[发明专利]钻井装置及地热系统的建库方法

说明书

本发明提供了一种钻井装置及地热系统的建库方法。钻井装置包括：置于地上的用于输送毫米波的波源发生装置和用于输送气体的供气装置、以及置于地下的波导管、定向器和钻头；波源发生装置和供气装置均与波导管的第一端相连通，钻头与波导管的第二端相连通，钻头用于喷射波导管接收到的毫米波和气体；波导管与钻设的井筒之间具有间隙以形成与地面相连通的返流通道；毫米波用于粉碎地下岩层，气体用于吹扫粉碎后的岩层，并携带粉碎后的岩层经返流通道输送至地面；定向器设置于波导管的第二端，用于带动波导管转向，以使波导管沿预设方向钻井。本发明能够根据实际需求钻设不同位置和不同样式的井，从而能够建设多个热交换通道，提高了热交换的面积。

技术领域

本发明涉及地热系统技术领域，具体而言，涉及一种钻井装置及地热系统的建库方法。

背景技术

深层地热开采技术是指通过压裂等手段构建高效稳定的网状换热通道，将地下埋藏较深的高品位热量直接或间接输送到地面加以利用的技术。在深层地热开采领域，地下换热系统的建库技术至关重要。常规的建库技术主要是指：在地热开采的目标原始地层进行人工压裂造隙，以形成热交换通道。其中，压裂造隙的程度决定了地层的换热面积，也决定了地热热能开采的效率。

目前，地层的压裂技术一般采用笼统压裂、分段压裂等方式。然而，笼统压裂产生的热交换通道往往只有一条裂缝，容易导致热交换面积不足等问题；而分段压裂工艺操作复杂,用于地热开采时成本较高,所形成裂缝的走向难以控制等问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种钻井装置，旨在解决现有技术中通过压裂造隙的方式进行地下换热系统的建库易导致热交换面积不足且裂缝走向难以控制的问题。本发明还提出了一种地热系统的建库方法。

一个方面，本发明提出了一种钻井装置，该钻井装置包括：置于地上的用于输送毫米波的波源发生装置和用于输送气体的供气装置、以及置于地下的波导管、定向器和钻头；其中，波源发生装置和供气装置均与波导管的第一端相连通，钻头与波导管的第二端相连通，钻头用于喷射波导管接收到的毫米波和气体；波导管与钻设的井筒之间具有间隙以形成与地面相连通的返流通道；毫米波用于粉碎地下岩层，气体用于吹扫粉碎后的岩层，并携带粉碎后的岩层经返流通道输送至地面；定向器设置于波导管的第二端，用于带动波导管转向，以使波导管沿预设方向钻井。

进一步地，上述钻井装置中，波导管包括：均具有预设柔度的内管和外管；其中，外管套设于内管的外部，内管与外管之间具有间隙以形成与供气装置相连通的输气通道，并且，外管与井筒之间具有间隙以形成返流通道；内管的第一端与波源发生装置相连接，外管的第一端与内管的第一端相对应，内管的第二端和外管的第二端均与钻头相连通，定向器设置于外管的第二端。

进一步地，上述钻井装置还包括：置于地上的第一连接管和第二连接管；其中，第一连接管套设于第二连接管的外部，第二连接管的第一端与波源发生装置相连通，第二连接管的第二端与内管的第一端相连通；第一连接管的第一端与第二连接管的第一端处的外壁相连接，第一连接管的第二端与外管的第一端相连接，第一连接管的侧壁开设有与供气装置相连通的开孔。

进一步地，上述钻井装置中，钻头包括：壳体和喷嘴；其中，壳体的第一端与外管的第二端相连接，壳体的第二端为缩口结构，内管的第二端置于壳体内；喷嘴设置于壳体的第二端。

进一步地，上述钻井装置还包括：置于地上的隔离器，波源发生装置通过隔离器与波导管的第一端相连通；和/或，置于地上的分离装置，与返流通道相连通，用于接收并分离粉碎后的岩层和气体。