专利名称：一种纵向开采地热能方法
技术领域：
本发明涉及地热资源开发和利用技术领域，尤其涉及一种纵向开采地热能方法， 所述一种纵向开采地热能方法向地下钻开一个井眼，并以液体为媒介，通过井眼把目的地层中的地热能携带至地面。本发明还可应用于石油勘探开发技术领域，如稠油开采。
背景技术：
我希望电价、油价不要再上涨，希望每时每刻都呼吸着新鲜空气、享受着友好的自然环境；正在看《说明书》的你，不也这么想吗？！不仅如此，温家宝总理也在国内国外，亚洲欧洲飞来飞去，为能源环境问题忙得焦头烂耳。总之，能源短缺，环境破坏是当今人类面临的大问题，全国上下都纠结于此。开发地热能是一种解决能源、环境问题的方法，现有公知的增强型地热系统技术采用对偶井利用人工液体进行采热，即在一定距离内打两口深度大致相当的钻井，从其中一 口注入或压入冷的液体，任其横向通过目的地层，在目的地层裂隙中渗透吸热之后，从另一口井回收热流体加以利用。但这种方法与石化燃料相比，成本高，不经济，所以没有被推广。寻找一种地热能开发方法，并降低其生产成本以替代石化燃料，是时之所需。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现实需要和现有技术中的不足，提供一种纵向开采地热能方法(如图1)。所述一种纵向开采地热能方法向地下钻开一个井眼(7)， 应用注入管柱( 和采集管柱G)，连接地面和目的地层，构成一个液体能够通过的注采回路。并向注采回路中注入液体，如水，在压力作用下，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，并携带地热能至地面，从而为人类所用。所述目的地层指有地热能经济开采价值的地层，可以是干热岩体。本发明井眼(7)的基本形式是直井，其注采回路(如图1)所示，平台⑴位于地面上，从平台(1)向地下钻开一个井眼(7)，注入管柱(2)和采集管柱(4)都位于井眼(7) 中，注入管柱( 从平台(1)向下竖直延伸到目的地层，采集管柱(4)从目的地层向上延伸到平台(1)，注入口(5)和采集口(6)都位于目的地层中，注入口(5)连接注入管柱O)，采集口(6)连接采集管柱G)。注入口(5)与采集口(6)的位置是纵向对偶的，注入口(5)与采集口(6)位于同一坐标，但注入口(5)位于采集口(6)之上，它们之间有一段垂向距离。将一种合适的液体，如水，从平台(1)注入到注入管柱( 中，在压力作用下，所述液体通过注入管柱O)到达注入口(5)，从注入口( 进入目的地层，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，向下经过路径C3)到达采集口(6)，之后，所述液体从采集口(6)通过采集管柱向上回到平台(1)，如此，作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环， 目的地层中的地热能被携带至地面。路径C3)位于目的地层之中，属于目的地层的一部分。 所述液体利用目的地层中的孔隙向下渗透移动，所述液体在目的地层中的路径C3)是否通CN 102536174 A畅与目的地层的孔隙度和渗透能力有关。在平台(1)上可以安装一套已知的设施(没有示出)，地热能可以通过它被利用， 如转换成电能。这种设施可以包括热交换器、涡轮机、发电机等。可以设想，这套设施对于本领域的技术人员来说是很熟悉的。热交换后，被冷却的所述液体再次注入地下，进入下一次循环。注入管柱( 和采集管柱(4)使用隔热材料做成。注入管柱( 和采集管柱同处在井眼(7)中，容易发生热交换，导致采集管柱中液体温度下降，使用隔热材料以减少这种影响。本发明采用射孔、压裂等人工措施增加路径(3)附近目的地层孔隙度和渗透率。 这种措施适合在自然条件下，液体在目的地层中的路径C3)孔隙度和渗透率不足，阻碍液体在目的地层流动的情况。尽管本发明上述描述中，注入口( 位于采集口(6)之上，构成注采回路的一部分，但应当理解，也可以是注入口(5)位于采集口(6)之下，构成注采回路的一部分，同样受本专利所保护。本发明井眼(7)的第二种形式是分支水平井，其注采回路(如图幻所示，平台(1) 位于地面上，从平台(1)向地下钻开一个分支水平井井眼(7)，井眼(7)有上下两个分支，注入管柱( 和采集管柱(4)均位于井眼(7)中。注入管柱O)的一端连接平台(1)，一端位于井眼(7)的上分支(8)中，若干个注入口(5)位于上分支(8)中并与注入管柱(2)连接； 采集管柱的一端连接平台(1)，一端位于井眼(7)的下分支(9)中，若干个采集口(6) 位于下分支(9)中并与采集管柱(4)连接。上分支(8)、下分支(9)、注入口( 和采集口 (6)均位于目的地层中。注入口(5)与采集口(6)的位置是纵向对偶的，注入口(5)与采集口(6)位于同一坐标，但注入口(5)位于采集口(6)之上，它们之间有一段垂向距离。将一种合适的液体，如水，从平台(1)注入到注入管柱( 中，在压力作用下，所述液体通过注入管柱O)到达位于水平井上分支(8)的注入口(5)，从注入口( 进入目的地层，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，向下经过路径C3)到达位于水平井下分支 (9)的采集口(6)，之后，所述液体从采集口(6)通过采集管柱⑷向上回到平台(1)，如此， 作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环，目的地层中的地热能被携带至地面。尽管本发明上述描述中，宣称应用分支水平井的上下两个分支纵向对偶采热，但应当理解，也可以是上下两个以上分支纵向对偶采热，同样受本专利所保护。尽管本发明上述描述中，宣称应用分支水平井的上下两个分支纵向对偶采热，但应当理解，也可以是两口常规水平井纵向对偶采热，其中一口常规水平井相当于分支水平井的上分支(8)，一口常规水平井相当于分支水平井的下分支(9)，同样受本专利所保护。尽管本发明上述描述中，平台(1)位于地面上，但应当理解，平台(1)也可以位于水/海面上，同样受本专利所保护。本发明还可应用于石油勘探开发技术领域，如稠油开采。与现有公知的增强型地热系统技术相比，本发明具有以下优点。其一，现有增强型地热系统技术采用两口井使液体在目的地层横向流动加热，而本发明采用一口井使液体在目的地层中纵向流动加热，减少了钻井数量，减少了地面平台占地面积，降低了工程成本。
其二，当目的地层的孔隙度和渗透率不足，阻碍液体在目的地层的流动时，需要人工增加目的地层的孔隙度和渗透率。相对于现有技术，本发明采用人工措施的位置位于井眼周围，更容易施工。综上所述，相对于现有技术，本发明能够降低工程成本减少地面用地量。同时，易于实施各种工程措施。
图1 一种纵向开采地热能方法剖面示意图。图2分支水平井纵向开采地热能方法剖面示意图。参见图1至图2，1是平台，2是注入管柱，3是路径，4是采集管柱，5是注入口，6是采集口，7是井眼，8是上分支，9是下分支。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步说明。实施例1。本实施例井眼为直井，其注采回路(如图1)所示，平台(1)位于地面上，目的地层的垂直深度为2500米至4500米。向地下竖直钻开一个井眼(7)，其垂直深度3500米，注入管柱( 和采集管柱(4)位于井眼(7)中，注入管柱( 和采集管柱(4)使用隔热材料做成。其中，注入管柱( 垂直深度为3000米，注入口位于垂直深度3000米处，采集管柱垂直深度3500米，采集口位于垂直深度3500米处，注入口( 连接注入管柱0)，采集口(6) 连接采集管柱G)。注入口(5)与采集口(6)位于同一坐标，但注入口(5)位于采集口(6) 之上，它们之间有一段垂向距离。将一种合适的液体，如水，从平台(1)注入到注入管柱( 中，在压力作用下，所述液体通过注入管柱O)到达注入口(5)，从注入口( 进入目的地层，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，向下经过路径C3)到达采集口(6)，之后，所述液体从采集口(6)通过采集管柱向上回到平台(1)，如此，作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环， 目的地层中的地热能被携带至地面。实施例2。本实施例井眼为分支水平井，其注采回路(如图2)所示，平台(1)位于地面上，目的地层的垂直深度为2500米至4500米，向地下钻开一个分支水平井井眼(7)，井眼(7)有上下两个分支，上分支(8)垂直深度为3000米，下分支(9)垂直深度为3500米，注入管柱 (2)和采集管柱⑷均位于井眼(7)中，注入管柱(2)和采集管柱⑷使用隔热材料做成。 注入管柱O)的一端连接平台(1)，一端位于井眼(7)的上分支(8)中，若干个注入口(5) 位于上分支(8)中并与注入管柱(2)连接；采集管柱的一端连接平台(1)，一端位于井眼(7)的下分支(9)中，若干个采集口(6)位于下分支(9)中并与采集管柱(4)连接。上分支(8)、下分支(9)、注入口(5)和采集口(6)均位于目的地层中。注入口(5)与采集口 (6)的位置是纵向对偶的，注入口(5)与采集口(6)位于同一坐标，但注入口(5)位于采集口(6)之上，它们之间有一段垂向距离。将一种合适的液体，如水，从平台(1)注入到注入管柱( 中，在压力作用下，所述液体通过注入管柱( 到达位于水平井上分支(8)的注入口(5)，从注入口( 进入目的地层，液体纵向通过目的地层，吸收地热能，向下经过路径⑶到达位于水平井下分支(9)的采集口(6)，之后，所述液体从采集口(6)通过采集管柱⑷向上回到平台(1)，如此，作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环，目的地层中的地热能被携带至地面。综上，相对于现有技术，本发明能够开采地热能，并能降低生产成本。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化、均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种纵向开采地热能方法，其特征在于所述一种纵向开采地热能方法向地下钻开一个井眼(7)，应用注入管柱( 和采集管柱G)，连接地面和目的地层，构成一个液体能够通过的注采回路；并向注采回路中注入所述液体，在压力作用下，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，并携带地热能至地面，作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环， 目的地层中的地热能被携带至地面。
2.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于直井形式井眼(7) 的注采回路构成平台(1)位于地面上，从平台(1)向地下钻开一个井眼(7)，注入管柱O) 和采集管柱(4)都位于井眼(7)中，注入管柱(2)从平台(1)向下竖直延伸到目的地层，采集管柱(4)从目的地层向上延伸到平台(1)，注入口(5)连接注入管柱0)，采集口(6)连接采集管柱G)，注入口(5)和采集口(6)都位于目的地层中，注入口(5)与采集口(6)的位置是纵向对偶的。
3.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于作为地热能转移媒介的液体在注采回路的流动过程所述液体从平台(1)注入到注入管柱O)中，在压力作用下，所述液体通过注入管柱O)到达注入口(5)，从注入口( 进入目的地层，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，向下经过路径C3)到达采集口(6)，之后，所述液体从采集口(6)通过采集管柱(4)向上回到平台(1)，作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环，目的地层中的地热能被携带至地面。
4.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于注入口(5)与采集口(6)的位置是纵向对偶的，注入口(5)与采集口(6)位于同一坐标，但注入口(5)位于采集口(6)之上，它们之间有一段垂向距离。
5.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于注入管柱(2)和采集管柱(4)位于同一井眼(7)中。
6.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于注入管柱(2)和采集管柱(4)使用隔热材料做成。
7.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于所述一种纵向开采地热能方法采用射孔、压裂措施增加井眼周围目的地层孔隙度和渗透率。
8.根据权利要求1所述的一种纵向开采地热能方法，其特征在于分支水平井形式井眼(7)的注采回路构成平台(1)位于地面上，从平台(1)向地下钻开一个分支水平井井眼 (7)，井眼(7)有上下两个分支，注入管柱(2)和采集管柱(4)均位于井眼(7)中；注入管柱 (2)的一端连接平台(1)，一端位于井眼(7)的上分支(8)中，若干个注入口(5)位于上分支(8)中并与注入管柱(2)连接；采集管柱(4)的一端连接平台(1)，一端位于井眼(7)的下分支(9)中，若干个采集口(6)位于下分支(9)中并与采集管柱(4)连接；上分支(8)、 下分支(9)、注入口(5)和采集口(6)均位于目的地层中；注入口(5)与采集口(6)的位置是纵向对偶的。
全文摘要
本发明涉及地热资源开发和利用技术领域，尤其涉及一种纵向开采地热能方法。所述一种纵向开采地热能方法向地下钻开一个井眼，应用注入管柱和采集管柱，连接地面和目的地层，构成一个液体能够通过的注采回路；并向注采回路中注入所述液体，如水，在压力作用下，所述液体纵向通过目的地层，吸收地热能，并携带地热能至地面，作为媒介的所述液体在注采回路中完成一次循环，目的地层中的地热能被携带至地面，从而为人类所用。本发明能够开采地热能，相对于现有技术，能够降低工程成本减少地面用地量。同时，易于实施各种工程措施。
文档编号E21B43/00GK102536174SQ20121005115
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者邱世军 申请人:邱世军