[发明专利]一种高效单井井下换热系统

说明书

本发明涉及地热能开发技术领域，具体涉及一种高效单井井下换热系统，包括心管、套管、筛管；套管与地层之间通过水泥环胶结；套管套结于心管外，心管底端与筛管连接；套管内壁与心管外壁之间形成进水通道，心管内部形成出水通道，进水通道内的水经筛管进入出水通道；还包括激发式储层改造区，激发式储层改造区位于套管底部的外围地层内，激发式储层改造区通过射孔、水力压裂形成多条裂隙网络，裂隙网络内注入有高热导介质；套管和水泥环的壁面通过射孔形成有数个通孔，套管内安装有膨胀管，膨胀管用来封堵通孔。采用“取热不取水”的地热利用模式，避免了对地下水的汲取，减小地面沉降的风险。

技术领域

本发明涉及地热能开发技术领域，具体涉及一种高效单井井下换热系统。

背景技术

地热能供暖的规模化开发利用已经在北方地区冬季清洁供暖以及缓解雾霾天气等方面发挥重要作用，地热供暖技术已趋于成熟。中深层地热能开发利用主要以开采地热水为传统的取热方式，其利用方向为地热温泉、矿泉水开发、温泉疗养以及利用热泵技术取热供暖等。这种取热方式目前国内国外应用较为普遍，一般通过钻凿地热井或者对废弃的油探井进行重新射孔开采地热水开发地热能。不论是市场开发还是理论研究，该取热方式都已经比较成熟，其地热资源量取决于深层地温场以及地质和水文地质条件，受区域地质条件影响较大，具有资源量分布不均的显著特点。

例如，公开号CN 103912246A的中国专利公布了一种组合式射孔结构地热井，包括相互嵌套的第一套管、第二套管和第三套管，第一套管、第二套管和第三套管由外向内，由上到下依次设置，第一套管由表套和设于表套外部的第一水泥管组成，第二套管由内层的技套和外层的第一水泥套及外层的第二水泥管组成，第一水泥套设于第二水泥管的上方，第三套管由油套及套设于油套外部的第三水泥管组成，第三套管上设有射孔及由水泥塞密封形成的井底，水泥塞为多层设置。此专利虽然能够减小射孔后出砂，增大取水量，提高地热勘查开发效果，但是，中深层水热型地热系统的开发已经在国内多地造成了地下水位的急速下降。尤其华北平原因地下水超采而引发的重力异常已经可以通过卫星检测到，长此以往势必会引发海水侵入、地表沉降等情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决中深层水热型地热系统造成了地下水位的急速下降的问题，提供了一种高效单井井下换热系统。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种高效单井井下换热系统，包括心管、套管、筛管；套管与地层之间通过水泥环胶结；套管套结于心管外，心管底端与筛管连接；套管内壁与心管外壁之间形成进水通道，心管内部形成出水通道，进水通道内的水经筛管进入出水通道；还包括激发式储层改造区，激发式储层改造区位于套管底部的外围地层内，激发式储层改造区通过射孔、水力压裂形成多条裂隙网络，裂隙网络内注入有高热导介质；套管和水泥环的壁面通过射孔形成有数个通孔，套管内安装有膨胀管，膨胀管用来封堵通孔；膨胀管位于筛管之上。

进一步地，所述心管底部外壁套结有数个搅混翼，所述搅混翼的形状为数条格架条焊接组装的多边形，多边形尺寸与心管尺寸相适配；所述搅混翼分为正向搅混翼、反向搅混翼，所述正向搅混翼的多边形设有斜向下的搅拌棒，所述反向搅混翼的多边形设有斜向上的搅拌棒。

进一步地，正向搅混翼的搅拌棒、反向搅混翼的搅拌棒与竖直方向的锐角夹角均为30°。

进一步地，单个正向搅混翼与单个反向搅混翼合成一组，相邻两组之间的间隔为1～2米。

进一步地，单个正向搅混翼与单个反向搅混翼的组合个数与有效换热长度相匹配。

进一步地，条格架之间采用点焊工艺进行焊接。

进一步地，所述心管的材质为不锈钢，所述搅混翼材质为Zr-4锆四合金或不锈钢。

进一步地，心管为双层真空保温管。

进一步地，水泥环具有高热导性。