干热岩储层的热量变为蒸汽，蒸汽沿采热层的两个方向流进注水井和生产井，最后通过蒸汽收集装置输送至地面进行蒸汽能量的采集利用，被利用的蒸汽液化成水，经过地面装备再次泵入注水管束。
或在注水井内仅下入注水管束，上部井筒安装密封装置，生产井内下入抽水管和蒸汽收集装置，其中抽水管末端处于底部采热层，该井结构适用于中低温地热井；多层U型地热井开采时，通过地面设备向注水管束内注水，水被输送至第一采热层、第二采热层、第三采热层，并向生产井方向流进，水在倾斜段流动过程中充分吸收地热储层的热量，一部分变为高温水，一部分变为蒸汽，高温水流至生产井井底并通过抽水管泵入地面进行利用，而蒸汽通过蒸汽收集装置输送至地面进行能量采集利用，被利用的蒸汽液化成水，经过地面装备再次泵入注水管束。
本发明的有益效果是：(1)本发明采用多层地热层设计，形成了大面积换热空间，提高了工质储量，能够连续产生热量；(2)采热层倾斜设计，能够保证工质定向流动，充分吸收储层热量；(3)注水井“一井多用”，同时实现注水与热量采集，并与生产井相结合实现地热资源高效采收；(4)采热层采用高导热技术套管，提高了工质与储层传热效率，也避免了工质流失、裂缝连通不良、岩层腐蚀和结垢问题；(5)对于浅层地热储层，在采取高温水的同时，井内产生的蒸汽可通过蒸汽收集装置进行采集，从而提高采收率。
附图说明
图1为干热岩开采用多层U型地井结构图。
图2为中低温地热资源开采用多层U型地井结构图。
图中：1.注水管束，2.密封装置，3.注水井，4.第一采热层，5.第二采热层，6.第三采热层，7.生产井，8.保温技术套管，9.抽水管，10.蒸汽收集装置，11.高导热技术套管，12.干热岩储层，13.密封装置，14.密封装置，15.地热储层。
具体实施方式
本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
如图1和图2所示，多层U型地热井，是由注水井3和生产井7组成，注水井3分为垂直段、造斜段、倾斜段，生产井7为竖直井，生产井3与注水井7通过倾斜段连通并形成多个采热层，井身系统结构呈多层U型状，注水井3垂直段完井时采用保温技术套管8，造斜段和倾斜段完井时用高导热技术套管11，注水井内下入注水管束1，注水管束1分别下至第一采热层4、第二采热层5、第三采热层6等各个采热层，储层上方生产井7井段用保温技术套管8，下方段用高导热技术套管11。
如图1所示，注水井3内同时下入蒸汽收集装置10和注水管束1，并在上部井筒安装密封装置13，在生产井7内下入蒸汽收集装置10并在上部井筒方安装密封装置14，该井结构适用于干热岩井；多层U型地热井开采时，通过地面设备向注水管束1内注水，水被输送至第一采热层4、第二采热层5、第三采热层6，并向生产井7方向流进，水在倾斜段流动过程中充分吸收干热岩储层12的热量变为蒸汽，蒸汽沿采热层的两个方向流进注水井3和生产井7，最后通过蒸汽收集装置10输送至地面进行蒸汽能量的采集利用，被利用的蒸汽液化成水，经过地面装备再次泵入注水管束1。
如图2所示，在注水井3内仅下入注水管束1，上部井筒安装密封装置2，生产井7内下入抽水管9和蒸汽收集装置10，其中抽水管9末端处于底部采热层，该井结构适用于中低温地热井；多层U型地热井开采时，通过地面设备向注水管束1内注水，水被输送至第一采热层4、第二采热层5、第三采热层6，并向生产井7方向流进，水在倾斜段流动过程中充分吸收地热储层15的热量，一部分变为高温水，一部分变为蒸汽，高温水流至生产井7井底并通过抽水管9泵入地面进行利用，而蒸汽通过蒸汽收集装置10输送至地面进行能量采集利用，被利用的蒸汽液化成水，经过地面装备再次泵入注水管束1。
Claims (3)
1.多层U型地热井，是由注水井(3)和生产井(7)组成，其特征在于：注水井(3)分为垂直段、造斜段、倾斜段，生产井(7)为竖直井，生产井(3)与注水井(7)通过倾斜段连通并形成多个采热层，井身系统结构呈多层U型状，注水井(3)垂直段完井时采用保温技术套管(8)，造斜段和倾斜段完井时用高导热技术套管(11)，注水井内下入注水管束(1)，注水管束(1)分别下至第一采热层(4)、第二采热层(5)、第三采热层(6)等各个采热层，储层上方生产井(7)井段用保温技术套管(8)，下方段用高导热技术套管(11)。
2.根据权利要求1所述的多层U型地热井，其特征在于注水井(3)内同时下入蒸汽收集装置(10)和注水管束(1)，并在上部井筒安装密封装置(13)，在生产井(7)内下入蒸汽收集装置(10)并在上部井筒方安装密封装置(14)，该井结构适用于干热岩井；多层U型地热井开采时，通过地面设备向注水管束(1)内注水，水被输送至第一采热层(4)、第二采热层(5)、第三采热层(6)，并向生产井(7)方向流进，水在倾斜段流动过程中充分吸收干热岩储层(12)的热量变为蒸汽，蒸汽沿采热层的两个方向流进注水井(3)和生产井(7)，最后通过蒸汽收集装置(10)输送至地面进行蒸汽能量的采集利用，被利用的蒸汽液化成水，经过地面装备再次泵入注水管束(1)。
3.根据权利要求1所述的多层U型地热井，其特征或在于在注水井(3)内仅下入注水管束(1)，上部井筒安装密封装置(2)，生产井(7)内下入抽水管(9)和蒸汽收集装置(10)，其中抽水管(9)末端处于底部采热层，该井结构适用于中低温地热井；多层U型地热井开采时，通过地面设备向注水管束(1)内注水，水被输送至第一采热层(4)、第二采热层(5)、第三采热层(6)，并向生产井(7)方向流进，水在倾斜段流动过程中充分吸收地热储层(15)的热量，一部分变为高温水，一部分变为蒸汽，高温水流至生产井(7)井底并通过抽水管(9)泵入地面进行利用，而蒸汽通过蒸汽收集装置(10)输送至地面进行能量采集利用，被利用的蒸汽液化成水，经过地面装备再次泵入注水管束(1)。
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