干热岩地热资源是地热资源的重要组成部分,因其内部热能具有清洁绿色、稳定性好、储量大、利用系数高等特点而成为能源行业关注的热点,但至今为止该种能源却因开发成本高、压裂开采过程中可诱发地震及回收率低等问题,未形成一个可规模化、商业化运行的开采方案。基于以上背景,提出了一种单水平井循环采热的干热岩开发理念,该理念利用单水平井实现循环工质注入与采出,利用流道变换短接实现井内管体中空与管体与井壁环空内液体流道的互换,利用其特有井底结构实现热流体的流动方向控制,从而来达到清洁化、低能耗、高效率采热的目标,实现规避了储层压裂带来的系列问题的目的。针对此理念,设计了开采干热岩地热资源的井眼结构和开采方法,从多方位对其可行性进行分析,建立了干热岩地热资源单水平井循环采热效率计算的数学模型,编制了单水平井循环采热温度压力计算软件,并对单水平井开采干热岩地热资源的关键参数进行了优选,实例对比了提出方案与增强型地热系统的采热效率。研究结果表明:本文提出的干热岩地热资源单水平井循环采热方法从采热机理、技术实施和开发效果三个方面均具有可行性;根据有限体积法建立的单水平井开采干热岩的井筒及周围地层的换热计算数学模型,能够计算不同循环时间下井筒温度、压力的分布以及地层的温度分布情况;通过所建立的数学模型,从循环工质参数、井筒参数、地层参数三个方面进行对于采热率和返出循环工质温度的敏感性分析,得出循环工质的流量、井筒水平段长度以及地层导热系数是对采热率具有较大影响;利用单水平井循环采热井筒及周围地层换热效率计算模型和正交实验优化法,可以优化针对目标储层的单水平井干热岩地热资源开发方案。以国内某干热岩项目为优化对象,方案优化后采热率可达4.1 MW,与压裂储层开采干热岩地热资源采热率相当,但干热岩地热资源单水平井循环采热开发方式具有不直接接触地层避免了结垢及污染、不需要人工压裂避免了地层损伤及降低成本降低了施工难度等技术优势。因此可知,提出的干热岩地热资源单水平井循环采热不仅能够达到地热资源发电的目标,同时具备了诸多技术原理方面的优势,在未来具较好的大范围应用前景。