[发明专利]一种地热开发系统及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于地热开发技术领域，具体涉及一种地热开发系统及其施工方法。

背景技术

随着世界能源供需日趋紧张，并且传统的能源面临着短缺和高碳排放的问题，所以开发利用新能源成为研发的热点，其中对3000-10000米深部地热能资源的研发越来越受到人们的关注，但是受到钻井技术的局限，地热资源的开发利用率并不高。地热主要来自地球内部的放射性衰变产热，热源具有亿年尺度的可持续性，深地热开发是解决人类未来能源问题的根本出路。

利用地热能可以解决当前的环境污染和能源短缺问题，目前开采地热能采用增强型地热系统EGS(Enhanced Geothermal System)，由于采用钻井技术，钻孔孔径小，水力压裂困难，即在岩体的温度足够，而岩体却没有足够的渗透性和流体性，导致不能产生足够的热能来发电，增强型地热系统EGS(Enhanced Geothermal System)就是通过人工来提高岩体的渗透性，增加产出热能，提高发电量。该方法与当前能源相比，开发成本高，不经济，并且岩体的渗透性和流体性逐渐会降低，管路受液体杂质影响还容易被堵塞，所以还没有被广泛使用。

我国地表及浅部矿产资源大多已被发现和利用，大量深部资源又不具备经济开采条件，很多矿业公司面临资源匮乏的严峻形式，如何走出目前困境和使其能够持续发展成为各矿业首要任务。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于深立井的地热开发系统，不仅能够解决老矿井面临的资源匮乏和破产等问题，也可能使一些不能满足开采经济指标的深部资源，可以结合深地热开发而具备开采价值。

本发明的另一目的是提供一种地热开发系统的施工方法，避免现有开采方法中的众多缺点，同时也可利用现有矿井或与深部采矿结合进行地热开采，能够降低工程成本，减少不必要的重复建设。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种地热开发系统，包括井筒以及沿井筒内壁设置的注入管道和收集管道，注入管道通过干热岩中的钻孔与收集管道相连通，注入管道和收集管道均与设置在地面上的发电工作平台相连从而形成封闭循环。

优选地，所述注入管道通过注入巷道与钻孔的一端开口连通，收集管道通过收集巷道与钻孔的另一端开口连通。

优选地，所述注入管道与注入巷道相连处为注入口，收集管道与收集巷道相连处为收集口，注入口和收集口位于同一水平面。

优选地，所述注入巷道与收集巷道的断面形状为矩形、梯形、马蹄形、半圆拱形、圆形或者椭圆形中的一种。

优选地，所述钻孔中铺设有导热管，导热管的一端与注入管道相连，导热管的另一端与收集管道相连。

优选地，所述导热管由耐腐蚀和导热性能好的材料制成。

优选地，所述注入管道和收集管道由耐高温、高压以及隔热的材料制成。

优选地，所述钻孔通过钻孔、液体或蒸气媒介致裂结合爆破的方式建设成。

一种地热开发系统的施工方法，包括以下步骤：

S1、通过竖井施工技术建设井筒，到达目的层后，利用平巷施工技术沿目的层横向开拓注入巷道和收集管道；

S2、通过钻孔、液体或蒸气媒介致裂结合爆破的方式，将目的层压裂；

S3、沿井筒内壁铺设注入管道和收集管道，注入管道连接发电工作平台和目的层的注入巷道，收集管道连接发电工作平台和收集管道，形成封闭循环。

优选地，所述步骤S2中，在目的层中的钻孔中铺设导热管，步骤S3中，将导热管的一端与注入管道相连，将导热管的另一端与收集管道相连，从而形成封闭循环。

本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的地热开发系统，通过建设深立井或者在矿山原有井筒上继续建设井筒，开挖到目的地层后进行水平巷道的开挖，从而提高液体的流量及其液体与热源的接触面积，并通过钻孔、爆破等措施对热干岩进行导通和破裂，提高其渗透性和流体性，或者在热干岩中铺设导热管，再利用收集管道收集携带热能的液体媒介，通过井筒输送到发电工作平台进行发电。

2、相对于传统的增强型地热系统EGS采用两个小口径井眼并使媒介液体在目标干热岩层横向流动吸收热量，该发明采用一口大直径井筒进行地热能的采集，可以使得媒介液体在目标干热岩层纵向流动和横向流动均可，该开采地热能的方法减少了钻井数量和地面平台占用面积。