[0005] 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(2)和采集管柱(4),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。
[0006] 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(1)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(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)和采集口(6)都位于目的地层中,注入口(5)连接注入管柱(2),采集口(6)连接采集管柱(4)。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。
[0007] 将一种合适的液体,如水,从平台(1)注入到注入管柱(2)中,在压力作用下,所述液体通过注入管柱(2)到达注入口(5),从注入口(5)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(3)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),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(3)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(3)是否通畅与目的地层的孔隙度和渗透能力有关。
[0008] 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。
[0009] 注入管柱(2)和采集管柱(4)使用隔热材料做成。注入管柱(2)和采集管柱(4)同处在井眼(7)中,容易发生热交换,导致采集管柱(4)中液体温度下降,使用隔热材料以减少这种影响。
[0010] 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(3)孔隙度和渗透率不足,阻碍液体在目的地层流动的情况。
[0011] 尽管本发明上述描述中,注入口(5)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。
[0012] 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2)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(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,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。
[0013] 将一种合适的液体,如水,从平台(1)注入到注入管柱(2)中,在压力作用下,所述液体通过注入管柱(2)到达位于水平井上分支(8)的注入口(5),从注入口(5)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(3)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(4)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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 本发明还可应用于石油勘探开发技术领域,如稠油开采。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。