[發(fā)明專利]一種換熱型水平對接地熱井的井身結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710726447.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107387056A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉宏;荀迎九;陳先虎;姬永濤;樊占龍
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西省煤田地質(zhì)集團有限公司
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;E21B33/13;E21B36/00;F24J3/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地熱能開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種換熱型水平對接地熱井的井身結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

國內(nèi)目前對1500～3000m中深層水熱型地熱資源的開發(fā)有三種方式：第一種是鉆一口直井，從中直接抽采地下熱水，不回灌；第二種是鉆一口直井作為抽采井，周邊鉆多口直井作為回灌井，抽采與回灌相結(jié)合；第三種是鉆一口直井，在井中下入同心管，利用同心管內(nèi)外進行冷熱水循環(huán)換熱。這三種開發(fā)方式存在以下問題：①都將含水熱儲層(砂巖層)作為目的層，在含水熱儲層下入濾水管完井(濾水管由無縫鋼套管鉆孔后外包不銹鋼濾水網(wǎng)組成)，因而井筒與熱儲層間并未隔絕，存在水力聯(lián)系；②都有不同程度的直接或間接抽取地下水，而過量抽取地下水易導(dǎo)致地面沉降加劇、地裂縫活動增加；③受地層性質(zhì)影響，回灌地下水效果欠佳，難以達到采灌平衡，同時回灌水易污染地下水；④直井同心管換熱受井身結(jié)構(gòu)尺寸限制，下入的同心管管徑較小，循環(huán)水流量和換熱量較小?？傮w而言，目前的開發(fā)方式不能達到或不能完全達到“只取熱不取水”的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種換熱型水平對接地熱井的井身結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有中深層水熱型地熱資源開發(fā)方式“既取熱也取水”的問題，真正實現(xiàn)了“只取熱不取水”的目的。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供的一種換熱型水平對接地熱井的井身結(jié)構(gòu)，包括直井和水平工程井，直井和水平工程井在底部對接連接，整體呈U型結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，直井包括直井一開井眼和直井二開井眼，直井一開井眼開設(shè)在地面至穩(wěn)定黏土層或基巖之間，直井二開井眼開設(shè)在直井一開井眼的井底至目的熱儲層中厚度大于6m的任意泥巖層之間。

優(yōu)選地，直井一開井眼內(nèi)自地面至直井一開井眼的底部設(shè)置有直井一開套管；

直井二開井眼內(nèi)自地面至直井二開井眼的底部設(shè)置有直井二開套管，其中，直井二開套管包括第一直井二開套管、第二直井二開套管和玻璃鋼套管，第一直井二開套管設(shè)置在自地面至直井與水平工程井對接口處；玻璃鋼套管設(shè)置在直井與水平工程井對接口處；第二直井二開套管設(shè)置在自直井與水平工程井對接口處至直井二開井眼的底部。

優(yōu)選地，直井一開井眼的井壁與直井一開套管之間填充有直井一開固井水泥；直井二開套管分別與直井一開套管、直井二開井眼井壁和直井二開井眼的底部之間均填充有直井二開固井水泥。

優(yōu)選地，第一直井二開套管靠近地面的一端包裹有聚氨酯泡沫保溫材料，聚氨酯泡沫保溫材料的長度不超過直井一開套管的長度。

優(yōu)選地，水平工程井包括水平工程井一開井眼和水平工程井二開井眼，其中，水平工程井一開井眼開設(shè)在地面至穩(wěn)定黏土層或基巖之間，水平工程井二開井眼開設(shè)在水平工程井一開井眼的底部至泥巖層且與直井二開井眼連通。

優(yōu)選地，水平工程井二開井眼包括垂直段、造斜段和水平段，且自上而下依次為垂直段、造斜段和水平段，水平段的底部與直井二開井眼和直井二開套管對接連通。

優(yōu)選地，水平工程井一開井眼內(nèi)自地面至水平工程井一開井眼的底部設(shè)置有水平工程井一開套管；水平工程井二開井眼內(nèi)自地面至水平工程井二開井眼的底部設(shè)置有水平工程井二開套管。

優(yōu)選地，水平工程井一開套管與水平工程井一開井眼的井壁之間填充有水平工程井一開固井水泥；水平工程井二開套管與水平工程井二開井眼的井壁和水平工程井一開套管之間填充有水平工程井二開固井水泥。

優(yōu)選地，在直井和水平工程井在底部對接連通時，采用玻璃鋼套管對接或洞穴對接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的一種換熱型水平對接地熱井的井身結(jié)構(gòu)，水平工程井井筒與直井井筒無縫對接形成“U”型管路，利用井筒本身作為換熱通道，截表面積大，熱交換水量大，換熱量大；解決了現(xiàn)有中深層水熱型地熱資源開發(fā)方式“既取熱也取水”的問題，真正實現(xiàn)了“只取熱不取水”的目的；同時，本發(fā)明只使用冷熱水循環(huán)實現(xiàn)熱交換，不抽取地下水，保護水資源，同時不污染地下水，綠色環(huán)保。

進一步的，井筒與熱儲層間的環(huán)空全部實現(xiàn)水泥封固，同時將對接連通點選擇在泥巖層中，保證了井筒與含水熱儲層完全隔絕，井筒內(nèi)外不存在水力聯(lián)系。

進一步的，直井二開套管頂端采用保溫材料包裹，能有效減少直井井筒內(nèi)熱水與低溫地層的熱交換，提高井口出水溫度。

附圖說明

圖1是井身結(jié)構(gòu)示意圖；