[發明專利]地熱井三環壓裂縫及循環導熱系統方法

在審

• 申請號: 202010499767.9
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111550227A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 付睿;王冬雪;付麗;付萬春;牛輝英
• 申請（專利權）人: 付睿
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/267;E21B37/06;F24T50/00
• 代理公司: 成都蓉創智匯知識產權代理有限公司 51276
• 代理人: 趙雷

1.一種地熱井三環壓裂縫，其特征在于，所述地熱井三環壓裂縫包括：

外環導熱不滲微裂縫，位于地熱層內地熱井套管周圍的外環，用于大面積導熱但不滲透，隔開外圍地熱層的流體進入中環導熱高滲主裂縫；

中環導熱高滲主裂縫，位于地熱層內地熱井套管周圍的中環，用于導熱液流動導熱換熱地熱能；

內環隔熱不滲填充縫，位于地熱層內地熱井套管周圍的內環，用于隔離地熱井和中環導熱高滲主裂縫的熱能和流體；

地熱井套管，從地面穿過地熱層，地熱井套管有孔眼與地熱層內的導熱高滲主裂縫的下端口及上端口連通。

2.一種地熱井三環壓裂縫循環導熱系統，其特征在于，所述地熱井三環壓裂縫循環導熱系統包括：

地熱井三環壓裂縫，為權利要求1所述的地熱井三環壓裂縫及地熱井套管，位于地熱井的地熱層內，用于循環進入低溫導熱液，導熱地熱能升溫轉換成為高溫導熱液；

上封隔器，位于地熱井三環壓裂縫的中環導熱高滲主裂縫的上端口以下，用于隔離地熱井套管與隔熱油管之間的連通；

下封隔器，位于地熱井三環壓裂縫的中環導熱高滲主裂縫的下端口以上，用于封隔地熱井套管與隔熱油管之間的連通；

隔熱油管，同心下入地熱井套管內，并連接下封隔器和上封隔器，主要用做導熱液的流動通道；

低溫導熱液罐，位于地面，與換熱站出口和地面循環泵井口相連，用于儲存低溫導熱液；

低溫導熱液，儲存于低溫導熱液罐，用于循環注入中環導熱高滲主裂縫導熱地熱能后轉換為高溫導熱液；

高溫導熱液，儲存在高溫導熱液罐，用于地面換熱站提供熱能后轉換為低溫導熱液；

高溫導熱液罐，位于地面，與換熱站進口和地熱井導管井口端相連，用于儲存地熱井產出的高溫導熱液；

地面換熱站，位于地面，進口與高溫導熱液罐相連，出口與低溫導熱液罐相連，用于轉換利用地熱能外輸熱能電能，并將高溫導熱液變為低溫導熱液；

地面循環泵，位于地面，其進口與低溫導熱液罐相連，出口與隔熱油管的上端口相連，用于泵注循環低溫導熱液。

3.一種權利要求2所述的地熱井三環壓裂縫循環導熱系統的制備方法，包括以下步驟：

第1步：壓裂形成外環導熱防滲微裂縫。打開或射開地熱井套管與地熱層中部的孔眼，用微納米級的導熱石墨烯、石墨等組合支撐劑和自生泡沫壓裂液，注入地熱層進行壓裂造縫，在地熱層形成高導熱、大表面、不滲透的外環導熱防滲微裂縫；

第2步：壓裂形成中環導熱高滲主裂縫。用毫微米級的石墨、活性炭、陶粒等組合支撐劑和自生泡沫壓裂液，繼續注入地熱層進行壓裂擴縫，在地熱層形成高導熱、高滲透的中環導熱高滲主裂縫；

第3步：壓裂形成內環隔熱不滲填充縫。用微米級的樹脂、水泥組合支撐劑和自生泡沫壓裂液，繼續注入地熱層進行壓裂填縫，在地熱層的內環凝固形成絕熱性、低滲透的內環隔熱低滲填充縫；

第4步：安裝連接地面的循環換熱系統。正循環順序，安裝連接地熱井套管的井口端、高溫導熱液罐、地面換熱站、低溫導熱液罐、地面循環泵、隔熱油管的井口端。或反循環順序，安裝連接隔熱油管的井口端、高溫導熱液罐、地面換熱站、低溫導熱液罐、地面循環泵、地熱井套管的井口端；

第5步：開通清洗中環導熱高滲主裂縫。打開或射開地熱井套管與地熱層上部和下部的孔眼，下入下封隔器、上封隔器和隔熱油管，用酸液正反循環清洗連通導熱高滲主裂縫，用低溫導熱液循環頂替出全部清洗酸液；

第6步：啟動循環系統進行導熱換熱。優選正循環順序，啟動地面循環泵，將低溫導熱液罐中的低溫導熱液高壓泵入隔熱油管下行到井底，從地熱井套管的下孔眼進入中環導熱高滲主裂縫，低溫導熱液被地熱能加熱升溫轉變成高溫導熱液；高溫導熱液從導熱高滲主裂縫的上端口和地熱井套管的上孔眼上升到井口端，儲存在高溫導熱液罐。高溫導熱液經過地面換熱站換熱轉變成低溫導熱液，返回低溫導熱液罐，完成一周的循環導熱換熱流程。

4.根據權利要求3所述的地熱井三環壓裂縫和循環導熱系統的制備方法，其特征在于：所述導熱液的沸點地熱層的溫度。

5.權利要求1所述的地熱井三環壓裂縫和循環導熱系統的應用，其特征在于：優選應用于干熱型和水熱型地熱層的直井、定向斜井和水平井。