CN113279728A - 一种中深层地热能封闭换热结构及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中深层地热能封闭换热结构及其工艺方法；该结构包括地热井地面管网布局模式和地热井井身结构及换热模式，每种模式均分别包括至少两组区块竖井，相邻两组所述区块竖井底部通过开设于热储层的水平井连通，所述区块竖井内铺设有能够与水平井形成闭合回路的管道，所述管道内用于通入换热介质，相邻两组所述区块竖井能够通过位于地面的换热装置对管道内的换热介质实现热交换。基于本发明的换热结构所提供的的中深层地热能封闭换热工艺方法，可采用热传递性能较好的液体进行热交换，实现取热不取水，对地下空间的扰动小，安全环保。

Description

一种中深层地热能封闭换热结构及其工艺方法

技术领域

本发明涉及中深层地热能采集技术领域，特别是涉及一种中深层地热能封闭换热结构及其工艺方法。

背景技术

随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对能源的需求量日益扩大，特别是以煤炭、石油和天然气等化石能源为主的能源消费急剧上升。而化石能源不仅不可再生，而且燃烧会造成严重的环境污染问题，威胁人类社会的可持续发展。因此，大力发展清洁可再生能源已成为世界各国的能源策略。

地热能作为一种绿色低碳、可循环利用的可再生清洁能源，基本不受地理位置、气候和季节的影响，其具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，具有优化能源结构、节能减排和改善环境的重要作用。地热能基本不受地理位置、气候和季节的影响，并具有分布广、储量大、产量稳定和有效工作时间长等优势。

地热能分为水热型地热和干热岩型地热，水热型地热是地下储层中有高温热水，干热岩型地热是地下储层为高温岩石，世界目前开采和利用地热资源主要是水热型地热，即从地面钻井到高温地热储层，然后将地下热水采出地面来使用，干热岩型为将水从地面注入到地下，通过与高温岩石接触后吸收热量加热水体，然后高温水体返排到地面来。

现有的中深层地热开发模式中多采用抽取地下水，然后在地面将水回灌的技术，可能会导致地面沉降加剧、地裂缝活动增加，对地下空间造成损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种中深层地热能封闭换热结构及其工艺方法，以解决上述现有技术存在的问题，可采用热传递性能较好的液体进行热交换，实现取热不取水，对地下空间的扰动小，安全环保。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种适用于中深层地热能采集的井网结构，包括地热井地面管网布局模式和地热井井身结构及换热模式，每种模式均包括至少两组区块竖井，相邻两组所述区块竖井底部通过开设于热储层的水平井连通，所述区块竖井内铺设有能够与水平井形成闭合回路的管道，所述管道内用于通入换热介质，相邻两组所述区块竖井能够通过位于地面的换热装置对管道内的换热介质实现热交换。地热井井身结构及换热模式包括单组双水平对接井换热模式、双组常规双水平对接井换热模式、双组非常规双水平对接井换热模式、多组非常规双水平对接井换热模式、单组多分支汇聚井联通换热模式、多组多分支汇聚井联通换热模式；地热井地面管网布局模式包括环状循环管网布局模式、网状循环管网布局模式。

可选的，所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括一个竖井，所述竖井为开设于A区块的第一竖井和开设于B区块的第二竖井，所述第一竖井、第二竖井和水平井内铺设有地下管道，所述换热装置为固定设置于所述第一竖井和第二竖井之间的换热站，所述换热站通过地上管道分别与位于所述第一竖井和第二竖井内的地下管道连通，所述地下管道、地上管道和换热站能够形成闭合回路，此为单组双水平对接井换热模式。

可选的，所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括两个竖井，所述竖井为第一竖井、第二竖井、第三竖井和第四竖井，所述第一竖井、第三竖井对称开设于A区块，所述第二竖井和第四竖井对称开设于B区块，所述换热装置设置于所述竖井的井口位置处；所述第一竖井与第二竖井底部通过第一水平井连通，所述第三竖井和第四竖井底部通过第二水平井连通；所述第一竖井处的换热装置和第二竖井处的换热装置通过铺设于第一水平井内的地下管道连通，所述第三竖井处的换热装置和第四竖井处的换热装置通过铺设于第二水平井内的地下管道连通；所述第一竖井处的换热装置和第三竖井处的换热装置通过地上管道连通，所述第二竖井处的换热装置和第四竖井处的换热装置通过地上管道连通，此为双组常规双水平对接井换热模式。

可选的，所述第一水平井与所述第一竖井和第三竖井连接处均设置有向外叉开的造斜段，所述第二水平井与所述第二竖井和第四竖井连接处均设置有向外叉开的造斜段；所述第一水平井和第二水平井之间的距离大于所述第二竖井和第四竖井之间的距离，所述第一水平井和第二水平井之间的距离大于所述第一竖井和第三竖井之间的距离，此为双组非常规双水平对接井换热模式，避免了因为第二竖井和第四竖井之间的距离较小，如果采用常规双水平井，两竖井距离太近，取的都是同一块区域的热量，对后期持续取热效果较差的问题。

可选的，当某一区块中深层地热能丰富，但是受制于施工场地较小，而且不同区块热水需求量不同时，可采用如下结构：所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括三个竖井，所述换热装置设置于所述竖井的井口位置处，所述竖井为开设于A区块的第一竖井、第三竖井、第五竖井和开设于B区块的第二竖井、第四竖井和第六竖井；所述第一竖井和第二竖井之间通过第一水平井连通，所述第三竖井和第四竖井之间通过第二水平井连通，所述第五竖井和第六竖井之间通过第三水平井连通，所述第二水平井和第三水平井两端均设置有造斜段；所述第一竖井处的换热装置与所述第二竖井处的换热装置通过铺设于第一水平井内的地下管道连通，所述第三竖井处的换热装置与所述第四竖井处的换热装置通过铺设于第二水平井内的地下管道连通，所述第五竖井处的换热装置与所述第六竖井处的换热装置通过铺设于第三水平井内的地下管道连通；所述第五竖井处的换热装置和第三竖井处的换热装置分别通过地上管道与所述第一竖井处的换热装置连通，所述第二竖井处的换热装置分别通过地上管道与所述第四竖井处的换热装置和第六竖井处的换热装置连通，此为多组非常规双水平对接井换热模式，增加了热储层水平段，增加了提取的热量。

可选的，所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括一个竖井，所述竖井为开设于A区块的第一竖井和开设于B区块的第二竖井，所述第二竖井底部连通有水平井，所述水平井包括多个分支井，所述分支井末端与所述第一竖井底部连通，所述分支井开设于热储层处，所述第一竖井和第二竖井之间通过地上管道连通，所述地上管道上设置有换热装置，所述第一竖井内和第二竖井内均铺设有地下管道，所述地下管道底部位于热储层上方，所述地下管道顶部与所述第一竖井和第二竖井之间的地上管道连通，此为单组多分支汇聚井联通换热模式。

可选的，所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括两个竖井，所述竖井为开设于A区块的第一竖井、第三竖井和开设于B区块的第二竖井、第四竖井，所述第二竖井和第三竖井底部均分别连通有水平井，两个所述水平井均分别包括多个分支井，所述第二竖井底部的分支井末端与所述第一竖井底部连通，所述第三竖井底部的分支井末端与所述第四竖井底部连通，所述分支井开设于热储层位置处；所述第一竖井、第二竖井、第三竖井和第四竖井内均分别铺设有地下管道，所述地下管道底部位于热储层上方，所述第一竖井内的地下管道上方与所述第三竖井内的地下管道上方通过地上管道连通，所述第二竖井内的地下管道上方与所述第四竖井内的地下管道上方通过地上管道连通，所述地上管道连接有换热装置，此为多组多分支汇聚井联通换热模式。

可选的，所述管道包括地下管道和地上管道，所述区块竖井共多组，多组所述区块竖井呈环状结构布置，每组所述区块竖井均包括两个竖井，每组所述区块竖井的两个竖井之间均通过各自的地上管道连通，所述地上管道连接有换热装置，换热装置通过供水供热管道与中心区块用热端连接；以设置五组竖井举例说明，所述竖井包括分别设置于A区块、B区块、C区块、D区块和E区块的进水竖井和出水竖井，所述A区块的进水竖井底部和E区块的出水竖井底部通过位于热储层的地下管道或分支井连通，所述E区块的进水竖井底部和D区块的出水竖井底部通过位于热储层的地下管道或分支井连通，所述D区块的进水竖井底部和C区块的出水竖井底部通过位于热储层的地下管道或分支井连通，所述C区块的进水竖井底部和B区块的出水竖井底部通过位于热储层的地下管道或分支井连通，所述B区块的进水竖井底部和A区块的出水竖井底部通过位于热储层的地下管道或分支井连通，此为地热井地面管网布局模式包括环状循环管网布局模式。

可选的，所述管道包括地下管道和地上管道，所述区块竖井均匀设置有多组，每组所述区块竖井均包括至少两个竖井，相邻两组所述区块竖井的相邻两个竖井底部通过设置于热储层的分支井或地下管道连通，同一区块竖井的多个竖井之间分别通过地上管道两两连通，此为网状循环管网布局模式。

本发明还提供一种中深层地热能封闭换热工艺方法，包括如下步骤：

步骤一，根据需要采用地热井地面管网布局模式或地热井井身结构及换热模式；

地热井井身结构及换热模式包括单组双水平对接井换热模式、双组常规双水平对接井换热模式、双组非常规双水平对接井换热模式、多组非常规双水平对接井换热模式、单组多分支汇聚井联通换热模式或多组多分支汇聚井联通换热模式；

地热井地面管网布局模式包括环状循环管网布局模式或网状循环管网布局模式；

步骤二，步骤一中，针对不稳定热储层，进行全管道下入钻井工艺，在管道内注换热介质进行循环吸热，同时将换热介质与地层隔离，实现取热不取水；针对稳定热储层，进行部分下管道工艺，管道仅下到热储层上端后进行固井，在热储层部分井眼为裸眼。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的取热系统为一个闭环循环系统，在系统内可采用热传递性能较好的液体，实现取热不取水，对地下空间的扰动小，安全环保；本发明根据不同地质情况对地下井身结构进行区分，在含水含裂隙的热储层中，全井段下套管进行完井，但在无水稳定的热储层，如干热岩中，将套管下入到热储层上部进行固井密封，在热储层内不下套管，区分可以有针对性的进行施工，增加施工效率，降低施工成本；本发明中的井身结构较为新颖，采用两口水平井并在水平段进行对接，可以增大水平段长度，增加热量提取距离。本发明设计了循环的井网系统，可在一片区域内进行热量供应，热能利用波及范围较广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中深层地热能封闭换热结构示意图；

图2为本发明实施例二中深层地热能封闭换热结构示意图；

图3为本发明实施例三中深层地热能封闭换热结构示意图；

图4为本发明实施例四中深层地热能封闭换热结构示意图；

图5为本发明实施例五中深层地热能封闭换热结构示意图；

图6为本发明实施例六中深层地热能封闭换热结构示意图；

图7为本发明实施例七中深层地热能封闭换热结构示意图；

图8为本发明实施例七中深层地热能封闭换热结构另一种地下布置形式示意图；

图9为本发明实施例八中深层地热能封闭换热结构示意图；

图10为本发明实施例八中深层地热能封闭换热结构另一种地下布置形式示意图；

其中，1为A区块、2为B区块、3为C区块、4为D区块、5为E区块、6为中心区块、7为换热装置、8为地上管道、9为地下管道、10为第一竖井、11为第二竖井、12为第三竖井、13为第四竖井、14为第五竖井、15为第六竖井、16为第一水平井、17为第二水平井、18位第三水平井、19为分支井、20为热储层、21为换热站。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种适用于中深层地热能采集的井网结构及其布局方法，以解决上述现有技术存在的问题，可采用热传递性能较好的液体进行热交换，实现取热不取水，对地下空间的扰动小，安全环保。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种中深层地热能封闭换热结构，分别针对不同的地质条件情况设计不同的地下取热井身结构，可以更好的利用地下热资源，同时对不同地区的地热开发井网布局进行设计，使管网布局更加合理，包括地热井地面管网布局模式和地热井井身结构及换热模式，每种模式均包括至少两组区块竖井，相邻两组区块竖井底部通过开设于热储层的水平井连通，区块竖井内铺设有能够与水平井形成闭合回路的管道，管道内用于通入换热介质，换热介质采用水；相邻两组区块竖井能够通过位于地面的换热装置对管道内的换热介质实现热交换。地热井井身结构及换热模式包括单组双水平对接井换热模式、双组常规双水平对接井换热模式、双组非常规双水平对接井换热模式、多组非常规双水平对接井换热模式、单组多分支汇聚井联通换热模式、多组多分支汇聚井联通换热模式；地热井地面管网布局模式包括环状循环管网布局模式、网状循环管网布局模式。

将含水含裂隙的热储层地层破碎含水定义为地层热储层不稳定，当地热储层不稳定时，这种情况取热段不能采用裸眼完井，需要下管道封隔，进行全井段下管道，实现封闭可带压取热不取水的地热收集模式。

实施例一

参考附图1所示，当需要供热的A区块1、B区块2之间可以进行铺管施工作业且施工成本低于完成单组双水平对接井一组双水平段对接井施工成本时，可采用如下换热模式，进行中深层地热能的采集；管道包括地下管道9和地上管道8，每组区块竖井均包括一个竖井，竖井为开设于A区块1的第一竖井10和开设于B区块2的第二竖井11，第一竖井10、第二竖井11和水平井内铺设有地下管道9，换热装置7为固定设置于第一竖井10和第二竖井11之间的换热站，换热站通过地上管道8分别与位于第一竖井10和第二竖井11内的地下管道9连通，地下管道9、地上管道8和换热站21能够形成闭合回路，此为单组双水平对接井换热模式，该模式取热过程为：假设从A区块1的第一竖井10井口注入冷水，冷水通过地下管路吸收热量，在B区块2的第二竖井11井口流出，热水通过地面管道流入换热站，换热站提取热水的热量，之后冷水通过地面管线再次流入第一竖井10。

实施例二

参考附图2所示，当需要供热的A区块1、B区块2之间不可以进行铺管施工作业或者虽然可以进行铺管作业但是施工成本高于完成一组双水平对接井双水平段对接井施工成本时，可采用本换热模式进行中深层地热能的采集；管道包括地下管道9和地上管道8，每组区块竖井均包括两个竖井，竖井为第一竖井10、第二竖井11、第三竖井12和第四竖井13，第一竖井10、第三竖井12对称开设于A区块1，第二竖井11和第四竖井13对称开设于B区块2，换热装置7设置于竖井的井口位置处；第一竖井10与第二竖井11底部通过第一水平井16连通，第三竖井12和第四竖井13底部通过第二水平井17连通；第一竖井10处的换热装置7和第二竖井11处的换热装置7通过铺设于第一水平井16内的地下管道9连通，第三竖井12处的换热装置7和第四竖井13处的换热装置7通过铺设于第二水平井17内的地下管道9连通；第一竖井10处的换热装置7和第三竖井12处的换热装置7通过地上管道8连通，第二竖井11处的换热装置7和第四竖井13处的换热装置7通过地上管道8连通，此为双组常规双水平对接井换热模式，该模式取热过程：假设从A区块1的第一竖井10井口注入冷水，冷水通过地下管路吸收热量，在B区块2的第二竖井11口出热水，热水供应B区块2在地面发生热交换，交换后的冷水进入到B区块2的第四竖井13口，在通过地下管路吸收热量，在A区块1的第三竖井12口出热水，热水供应A区块1在地面发生热交换，交换后的冷水进入到A区块1的第一竖井10口，至此一个循环完成，吸收的热能可以供应A、B区块2。

实施例三

参考附图3所示，在城市空间，地下管线复杂，而且受制于施工场地较小，无法在一个较小的场地进行常规的井身结构设计，为了避免地下井身干涉当常规的双两组双水平段水平井无法满足需要时，可采用如下换热模式，采取双造斜段水平井进行中深层地热能的采集，施工过程中在地下进行多次向外造斜，避免地下井身相碰，同时可以增大井筒间距，防止井筒过近取热效果较差，取热过程与常规双水平段水平井相同，第一水平井16与第一竖井10和第三竖井12连接处均设置有向外的造斜段，第二水平井17与第二竖井11和第四竖井13连接处均设置有向外的造斜段；第一水平井16和第二水平井17之间的距离大于第二竖井11和第四竖井13之间的距离，第一水平井16和第二水平井17之间的距离大于第一竖井10和第三竖井12之间的距离，此为双组非常规双水平对接井换热模式。

实施例四

参考附图4所示，当某一区块中深层地热能丰富，但是受制于施工场地较小，而且不同区块热水需求量不同，可采用如下换热模式，采取多组双造斜段水平对接井进行中深层地热能的采集，在区块内进行多组对接井施工，可以避免地下井身干涉，同时增大井筒间距，更好的利用地下热能，管道包括地下管道9和地上管道8，每组区块竖井均包括三个竖井，换热装置7设置于竖井的井口位置处，竖井为开设于A区块1的第一竖井10、第三竖井12、第五竖井14和开设于B区块2的第二竖井11、第四竖井13和第六竖井15；第一竖井10和第二竖井11之间通过第一水平井16连通，第三竖井12和第四竖井13之间通过第二水平井17连通，第五竖井14和第六竖井15之间通过第三水平井18连通，第二水平井17和第三水平井18两端均设置有造斜段；第一竖井10处的换热装置7与第二竖井11处的换热装置7通过铺设于第一水平井16内的地下管道9连通，第三竖井12处的换热装置7与第四竖井13处的换热装置7通过铺设于第二水平井17内的地下管道9连通，第五竖井14处的换热装置7与第六竖井15处的换热装置7通过铺设于第三水平井18内的地下管道9连通；第五竖井14处的换热装置7和第三竖井12处的换热装置7分别通过地上管道8与第一竖井10处的换热装置7连通，第二竖井11处的换热装置7分别通过地上管道8与第四竖井13处的换热装置7和第六竖井15处的换热装置7连通，此为多组非常规双水平对接井换热模式。该模式取热过程为，从A区块1第一竖井10口注入冷水，通过地下管线吸收热量后冲B区块2第二竖井11口流出，热水供应B区块2在地面发生热交换，交换后的冷水从B区块2的第四竖井13、第六竖井15井口注入地下，通过地下管线吸收热量后从第三竖井12、第五竖井14口流出，热水供应A区块1在地面发生热交换，交换后的冷水从A区块1第一竖井10口注入，至此一个循环完成，吸收的热能可以供应A区块1、B区块2。该种模式不局限于三组对接井，多组对接井也同样适用。

实施例五

参考附图5所示，将无水稳定的热储层20地层完整无地下水，地层流体不易与井内流体发生交换定义为地层热储层稳定，类似的地层热储层20如干热岩等，当地热储层20稳定时，这种情况取热段就可以采用裸眼完井，完钻后热储层20内形成稳定的井眼完钻后地层内形成岩心管，取热的水注入井眼后不与地层发生液体交换，该热储层20不需要进行全井段下套管，即可实现封闭取热不取水的地热收集模式。

当需要供热的A区块1、B区块2之间可以进行铺管施工作业且施工成本低于完成一组对接井施工成本时，可采用如下换热模式，进行中深层地热能的采集，管道包括地下管道9和地上管道8，每组区块竖井均包括一个竖井，竖井为开设于A区块1的第一竖井10和开设于B区块2的第二竖井11，第二竖井11底部连通有水平井，水平井包括多个分支井19，分支井19末端与第一竖井10底部连通，分支井19开设于热储层20处，第一竖井10和第二竖井11之间通过地上管道8连通，地上管道8上设置有换热装置7，第一竖井10内和第二竖井11内均铺设有地下管道9，地下管道9底部位于热储层20上方，地下管道9顶部与第一竖井10和第二竖井11之间的地上管道8连通，此为单组多分支汇聚井联通换热模式，该模式取热过程：假设从B区块2的第二竖井11井口注入冷水，冷水通过地下管路吸收热量，在A区块1的第一竖井10口出热水，热水通过地面管线传递到B区块2，可以供应A区块1、B区块2。

实施例六

参考附图6所示，当需要供热的A区块1、B区块2之间不可以进行铺管施工作业或者虽然可以进行铺管作业但是施工成本高于完成一组双水平段对接井施工成本时，可采用如下换热模式，进行中深层地热能的采集，管道包括地下管道9和地上管道8，每组区块竖井均包括两个竖井，竖井为开设于A区块1的第一竖井10、第三竖井12和开设于B区块2的第二竖井11、第四竖井13，第二竖井11和第三竖井12底部均分别连通有水平井，两个水平井均分别包括多个分支井19，第二竖井11底部的分支井19末端与第一竖井10底部连通，第三竖井12底部的分支井19末端与第四竖井13底部连通，分支井19开设于热储层20位置处；第一竖井10、第二竖井11、第三竖井12和第四竖井13内均分别铺设有地下管道9，地下管道9底部位于热储层20上方，第一竖井10内的地下管道9上方与第三竖井12内的地下管道9上方通过地上管道8连通，第二竖井11内的地下管道9上方与第四竖井13内的地下管道9上方通过地上管道8连通，地上管道8连接有换热装置7，此为多组多分支汇聚井联通换热模式，该模式取热过程：假设从A区块1的第三竖井12井口注入冷水，冷水通过地下管路吸收热量，在B区块2的第四竖井13口出热水，热水供应B区块2在地面发生热交换，交换后的冷水进入到B区块2的第二竖井11口，在通过地下管路吸收热量，在A区块1的第一竖井10口出热水，热水供应A区块1在地面发生热交换，交换后的冷水进入到A区块1的第三竖井12口，至此一个循环完成，吸收的热能可以供应A区块1、B区块2。

实施例七

参考附图7和附图8所示，地面井网布局需要地热能能量供应的区域不仅局限于单一的一块区域或者两块区域，地热能采集以后需要能给一大块区域进行热能供应。当一个发达城市的中心区域需要利用地热时，中心区域无法进行铺管作业，，也无法进行钻井作业，可考虑在中心区域周边进行环状循环联通井网布局，如下图所示，虚线为现有供水供热管道，实线为两区块之间进行的钻井作业井筒，AB、BC、CD、DE、EA区块1之间采用单组对接井，井身结构可采用双水平段对接井，多分支双汇聚井等，所有井形成一个环状循环，可以从A区块1进水竖井，即空心井口内注入凉水；E区块5联通处出水竖井，即实心井口出热水，换热后从E区块5空心井口注入，形成环状循环，每一个出口处采集的热水均可利用，可以通过现有管道传递至中心区域。环状循环管网的形成不局限于完成所有钻井作业，环状循环管网可利用现有供水供热管道，当完成单组对接井后即可利用现有管道进行循环供热。

具体的，管道包括地下管道9和地上管道8，区块竖井共多组，多组区块竖井呈环状结构布置，每组区块竖井均包括两个竖井，每组区块竖井的两个竖井之间均通过各自的地上管道8连通，地上管道8连接有换热装置7，换热装置7通过供水供热管道与中心区块6用热端连接；本实施例中竖井共设置五组，包括分别设置于A区块1、B区块2、C区块3、D区块4和E区块5的进水竖井和出水竖井，A区块1的进水竖井底部和E区块5的出水竖井底部通过位于热储层20的地下管道9或分支井19连通，E区块5的进水竖井底部和D区块4的出水竖井底部通过位于热储层20的地下管道9或分支井19连通，D区块4的进水竖井底部和C区块3的出水竖井底部通过位于热储层20的地下管道9或分支井19连通，C区块3的进水竖井底部和B区块2的出水竖井底部通过位于热储层20的地下管道9或分支井19连通，B区块2的进水竖井底部和A区块1的出水竖井底部通过位于热储层20的地下管道9或分支井19连通，此为地热井地面管网布局模式包括环状循环管网布局模式。

实施例八

参考附图9和附图10所示，当一个城市新规划了一片区域需要建设时，可以提前规划进行网状循环管网布局，进行中深层地热能的利用，如下图所示，虚线为现有或者规划的浅层供水供热管道，实线为两区块之间进行的钻井作业井筒，各区块之间采用对接井，井身结构可采用双水平段对接井，多分支对接汇聚井等，可进行网状循环管网的布局，形成一个网状循环管网，该模式循环管线不局限于全部为地下管路，当地面铺管成本较低时可采用地面铺管作业。管道包括地下管道9和地上管道8，区块竖井均匀设置有多组，每组区块竖井均包括至少两个竖井，相邻两组区块竖井的相邻两个竖井底部通过设置于热储层20的分支井19或地下管道9连通，同一区块竖井的多个竖井之间分别通过地上管道8两两连通，此为网状循环管网布局模式。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：包括地热井地面管网布局模式和地热井井身结构及换热模式，每种模式均分别包括至少两组区块竖井，相邻两组所述区块竖井底部通过开设于热储层的水平井连通，所述区块竖井内铺设有能够与水平井形成闭合回路的管道，所述管道内用于通入换热介质，相邻两组所述区块竖井能够通过位于地面的换热装置对管道内的换热介质实现热交换。

2.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括一个竖井，所述竖井为开设于A区块的第一竖井和开设于B区块的第二竖井，所述第一竖井、第二竖井和水平井内铺设有地下管道，所述换热装置为固定设置于所述第一竖井和第二竖井之间的换热站，所述换热站通过地上管道分别与位于所述第一竖井和第二竖井内的地下管道连通，所述地下管道、地上管道和换热站能够形成闭合回路。

3.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括两个竖井，所述竖井为第一竖井、第二竖井、第三竖井和第四竖井，所述第一竖井、第三竖井对称开设于A区块，所述第二竖井和第四竖井对称开设于B区块，所述换热装置设置于所述竖井的井口位置处；所述第一竖井与第二竖井底部通过第一水平井连通，所述第三竖井和第四竖井底部通过第二水平井连通；所述第一竖井处的换热装置和第二竖井处的换热装置通过铺设于第一水平井内的地下管道连通，所述第三竖井处的换热装置和第四竖井处的换热装置通过铺设于第二水平井内的地下管道连通；所述第一竖井处的换热装置和第三竖井处的换热装置通过地上管道连通，所述第二竖井处的换热装置和第四竖井处的换热装置通过地上管道连通。

4.根据权利要求3所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述第一水平井与所述第一竖井和第三竖井连接处均设置有向外叉开的造斜段，所述第二水平井与所述第二竖井和第四竖井连接处均设置有向外叉开的造斜段；所述第一水平井和第二水平井之间的距离大于所述第二竖井和第四竖井之间的距离，所述第一水平井和第二水平井之间的距离大于所述第一竖井和第三竖井之间的距离。

5.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括三个竖井，所述换热装置设置于所述竖井的井口位置处，所述竖井为开设于A区块的第一竖井、第三竖井、第五竖井和开设于B区块的第二竖井、第四竖井和第六竖井；所述第一竖井和第二竖井之间通过第一水平井连通，所述第三竖井和第四竖井之间通过第二水平井连通，所述第五竖井和第六竖井之间通过第三水平井连通，所述第二水平井和第三水平井两端均设置有造斜段；所述第一竖井处的换热装置与所述第二竖井处的换热装置通过铺设于第一水平井内的地下管道连通，所述第三竖井处的换热装置与所述第四竖井处的换热装置通过铺设于第二水平井内的地下管道连通，所述第五竖井处的换热装置与所述第六竖井处的换热装置通过铺设于第三水平井内的地下管道连通；所述第五竖井处的换热装置和第三竖井处的换热装置分别通过地上管道与所述第一竖井处的换热装置连通，所述第二竖井处的换热装置分别通过地上管道与所述第四竖井处的换热装置和第六竖井处的换热装置连通。

6.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括一个竖井，所述竖井为开设于A区块的第一竖井和开设于B区块的第二竖井，所述第二竖井底部连通有水平井，所述水平井包括多个分支井，所述分支井末端与所述第一竖井底部连通，所述分支井开设于热储层处，所述第一竖井和第二竖井之间通过地上管道连通，所述地上管道上设置有换热装置，所述第一竖井内和第二竖井内均铺设有地下管道，所述地下管道底部位于热储层上方，所述地下管道顶部与所述第一竖井和第二竖井之间的地上管道连通。

7.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，每组所述区块竖井均包括两个竖井，所述竖井为开设于A区块的第一竖井、第三竖井和开设于B区块的第二竖井、第四竖井，所述第二竖井和第三竖井底部均分别连通有水平井，两个所述水平井均分别包括多个分支井，所述第二竖井底部的分支井末端与所述第一竖井底部连通，所述第三竖井底部的分支井末端与所述第四竖井底部连通，所述分支井开设于热储层位置处；所述第一竖井、第二竖井、第三竖井和第四竖井内均分别铺设有地下管道，所述地下管道底部位于热储层上方，所述第一竖井内的地下管道上方与所述第三竖井内的地下管道上方通过地上管道连通，所述第二竖井内的地下管道上方与所述第四竖井内的地下管道上方通过地上管道连通，所述地上管道连接有换热装置。

8.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，所述区块竖井共多组，多组所述区块竖井呈环状结构布置，每组所述区块竖井均包括两个竖井，每组所述区块竖井的两个竖井之间均通过各自的地上管道连通，所述地上管道连接有换热装置，换热装置通过供水供热管道与中心区块用热端连接。

9.根据权利要求1所述的中深层地热能封闭换热结构，其特征在于：所述管道包括地下管道和地上管道，所述区块竖井均匀设置有多组，每组所述区块竖井均包括至少两个竖井，相邻两组所述区块竖井的相邻两个竖井底部通过设置于热储层的分支井或地下管道连通，同一区块竖井的多个竖井之间分别通过地上管道两两连通。

10.一种中深层地热能封闭换热工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，根据需要采用地热井地面管网布局模式或地热井井身结构及换热模式；

地热井井身结构及换热模式包括单组双水平对接井换热模式、双组常规双水平对接井换热模式、双组非常规双水平对接井换热模式、多组非常规双水平对接井换热模式、单组多分支汇聚井联通换热模式或多组多分支汇聚井联通换热模式；

地热井地面管网布局模式包括环状循环管网布局模式或网状循环管网布局模式；

步骤二，步骤一中，针对不稳定热储层，进行全管道钻井工艺，在管道内注换热介质进行循环吸热，同时将换热介质与地层隔离，实现取热不取水；针对稳定热储层，进行部分下管道工艺，管道仅下到热储层上端后进行固井，在热储层部分井眼为裸眼。

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