[发明专利]干热岩多循环加热系统及其生产方法

说明书

一种干热岩多循环加热系统及其生产方法，其中从地面向下钻取注入井和生产井，在不同干热岩深度处进行人工压裂以得到呈裂缝群形式的第一换热通道和第二换热通道。从注入井注入的水可在至少流经第一换热通道和第二换热通道后从生产井中排出，从而通过单次注水和至少两次不同深度的热交换完成包括至少两次加热循环的加热过程。本发明解决了长期以来地热能获取率和利用率低的状况，其通过在地下不同深处的至少两次加热循环提高了注入水与干热岩进行热交换的效率。与现有的单次循环相比，没有场地要求，也没有大幅度提高技术的难度。本发明不需要进行多次注入和抽出，操作简单，且大大提升了干热岩热能的利用率，提高了干热岩实用度。

技术领域

本发明涉及利用地下深部的热能并通过热交换获取地热能的热能转换系统及其生产方法，尤其是干热岩多循环加热系统及其生产方法。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源与环境问题越来越成为人类关注的主题，其中，干热岩作为一种深埋于地下的清洁能源，其蕴藏的热量十分丰富，但一直未得到大规模的开发利用。

目前，国内中深层地热能开采技术并不成熟，尚未发现关于多次循环加热的报导，而且关于人工压裂技术的报导较少。国际上则普遍采用单循环法获取地热能，其存在着地热能获取率和利用率低等缺陷。

例如，WO 2012/173916 A1公开了一种利用地热能的系统，该系统包括生产套管和位于生产套管中的生产管。生产套管与生产管之间形成有环形空间，该环形空间中设有封隔件。该系统采用单井操作，加热后的温度往往达不到要求，且地热能利用率低。

US 2013/112402 A1公开了一种地热井形成方法，所述地热井具有第一区段、第二区段以及将所述第一区段和所述第二区段彼此相连的弧形区段。该地热井在地下进行循环加热，其同样存在着“加热后的温度往往达不到要求，地热能利用率低”等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提出一种干热岩多循环加热系统及其生产方法，其可以通过在单次注水的情况下利用至少两次加热循环使得注入水与干热岩进行多次热交换，由此显著提高地热能利用率和热交换效率。

为此，根据本发明的一个方面，提出一种干热岩多循环加热系统，其包括：

注入井；

生产井；

流体通道，其分别与所述注入井和所述生产井流体连通并相对于地面处于一定深度处；

第一换热通道，其形成于地下干热岩中并相对于地面处于第一深度处，所述第一换热通道分别与所述注入井和所述生产井流体连通；

第二换热通道，其形成于地下干热岩中并相对于地面处于第二深度处，所述第二换热通道分别与所述注入井和所述生产井流体连通；

封隔装置，其由分别设置于所述注入井和所述生产井中的封隔件构成；以及

抽水管，其设置于所述生产井中；

其中，从所述注入井注入的水允许在依次流经所述流体通道、所述第一换热通道、所述第二换热通道后经由所述抽水管从所述生产井中排出，从而通过单次注水和至少两次不同深度的热交换完成包括至少两次加热循环的加热过程，

所述第二深度大于所述第一深度，所述一定深度小于所述第一深度和所述第二深度。

有利的是，所述第一换热通道和所述第二换热通道中的每一个由在所述注入井和所述生产井之间延伸的天然裂缝群或人工裂缝群构成。

有利的是，所述人工裂缝群可通过人工压裂法、例如水力压裂法或爆破碎裂法形成。

有利的是，为获取理想的热交换效果，所述第一深度被设定为3000米，所述第二深度被设定为4000米。