一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种住宅小区中深层地热资源利用井网，属钻井工程技术领域。一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统及其使用方法，包括沿地下水流向依次设置的上游监测井、注采井组以及下游监测井；其中，上游监测井为排出井，位于地下水流动方向的上游；下游监测井包含2口井，1口为注入井，1口为排出井，位于地下水流动方向的下游；注采井组位于上游监测井以及下游监测井之间，包括一一对应的n组注入井以及注采排出井，其中3≤n≤9；其中，排出井均为直井；还包括换热机组以及净化机组；所述排出井与换热机组连接，换热机组一端通过连接净化机组再与注入井连接，换热机组另一端直接与外部用户用水系统连接。本发明专利技术有效了保护地下水资源。

A well pattern system for middle deep geothermal resources utilization in residential areas and its usage

The invention relates to a deep well geothermal resource utilization well pattern in a residential district, which belongs to the drilling engineering technology field. A deep geothermal resource in a residential district uses a well network system and its use method, including the upstream monitoring well, injection production well group and downstream monitoring well which are arranged along the subsurface flow. The upstream monitoring well is the discharge well in the upstream of the groundwater flow direction, and the downstream monitoring well contains 2 wells and 1 are injected wells. 1 are the discharge wells in the downstream of the flow direction of the groundwater; the injection and production wells are located between the upstream monitoring wells and the downstream monitoring wells, including the corresponding n injection wells and the injection production wells, of which 3 less than the N < 9; of which the discharge wells are all straight wells, and include the heat exchange unit and the purification unit; the expelled wells and heat exchangers are also included. One end of the heat exchanger unit is connected with the injection well by connecting the purification unit, and the other end of the heat exchanger unit is directly connected with the external user water system. The invention effectively protects the groundwater resources.

【技术实现步骤摘要】
一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统及其使用方法
本专利技术涉及一种住宅小区中深层地热资源利用井网，属钻井工程

技术介绍
地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。现有的中深层地热资源井一般只采用岩层裂隙层的地下水，取用地下水后会造成地面沉降、地表水处理等复杂问题，若将采出的地下水回注，地面泵入压力高，且容易造成地下水污染。而现有的地热井开采技术一般为直井单井同心管柱注采，出水量小、换热效率低，采用水平井连通方式虽然出水量大，但相应的技术复杂，成本高。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述问题，提出一种通过在住宅小区地下合理布置井网，控制地下水的产出，优化注采井井身结构，加强注采井的热交换效率，从而高效利用中深层地热资源的系统。本专利技术的技术方案在于：一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统，包括沿地下水流向依次设置的上游监测井、注采井组以及下游监测井；其中，上游监测井为排出井，位于地下水流动方向的上游；下游监测井包含2口井，1口为注入井，1口为排出井，位于地下水流动方向的下游；注采井组位于上游监测井以及下游监测井之间，包括一一对应的n组注入井以及注采排出井，其中3≤n≤9；其中，排出井均为直井；还包括换热机组以及净化机组；所述排出井与换热机组连接，换热机组一端通过连接净化机组再与注入井连接，换热机组另一端直接与外部用户用水系统连接；其中，上游监测井以及下游监测井均采用先期裸眼完井、技术套管下入到地下含水层之上，注入井及排出井均采用套管射孔完井；注采井组在地下含水层采用同深度相对方向定向射孔，并同步定向压裂，沟通井间地层、形成流体通道，且钻穿含水层后30米完钻，留作沉砂口袋。所述的下游监测井中的注入井为注入直井，注采井组中的注入井为注入定向井。所述的上游监测井、注采井组以及下游监测井中任意两口井的井间距≥50m。所述的注入定向井为五段制井，包含直-增-稳-降-直五段制剖面。一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统的使用方法，使用如上所述的住宅小区中深层地热资源利用井网系统，实现过程如下：（1）、监测井换热：上游监测井及下游监测井中的排出井经排水管线排出地下含水层中的含热地下水，经换热机组处换热，经换热后的含热地下水经外输管线送到外部用户用水系统供用户使用，另一方面，经换热后的含热地下水经净化机组净化后再注入至地下含水层，实现监测井换热，并对上游监测井排出的含热地下水及再次注入至地下含水层进行温度、流量及水质的检测；（2）、注、排井换热：注采井组中的排出井排出经排水管线排出地下含水层中的含热地下水，经换热机组处换热，经换热后的含热地下水经外输管线送到外部用户用水系统供用户使用，另一方面，经换热后的含热地下水经净化机组净化后再注入至地下含水层，并在注入时添加示踪剂，实现注、排井换热；（3）、根据示踪剂的流向判断注、排井的含热地下水波及范围是否已经得到控制，并采取相应措施。所述的根据示踪剂的流向判断注、排井的含热地下水波及范围是否已经得到控制的具体过程为：当上游监测井或者下游监测井的排出井的排水管线检测发现存在示踪剂，说明注、排井的地下水波及范围扩大，此时应加大注采井组中排出井的排水量，并相应降低注采井组中注入井的注入水量，当或者下游监测井的排出井的排水管线检测无示踪剂，说明注、排井的地下水波及范围已经得到控制；当上游监测井或者下游监测井的排出井的排水管线检测仍存在示踪剂，则说明控制不利，为防止地下水遭到污染，则调整上游监测井由排出井变更为注入井将下游监测井的注入井与排出井调换位置。本专利技术的技术效果在于：1、本专利技术的实施井网、井型结构简单、施工工艺成熟，成本低；2、本专利技术的实施对注采区域取用的地下水循环利用，且对其进行监测，有效了保护地下水资源。附图说明图1为本专利技术一种住宅小区中深层地热资源利用井网示意图。图2为本专利技术一种住宅小区中深层地热资源利用井网换热井组及地热利用流程图。其中，1为排水管线；2为换热机组；3为净化机组；4为注入管线；5为补充水源；6为示踪剂；7为外输管线，8-外部用户用水系统；A井为注入定向井（包括2-1A、2-2A、2-3A）；B为注采排出井（包括2-1B、2-2B、2-3B）；1-1为上游监测井；C井为下游监测井（包括3-1C、3-2C）。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细地说明。参照图1、图2，一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统，包括沿地下水流向依次设置的上游监测井1-1、注采井组以及下游监测井C；其中，上游监测井1-1为排出井，位于地下水流动方向的上游；下游监测井C包含2口井，1口为注入井，1口为排出井，位于地下水流动方向的下游；注采井组位于上游监测井1-1以及下游监测井C之间，包括一一对应的3组注入定向井A以及注采排出井B；其中，排出井均为直井；注入定向井A为五段制井，包含直-增-稳-降-直五段制剖面。所述的上游监测井1-1、注采井组以及下游监测井C中任意两口井的井间距≥50m。还包括换热机组2以及净化机组3；所述排出井与换热机组2连接，换热机组2一端通过连接净化机组3再与注入井连接，换热机组2另一端直接与外部用户用水系统8连接。其中，上游监测井1-1以及下游监测井C均采用先期裸眼完井、技术套管下入到地下含水层之上，注入井及排出井均采用套管射孔完井；注采井组在地下含水层采用同深度相对方向定向射孔，并同步定向压裂，沟通井间地层、形成流体通道，且钻穿含水层后30米完钻，留作沉砂口袋。所述的下游监测井C中的注入井为注入直井，注采井组中的注入井为注入定向井A。所述的上游监测井1-1、注采井组和下游监测井C沿地下水水流方向平行排布。上游监测井1-1为排出井，距离2-1A注入定向井号井50米，在地下水上游形成水力漏斗、并实时监测排出的水质变化。所述的3-1C下游监测井与2-2B注采排出井相距50米，3-1C下游监测井、3-2C下游监测井之间相距50米。3-1C下游监测井为排出井，在地下水下游形成水力漏斗、并实时监测排出的水质变化。3-2C下游监测井为注入井，注入上游监测井1-1排出的经过热交换之后的地下水。所述的2-1A注入定向井、2-2A注入定向井、2-3A注入定向井与2-1B注采排出井、2-2B注采排出井、2-3B注采排出井一一对应，井间距离为50米，形成注采井组，注采井组均钻穿含水层后30米完钻，留作沉砂口袋。注采井组在含水层段采用同深度相对方向定向射孔，并同步定向压裂，沟通井间地层、形成流体通道。所述的2-2A注入定向井在注入流体的同时加入示踪剂6，示踪剂6可以是化学的、同位素的、荧光的、磁性的物质，确保选用的示踪剂6对地下水体无污染。一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统的使用方法，使用如上所述的住宅小区中深层地热资源利用井网系统，实现过程如下：（1）、监测井换热：上游监测井1-1及3-1C下游监测井经排水管线1排出地下含水层中的含热地下水，经换热机组2处换热，经换热后的含热地下水经外输管线7送到外部用户用水系统8供用户使用，另一方面，经换热后的含热地下水经净化机组3净化后再通过注入管线4注入至地下含水层，实现监测井换热，并对上游监测井1-1排出的含热地下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统，其特征在于：包括沿地下水流向依次设置的上游监测井（1‑1）、注采井组以及下游监测井（C）；其中，上游监测井（1‑1）为排出井，位于地下水流动方向的上游；下游监测井（C）包含2口井，1口为注入井，1口为排出井，位于地下水流动方向的下游；注采井组位于上游监测井（1‑1）以及下游监测井（C）之间，包括一一对应的n组注入井以及注采排出井（B），其中3≤n≤9；其中，排出井均为直井；还包括换热机组（2）以及净化机组（3）；所述排出井与换热机组（2）连接，换热机组（2）一端通过连接净化机组（3）再与注入井连接，换热机组（2）另一端直接与外部用户用水系统（8）连接；其中，上游监测井（1‑1）以及下游监测井（C）均采用先期裸眼完井、技术套管下入到地下含水层之上，注入井及排出井均采用套管射孔完井；注采井组在地下含水层采用同深度相对方向定向射孔，并同步定向压裂，沟通井间地层、形成流体通道，且钻穿含水层后30米完钻，留作沉砂口袋。

【技术特征摘要】
1.一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统，其特征在于：包括沿地下水流向依次设置的上游监测井（1-1）、注采井组以及下游监测井（C）；其中，上游监测井（1-1）为排出井，位于地下水流动方向的上游；下游监测井（C）包含2口井，1口为注入井，1口为排出井，位于地下水流动方向的下游；注采井组位于上游监测井（1-1）以及下游监测井（C）之间，包括一一对应的n组注入井以及注采排出井（B），其中3≤n≤9；其中，排出井均为直井；还包括换热机组（2）以及净化机组（3）；所述排出井与换热机组（2）连接，换热机组（2）一端通过连接净化机组（3）再与注入井连接，换热机组（2）另一端直接与外部用户用水系统（8）连接；其中，上游监测井（1-1）以及下游监测井（C）均采用先期裸眼完井、技术套管下入到地下含水层之上，注入井及排出井均采用套管射孔完井；注采井组在地下含水层采用同深度相对方向定向射孔，并同步定向压裂，沟通井间地层、形成流体通道，且钻穿含水层后30米完钻，留作沉砂口袋。2.根据权利要求1所述的住宅小区中深层地热资源利用井网系统，其特征在于：所述的下游监测井（C）中的注入井为注入直井，注采井组中的注入井为注入定向井（A）。3.根据权利要求2所述的住宅小区中深层地热资源利用井网系统，其特征在于：所述的上游监测井（1-1）、注采井组以及下游监测井（C）中任意两口井的井间距≥50m。4.根据权利要求3所述的住宅小区中深层地热资源利用井网系统，其特征在于：所述的注入定向井（A）为五段制井，包含直-增-稳-降-直五段制剖面。5.一种住宅小区中深层地热资源利用井网系统的使用方法，其特征在于：使用如上权利要求4所述的住宅小区中深层地热资源利用井网系统，实现过程如下：（1）、监测井换...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨全枝，张晓斌，马振锋，杨先伦，迟立宾，王红娟，韩金良，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61