技术领域
[0001] 本发明属于地热开发领域，具体涉及一种提高换热面积和采热流量的伞型EGS系统(EGS-U)。
相关背景技术
[0002] 地热是一种绿色低碳、可循环可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等优点，是一种极具吸引力的清洁能源，日益受到世界各国的高度重视与推进。与浅层地热和水热型地热能相比，干热岩地热资源的潜力十分巨大，高达近860万亿吨标准煤，是实现地热长期可持续发展目标的主重要依托。
[0003] 然而，干热岩通常埋深大、地质条件复杂且场地依赖性强，岩层内几乎不含水，天然渗透率极低，开采难度很大。目前广泛使用的一个技术路线是，通过压裂等各种激发手段形成裂隙相互连通的人工热储，即建立增强型地热系统(EGS)，来实现干热岩地热的开采。然而，在深部高温高应力条件下，在干热岩体内部高效建造人工热储依然是目前的主要技术挑战之一。其中一个重要原因是，干热岩往往是火成结晶岩(如花岗岩)，高度致密、体积压缩性极低导致没有足够的补偿空间，使得张性压裂很难有效展开。而且，天然裂隙很可能导致流体漏失率较高，因此，传统上单纯地通过少数的竖向井筒进行大范围压裂、联通造缝的难度很大，即使形成一定量的联通缝隙，也会存在换热面积不足、采热温度和流量都较低的问题。
[0004] 发电是干热岩地热大规模利用的重要方式之一。包括发电在内的许多地热利用方式对采热流体的温度、流量都有较高的要求，而这两者除了取决于地热源的本身品味，还取决于地热开采过程中流体工质的换热面积。因此，制造尽量多并且充分联通的岩体裂缝是EGS系统的关键。目前，有研究通过设置水平井作为换热器来提高换热效果，但由于水平井井眼尺寸很小，单纯靠井内壁面的换热面积仍然十分有限；也有学者建议采用类似采矿工程那样大开挖的方式来增大地下破裂空间、提高采热能力，但这种创新方案在短期内成本可能还较高，在高温条件下的一些关键技术也还需要突破。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1所示，一种提高换热面积和采出流量的伞型EGS系统，包括连通至裂缝层1的采出井5，所述底部裂缝性热储层1为自然裂缝层或者人工压裂改造缝隙层，在采出井5周围设置四口注入井4，所述注入井4为大斜度井，沿采出井5周围等间距设置，其中的两口注入井4钻设有两条水平段3和一条定向段9，图1右侧所示的注入井，另外两口注入井4钻设一条水平段3和两条定向段9，图1左侧所示的注入井，所有水平段3和定向段9均与采出井5不连通，且所有水平段3之间以及水平段3与裂缝层1间通过数组人工裂缝2连通、部分定向段9通过原生裂缝8与底部裂缝性热储层1连通，通过压裂裂缝将水平段之间以及水平段与裂缝层之间进行连通，图1左侧所示的注入井的一条定向段9与其相邻的水平段3之间钻设有连通井7；另外，与每组裂缝2所处水平位置相对应的注入井内设置封隔器6，由于流体具有优先沿阻力最小路径流动的特性，因而，通过封隔器的隔断，使得注入水只通过水平段以及压裂裂缝流入底部裂缝层，而不是之间通过注入井的井筒流入裂缝层，以此方式增加注入水的换热面积和换热路径，提高热交换量。
[0023] 实施例2
[0024] 如图2和图3所示，一种提高换热面积和采出流量的伞型EGS系统，包括连通至裂缝层1的采出井5，所述底部裂缝性热储层1为人工压裂缝隙层，在采出井5周围设置四口注入井4，所述注入井4为直井，沿采出井5周围等间距设置，每口注入井4均设置2层水平段3，每一条水平段3均与采出井5不连通，在其中一口注入井4的两条相邻水平段3之间钻设有连通井7，同时，该井的每层水平段为两条，其余注入井4的相邻水平段3之间以及水平段3与裂缝层1之间均被压裂得到数组裂缝2，通过压裂的裂缝将水平段之间以及水平段与裂缝层之间进行连通，同时，与每组裂缝2所处水平位置相对应的注入井内设置有封隔器6，由于流体具有只沿阻力最小的路径流动的特性，因而，通过封隔器的隔断，使得注入水通过水平段以及压裂的裂缝流入裂缝层，而不是之间通过注入井的井筒流入裂缝层，以此方式增加注入水的换热面积和换热路径，提高热交换量。
