地热井三环压裂缝及循环导热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种地热井三环压裂缝及地热井三环压裂缝循环导热系统，包括：外环导热不渗微裂缝；中环导热高渗主裂缝，中环导热高渗主裂缝位于所述外环导热不渗微裂缝内，该中环导热高渗主裂缝分别设置有上端口和下端口。本实用新型专利技术应用高导热的纳微米级石墨烯、石墨、活性炭等支撑剂和自生泡沫压裂液对地热井进行压裂，建成放射状外环导热不渗微裂缝、中环导热高渗主裂缝、内环隔热不渗填充缝等组成的立体自密闭、超大导热缝面的地热井三环压裂缝及循环导热系统。用单口井、单相液循环导热换热开采地热能，实现干热型和水热型地热能“大面积、微缝网，高导热、高换热，只取热、不采水，成本低、适用广”的清洁高效开发利用。的清洁高效开发利用。的清洁高效开发利用。

【技术实现步骤摘要】
地热井三环压裂缝及循环导热系统


[0001]本技术涉及一种地热井三环压裂缝及循环导热系统。

技术介绍

[0002]地热能是蕴藏在地球内部的取之不尽、用之不竭、潜力巨大的自然热能。特别是水热型和干热岩等地热能是一种分布广、埋藏浅、资源量大、可再生的清洁新能源。在环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热能的合理开发利用已愈来愈受到重视，未来将发挥日益重要的作用。
[0003]但是，现有的水热型地热能的“采水取热”方法，直接开采出地热层大量的热水资源到地面换热、取热、供热，因采出大量含盐和有害矿物的原始地下热水，造成供热量和温度不稳定、设备腐蚀快、环境污染大、污水处理成本高，甚至因超采压力速降、地应力失恒和地下水位严重下降引发地面塌陷、滑坡、地震等地质灾害；现有干热型地热能的“增强型地热系统”(EGS)技术，必须用多井压裂形成裂缝网连通注入井和采出井，注入换热水在高温地热层裂缝吸热换热成蒸汽，从采出井采出地面发电的方法，不能单井形成裂缝网循环系统，多井压裂注采系统存在投资大，注入水漏失大，井间连通裂缝难控制，易短路或易堵塞，有效期短；地热层和水的导热系数低，导热差，传热慢，换热量和效率低，供热不稳定；高温地热层导换热的主介质水从液态到气态变液态的多次变态转换，温度和流速变化大，相关设备多，热效低，成本高。这些问题，严重制约水热型和干热岩等地热能的高效环保开发利用。
[0004]上述
技术介绍
是为了便于理解本技术，并非是申请本技术之前已向普通公众公开的公知技术。
[0005]术语解释
[0006]地热能：地热能是蕴藏在地球内部的自然热能，尤其是水热型、干热型等分布广、埋藏浅、资源量大、可再生、可开采的地热能。
[0007]石墨烯：石墨烯(Graphene)是具有六角型呈蜂巢晶格的高导热、高抗压、高耐热的二维纳米碳材料。
[0008]导热液：用于地热井三环压裂缝及循导热系统的专用导热液体。

技术实现思路

[0009]基于上述问题，一方面，本技术提供一种地热井三环压裂缝，该地热井三环压裂缝具有高导热、高渗透、高强度、大缝面、用水少、环保好、成本低等独特优势，可广泛应用于干热型和水热型地热能开采，用单口井、单相液在导热高渗主裂缝内循环导热换热开采地热能，实现水热型和干热型地热能“大面积、微缝网，高导热、高换热，只取热、不采水，成本低、适用广”的清洁高效开发利用。
[0010]技术方案是：一种地热井三环压裂缝，所述地热井三环压裂缝包括：
[0011]外环导热不渗微裂缝；
[0012]中环导热高渗主裂缝，所述中环导热高渗主裂缝位于所述外环导热不渗微裂缝内，该中环导热高渗主裂缝分别设置有中环导热高渗主裂缝上端口和中环导热高渗主裂缝下端口；和
[0013]内环隔热不渗填充缝，所述内环隔热不渗填充缝位于所述中环导热高渗主裂缝内。
[0014]本技术中，位于地热层内地热井套管周围的外环，用于大面积导热但不渗透，隔开外围地热层的流体进入中环导热高渗主裂缝。而位于地热层内地热井套管周围的中环，用于导热液流动导热换热地热能。位于地热层内地热井套管周围的内环，用于隔离地热井和中环导热高渗主裂缝的热能和流体。
[0015]作为优选，所述导热防渗微裂缝向外呈放射状形。放射状形的外环增加了换热面积，更有利于提高换热效率。
[0016]另一方面，本技术还提供一种地热井三环压裂缝循环导热系统。
[0017]技术方案是：一种地热井三环压裂缝循环导热系统，所述地热井三环压裂缝循环导热系统包括：
[0018]地热井三环压裂缝，该地热井三环压裂缝为上述的地热井三环压裂缝；
[0019]地热井套管，所述地热井套管分别与中环导热高渗主裂缝下端口和中环导热高渗主裂缝上端口连通；
[0020]封隔器，封隔器位于位于地热井套管内内，所述封隔器包括下封隔器和上封隔器；
[0021]隔热油管，所述隔热油管位于地热井套管内；
[0022]低温导热液罐；
[0023]高温导热液罐；
[0024]地面循环泵，所述地面循环泵分别与所述低温导热液罐和隔热油管相连；和
[0025]地面换热站，所述地面换热站分别与所述低温导热液罐和所述高温导热液罐连接。
[0026]本技术的原理及有益效果在于：
[0027]1.微缝网，大面积。纳米级石墨烯、微米级石墨和活性炭等支撑剂和自生泡沫压裂液，有利于地热层压裂形成大面积导热不渗微裂缝、导热高渗主裂缝、隔热不渗填充缝等组成的密闭压裂缝循环系统。自生泡沫压裂液压入地热层的孔隙和天然裂缝，迅速升温气化膨胀和粘度升高，有利于降漏失，提高裂缝内附加压力；高温干热岩突然遇低温泡沫压裂液和气化吸热容易冷脆裂，形成大面积放射状的微裂缝网。支撑剂体积相同时，用纳米级石墨烯、微米级石墨和活性炭支撑剂便于自生泡沫压裂液携带、均匀分布和支撑微纳米级的微裂缝网，比用常规毫米级支撑剂的压裂支撑缝的缝宽小数十倍至数百倍，相应压裂支撑缝的表面积要大几十倍至几百倍。
[0028]2.高导热，高换热。地热井三环压裂缝及缝循环导热系统，其大面积的导热防渗微裂缝和导热高渗主裂缝中的石墨烯、石墨、活性炭具有高导热、高传热的优异特性，特别是石墨烯的导热系数最高可达5300W/m
·
K，比水的导热系数0.49W/m
·
K要高近万倍，可大幅提高地热层与导热液间的导热距离、导热速度、热交换面积和导换热效率。
[0029]3.只取热，不采水。地热井三环压裂缝及缝循环导热系统，其大面积的导热防渗微裂缝将地热层，特别是水热型地热层的原地层的热水、热气、有害物质完全隔绝，无废水、废
气、废渣采出；其导热高渗主裂缝中大量活性炭的高效吸附、过滤、净化作用，使得在地下裂缝循环出的导热液更加清洁，实现“只取热，不取水”。
[0030]4.单口井，单相液。地热井三环压裂缝及循环导热系统，可在单口井的地热层形成大面积导热防渗微裂缝、导热高渗主裂缝、隔热低渗填充缝等组成的密闭压裂缝循环系统。单口井既是注入井又是采出井，可实现单口井、单相液 (导热液)连续不间断稳定循环，进行地下导热、换热开采利用地热能，可大幅降低地热井和地面系统的建设投资及运行成本。
[0031]5.成本低，适用广。地热井三环压裂缝及循环导热系统，可广泛用于水热型、干热岩型等地热层的垂直井、定向井、水平井、分支井等地热井，并可用低投资和低成本的“单口井、单相液”实现“大面积、微裂网；高导热、高换热；只取热、不采水；成本低、适用广”高效环保开发利用地热能。
附图说明
[0032]图1是本技术地热井三环压裂缝纵向截面示意图；
[0033]图2是本技术地热井三环压裂缝横向截面示意图；
[0034]图3是本技术地热井三环压裂缝循环导热系统图示意图；
[0035]图中附图标记为：地热层1，外环导热不渗微裂缝2，中环导热高渗主裂缝3，内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地热井三环压裂缝，其特征在于，所述地热井三环压裂缝包括：外环导热不渗微裂缝；中环导热高渗主裂缝，所述中环导热高渗主裂缝位于所述外环导热不渗微裂缝内，该中环导热高渗主裂缝分别设置有中环导热高渗主裂缝上端口和中环导热高渗主裂缝下端口；和内环隔热不渗填充缝，所述内环隔热不渗填充缝位于所述中环导热高渗主裂缝内。2.根据权利要求1所述的地热井三环压裂缝，其特征在于，所述外环导热不渗微裂缝向外呈放射状形。3.一种地热井三环压裂缝循环导热系统，其特征在于，所述地热井三环压裂缝循...

【专利技术属性】
技术研发人员：付睿，王冬雪，付丽，付万春，牛辉英，
申请(专利权)人：付睿，
类型：新型
国别省市：