[发明专利]一种换热型水平对接地热井的井身结构

说明书

技术领域

本发明属于地热能开发技术领域，涉及一种换热型水平对接地热井的井身结构。

背景技术

国内目前对1500～3000m中深层水热型地热资源的开发有三种方式：第一种是钻一口直井，从中直接抽采地下热水，不回灌；第二种是钻一口直井作为抽采井，周边钻多口直井作为回灌井，抽采与回灌相结合；第三种是钻一口直井，在井中下入同心管，利用同心管内外进行冷热水循环换热。这三种开发方式存在以下问题：①都将含水热储层(砂岩层)作为目的层，在含水热储层下入滤水管完井(滤水管由无缝钢套管钻孔后外包不锈钢滤水网组成)，因而井筒与热储层间并未隔绝，存在水力联系；②都有不同程度的直接或间接抽取地下水，而过量抽取地下水易导致地面沉降加剧、地裂缝活动增加；③受地层性质影响，回灌地下水效果欠佳，难以达到采灌平衡，同时回灌水易污染地下水；④直井同心管换热受井身结构尺寸限制，下入的同心管管径较小，循环水流量和换热量较小。总体而言，目前的开发方式不能达到或不能完全达到“只取热不取水”的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热型水平对接地热井的井身结构，解决了现有中深层水热型地热资源开发方式“既取热也取水”的问题，真正实现了“只取热不取水”的目的。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种换热型水平对接地热井的井身结构，包括直井和水平工程井，直井和水平工程井在底部对接连接，整体呈U型结构。

优选地，直井包括直井一开井眼和直井二开井眼，直井一开井眼开设在地面至稳定黏土层或基岩之间，直井二开井眼开设在直井一开井眼的井底至目的热储层中厚度大于6m的任意泥岩层之间。

优选地，直井一开井眼内自地面至直井一开井眼的底部设置有直井一开套管；

直井二开井眼内自地面至直井二开井眼的底部设置有直井二开套管，其中，直井二开套管包括第一直井二开套管、第二直井二开套管和玻璃钢套管，第一直井二开套管设置在自地面至直井与水平工程井对接口处；玻璃钢套管设置在直井与水平工程井对接口处；第二直井二开套管设置在自直井与水平工程井对接口处至直井二开井眼的底部。

优选地，直井一开井眼的井壁与直井一开套管之间填充有直井一开固井水泥；直井二开套管分别与直井一开套管、直井二开井眼井壁和直井二开井眼的底部之间均填充有直井二开固井水泥。

优选地，第一直井二开套管靠近地面的一端包裹有聚氨酯泡沫保温材料，聚氨酯泡沫保温材料的长度不超过直井一开套管的长度。

优选地，水平工程井包括水平工程井一开井眼和水平工程井二开井眼，其中，水平工程井一开井眼开设在地面至稳定黏土层或基岩之间，水平工程井二开井眼开设在水平工程井一开井眼的底部至泥岩层且与直井二开井眼连通。

优选地，水平工程井二开井眼包括垂直段、造斜段和水平段，且自上而下依次为垂直段、造斜段和水平段，水平段的底部与直井二开井眼和直井二开套管对接连通。

优选地，水平工程井一开井眼内自地面至水平工程井一开井眼的底部设置有水平工程井一开套管；水平工程井二开井眼内自地面至水平工程井二开井眼的底部设置有水平工程井二开套管。

优选地，水平工程井一开套管与水平工程井一开井眼的井壁之间填充有水平工程井一开固井水泥；水平工程井二开套管与水平工程井二开井眼的井壁和水平工程井一开套管之间填充有水平工程井二开固井水泥。

优选地，在直井和水平工程井在底部对接连通时，采用玻璃钢套管对接或洞穴对接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种换热型水平对接地热井的井身结构，水平工程井井筒与直井井筒无缝对接形成“U”型管路，利用井筒本身作为换热通道，截表面积大，热交换水量大，换热量大；解决了现有中深层水热型地热资源开发方式“既取热也取水”的问题，真正实现了“只取热不取水”的目的；同时，本发明只使用冷热水循环实现热交换，不抽取地下水，保护水资源，同时不污染地下水，绿色环保。

进一步的，井筒与热储层间的环空全部实现水泥封固，同时将对接连通点选择在泥岩层中，保证了井筒与含水热储层完全隔绝，井筒内外不存在水力联系。

进一步的，直井二开套管顶端采用保温材料包裹，能有效减少直井井筒内热水与低温地层的热交换，提高井口出水温度。

附图说明

图1是井身结构示意图；