【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地热能清洁高效利用领域，尤其涉及一种大型多级u型干热岩热泵注采系统及注采方法。
技术介绍
1、地热资源作为一种极具竞争力的清洁可再生能源，其巨大的资源储量必将成为人类未来发展的重要替代能源之一，而干热岩型地热作为高温(≥200℃)地热资源，是未来清洁发电及梯阶利用的首先资源。我国对干热岩开发及利用技术的研究起步较晚，只有不到30年的历史。虽然取得了一定成果，但尚未掌握干热岩开发和利用的核心技术。因此，加快干热岩型地热能的高效开发和综合利用技术研究势在必行。
2、目前干热岩地热的开采模式主要是通过打注采井，并利用水力压力及酸化技术，使非渗透岩石变为可渗透储层，注入的低温水通过与高温热岩换热，经采水井提升至地面，用于高温发电及梯阶利用后，在通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。但是，目前的开发技术存在以下5个方面的问题。
3、1)、常规干热岩储层属于致密岩体，不含或含有少量流体，需要压裂造储取热，超深层水力压裂技术尚不完善和成熟，成本高，效果差；
4、2)、压裂、酸化效果差，将导致岩石空隙渗透率低，注采井流循环不畅，水温及水量难以控制；
5、3)、注水水质要求较高，一旦水中悬浮物等颗粒超标，将堵塞储层空隙，不仅影响换热效果，而且增大注水压力；
6、4)、水直接与干热岩接触，由于地层本身含有各种离子及放射性元素，干热岩地热水通常矿化度高，具有结垢性和腐蚀性，在开发过程会造成井筒、管道及换热设备腐蚀；
7、5)干热岩开发属于系统工程，涉及岩石力学、渗流
8、因此，打破传统干热岩开发模式，探索新技术是必要的，也是迫切的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有干热岩开发技术存在的缺陷，提供一种深层干热岩大型多级热泵注采系统及注采方法，解决了取热不取水，控水、控温、高效利用，不破坏干热岩储层等技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种大型多级u型干热岩热泵注采系统，包括：
3、注水计量系统，包括储水罐；所述储水罐用于储存常温水；
4、多分支u型换热系统，包括注水管、采液管和埋在干热岩层的多分支u型管道；所述储水罐通过注水管与多分支u型管道连接；所述多分支u型管道通过采液管与采出液分离计量系统连接；所述多分支u型管道用于通过干热岩层的地热来加热常温水得到高温汽水；
5、采出液分离计量系统，包括汽水分离装置；所述采液管与汽水分离装置进口连接；所述汽水分离装置用于将高温汽水分离成高温水和高温蒸汽；
6、逐级利用系统，包括高温发电装置、油田换热装置和低温制冷装置；所述汽水分离装置出液口与油田换热装置的壳程进口连接；所述汽水分离装置出汽口与高温发电装置的进口连接；所述高温发电装置的出口与油田换热装置的壳程进口连接；所述油田换热装置的壳程出口与低温制冷装置的进口连接；所述低温制冷装置的出口与冷凝收集系统连接；所述高温发电装置用于通过高温蒸汽的热能进行发电后得到中温水；所述油田换热装置用于对高温水和中温水进行换热后得到中低温水；所述低温制冷装置用于对中低温水进行冷却得到常温水；
7、冷凝收集系统，用于对常温水进行收集后送入储水罐。
8、优选地，所述多分支u型管道包括注水井、采液井和水平段组；所述注水井和采液井的顶部均伸出地面一段距离；
9、所述注水管的底部插入注水井中；所述采液管的底部插入采液井中；
10、所述水平段组位于干热岩层，水平段组的两端分别与注水井和采液井连接。
11、优选地，所述水平段组包括若干分支井水平段；
12、所述分支井水平段包括主换热段和位于主换热段两端的连接段，所述主换热段通过连接段分别与注水井和采液井连接。
13、优选地，相邻两个所述分支井水平段的主换热段之间的间距不小于200m。
14、优选地，所有所述分支井水平段的主换热段等距设置。
15、优选地，所述注水计量系统还包括增压泵和计量调压装置；
16、所述储水罐、增压泵和计量调压装置依次连接；所述增压泵和计量调压装置用于将储水罐中的常温水增压和调压后通过注水管送入多分支u型管道。
17、优选地，所述多分支u型换热系统还包括封隔装置；
18、所述注水管外侧壁和注水井内侧壁之间，以及所述采液管外侧壁和采液井内侧壁之间，均设置有封隔装置。
19、优选地，所述冷凝收集系统包括依次连接的缓冲罐和提升泵；所述缓冲罐与低温制冷装置的出口连接；所述提升泵与储水罐连接；所述缓冲罐用于对常温水进行缓冲；所述提升泵用于提升常温水的动力。
20、优选地，所述注水井和采液井的底部均位于干热岩层正上方100m处，分支井水平段位于干热岩层厚度方向2/3处。
21、本专利技术还提供一种利用上述权利要求1-9任一所述的大型多级u型干热岩热泵注采系统的一种大型多级u型干热岩热泵注采方法，其特征在于，包括以下步骤：
22、储水罐中的常温水流入注水管；
23、常温水经注水管流入多分支u型管道，通过干热岩层的地热来加热常温水得到高温汽水；
24、多分支u型管道得到的高温汽水经采液管后流入汽水分离装置进行汽水分离，得到高温水和高温蒸汽；
25、汽水分离装置得到的高温蒸汽输送到高温发电装置中进行热能发电(高温蒸汽在输送过程，由于温降会析出水分，形成两相流)，得到中温水；
26、汽水分离装置得到的高温水和高温发电装置得到的中温水共同输送到油田换热装置的壳程中，与油田换热装置的管程中的低温油进行换热，得到中低温水和高温油；
27、油田换热装置得到的中低温水输送到低温制冷装置中进行冷却，得到常温水；
28、低温制冷装置得到的常温水通过冷凝收集系统输送到储水罐中储存。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
30、本专利技术通过水平定向多分支钻井技术，将注水井和采液井在既定深度内进行有效连通，形成多条u型管道密闭系统；将定量清水通过注水井注入到u型管内，与地下不同储层的高温干热岩进行换热，提取热量后，形成高温气水两相流，从采液井出地面，进行汽水分离，进入梯逐级利用系统，各工段形成的冷凝水回收后，由增压泵注水井下，实现水循环利用。本专利技术只取热、不取水，降低地层有害物质进入地面利用系统，防止腐蚀和结垢，通过水气管内循环，可有效控制水量和水温，极大提高干热岩地热能的利用效率，降低对干热岩储层的破坏。
31、本专利技术提出的大型多级u型干热岩热泵系统是基于水平定向多分支钻井技术和地源热泵换热机理提出的，可有效弥补现存开发技术不足，实现干热岩地热能高效开发，极具应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
9.根据权利要求2所述的一种大型多级U型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
10.一种利用上述权利要求1-9任一所述的大型多级U型干热岩热泵注采系统的一种大型多级U型干热岩热泵注采方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种大型多级u型干热岩热泵注采系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种大型多级u型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种大型多级u型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种大型多级u型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种大型多级u型干热岩热泵注采系统，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种大型...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜明俊，张朝阳，王璇，刘亮徳，杜厚金，薛大壮，刘慧超，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。