CN211903352U - 一种干热岩水平井多分支连通换热系统 - Google Patents
一种干热岩水平井多分支连通换热系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于干热岩水平井换热技术领域，特别是一种干热岩水平井多分支连通换热系统。一种干热岩水平井多分支连通换热系统，包括干热岩层；包括施工至干热岩层的直井及与直井分别连通的水平分支井；所述水平分支井包括中间水平分支井及两侧水平分支井；所述水平分支井均在同一平面内，且两侧水平分支井与中间水平分支井之间的夹角均为30°，且两侧水平分支井与中间水平分支井之间通过若干个连通井连接；所述水平分支井与连通井内均设有高导热生产套管。本实用新型流体介质不与地层进行直接接触和物质交换，仅仅是热量交换，不会对地层造成污染和任何不利影响。
Description
技术领域
本实用新型属于干热岩水平井换热技术领域，特别是一种干热岩水平井多分支连通换热系统。
背景技术
目前，随着石油、煤炭等不可再生能源的逐渐减少，可再生清洁能源的开发利用成为热点。干热岩作为一种可再生的清洁能源，在地热发电、城市供暖等地热能量提取利用方面潜力巨大。干热岩(HDR)是指地下一种没有水或蒸汽的高温热岩体，干热岩的分布几乎遍及全球，随着地球向深部的地热增加，任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩。现有的干热岩换热井型结构单一，多为直井或者单一定向井，并且存在与地层有物质交换，接触换热面积小，换热效率低等问题。
发明内容
针对上述情况，本实用新型提供一种水平井多分支连通换热系统，可有效解决干热岩换热井热交换效率低的问题。
本实用新型的技术方案在于：
一种干热岩水平井多分支连通换热系统，包括干热岩层；包括施工至干热岩层的直井及与直井分别连通的水平分支井；所述水平分支井包括中间水平分支井及两侧水平分支井；所述水平分支井均在同一平面内，且两侧水平分支井与中间水平分支井之间的夹角均为30°，且两侧水平分支井与中间水平分支井之间通过若干个连通井连接；所述水平分支井与连通井内均设有高导热生产套管；
还包括通过直井的井口下入的隔热注入管以及隔热表层套管；其中，隔热表层套管包裹于隔热注入管外部，隔热表层套管与隔热注入管之间为环形空间；隔热注入管连通外部注入系统，隔热表层套管连通外部排出系统；隔热注入管伸入至中间水平分支井底部；隔热表层套管的深度与直井段的深度相同，且隔热表层套管分别与水平分支井内的高导热生产套管连接；
沿两侧水平分支井的底端至井口方向，每间隔两个连通井在两侧水平分支井中下入一个桥塞；中间水平分支井最底部两个连通井之间下入一个封隔器，然后依次沿中间水平分支井最底端封隔器至井口方向，每间隔两个连通井在中间水平分支井下入一个封隔器。
所述水平分支井的数量为3≤m≤12，m为正整数。
所述中间水平分支井每间隔100m，在中间水平分支井及两侧水平分支井之间增加一组连通井。
所述隔热注入管通过悬挂器设置在直井的井口处。
本实用新型的技术效果在于：
1、流体介质不与地层进行直接接触和物质交换，仅仅是热量交换，不会对地层造成污染和任何不利影响；
2、流体介质取材广泛，不仅限于水，可以是进行处理或者配置的某种流体，提高传热量和传热效率；
3、流体介质可循环反复利用，可保护和节约资源；
4、可以根据干热岩层大小范围和实际热量需求，确定系统内水平分支井数量，形成可调整的地下换热井网；
5、同井口注采，地面占地面积小，城市等地方建井和施工限制性大大减小，便于建井和施工作业，地下干热岩层利用范围广，传热效率高；
6、井径相对较小，套管固井，无裸眼井段，稳定可靠，不影响地面建筑及城市设施安全；
7、建井技术成熟，成本较低，效率高；
8、系统使用寿命长，维护检修成本低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的注入系统侧视剖面图。
图3为本实用新型的水平井分支换热系统俯视剖面图。
附图标记：1-干热岩层；2-直井；3-中间水平分支井；4-两侧水平分支井；5-连通井；6-悬挂器；7-隔热注入管；8-隔热表层套管；9-高导热生产套管；10-封隔器；11-桥塞；12-井口。
具体实施方式
实施例1
一种干热岩水平井多分支连通换热系统，包括干热岩层1；包括施工至干热岩层1的直井2及与直井2分别连通的水平分支井；所述水平分支井包括中间水平分支井3及两侧水平分支井4；所述水平分支井均在同一平面内，且两侧水平分支井4与中间水平分支井3之间的夹角均为30°，且两侧水平分支井4与中间水平分支井3之间通过若干个连通井5连接；所述水平分支井与连通井5内均设有高导热生产套管9；
还包括通过直井2的井口12下入的隔热注入管7以及隔热表层套管8；其中，隔热表层套管8包裹于隔热注入管7外部，隔热表层套管8与隔热注入管7之间为环形空间；隔热注入管7连通外部注入系统，隔热表层套管8连通外部排出系统；隔热注入管7伸入至中间水平分支井3底部；隔热表层套管8的深度与直井2段的深度相同，且隔热表层套管8分别与水平分支井内的高导热生产套管9连接；
沿两侧水平分支井4的底端至井口12方向，每间隔两个连通井5在两侧水平分支井4中下入一个桥塞11。中间水平分支井3最底部两个连通井5之间下入一个封隔器10，然后依次沿中间水平分支井3最底端封隔器10至井口12方向，每间隔两个连通井5在中间水平分支井3下入一个封隔器10。
本实施例的具体实施过程为：请核实顺序是否正确，应该为依次的顺序
（1）根据地质勘探，确定干热岩层1深度，施工一口直井2直至进入干热岩层1内30-80m；下入隔热表层套管8，填充隔热材料并进行固井；
（2）侧钻开窗，施工3口水平井；包括1口中间水平分支井3及2口两侧水平分支井4；中间水平分支井3及两侧水平分支井4在同一平面内，且水平分支井与两侧水平分支井4之间的夹角均为30°；
（3）将中间水平分支井3及两侧水平分支井4分别连通，形成连通井5；本实施例中连通井5为3组；在中间水平分支井3及两侧水平分支井4和连通井5中均下入高导热生产套管9，填充高导热材料并进行固井；
（4）沿两侧水平分支井4的底端至井口12方向，每间隔两个连通井5在两侧水平分支井4中下入一个桥塞11；
（5）自直井2的井口12下入隔热注入管7；其中，隔热表层套管8包裹于隔热注入管7外部，隔热表层套管8与隔热注入管7之间为环形空间；隔热注入管7连通外部注入系统，隔热表层套管8连通外部排出系统；隔热注入管7伸入至中间水平分支井3底部；隔热表层套管8的深度与直井2段的深度相同，且隔热表层套管8分别与三个水平分支井内的高导热生产套管9连接；位于中间水平分支井3最底部的两个连通井5之间下入一个封隔器10，然后依次沿中间水平分支井3最底端封隔器10至井口12方向，每间隔两个连通井5在中间水平分支井3中下入一个封隔器10。
同时启动外部注入系统及排出系统，低温的流体介质由注入系统进入本实用新型干热岩水平井多分支连通换热系统进行充分换热，最后由排出系统排出。高温的流体介质在地面热量利用和提取系统处理后，再进入注入系统进行下一个循环。具体流向如图3所示；低温的流体介质从隔热注入管7进入，自中间水平分支井3底部流出，进入高导热生产套管9，在中间水平分支井3及两侧水平分支井4中进行如图2和图3中箭头所示的方向进行换热流动，充分换热后的高温流体介质最后汇集到隔热表层套管8和隔热注入管7之间的环空中，从井口12排出进入地面热量利用和提取系统。
实施例2
在实施例1的基础上，还包括：
所述水平分支井的数量为3≤m≤12，m为正整数。
实施例3
在实施例2的的基础上，还包括：
所述中间水平分支井3每间隔100m，在中间水平分支井3及两侧水平分支井4之间增加一组连通井5。
实施例4
在实施例3的的基础上，还包括：
所述隔热注入管7通过悬挂器6设置在直井2的井口12处。
本实用新型根据热量需求和干热岩层1特点，选择换热系统水平井数量，同时根据水平井长度确定水平分支井连通井5数量等。多个水平分支井相互连通，大大增加了换热面积，组合成水平井多分支换热井网，更充分的利用了干热岩层1热量。注入系统和排出系统共用一个井口12，地面占地面积小。不与地层进行任何物质交换，不会对地层造成任何不利影响。
Claims (4)
1.一种干热岩水平井多分支连通换热系统，包括干热岩层（1）；其特征在于：包括施工至干热岩层（1）的直井（2）及与直井（2）分别连通的水平分支井；所述水平分支井包括中间水平分支井（3）及两侧水平分支井（4）；所述水平分支井均在同一平面内，且两侧水平分支井（4）与中间水平分支井（3）之间的夹角均为30°，且两侧水平分支井（4）与中间水平分支井（3）之间通过若干个连通井（5）连接；所述水平分支井与连通井（5）内均设有高导热生产套管（9）；
还包括通过直井（2）的井口（12）下入的隔热注入管（7）以及隔热表层套管（8）；其中，隔热表层套管（8）包裹于隔热注入管（7）外部，隔热表层套管（8）与隔热注入管（7）之间为环形空间；隔热注入管（7）连通外部注入系统，隔热表层套管（8）连通外部排出系统；隔热注入管（7）伸入至中间水平分支井（3）底部；隔热表层套管（8）的深度与直井（2）段的深度相同，且隔热表层套管（8）分别与水平分支井内的高导热生产套管（9）连接；
沿两侧水平分支井（4）的底端至井口（12）方向，每间隔两个连通井（5）在两侧水平分支井（4）中下入一个桥塞（11）；中间水平分支井（3）最底部两个连通井（5）之间下入一个封隔器（10），然后依次沿中间水平分支井（3）最底端封隔器（10）至井口（12）方向，每间隔两个连通井（5）在中间水平分支井（3）下入一个封隔器（10）。
2.根据权利要求1所述干热岩水平井多分支连通换热系统，其特征在于：所述水平分支井的数量为3≤m≤12，m为正整数。
3.根据权利要求2所述干热岩水平井多分支连通换热系统，其特征在于：所述中间水平分支井（3）每间隔100m，在中间水平分支井（3）及两侧水平分支井（4）之间增加一组连通井（5）。
4.根据权利要求3所述干热岩水平井多分支连通换热系统，其特征在于：所述隔热注入管（7）通过悬挂器（6）设置在直井（2）的井口（12）处。
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| CN202020566317.2U CN211903352U (zh) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | 一种干热岩水平井多分支连通换热系统 |
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