一种利用环形分支水平井闭循环开采干热岩的方法

本发明涉及干热岩开采，具体为一种利用环形分支水平井闭循环开采干热岩的方法。

背景技术：

1、环形分支水平井闭循环开采干热岩是一种新兴的地热能开采技术，主要用于开采深埋的干热岩资源，干热岩是指含有丰富热能的岩石，干热岩致密不透水，其内部不存在流体或仅有少量地下流体，干热岩的开采具有巨大的潜力，可以提供可持续的清洁能源，环形分支水平井闭循环开采技术的发展，将进一步推动干热岩能源的利用，为能源转型和环境保护做出贡献。

2、在开采过程中，由于地质条件、钻井工艺以及设备老化等因素的影响，井体内的套管可能会出现破损泄漏的情况，这些破损泄漏可能导致资源泄漏、环境污染、生产中断等一系列问题，为增加该开采井体的使用寿命，及时发现并修复这些破损泄漏处至关重要，传统的井体泄漏检测方法主要依赖于人工巡检和定期压力测试（即向井体中注入气体，密封井体后通过气压判断该井体是否存在裂缝），然而，这些方法无法做到检查与维护的连贯性，因此，需要一种更加有效的修补方法来解决这个问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用环形分支水平井闭循环开采干热岩的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用环形分支水平井闭循环开采干热岩的方法，包括以下步骤：

3、步骤一：开展区域地热地质调查和综合地球物理勘查，圈定干热岩勘查开发目标靶区，选取厚度大于400m且温度高于180℃的干热岩储热层为开采对象；

4、步骤二：在选定的干热岩储热层上方的地面区域，采用常规钻具钻取主垂直井直至干热岩储热层顶面，下入高导热套管，并用水泥浆固井；

5、步骤三：在干热岩储热层的顶面，利用造斜工具定向造斜，在不同方向钻取水平井，在钻进过程中通过随钻测量系统以及井眼轨道控制系统控制水平段的钻井方位和距离，水平井的长度控制在500～2000m；

6、步骤四：在干热岩储热层顶面的主垂直井的井底中心处钻取次垂直井，次垂直井将主垂直井与水平井连通；

7、步骤五：在主垂直井中心下入隔热油管，由此产出采热流体；

8、步骤六：通过增压泵对采热流体增压并将采热流体从油套环空泵入，用抽水泵抽取已经经过充分换热的采热流体；

9、步骤七：利用地面上的地热发电系统进行热电转换，实现发电；

10、步骤八：根据工作要求，进行定期管道泄漏检查并修补，包括：

11、初步准备工作：取出隔热油管和抽水泵，再利用外部提升机将井体泄漏检测机构和填补修整机构放置入高导热套管内，井体泄漏检测机构包括有旋转升降机，旋转升降机固定连接有贴面伸缩杆，贴面伸缩杆远离旋转升降机的一端固定设置有功能箱，功能箱内固定连接有储存箱，储存箱上端固定连接有下料管，下料管贯穿功能箱并向上延伸，功能箱固定连接有气泵，功能箱上端固定连接有检测桶，检测桶与功能箱连通，检测桶内滑动连接有浮块，浮块上端固定连接有磁石和触碰块，检测桶内侧顶部固定连接有第二开关，检测桶内壁等距固定连接有三个霍尔开关，储存箱连通设置有软管，软管远离储存箱的一端与贴合体固定连接，储存箱远离旋转升降机的一侧设置有移动结构，贴合体设置于移动结构上，利用贴面伸缩杆带动功能箱与高导热套管内壁贴合；

12、工作过程中：通过气泵向功能箱内灌输气体，在气体灌输后，通过检测桶、浮块、触碰块和第二开关检测功能箱内部气压的变化以检测与功能箱贴合处的高导热套管是否有破损，进而将检测结果反馈到显示器，在确定破损处位置后，通过与显示器连接的外部控制器，控制外部下料装置将填补材料灌输到软管内，进而在软管内置的抽取泵的作用下，将填补材料填补到破损处进行修补，再控制贴合体进行上下往复移动，通过贴合体对破损处的填补材料进行刮动整平，修补完成后再将隔热油管和抽水泵下入主垂直井。

13、作为优选的，隔热油管采用真空隔热油管，其导热系数在0.04 w/（m·k）以下，地热发电系统采用双级闪蒸的直接发电模式。

14、作为优选的，所述井体泄漏检测机构包括有旋转升降机，所述旋转升降机固定连接有四个对称设置的贴面伸缩杆，每个所述贴面伸缩杆远离旋转升降机的一端均固定连接有功能箱，每个所述功能箱内均固定连接有储存箱，每个所述储存箱的上端均固定连接有下料管，所述储存箱与下料管连通，每个所述下料管均贯穿相邻的功能箱并向上延伸，每个所述功能箱内腔均固定连接有气泵，每个所述功能箱的上端均固定连接有检测桶，每个所述检测桶均与相邻的功能箱连通，所述储存箱内滑动连接有推送板，所述储存箱内侧固定连接有支撑架，所述支撑架设置有两个，两个所述支撑架均转动连接有止转轭盘，两个所述止转轭盘相互靠近的一侧均设置有定位块，两个所述定位块外侧均套设有滑柱，两个所述滑柱均与相邻的定位块滑动连接，两个所述滑柱远离贴面伸缩杆的一侧均与推送板固定连接。

15、作为优选的，所述填补修整机构包括有固定底板、推送伸缩杆、所述贴合体和所述移动结构，所述移动结构包括驱动丝杆、第一z形齿轮板、第一滑槽板、第一齿轮、第一连杆、第二连杆、第二齿轮、第二z形齿轮板和第二滑槽板，每个所述储存箱远离所述旋转升降机的一侧均固定连接有所述固定底板，所述固定底板上端转动连接有驱动丝杆，所述储存箱靠近所述驱动丝杆的一侧固定设置有第一滑槽板，所述第一滑槽板上滑动设置有第一z形齿轮板，所述第一z形齿轮板靠近所述驱动丝杆的一侧设置有与驱动丝杆相匹配的螺纹槽，所述驱动丝杆的外螺纹与第一z形齿轮板上设置的螺纹槽螺纹配合连接，所述第一z形齿轮板左右两侧固接有对称设置的齿条一，所述第一滑槽板左右两侧均转动连接有第一齿轮，两个所述齿条一分别与两个所述第一齿轮啮合，所述储存箱远离所述旋转升降机的一侧滑动设置有第二滑槽板，所述第二滑槽板上滑动设置有第二z形齿轮板，所述第二滑槽板左右两侧均转动连接有第二齿轮，两个所述第一齿轮均固定连接有第一连杆，两个所述第二齿轮均固定连接有第二连杆，两个所述第二连杆均与相邻的所述第一连杆转动连接，所述第二z形齿轮板左右两侧固接有对称设置的齿条二，两个所述齿条二分别与两个所述第二齿轮啮合，所述推送伸缩杆固定连接于第二滑槽板，所述推送伸缩杆远离第二滑槽板的一端固定连接有贴合体，所述贴合体固定连接有硅胶片，所述硅胶片与所述软管的位置相对应设置。

16、作为优选的，所述贴合体远离推送伸缩杆的一侧设置有斜向刮板。

17、作为优选的，所述贴合体固定设置有五根所述软管和五个所述硅胶片，五根所述软管远离所述贴合体的一端均与相邻的所述储存箱连通设置，五个所述硅胶片的位置分别与五根所述软管的位置相对应设置。

18、作为优选的，所述贴合体上端固定连接有流速监测器，所述流速监测器用于检测软管内部填充材料的流速。

19、作为优选的，所述流速监测器外侧套设有罩壳。

20、与现有技术相比，本发明提供了一种利用环形分支水平井闭循环开采干热岩的方法，具备以下有益效果：

21、通过井体泄漏检测机构和填补修整机构的设置，可对高导热套管破损泄漏处进行检测并及时修补，提高了检查与维护的连贯性。

22、操作人员根据高导热套管破损处的大小反馈，控制输入储存箱内的填补材料的总量，确保填补材料的充足，可以使得修复效果更好，同时也可减少不必要的材料浪费，节省材料成本，了解破损处的大小可以帮助评估修补的可行性，若破损处太大，修补作业变得困难或不可行时，可以考虑其他替代方案，减少不必要的修补操作，提高工作效率。

23、通过贴合体前端设置的斜向刮板，在修补后对修补处进行整平，可以使修补处与周围高导热套管内壁表面保持一致，提高修补的美观度和质量，整平表面可以减少修补处与流体、固体颗粒等物质之间的附着，可以提高修补处的防腐性能，使修补处更易于检测和维护。