CN208966316U - 一种u型水平井 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种U型水平井。该U型水平井包括L型水平井和直井；L型水平井包括第一生产套管、第一技术套管和第一表层套管；直井包括第二生产套管、第二技术套管和第二表层套管；L型水平井为直‑增‑稳三段式井身结构，直段部分、增段部分和稳段部分依次相连通形成L型结构的水平井；直井由地面垂直进入基岩以下的稳定地层，其末端与L型水平井的水平段的末端相连接形成U型连通。该U型水平井增加了井筒与干热岩接触面积以及裂缝间沟通程度，提高了注采直井连通效率；能够有效提高增强性地热开发过程中循环工质换热效率和循环流量，具有工艺简单、安全可靠、操作方便、清洁无污染等优点。

Description

一种U型水平井

技术领域

本实用新型属于增强型地热高效开发技术领域，涉及一种U型水平井。

背景技术

增强型地热(Enhanced Geothermal Systems，EGS)资源是国际上公认的高效、清洁、低碳的可再生能源之一，美国、英国、法国、德国、冰岛、日本、澳大利亚等国都在积极探索增强型地热的高效开发方法，部分国家已经实现了商业化运作。我国是地热资源丰富的国家，增强型地热资源约850万亿吨标煤，开发增强型地热资源是实现我国能源结构转型、降低碳排放的重要措施之一，世界范围看，增强型地热开发过程中的关键问题之一是对干热岩(Hot Dry Rock，HDR)的有效改造并实现注采井与裂缝网的高效连通。目前国外使用常规水力压裂工艺对干热岩进行改造，即通过地面高压泵车泵入压力大于干热岩破裂压力的压裂液(主要是清水)，形成人工裂缝后通过支撑剂保持人工裂缝的张开状态，为循环工质提供换热通道。该方法存在以下问题：(1)增强型地热开发时一般优选干热岩中已存在自然裂缝的地层，人工裂缝扩展时清水压裂液极易在自然缝中漏失，大大降低了水力能量传播距离和改造规模，大量压裂液漏失污染干热岩的同时造成水资源浪费；(2)相比瓜胶压裂液和泡沫压裂液，清水压裂液携带支撑剂的能力最低，无论在水平还是垂直方向上，支撑剂都很难实现均匀支撑的效果。在水平方向上，泵入支撑剂难以在裂缝中均匀铺开，容易在裂缝起始端堆积；在垂直方向上，支撑剂仅在裂缝底部沉积，对裂缝的支撑效果有限；(3)水力改造通过液体传递压力实现造缝，为避免外来水与地层不配伍导致堵塞干热岩孔喉或生产新沉积物等负面效果，压裂结束后需要将注入液体返排出井外，由于干热岩中自然裂缝发育，选用清水这种返排能力低的压裂液容易导致最终返排率很低，残留压裂液会造成热储层污染。以上问题严重制约了增强型地热资源的高效开发和商业进程，为了克服上述问题，亟需提出一种针对增强型地热特点的高效开发技术的水平井。

实用新型内容

基于现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种U型水平井，该U型水平井结构中的L型水平井能够增加热储层接触面积和井筒与自然裂缝的连通率，采用本实用新型的U型水平井配合水平井氮气泡沫分段压裂工艺能够克服常规清水压裂时滤失量大、造缝单一、支撑剂携带能力差、返排率低、热储层污染大等问题，更适合在无水或低含水的干热岩地层中进行改造作业，压裂形成的人工裂缝形态相对复杂，能够与自然裂缝形成复杂缝网，为循环工质充分换热提供通道；该U型水平井为增强型地热资源提供了高效可行的开发技术。

本实用新型的目的通过以下技术方案得以实现：

本实用新型提供一种U型水平井，该U型水平井包括L型水平井和直井；

所述L型水平井包括第一生产套管、第一技术套管和第一表层套管；所述第一技术套管套设于所述第一生产套管的外侧，所述第一表层套管套设于所述第一技术套管的外侧；

所述直井包括第二生产套管、第二技术套管和第二表层套管；所述第二技术套管套设于所述第二生产套管的外侧，所述第二表层套管套设于所述第二技术套管的外侧；

所述L型水平井为直-增-稳三段式井身结构，其直段部分由地面垂直进入基岩以下的稳定地层；增段部分通过90°的造斜弯曲形成造斜段；稳段部分为位于干热岩裂缝沟通区的水平段；所述直段部分、所述增段部分和所述稳段部分依次相连通形成L型结构的水平井；

所述直井由地面垂直进入基岩以下的稳定地层，其末端与所述L型水平井的水平段的末端相连接形成U型连通。

干热岩主要是沿水平方向发育的花岗岩，内部自然裂缝沿垂直方向发育，本实用新型的U型水平井构造中的L型水平井的水平段保持水平(井斜角为90°)时能够最大程度的保证井筒在干热岩自然裂缝区钻进，而且井筒与自然裂缝垂直时循环工质的换热效率达到最高，有利于提高热交换效率。

上述的U型水平井中，优选地，所述第一生产套管由L型水平井位于地面的始端延伸至水平段的末端；所述第一技术套管由L型水平井位于地面的始端延伸至造斜段的末端；所述第一表层套管由L型水平井位于地面的始端向L型水平井的直段部分延伸。

上述的U型水平井中，优选地，所述第一表层套管的长度为300-800m，直径为339.7mm；所述第一技术套管的长度为2000-4000m，直径为244.5mm；所述第一生产套管位于L型水平井的水平段的长度为1000-1500m，直径为139.7mm。

上述的U型水平井中，优选地，所述第二生产套管由直井位于地面的始端延伸至末端；所述第二技术套管由直井位于地面的始端向直井的末端延伸；所述第二表层套管由直井位于地面的始端向直井的末端延伸。

上述的U型水平井中，优选地，所述第二表层套管的长度为300-800m，直径为339.7mm；所述第二技术套管的长度为2000-3000m，直径为244.5mm；所述第二生产套的长度为2000-4000m，直径为139.7mm。

上述的U型水平井中，优选地，所述第一生产套管、所述第一技术套管和所述第一表层套管的管壁之间通过G级水泥完成固井形成所述L型水平井；所述第二生产套管、所述第二技术套管和所述第二表层套管的管壁之间通过G级水泥完成固井形成所述直井。

上述的U型水平井中，优选地，所述第一表层套管、所述第一技术套管、所述第一生产套管、所述第二表层套管、第二技术套管和所述第二生产套管的导热系数均大于100w/(m·k)；所述G级水泥的导热系数大于20w/(m·k)。

上述的U型水平井中，优选地，所述直井的末端开设有一个直井洞穴，所述直井洞穴分别与所述直井的末端和所述L型水平井的水平段的末端相连通；所述直井洞穴的直径为0.5-1m，长度为2-5m。

本实用新型U型水平井中，直井洞穴的目的主要有两个，一是洞穴增加了靶点范围，提高了L型水平井与直井对接的成功率；二是循环工质中的碎屑等固体颗粒可在直井洞穴处沉降，直井洞穴的沉降作用减少了循环工质中固体颗粒含量，降低了固体颗粒对管壁和地面设备的磨损与破坏。

上述的U型水平井中，优选地，该U型水平井还包括注入设备、采出设备和地面发电厂；所述注入设备位于所述L型水平井的地面井口处；所述采出设备位于所述直井的地面井口处；所述注入设备用于向L型水平井中注入低温水，所述采出设备用于从直井中采出低温水与地下干热岩换热后的高温水；所述注入设备、所述地面发电厂和所述采出设备通过地面循环管道相连通。

本实用新型的U型水平井构建固井的步骤如下：

(1)直井采用三开井身结构。一开钻至基岩以下的稳定地层后完钻，完钻后下入第二表层套管并注水泥固井，水泥返高至地面，用以封隔浅水层和疏松层段；二开钻至干热岩上部100-300m处的稳定地层，完钻后下入第二技术套管并注水泥固井，水泥返至地面，用以封隔中间易坍塌、易漏等复杂地层；三开钻至干热岩底部，下入第二生产套管并注水泥固井，水泥返至地面。通井后下入机械扩孔工具在干热岩目标层位进行套管扩孔作业，形成一个直径0.5-1m、长度2-5m左右的洞穴，造穴完成后通过洗井将岩屑返出。

(2)在距离直井1000-1500m处布置采出L型水平井井口，L型水平井采用三开的井身结构设计。一开钻至基岩以下的稳定地层后完钻，完钻后下入第一表层套管并注水泥固井，水泥返高至地面，用以封隔浅水层和疏松层段；二开钻进时完成轨迹造斜，通过带弯角的井下螺杆钻具将井斜角由0°增加至接近90°，完钻后下入第一技术套管并注水泥固井，水泥返至地面，用以封隔中间易坍塌、易漏等复杂地层；三开在干热岩中水平钻井，采用MWD(Measure While Drilling)随钻测量工具+RMRS(Rotary Magnetic Ranging System)旋转磁场测距导向系统实现L型水平井与直井的连通，强磁短节随钻头转动后形成一个交变磁场，下入洞穴井中的探测管探测到磁场信号后将数据传送至地面信号采集装置，通过软件计算钻头与直井洞穴相对位移与相对方位，通过MWD与软件计算结果调整轨迹实现对接。三开完钻后下入第一生产套管固井，水泥需返至地面。

(3)L型水平井与直井实现对接后，L型水平井与直井形成U型连通，为保证后续施工的顺利进行，需对连通井进行洗井作业。地面高压泵车将氮气泡沫通过水平井井口装置泵入井筒内，泡沫将井眼中岩石碎屑携带出井筒，并从直井井口排出，3-5个循环后完成洗井作业，为后续水平井氮气泡沫分段压裂做准备。

上述的U型水平井构建固井的过程中，步骤(1)中一开钻头尺寸应大于400mm，二开钻头尺寸应大于300mm，三开钻头尺寸应大于200mm。生产套管的导热系数应该大于100w/(m·k)，采用的G固井水泥的导热系数应该大于20w/(m·k)。三开下入的生产套管为复合套管，即在干热岩造穴层位处是玻璃钢套管，其他层位是普通钢制套管，机械扩孔工具对玻璃钢套管进行套铣，并对干热岩扩孔作业。

上述的U型水平井构建固井的过程中，步骤(2)中L型水平井采用直-增-稳的三段式井身结构，二开造斜点应选择稳定地层处，井下螺杆钻具的弯角为1.25-1.5°，造斜段的造斜率为3°/30m-12°/30m。

本实用新型的U型水平井的压裂作业及增强型地热开发作业具体包括以下步骤：

(1)通过油管按L型水平井趾端(L型水平井水平段的末端)到根端(L型水平井水平段的起始端)的顺序下入可钻桥塞，在设计位置实现桥塞坐封，通过射孔枪对套管、水泥环、干热岩进行射孔。地面的液氮车通过与水基压裂液混合后形成氮气泡沫压裂液，地面高压泵车通过油管将氮气泡沫压裂液泵入射孔部位进行压裂作业，氮气泡沫压裂液中含有20-40目的石英砂作为支撑剂，压裂施工结束后，将桥塞解封，然后上提油管柱到下一个需要射孔的位置，重复以上工序，直至整个水平段完成分段氮气泡沫压裂，最后在水平井井口进行氮气压裂液的返排施工，并在井口设置计量罐对返排液计量从而计算返排率。

(2)水平井氮气泡沫分段压裂结束后进行氮气泡沫循环洗井，然后在直井井口安装循环工质采出设备，在水平井井口安装循环工质注入设备，并通过管道将循环工质与地面发电厂形成一个闭合循环通路，实现低温循环工质注入后通过水平井筒与复杂裂缝网络充分换热后形成高温循环工质，并在直井井筒处采出，高温循环工质经过发电厂实现发电，冷却的循环工质继续下一次的循环换热。

(3)增强型地热开发一段时间后会出现裂缝通道闭合、微颗粒堵塞裂缝等降低换热工质流量和换热效率的问题，地面高压泵车通过油管配合桥塞分段工艺将氮气泡沫酸泵注到需要改造的位置(泵入酸的具体类型需要根据干热岩的岩性确定)，氮气泡沫酸随渗透率升高其粘度也升高，酸化时泡沫酸首先进入渗透率大的孔道，随着阻力增大，氮气泡沫酸会进入低渗孔道，通过与干热岩的化学反应形成更多的溶蚀通道，注酸结束后闷井1-2h后进行快速放喷，氮气泡沫在高温下会发生气化，增加了井眼中的压能，可以将裂缝堵塞物冲开，快速放喷时由于氮气泡沫的高携带性能，可将微小岩屑和堵塞物携带出井眼，从而改善井筒周围渗透性，提高循环工质换热效率。

上述的U型水平井的压裂作业及增强型地热开发作业中，步骤(1)水平井氮气泡沫分段压裂的段数为5-9段，射孔孔眼采用螺旋分布，孔间距为0.05-0.2m，射孔相位角为45-60°。

上述的U型水平井的压裂作业及增强型地热开发作业中，步骤(2)中的循环工质可以是清水或者临界二氧化碳，循环工质出口温度在100°以上。

上述的U型水平井的压裂作业及增强型地热开发作业中，步骤(3)中氮气泡沫酸中酸的主要类型是盐酸和土酸(盐酸与氢氟酸按比例混合得到)。

本实用新型的U型水平井具有以下有益效果：

(1)该U型水平井增加了井筒与干热岩接触面积以及裂缝间沟通程度，提高了注采直井连通效率；

(2)该U型水平井与氮气泡沫分段压裂工艺配合压裂可以有效克服清水压裂时液体漏失、人工造缝形态单一、支撑剂携带能力弱、压裂液返排率低和干热岩热储层污染等问题；

(3)该U型水平井配合氮气泡沫酸化溶蚀产生新的裂缝通道并实现井周解堵和裂缝疏通，恢复并改善井筒周围裂缝沟通情况；

(4)该U型水平井能够有效提高增强性地热开发过程中循环工质换热效率和循环流量，L型水平井的水平段保持水平(井斜角为90°)时能够最大程度的保证井筒在干热岩自然裂缝区钻进，而且井筒与自然裂缝垂直时循环工质的换热效率达到最高，有利于提高热交换效率；具有工艺简单、安全可靠、操作方便、清洁无污染等优点。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型实施例中的U型水平井的结构示意图；

附图符号说明：

1L型水平井，2直井，3第一表层套管，4第一技术套管，5第一生产套管，6第二表层套管，7第二技术套管，8第二生产套管，9直井洞穴，10注入设备，11地面发电厂，12采出设备，13干热岩裂缝沟通区，14氮气泡沫压裂人工裂缝，15循环工质，16G级水泥。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

本实施例提供一种U型水平井，如图1所示，该U型水平井包括L型水平井1和直井2。

L型水平井1包括第一生产套管5、第一技术套管4和第一表层套管3；第一技术套管套4设于第一生产套管5的外侧，第一表层套管3套设于第一技术套管4的外侧；第一生产套管5、第一技术套管4和第一表层套管3的管壁之间通过G级水泥16完成固井形成L型水平井1。

直井2包括第二生产套管8、第二技术套管7和第二表层套管6；第二技术套管7套设于第二生产套管8的外侧，第二表层套管6套设于第二技术套管7的外侧；第二生产套管8、第二技术套管7和第二表层套管6的管壁之间通过G级水泥16完成固井形成直井2。

需要进一步补充说明的是，附图1中，第一表层套管3，第一技术套管4，第一生产套管5，第二表层套管6，第二技术套管7和第二生产套管8的标引线指向靠近内侧，外侧黑色填充的是G级水泥16完成固井水泥段。

L型水平井1为直-增-稳三段式井身结构，其直段部分由地面垂直进入基岩以下的稳定地层；增段部分通过90°的造斜弯曲形成造斜段；稳段部分为位于干热岩裂缝沟通区的水平段；所述直段部分、所述增段部分和所述稳段部分依次相连通形成L型结构的水平井；

直井2由地面垂直进入基岩以下的稳定地层，其末端与L型水平井1的水平段的末端相连接形成U型连通。

第一生产套管5由L型水平井1位于地面的始端延伸至水平段的末端，第一生产套管5位于L型水平井1的水平段的长度为1200m，直径为139.7mm。第一技术套管4由L型水平井1位于地面的始端延伸至造斜段的末端，第一技术套管4的长度为3010m，直径为244.5mm；第一表层套管3由L型水平井1位于地面的始端向L型水平井1的直段部分延伸，第一表层套管3的长度为500m，直径为339.7mm。第二生产套管8由直井2位于地面的始端延伸至末端，第二生产套8的长度为3010m，直径为139.7mm；第二技术套管7由直井2位于地面的始端向直井2的末端延伸，第二技术套管7的长度为2800m，直径为244.5mm；第二表层套管6由直井2位于地面的始端向直井2的末端延伸，第二表层套管6的长度为500m，直径为339.7mm。第一表层套管3、第一技术套管4、第一生产套管5、第二表层套管6、第二技术套管7和第二生产套管8的导热系数均大于100w/(m·k)；G级水泥16的导热系数大于20w/(m·k)。

在一优选的实施方式中，直井2的末端开设有一个直井洞穴9，直井洞穴9分别与直井2的末端和L型水平井1的水平段的末端相连通。直井洞穴9的直径为0.5m，长度为2m。直井洞穴的目的主要有两个，一是洞穴增加了靶点范围，提高了L型水平井与直井对接的成功率；二是循环工质中的碎屑等固体颗粒可在直井洞穴处沉降，直井洞穴的沉降作用减少了循环工质中固体颗粒含量，降低了固体颗粒对管壁和地面设备的磨损与破坏。

在一优选的实施方式中，该U型水平井还包括注入设备10、采出设备12和地面发电厂11；注入设备10位于L型水平井1的地面井口处；采出设备12位于直井2的地面井口处；注入设备10用于向L型水平井1中注入低温水，采出设备12用于从直井2中采出低温水与地下干热岩换热后的高温水；注入设备10、地面发电厂11和采出设备12通过地面循环管道相连通。

本实施例的U型水平井构建固井的步骤如下：

(1)干热岩埋深为3000m，厚度为30m，直井2采用三开井身结构，采用Φ444.5mm的钻头一开钻进，实施例中在井深500m处完钻，下入Φ339.7mm、导热系数大于100w/(m·k)的J级第二表层套管6，采用导热系数大于20w/(m·k)的G级水泥16完成固井，水泥上返至地面；采用Φ311.2mm的钻头完成二开钻井，井深2800m处完钻，完钻后下入Φ244.5mm、导热系数大于100w/(m·k)的J级第二技术套管7，采用导热系数应该大于20w/(m·k)的G级水泥16完成固井，水泥上返至地面；三开采用Φ215.9mm的钻头钻进，实施例中的完钻深度为3028m，完钻后下入Φ139.7mm、导热系数大于100w/(m·k)的J级的第二生产套管8，采用导热系数大于20w/(m·k)的G级水泥16完成固井，水泥上返至地面。通井后下入机械扩孔工具在井深3020m处进行套管扩孔作业，形成一个直径0.5m、长度2m左右的直井洞穴9，造穴完成后通过洗井将岩屑返出。

(2)L型水平井采用直-增-稳的三开井身结构设计。采用Φ444.5mm的钻头完成一开钻进，实施例中的完钻井深为500m，下入Φ339.7mm、导热系数大于100w/(m·k)的J级第一表层套管3，采用导热系数大于20w/(m·k)的G级水泥16完成固井，水泥上返至地面；采用Φ311.2mm的钻头配合弯角为1.25°的螺杆钻具完成二开钻进，井深3010m处完钻时的井斜角为90°，完钻后下入Φ244.5mm、导热系数大于100w/(m·k)的J级第一技术套管4，采用导热系数应该大于20w/(m·k)的G级水泥16完成固井，水泥上返至地面；三开在干热岩中采用Φ215.9mm的钻头水平钻进，水平段长度为1200m，完钻后下入Φ139.7mm、导热系数大于100w/(m·k)的J级第一生产套管5，采用导热系数大于20w/(m·k)的G级水泥16完成固井，水泥上返至地面。采用MWD随钻测量工具+RMRS旋转磁场测距导向系统实现L型水平井1与直井2的连接，强磁短节随钻头转动后形成一个交变磁场，下入直井2中的探测管探测到磁场信号后将数据传送至地面信号采集装置，通过软件计算钻头与直井洞穴9相对位移与相对方位，通过MWD与软件计算结果调整轨迹实现对接。

(3)L型水平井1与直井2实现对接后，为保证后续施工的顺利进行，需对连通井进行洗井作业。通过泵车将在氮气泡沫通过L型水平井1泵入井筒内，泡沫将井眼中岩石碎屑携带出井筒，并从直井8排出，循环5次后完成洗井作业，为后续氮气泡沫压裂做准备。

本实施例的U型水平井的压裂作业及增强型地热开发作业具体包括以下步骤：

(1)通过油管从L型水平井1的趾端(L型水平井水平段的末端)到根端(L型水平井水平段的起始端)依次下入可钻桥塞，在设计位置实现桥塞座封后通过射孔枪对套管、水泥环、干热岩进行射孔。地面高压泵车通过Φ73mm油管将氮气泡沫压裂液泵入射孔部位进行压裂作业，实施例中射孔孔眼采用螺旋分布，孔间距为0.1m，射孔相位角为45°，氮气泡沫压裂液中含有20-40目的石英砂作为支撑剂，压裂施工结束后，将桥塞解封，然后上提油管柱到下一个需要射孔的位置，重复以上工序，形成氮气泡沫压裂人工裂缝14，实施例中的水平井压裂段数为5段，最后在水平井井口进行氮气压裂液的返排施工，并在井口设置计量罐对返排液进行计量从而计算返排率。

(2)在L型水平井1和直井2的井口安装井口安置注入设备10、采出设备12及循环工质15的循环通道。实施例中的取热工质为清水，从注入井注入低温水经过注入设备1进入井筒，通过干热岩裂缝沟通区13，在裂缝沟通区内低温水与干热岩间进行充分换热后成为高温水；高温水从直井2和井口采出设备12进入地面发电厂11进行发电，发电后的冷却水重新进入循环关系进行新一轮的换热。

(3)地面高压泵车通过油管配合桥塞分段工艺将氮气泡沫酸泵注到需要改造的位置，采用土酸作为化学酸剂，注酸结束后闷井1-2h后进行快速放喷，氮气泡沫在高温下会发生气化，增加了井眼中的压能，可以将裂缝堵塞物冲开，快速放喷时氮气泡沫的高携带性能，可将微小岩屑和堵塞物携带出井眼，改善井筒周围渗透性，提高循环工质换热效率。

本实施的U型水平井具备以下优点：

(1)该U型水平井增加了井筒与干热岩接触面积以及裂缝间沟通程度，提高了注采直井连通效率；

(2)该U型水平井与氮气泡沫分段压裂工艺配合压裂可以有效克服清水压裂时液体漏失、人工造缝形态单一、支撑剂携带能力弱、压裂液返排率低和干热岩热储层污染等问题；

(3)该U型水平井配合氮气泡沫酸化溶蚀产生新的裂缝通道并实现井周解堵和裂缝疏通，恢复并改善井筒周围裂缝沟通情况；

(4)该U型水平井能够有效提高增强性地热开发过程中循环工质换热效率和循环流量，L型水平井的水平段保持水平(井斜角为90°)时能够最大程度的保证井筒在干热岩自然裂缝区钻进，而且井筒与自然裂缝垂直时循环工质的换热效率达到最高，有利于提高热交换效率；具有工艺简单、安全可靠、操作方便、清洁无污染等优点。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种U型水平井，其特征在于：该U型水平井包括L型水平井和直井；

所述L型水平井包括第一生产套管、第一技术套管和第一表层套管；所述第一技术套管套设于所述第一生产套管的外侧，所述第一表层套管套设于所述第一技术套管的外侧；

所述直井包括第二生产套管、第二技术套管和第二表层套管；所述第二技术套管套设于所述第二生产套管的外侧，所述第二表层套管套设于所述第二技术套管的外侧；

所述L型水平井为直-增-稳三段式井身结构，其直段部分由地面垂直进入基岩以下的稳定地层；增段部分通过90°的造斜弯曲形成造斜段；所述造斜段的造斜率为12°/30m；稳段部分为位于干热岩裂缝沟通区的水平段；所述直段部分、所述增段部分和所述稳段部分依次相连通形成L型结构的水平井；

所述直井由地面垂直进入基岩以下的稳定地层，其末端与所述L型水平井的水平段的末端相连接形成U型连通；

所述第一生产套管由L型水平井位于地面的始端延伸至水平段的末端；所述第一技术套管由L型水平井位于地面的始端延伸至造斜段的末端；所述第一表层套管由L型水平井位于地面的始端向L型水平井的直段部分延伸；

所述第二生产套管由直井位于地面的始端延伸至末端；所述第二技术套管由直井位于地面的始端向直井的末端延伸；所述第二表层套管由直井位于地面的始端向直井的末端延伸；

所述第一表层套管的长度为300-800m，直径为339.7mm；所述第一技术套管的长度为2000-4000m，直径为244.5mm；所述第一生产套管位于L型水平井的水平段的长度为1000-1500m，直径为139.7mm；

所述第二表层套管的长度为300-800m，直径为339.7mm；所述第二技术套管的长度为2000-3000m，直径为244.5mm；所述第二生产套的长度为2000-4000m，直径为139.7mm。

2.根据权利要求1所述的U型水平井，其特征在于：所述第一生产套管、所述第一技术套管和所述第一表层套管的管壁之间通过G级水泥完成固井形成所述L型水平井；所述第二生产套管、所述第二技术套管和所述第二表层套管的管壁之间通过G级水泥完成固井形成所述直井。

3.根据权利要求2所述的U型水平井，其特征在于：所述第一表层套管、所述第一技术套管、所述第一生产套管、所述第二表层套管、所述第二技术套管和所述第二生产套管的导热系数均大于100w/(m·k)；所述G级水泥的导热系数大于20w/(m·k)。

4.根据权利要求1所述的U型水平井，其特征在于：所述直井的末端开设有一个直井洞穴，所述直井洞穴分别与所述直井的末端和所述L型水平井的水平段的末端相连通。

5.根据权利要求4所述的U型水平井，其特征在于：所述直井洞穴的直径为0.5-1m，长度为2-5m。

6.根据权利要求1所述的U型水平井，其特征在于：该U型水平井还包括注入设备、采出设备和地面发电厂；所述注入设备位于所述L型水平井的地面井口处；所述采出设备位于所述直井的地面井口处；所述注入设备用于向L型水平井中注入低温水，所述采出设备用于从直井中采出低温水与地下干热岩换热后的高温水；所述注入设备、所述地面发电厂和所述采出设备通过地面循环管道相连通。