CN111637652A - 一种地下人工双对流热储结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下人工双对流热储结构，包括将地表冷水注入到地下热储层的注水井、将在地下热储层换热后的热水导出地面进行利用的生产井、设置于地下热储层的注水井与生产井之间且与注水井、生产井连通的换热通道井；所述地下人工双对流热储结构还包括对流注入工作井和对流生产工作井；所述对流注入工作井伸入到地下热储层内并位于注入井一侧且远离生产井，将地表冷水注入到地下热储层内以干扰位于换热通道井之外的地下热储层内的热载体的流动；所述对流生产工作井位于生产井一侧且远离注水井，将位于换热通道井之外的地下热储层内热载体导出利用。本发明在采热效率、工作可靠性都有明显提升和优势。

Description

一种地下人工双对流热储结构

技术领域

本发明涉及地热应用技术领域，尤其是干热岩的热能开采应用领域；具体涉及一种地下人工双对流热储结构。

背景技术

深层地热资源尤其是干热岩的热能开采应用领域，由于该储层的热储资源量相对比较丰富，而且现有诸多的开采技术日趋成熟，在未来能源市场作为可替代可再生清洁能源开发条件均已具备。从近几十年来全球地热能综合开发与利用所取得的成就足以证明，对深层地热进行规模性的开采和广泛性的综合利用具备了可持续发展的条件。通过专利检索，发现已有技术均局限在一些理论模型，没有深入到与施工工程能力和供热产业寻求应用相结合进行地下人工热储构造的构建。为满足大规模工业化生产的用热需求，能否从地下持续性的采出规模化应用发展的热能，而不造成对地下资源的破坏？是地热能综合开发与利用的关键。目前在中国境内尚无应用深层地热进行大规模工业化生产开采应用的案例。在境外有部分应用案例，但仅局限在发电应用领域。

深层地热能综合应用的两大核心环节是：第一是选择优质资源的靶(区)点。该方面的内容在本申请人在中国专利申请号CN201911138727.5中已有详细说明。第二是构建一套适合地上用热产业高效利用的地下人工热储构造，以保障深层地热能开发项目具备采热效率高、持续性久、投入产出性价比合理。本发明所公开的是针对第二个环节实现最大化采集地下热能而采用的系统性应用原理和实施方法，其内容包括：采用双对流热交换技术方式在目标热储采热区内进行最大效率的热能采集；地下人工双对流热储构造的构建实施步骤等，为推动深层地热的综合应用早日进入快速发展的轨道具有深远的促进作用。

当前地热能综合应用领域的技术人员和专家学者们，在构建地下人工热储构造方面，提出的方式方法在实际应用中仍存在诸多问题。例如，在工程实际实施过程中存在较大的技术难度；地下热储构造采出总量与地上用热需求总量严重不足；项目投入产出回报率偏低，造成行业吸引社会资本的力度不强；在采热过程中，需大量抽取地下热水，造成地下水资源的严重破坏；从地下采出的热水或蒸汽水产生大量的结垢、造成设备堵塞无法正常运行等。由于全球在深层地热开发与利用仍处在初期发展阶段，从业人员受知识面和经验等局限，现有专利仅仅是一些理论性的模型，缺乏从实际应用的考虑，专业知识单一，没有从多领域结合的角度去解决实际问题。深层地热能的开发与利用仍需政府从政策层面的大力支持和资本投资的力度加强。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术缺陷，提供一种地下人工双对流热储结构，既有基于管壁内载热流体通过管壁或局部岩层压裂、以接触式热传导吸收周边的地热能、实现采热目的换热通道井，又有通过储层改造技术、将远离接触面的热能通过热流体流动方式带到需被升温加热的管道热交换工作面周边进行高效加热，从而形成双向对流的热交换工作方式的对流注入工作井和对流生产工作井，形成双向对流的热交换工作方式；采用双对流的方式，在采热效率、工作可靠性都有明显提升和优势。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地下人工双对流热储结构，包括将地表冷水注入到地下热储层的注水井、将在地下热储层换热后的热水导出地面进行利用的生产井、设置于地下热储层的注水井与生产井之间且与注水井、生产井连通的换热通道井；所述地下人工双对流热储结构还包括对流注入工作井和对流生产工作井；所述对流注入工作井伸入到地下热储层内并位于注入井一侧且远离生产井，将地表冷水注入到地下热储层内以干扰位于换热通道井之外的地下热储层内的热载体的流动；所述对流生产工作井位于生产井一侧且远离注水井，将位于换热通道井之外的地下热储层内热载体导出利用。

作为对上述技术方案的改进，所述换热通道井为叉井结构，所述换热通道井在一端与注水井相连通并从连通处向远离生产井方向叉出若干条，在换热通道井的另一端，所述地下热储层内设置有端位井使叉出的若干条换热通道井的尾端连通在端位井上，所述端位井上与生产井相连通；所述对流注入工作井的下端开口位于连通处的下方，所述对流生产工作井的下端开口位于端位井顶端的上方。

作为对上述技术方案的改进，所述对流注入工作井或为竖井，从地面伸入到地下热储层内；所述对流生产工作井或为复合井，包括从地面伸入到地下的竖井段、与竖井段连通的斜井段、与斜井段连通且伸入到地下热储层内竖直设置的尾段。设计斜井段的好处是，位于地下热储层内的尾段流出的热载体在经过斜井段时流速下降，再经竖井段送出到地面，可以控制从地面出来的热载体流速，避免对地面生产设备的冲击同时控制热载体流速不至于太慢。

作为对上述技术方案的改进，所述端位井为大斜度井；所述注水井为竖井；所述生产井为复合井，包括从地面伸入到地下的竖井段、与竖井段连通的大斜井段、与大斜井段连通且伸入到地下热储层内水平设置的水平段；所述水平段的末端连接在端位井的顶端，设计大斜井段、水平段的好处是，通过大斜井段、水平段的结合，位于地下热储层内的水平段流出的热载体在经过大斜井段时流速有变化，再经竖井段送出到地面，可以控制从地面出来的热载体流速，避免对地面生产设备的冲击同时控制热载体流速不至于太慢。

作为对上述技术方案的改进，所述换热通道井或水平设置，或小斜度设置或大斜度设置，构成水平换热通道井、小斜度换热通道井和大斜度换热通道井。这样可以拉大水平换热通道井、小斜度换热通道井和大斜度换热通道井在与端位井相连通处的距离。

作为对上述技术方案的改进，所述注水井与生产井的竖直段之间设置有平衡井以连通注水井与生产井来平衡生产井与注水井之间的压力，所述平衡井设置在热储构造层上端接近地面的任意合适位置；所述平衡井的口径面积≤1/3生产井口径面积。

作为对上述技术方案的改进，所述注水井、端位井、对流注入工作井内衬设金属套管，所述生产井、对流生产工作井、换热通道井、平衡井内衬非金属套管或内衬保温防腐层的金属套管。

作为对上述技术方案的改进，所述金属套管为中碳钢管或合金钢管，所述非金属套管为PP管或PE管或PC管或树脂纤维复合套管。

作为对上述技术方案的改进，所述金属套管的导热系数为40～70W/mK；非金属管的平均导热系数为：0.6～17W/mK；硬质岩石导热系数平均约为1.8～2.2W/mK；软质岩层的导热系数平均为：0.2～0.8W/mK。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的地下人工双对流热储结构，采既有基于管壁内载热流体通过管壁或局部岩层压裂、以接触式热传导吸收周边的地热能、实现采热目的换热通道井，又有通过储层改造技术、将远离接触面的热能通过热流体流动方式带到需被升温加热的管道热交换工作面周边进行高效加热，从而形成双向对流的热交换工作方式的对流注入工作井和对流生产工作井，形成双向对流的热交换工作方式；采用双对流的方式，在采热效率、工作可靠性都有明显提升和优势。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的地下人工双对流热储结构，包括将地表冷水注入到地下热储层的注水井1、将在地下热储层换热后的热水导出地面进行利用的生产井、设置于地下热储层的注水井1与生产井之间且与注水井1、生产井连通的换热通道井6、7、8；所述地下人工双对流热储结构还包括对流注入工作井4和对流生产工作井；所述对流注入工作井4伸入到地下热储层内并位于注入井1一侧且远离生产井，将地表冷水注入到地下热储层内以干扰位于换热通道井之外的地下热储层内的热载体的流动；所述对流生产工作井位于生产井一侧且远离注水井1，将位于换热通道之外的地下热储层内热载体导出利用。

所述换热通道井为叉井结构，所述换热通道井在一端与注水井1相连通并从连通处向远离生产井方向叉出若干条，在换热通道井的另一端，所述地下热储层内设置有端位井9使叉出的若干条换热通道井的尾端连通在端位井9上，所述端位井9上与生产井相连通；所述对流注入工作井4的下端开口位于连通处的下方，所述对流生产工作井的下端开口位于端位井9顶端的上方。

所述对流注入工作井4或为竖井，从地面伸入到地下热储层内；所述对流生产工作井或为复合井，包括从地面伸入到地下的竖井段5、与竖井段5连通的斜井段11、与斜井段11连通且伸入到地下热储层内竖直设置的尾段12。设计斜井段11的好处是，位于地下热储层内的尾段流出的热载体在经过斜井段12时流速下降，再经竖井段5送出到地面，可以控制从地面出来的热载体流速，避免对地面生产设备的冲击同时控制热载体流速不至于太慢。

所述端位井9为大斜度井；所述注水井1为竖井；所述生产井为复合井，包括从地面伸入到地下的竖井段2、与竖井段2连通的大斜井段、与大斜井段连通且伸入到地下热储层内水平设置的水平段10；所述水平段10的末端连接在端位井9的顶端，设计大斜井段、水平段10的好处是，通过大斜井段、水平段10的结合，位于地下热储层内的水平段10流出的热载体在经过大斜井段时流速有变化，再经竖井段2送出到地面，可以控制从地面出来的热载体流速，避免对地面生产设备的冲击同时控制热载体流速不至于太慢。

所述换热通道井或水平设置，或小斜度设置或大斜度设置，构成水平换热通道井8、小斜度换热通道井7和大斜度换热通道井8。这样可以拉大水平换热通道井8、小斜度换热通道井7和大斜度换热通道井6在与端位井9相连通处的距离。

所述注水井1与生产井的竖直段2之间设置有平衡井3以连通注水井1与生产井来平衡生产井与注水井1之间的压力，所述平衡井3设置在热储构造层上端接近地面的任意合适位置；所述平衡井的口径面积≤1/3生产井口径面积。

所述注水井1、端位井9、对流注入工作4井内衬设金属套管，所述生产井、对流生产工作井、换热通道井、平衡井3内衬非金属套管或内衬保温防腐层的金属套管。所述金属套管为中碳钢管或合金钢管，所述非金属套管为PP管或PE管或PC管或树脂纤维复合套管。所述金属套管的导热系数为40～70W/mK；非金属管的平均导热系数为：0.6～17W/mK；硬质岩石导热系数平均约为1.8～2.2W/mK；软质岩层的导热系数平均为：0.2～0.8W/mK。

本发明的地下人工双对流热储结构，在采热效率、工作可靠性都有明显提升和优势。依据本发明原理和实施方法，在具体的项目应用时，结合实地的测绘数据和实际应用需求指标，进行工程量的计算，便可完成相关的地热综合应用工程设计工作。

注水井在地表向地下目标开采深度(2000-9000米)热储层注入冷水，井底热储层采用叉式井工艺，6、7、8井与端位井9联通(也可采用多条叉井或其它形式的地下热交换管道)。端位井9根据地表用热产业所处位置，需合理布置生产井。2井及换热通道10井，使得9、10、2井头与井尾联通构成生产井通道。在地表与热储层之间1000米左右深度位置增加一个压力平衡井，3井用于平衡生产井与注水井的压力，形成一个微流体循环流动。在本发明申请人202010352865.X及202020681194.7中对3井已有具体的描述。完成上述采热生产循环井后，再在附图所示的储层改造区域内进行储层改造工程，该改造工程可根据岩石的机理走向，采取人工压裂或钻井的方式。目的是将对流工作4井和5+11+12井在地下储层改造区域内以最大范围方式构建多条联通通道。地表通过对4井注水及5井抽水(或地下混流驱动等方式)将地下热储改造区域内形成热载体的流动，从而为6、7、8、9、10井提供远距离的高热能供给，实现持续性的高效换热保障。在热储层内部6、7、8、9、10井的空间布管方式，根据其热储层的立体空间，采用等距布局方式进行施工排列。

本发明的工作原理，是将岩石热能以接触式热传导方式为管壁内流体升温加热，同时经改造后的热储层将远距离热能通过热流体带入到热交换工作区域内，形成了双向对流共同输送热源的采热工作方式，大幅提生该工作区域内的热交换效率。本发明适用于对中层及深层地热能的综合开发与利用，通常钻井深度范围为2000-9000米深度。

本发明的结构构建方式是：根据在具体项目的实际用热量需求，实现本发明构建热储构造的开发阶段，共分为五个步骤实施：第一，地质勘查：采用常规勘察方式完成对深层地热源的重要参数采集。其中包括：地温梯度的变化曲线、大地热流参数、岩层构造取样分析、热储层的3D模型推演等；第二，储层改造范围界定：根据勘查推演模型、产业布局以及需求量分析，选定能够满足采热与供热相匹配的开发工作范围；第三，地下热储构造开发工程设计：依据前置阶段的参数，分别设计热交换通道及储层改造通道。在计算进行工程换热面积时，除考虑岩石导热系数因素，同时还需要增加流体双对流效率提升因素，与非双向对流的热储构造，预估可节省约25％适当减少热交换面积；第四，工程施工及设施安装:委托专业机构进行相关的专业实施作业，其中(1)、(6)(7)(8)井选用叉式井结合定向井工艺作业；(2)井采用水平井或大斜度井工艺作业；(3)井选用水平井工艺作业，(4)井选用垂直井工艺作业；(5)井选择水平井或大斜度井工艺作业；第五，测试验收投产：依据设计要求对相关指标进行测试验收，进入生产运行工作阶段。

本发明公开的是一套在地热能综合开发与利用领域里，实现高效采热所构建的地下人工热储构造，在井底热储层内采用双对流热交换技术进行储层改造。可最大化、最高效采集地热热能，为大型工业化生产提供分布式能源供给。与其他方式构建的人工地下热储构造相比较，具有以下优势：第一，因地制宜，采用双对流热交换技术构建地下人工热储工作腔比单一形式热交换技术可节省25％以上的热交换面积；第二，按照本发明所公开的工程实施作业工艺，技术可行，可最大化实现对地下目标区域进行高效采热；第三，采热管道载热内流体不接触地下岩层，长期工作运行不会带来水质变化，避免用热设备受结垢和酸碱腐蚀，运行稳定；第四，根据本发明原理，可设计出开采总热量与用热产业需求相匹配的供热源，也可在未来对热储构造进行改造升级，不会带来过大的成本；第五，针对确定的热储资源，采用本发明技术，可维持稳定、持久、均衡的地下热交换状态、降低设备故障率，综合投入与产出性价比合理。具体的：

1、本发明所公开的构建地下人工热储构造的工作原理采用双对流热交换技术，与传统热储构造的采热原理有本质上的区别，具有更好的换热效果。

2、上述工作原理，既有将岩石热能以接触式热传导方式为管壁内流体升温加热，同时又有经改造后的热储层将远距离热能通过热流体带入到热交换工作区域内，形成了双向对流共同输送热源的采热工作方式，大幅提生该工作区域内的热交换效率。本发明适用于中层及深层地热能的综合开发与利用，通常钻井深度范围为2000-9000米深度。

3、应用本发明的工作原理即可在地热能综合开发与利用领域里的新建设项目中，建立合理高效的人工地下热储构造，也可对已有热交换采热式热储构造进行改造升级，通过双向对流热交换方式，提升每口生产井的采热产出量。

4、本发明在井底热储层无论采用叉式井或其它形式的地下热交换管道完成与生产井的多点联通通道，所构建人工地下热储构造，具有工艺简单，热交换面积大，换热效果好的特点。

5、本发明构建人工地下热储构造构的实施步骤：根据在具体的实际用热需求，本发明构建热储构造的开发阶段，共分为五个步骤实施：第一，地质勘查：采用常规勘察方式完成对深层地热源的重要参数采集。其中包括：地温梯度的变化曲线、大地热流参数、岩层构造取样分析、热储层的3D模型推演等；第二，储层改造范围界定：根据勘查推演模型、产业布局以及需求量分析，选定能够满足采热与供热相匹配的开发工作范围；第三，地下热储构造开发工程设计：依据前置阶段的参数，分别设计热交换通道及储层改造通道。在计算进行工程换热面积时，除考虑岩石导热系数因素，同时还需要增加流体双对流效率提升因素，与非双向对流的热储构造，预估可节省约25％适当减少热交换面积；第四，工程施工及设施安装:委托专业机构进行相关的专业实施作业，其中1、6、7、8井选用叉式井结合定向井工艺作业；2井采用水平井或大斜度井工艺作业；3井选用水平井工艺作业，4井选用垂直井工艺作业；5井选择水平井或大斜度井工艺作业；第五，测试验收投产：依据设计要求对相关指标进行测试验收，进入生产运行工作阶段。上述实施步骤清晰简单，技术可行。

下面对本申请所涉及的一些专业术语进行解释，以方便大家对技术方案的理解。

1、“双向对流”：指在特定的空间内，由两组不同方向的能量体(介质)以不同的方向流动，并相互混合交叉而形成赋能换空间状态。

2、“竖井”：是洞壁直立的井状管道，实际是一种坍陷漏斗。在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。井壁陡峭，近乎直立。竖井被广泛应用于石油天然气开采、水利水电工程的取水、引水、通排风、溜渣、补气，竖井施工具有占地面积小、对周边施工干扰少等特点。然而，竖井施工空间小、工期长、登高及临边作业多、通行不便，导致竖井施工的安全风险突出。竖井可按照其直径、断面形状和深度等进行分类。

3、“斜度井”：指采用有倾角斜度钻技术完成的钻井工程，是利用特殊的井底动力工具与钻头和定向仪器施工。

4、“水平井”：水平井是最大井斜角达到或接近90°(一般不小于86°)，并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。有时为了某种特殊的需要，井斜角可以超过90°，“向上翘”。水平井技术综合多种学科的一些先进技术成果，被誉为石油工业发展过程中的一项重大突破。

5、“定向井”是指按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一，它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低钻井成本，有利于保护自然环境，具有显著的经济效益和社会效益。定向井就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。

6、“储层改造技术”：通常应用于石油天然气开采领域，是为了提高油气井产量或注水井的注水量而对储层采取的一系列工程技术措施的总称。主要针对储层特性与生产状况，研究与其相适应的经济有效的技术措施，以提高井筒与储层的连通性，达到增产增注的目的。储层改造技术主要包括：(1)各种不同介质的压裂技术，如水力压裂技术、酸压裂技术、泡沫压裂技术、高能气体压裂技术等，其主要目的是在致密储层中产生一条或多条具有一定导流能力的裂缝以利于油气从储层流向井筒；(2)各种不同的基质酸化技术，如砂岩酸化技术、碳酸盐岩酸化技术等，其与压裂的差别主要在于基质酸化技术是在低于储层破裂压力下注入化学剂，因而不产生裂缝。酸化增产增注的原理是化学解堵剂注入地层后，溶解储层中的某些物质，恢复和提高了近井地带的渗透率。

7、“中深层地热”：指地球由于地核的连续核反应通过地幔向外释放出大量的热量，同时不断接收来自太阳的热辐射，在地壳中蕴含着巨大的地热能，这部分地热能就是地热资源。在现有科学技术条件下，可利用的地热资源的范围一般指在地壳表层以下7000米以内地层、水体和岩石所含的热量。按照埋藏深度，200米以内的属于浅层地热能，称为浅层地热资源，温度大约在18～25℃左右，随着深度增加，正常状态为埋深每增加100米，温度升高3℃。埋深200～3000米的属于中层地热，称为中层地热资源，温度在65～150℃之间。埋深3000米以下属于深层地热，称为深层地热资源，温度在150～650℃之间。地热资源一般分地层、水体和岩石等三种形态在地壳内贮存。

8、“地下人工热储构造”：首先“热储构造(reservoir structure)”是指热储、盖层和热储岩体中的断裂系统。是盖层位于储热层之上，起隔水隔热的封闭作用。某些原来无盖层的储热层，经过长期的水热活动，使上覆松散沉积物发生水热蚀变，或热水所含矿物质发生沉淀，使松散沉积物转变为不透水的泉胶岩层，形成的盖层称自封闭盖层。而“地下人工热储构造”特指利用人为的工程施工技术方式，以多种不同的井下作业工艺方法，在地下热储构造层构建一个以采集地下热能为目的的地下人工结构工程。该名词通常被用于对干热岩(EGS增强型地热)开发与利用领域里，作为一项重要的地下工程施工设施。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或者使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种地下人工双对流热储结构，其特征在于：包括将地表冷水注入到地下热储层的注水井、将在地下热储层换热后的热水导出地面进行利用的生产井、设置于地下热储层的注水井与生产井之间且与注水井、生产井连通的换热通道井；所述地下人工双对流热储结构还包括对流注入工作井和对流生产工作井；所述对流注入工作井伸入到地下热储层内并位于注入井一侧且远离生产井，将地表冷水注入到地下热储层内以干扰位于换热通道井之外的地下热储层内的热载体的流动；所述对流生产工作井位于生产井一侧且远离注水井，将位于换热通道井之外的地下热储层内热载体导出利用。

2.根据权利要求1所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述换热通道井为叉井结构，所述换热通道井在一端与注水井相连通并从连通处向远离生产井方向叉出若干条，在换热通道井的另一端，所述地下热储层内设置有端位井使叉出的若干条换热通道井的尾端连通在端位井上，所述端位井上与生产井相连通；所述对流注入工作井的下端开口位于连通处的下方，所述对流生产工作井的下端开口位于端位井顶端的上方。

3.根据权利要求2所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述对流注入工作井或为竖井，从地面伸入到地下热储层内；所述对流生产工作井或为复合井，包括从地面伸入到地下的竖井段、与竖井段连通的斜井段、与斜井段连通且伸入到地下热储层内竖直设置的尾段。

4.根据权利要求3所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述端位井为大斜度井；所述注水井为竖井；所述生产井为复合井，包括从地面伸入到地下的竖井段、与竖井段连通的大斜井段、与大斜井段连通且伸入到地下热储层内水平设置的水平段；所述水平段的末端连接在端位井的顶端。

5.根据权利要求4所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述换热通道井或水平设置，或小斜度设置或大斜度设置，构成水平换热通道井、小斜度换热通道井和大斜度换热通道井。

6.根据权利要求5所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述注水井与生产井的竖直段之间设置有平衡井以连通注水井与生产井来平衡生产井与注水井之间的压力，所述平衡井设置在热储构造层上端接近地面的任意合适位置；所述平衡井的口径面积≤1/3生产井口径面积。

7.根据权利要求6所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述注水井、端位井、对流注入工作井内衬设金属套管，所述生产井、对流生产工作井、换热通道井、平衡井内衬非金属套管或内衬保温防腐层的金属套管。

8.根据权利要求7所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述金属套管为中碳钢管或合金钢管，所述非金属套管为PP管或PE管或PC管或树脂纤维复合套管。

9.根据权利要求8所述地下人工双对流热储结构，其特征在于：所述金属套管的导热系数为40～70W/mK；非金属管的平均导热系数为：0.6～17W/mK；硬质岩石导热系数平均约为1.8～2.2W/mK；软质岩层的导热系数平均为：0.2～0.8W/mK。

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