[發明專利]土木地質巖層工程聯合開采系統及其施工方法

在審

• 申請號: 202110731066.8
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113356828A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 盛凱歌;孟現清
• 申請（專利權）人: 盛凱歌
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;E21B43/26;E21B43/12;E21B43/34;C02F9/02;E03B3/08;E03B3/10;E03B3/14;F24D15/00;F24T10/20
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 宋震

1.土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：包括地下水熱開發裝置、地上水源輸送裝置、地上水質處理裝置、水熱利用輸送線，所述地下水熱開發裝置用于實現將地下地熱層的水實現向上按需輸送，所述地上水源輸送裝置用于將地下水熱開發裝置采集的水實現向地上水質處理裝置內以輸送，所述地上水質處理裝置用于將經其處理后的水和熱供用戶端使用，所述水熱利用輸送線用于接收來自地上水源輸送裝置的出口端的熱水并實現向用戶端進行供熱。

2.根據權利要求1所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：所述地下水熱開發裝置的下端連接至地下地熱水層，所述地下水熱開發裝置的上端與所述地上水源輸送裝置的進口端相連，所述地上水源輸送裝置的出口端與所述地上水質處理裝置的進口端相連，所述地上水質處理裝置的出口端與所述用戶端的進口端相連。

3.根據權利要求2所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：所述用戶端的排水端通過回水管路連接地上水質處理裝置的進口端的位置處；所述用戶端包括工程用水端、居民用水端、居民換熱端、工業用水端、工業換熱端。

4.根據權利要求3所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：所述地下水熱開發裝置包括第一井、第二井、第三井，所述第一井的第一直井段、所述第二井的第二直井段、所述第三井的第三直井段均間隔設置，所述第一井的第一平井段的末端與所述第二直井段的中段相連通，所述第二井的第二平井段的末端與所述第三直井段的中段相連通，所述第三井的第三平井段的末端水平延伸至所述第一井的第一直井段的正下方，在所述第一平井段、第二平井段、第三平井段的兩側均設置有水平分支井；在所述第一直井段的中段下方的水熱巖層內均設置有主壓裂層，所述化學壓裂層的底部位于第三平井段的下方；在第一井、第二井、第三井內均安裝有提升水泵；第一井、第二井、第三井的上端出水端均通過地層出水管與所述地上水源輸送裝置的進口端相連。

5.根據權利要求4所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：在各所述水平分支井處的地層均設置有分支壓裂紋，各所述分支壓裂紋以及各所述水平分支井配合形成不同地層高度范圍內的多個壓裂井群。

6.根據權利要求5所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：在第一直井段的下端、第二直井段的下端、第三直井段的下端均設置有豎直分支井。

7.根據權利要求6所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：所述地上水源輸送裝置包括一輸水總管，所述輸水總管分別通過多通管與對應的各地層出水管相連接，在各所述多通管的支管上均安裝有出水總控閥，所述輸水總管的末端與所述地上水質處理裝置的進口端相連，在所述輸水總管上依次串聯安裝有輸送水泵、粗過濾器、精細過濾器。

8.根據權利要求7所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：所述地上水質處理裝置包括一所述輸水總管的末端相連的水處理進水管，在所述水處理進水管上連接有并聯凈水機組，所述并聯凈水機組的兩端分別與水處理進水管相連通，在所述并聯凈水機組進水端一側的水處理進水管上安裝有一引流管，所述引流管的末端與一凈化池相連，所述凈化池的出口端連接所述回水管路，所述并聯凈水機組出水端處的水處理進水管的末端連接所述用戶端。

9.根據權利要求8所述的土木地質巖層工程聯合開采系統，其特征在于：所述水熱利用輸送線的出口端用于與用戶端實現換熱后并將冷卻后的水輸送至地上水質處理裝置的進口端。

10.土木地質巖層工程聯合開采施工方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：勘探后，在荒漠地下水熱層環境位置處選定工程位置，并進行各鉆井位的定位；

S2：依次鉆取第一井、第二井、第三井；

鉆井施工時控制相鄰的兩井的水平井段的豎直高度差為50m-200m；

S3：鉆取各水平分支井、豎直分支井；

S4：通過物理結合化學壓裂實現對目標地下巖層位置的適度壓裂并形成主壓裂層、各分支壓裂紋，井群施工完畢；

S5：井下安裝泥沙過濾器、提升水泵，并對井上端口進行封堵設置并連接各管路；

S6：將第一井、第二井、第三井的端口的各地層出水管分別與所述地上水源輸送裝置的連接；

S7：將地上水源輸送裝置、地上水質處理裝置、水熱利用輸送線、用戶端通過管路按需連接；

S8：啟動地下水熱開發裝置實現將地下水向上引流并實現供水、供熱。