CN110736124B - 混合型增强型地热系统（egs） - Google Patents

Abstract

本发明涉及地热开采领域，尤其是混合型增强型地热系统（EGS），包括低温水热储层、高温干热储层；在所述低温水热储层的地层进行第一种方式压裂处理；在所述高温干热储层的地层进行第二种方式压裂处理；还包括，第一采水井组、第一注水井组、第二采水井组；所述第一采水井组的一次取水层位于低温水热储层；所述第一注水井组的一次注水层位于高温干热储层；通过所述第一注水井组注水在高温干热储层形成高温富水热储层；所述第二采水井组的二次取水层位于形成的所述高温富水热储层。本发明系统利用地热规律就地取材，无需外接管路引入外部水源，取热不取水，形成全封闭地下循环换热系统，实现外部需热的综合利用。

Description

混合型增强型地热系统（EGS）

技术领域

本发明涉及地热开采领域，尤其是混合型增强型地热系统（EGS）。

背景技术

绝大多数地热资源条件下，浅层高温异常资源占比极少，在地热资源开发利用中不具备普适性，因此，地温梯度相对低的浅层低温地热资源最为常见与最为普遍，这一普遍性地热规律导致在实际应用中需要通过配置大量的加热设备与消耗大量的电能来加以解决。

因此，利用浅层地热能需投入大量的制热设备、电能、配套设施、空间占用及电力增容，造成初投入与运行成本的居高不下，给用户及电力系统带来巨大的压力与浪费，是仅仅利用浅层地热能实际应用中无法回避的缺陷。

在国家倡导的煤改电清洁能源政策背景下的一拥而上，利用浅层地热能必须配备与之相配套的加热设备，造成的大跃进式的、大规模的加热设备初投入浪费和用电成本过高、补贴过后百姓实际用不起最终弃用，及加热设备短暂的生命周期导致的重复投入，实际是一条不可持续的道路。

发明内容

本发明为解决上述技术问题之一所采用的技术方案是：

混合型增强型地热系统（EGS），包括低温水热储层、高温干热储层；

所述低温水热储层所在的地层位于所述高温干热储层所在的地层上方；

在所述低温水热储层的地层进行第一种方式压裂处理；

所述第一种方式压裂处理为化学压裂；

在所述高温干热储层的地层进行第二种方式压裂处理；

所述第二种方式压裂处理为水力压裂；

通过化学压裂、水力压裂形成良好换热通道与换热效果；并使地面换热后的冷尾水达到充分回灌的目的；

还包括，第一采水井组、第一注水井组、第二采水井组；

所述第一采水井组的一次取水层位于低温水热储层；

所述第一注水井组的一次注水层位于高温干热储层；

通过所述第一注水井组注水在高温干热储层形成高温富水热储层；

所述第二采水井组的二次取水层位于形成的所述高温富水热储层。

优选地，所述第一采水井组用于采取低温水热储层位置处的具有一定温度的水并实现向所述第一注水井组注水；

所述第一注水井组用于实现对来自所述第一采水井组具有一定温度的水进一步加热使其形成高温水；

所述第二采水井组用于采取所述第一注水井组加热后的高温水，并采出后供外部需热综合利用；

经换热后的冷尾水重新回注至所述高温富水热储层后实现再次加热。

形成同层回灌、只取热不取水；

低温水热储层处的水为具有一定温度的水，直接利用该层位的水，可避免投入额外辅助加热设备及其所耗成本，高效提高换热效率、实现环保节能。

优选地，所述第一采水井组包括N口第一采水井；

优选地，所述第一注水井组包括N口第一注水井；

优选地，所述第二采水井组包括N口第二采水井；

其中，N≥1。

根据所需供热总量的变化需求进行调节：

在小规模换热工况下，以调节注采水量与出水温度来满足需求；

在中大规模的换热工况下，以调节采水井、注水井的井组数量来满足；

以此类推。

在各所述采水井内均设置采水泵。

在各所述第一采水井与对应的所述第一注水井之间的管路上沿水流运行方向依次设置旋流除砂器、过滤器、集水装置。

在各所述第二采水井与对应的冷尾水回水端之间的管路上沿水流运行方向设置旋流除砂器、过滤器、换热装置，各所述换热装置的冷水出水端均通过管路与所述集水装置相连，在所述冷尾水回水管路上、所述第一采水井的出水管路上、所述集水装置的出水管路上均安装有控制阀门。

本发明的有益效果体现在：

本发明系统利用地热规律就地取材，无需外接管路引入外部水源，将低温储层水注入到高温干热储层进行加热，并形成高温富水热储层，使得低品位的湿热变成高品位的湿热，以水热和干热结合的方式，达到进一步拓展与高效利用地热资源的目的，冷尾水再次回注加热，如此反复循环，取热不取水，形成全封闭地下循环换热系统，实现外部需热的综合利用。

本系统无需制热设备、加热设备及传统热源，无需消耗大量电能、无排放；低成本投入，低成本运行；实现环保、节能、节资、节地、节材，地下生热零成本，地下热库取之不尽、用之不竭，混合开采经久不衰，具有普适性，经济效益与社会效益显著，可卓有成效地助力社会的可持续发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的连接关系示意图。

图中，1、低温水热储层；2、高温干热储层；3、第一采水井；4、第一注水井；5、第二采水井；6、控制阀门；7、采水泵；8、旋流除砂器；9、过滤器；10、集水装置；11、换热装置；12、注水泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1中所示，混合型增强型地热系统（EGS），包括低温水热储层1、高温干热储层2；

所述低温水热储层1所在的地层位于所述高温干热储层2所在的地层上方；

在所述低温水热储层1的地层进行第一种方式压裂处理；

所述第一种方式压裂处理为化学压裂；

在所述高温干热储层2的地层进行第二种方式压裂处理；

所述第二种方式压裂处理为水力压裂；

通过化学压裂、水力压裂形成良好换热通道与换热效果；并使地面换热后的冷尾水达到充分回灌的目的；

还包括，第一采水井组、第一注水井组、第二采水井组；

所述第一采水井组的一次取水层位于低温水热储层1；

所述第一注水井组的一次注水层位于高温干热储层2；

通过所述第一注水井组注水在高温干热储层2形成高温富水热储层；

所述第二采水井组的二次取水层位于形成的所述高温富水热储层；

优选地，所述第一采水井组用于采取低温水热储层1位置处的具有一定温度的水并实现向所述第一注水井组注水；

所述第一注水井组用于实现对来自所述第一采水井组具有一定温度的水进一步加热使其形成高温水；

所述第二采水井组用于采取所述第一注水井组加热后的高温水，并采出后供外部需热综合利用；

经换热后的冷尾水经由集水装置10后，并重新回注至所述高温富水热储层后实现再次加热。

形成同层回灌、只取热不取水；

低温水热储层1处的水为具有一定温度的水，直接利用该层位的水，可避免投入额外辅助加热设备及其所耗成本，高效提高换热效率、实现环保节能。

优选地，所述第一采水井组包括N口第一采水井3；

优选地，所述第一注水井组包括N口第一注水井4；

优选地，所述第二采水井组包括N口第二采水井5；

其中，N≥1。

根据所需供热总量的变化需求进行调节：

在小规模换热工况下，以调节注采水量与出水温度来满足需求；

在中大规模的换热工况下，以调节采水井、注水井的井组数量来满足；

以此类推。

在各所述采水井内均设置采水泵7。

在各所述第一采水井3与对应的所述第一注水井4之间的管路上沿水流运行方向依次设置旋流除砂器8、过滤器9、集水装置10、注水泵12。

在各所述第二采水井5与对应的冷尾水回水端之间的管路上沿水流运行方向设置旋流除砂器8、过滤器9、换热装置11，各所述换热装置11的冷水出水端均通过管路与所述集水装置10相连，在所述冷尾水回水管路上、所述第一采水井3的出水管路上、所述集水装置10的出水管路上均安装有控制阀门6。

在地下形成巨量的高温富水热储层，且整个系统实现循环稳定运行后，可关闭所述第一采水井3的出水管路上控制阀门6；此时，所述第一采水井3起到为整个系统进行少量补水的作用，不再作为主要采水来源，根据使用过程的实际需求，定期控制所述第一采水井3的出水管路上控制阀门6的开启与关闭。

采用上述系统可有效地形成同层回灌，避免上、下层水的串水，有效地避免本系统运行对地层饮用水的影响。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.混合型增强型地热系统（EGS），其特征在于：

包括低温水热储层、高温干热储层；

在所述低温水热储层的地层进行第一种方式压裂处理；

在所述高温干热储层的地层进行第二种方式压裂处理；

还包括，第一采水井组、第一注水井组、第二采水井组；

所述第一采水井组包括N口第一采水井；

所述第二采水井组包括N口第二采水井；

其中，N≥1；

所述第一采水井组的一次取水层位于低温水热储层；

所述第一注水井组的一次注水层位于高温干热储层；

通过所述第一注水井组注水在高温干热储层形成高温富水热储层；

所述第二采水井组的二次取水层位于形成的所述高温富水热储层;

所述第一采水井组用于采取低温水热储层位置处的具有一定温度的水并实现向所述第一注水井组注水；

所述第一注水井组用于实现对来自所述第一采水井组具有一定温度的水进一步加热使其形成高温水；

所述第二采水井组用于采取所述第一注水井组加热后的高温水，并采出后供外部需热综合利用；

经换热后的冷尾水重新回注至所述高温富水热储层后实现再次加热；本系统形成同层回灌，避免上、下层水的串水，避免本系统运行对地层饮用水的影响；

在地下形成巨量的高温富水热储层，且整个系统实现循环稳定运行后，关闭所述第一采水井的出水管路上控制阀门；此时所述第一采水井起到为整个系统进行少量补水的作用，不再作为主要采水来源，根据使用过程的实际需求，定期控制所述第一采水井的出水管路上控制阀门的开启与关闭。

2.根据权利要求1所述的混合型增强型地热系统（EGS），其特征在于：

所述第一注水井组包括N口第一注水井；

其中，N≥1。

3.根据权利要求2所述的混合型增强型地热系统（EGS），其特征在于：

在各所述第一采水井、各所述第二采水井内均设置采水泵。

4.根据权利要求3所述的混合型增强型地热系统（EGS），其特征在于：

在各所述第一采水井与对应的所述第一注水井之间的管路上沿水流运行方向依次设置旋流除砂器、过滤器、集水装置。

5.根据权利要求4所述的混合型增强型地热系统（EGS），其特征在于：

在各所述第二采水井与对应的冷尾水回水端之间的管路上沿水流运行方向设置旋流除砂器、过滤器、换热装置，各所述换热装置的冷水出水端均通过管路与所述集水装置相连，在所述冷尾水回水管路上、所述第一采水井的出水管路上、所述集水装置的出水管路上均安装有控制阀门。

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