[發(fā)明專利]地壓地熱系統(tǒng)氣水同采完井方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710130829.7
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106761595A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 劉明鑫;任威嚴;查永進;杜世亮
• 申請（專利權）人: 中國石油集團鉆井工程技術研究院;中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B43/10
• 分類號: E21B43/10;E21B47/06;E21B47/04;E21B34/06;F24J3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及地熱開采技術領域，具體涉及地壓地熱系統(tǒng)氣水同采完井方法。

背景技術

不可再生常規(guī)能源不斷地開發(fā)(石油、天然氣及煤等)以及開發(fā)帶來的資源與環(huán)境問題日益嚴峻，然而地熱資源作為一種清潔、低碳、安全、高效的可再生能源進入了我人們視野，尤其對于地壓地熱能開發(fā)利用。地壓地熱能是指存儲于某些大型沉積盆地深處(地層3km-6km)的高溫高壓流體，并且高溫高壓流體含大量甲烷氣體。

地壓地熱能資源具有較高壓力以及其中含有大量溶解氣體，溶解氣體主要成分為甲烷。通常在標準溫度與壓力條件下，甲烷很難溶解于水中，然而隨著壓力的不斷增加，甲烷在水中的溶解度快速上升，例如：位于井深2400米地層處(地層壓力高于標準大氣壓數(shù)十倍)，甲烷在水中溶解度為地面100倍。地壓地熱能含有高溫水熱能和可燃燒甲烷氣體，如果既要將地層高溫熱水開采到地面，又要將地層甲烷氣體開采到地面，采用通常地熱能開采方法來獲取利用地壓地熱能資源，則會將地層高溫水和甲烷通過一個流道同時采出地面，氣水混合物流到地面后不僅需要進行氣液分離等措施，而且還存在甲烷氣體燃燒爆炸危險等問題，因此，迫需提出一套專門針對地壓地熱系統(tǒng)來開采地壓地熱能資源。

基于以上分析，本發(fā)明專利設計了地壓地熱系統(tǒng)氣水同采完井方法，旨在補充我國在目前在地壓地熱系統(tǒng)氣水同采完井方法的缺陷，該系統(tǒng)只需要鉆一口井，通過油管采出熱水，通過油管與套管之間的環(huán)形空間來采出氣體，實現(xiàn)氣水同采和氣水分離，通過該設計來降低地壓地熱系統(tǒng)的開發(fā)成本，以實現(xiàn)對地熱能的安全、高效、可持續(xù)、低成本開發(fā)和利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于為地壓地熱能開發(fā)系統(tǒng)提供地壓地熱系統(tǒng)氣水同采完井方法，以此來高效地開發(fā)利用地壓地熱能資源。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：

地壓地熱系統(tǒng)氣水同采完井方法主要由表層套管、技術套管、油管、安全密封閥門和壓力測量裝置組成。本發(fā)明中開發(fā)地壓地熱能采用井型為直井，套管下入順序為表層套管、技術套管、油管，本發(fā)明中的直井井身結(jié)構(gòu)特點在于油管下入到地熱儲層位置比技術套管下入位置深，技術封套管下入到所述地熱儲層上部，油管下入到地熱儲層下部，油管下入深度與技術套管下入深度的差別由地熱儲層厚度決定，該設計為了實現(xiàn)油管開采地熱儲層下部的高溫熱水，利用油管與技術套管之間的環(huán)形空間開采氣體。

地壓地熱系統(tǒng)氣開采時，氣體溶解于水中，當鉆井鉆開地壓地熱儲層時地層壓力降低，氣體從水中緩慢解析，形成的小氣泡緩慢上浮，使得氣體緩慢上浮到地熱儲層上部，地熱儲層下部的水中的溶解氣體全部解析出來，儲層下部是水，儲層上部則是氣水混合物。由于設計的油管端部位置比油管與技術套管之間的環(huán)形空間端部位置長200m，儲層下部的水通過油管采出到地面用來發(fā)電，儲層上部的氣水混合物則流向油管與套管之間的環(huán)形空間中。

在開始階段，油管與技術套管之間的環(huán)形空間中充滿了氣水混合物，但隨著溶解氣解析的進行，形成的氣泡緩慢上浮到油管與技術套管之間的環(huán)形空間，此時油管與技術套管之間環(huán)形空間的上部通過安全密封閥門密封，則氣體在油管與技術套管之間的環(huán)形空間中緩慢累積，隨著環(huán)空中氣體不斷增多，油管與技術套管之間的環(huán)形空間中的氣體將油管與技術套管之間的環(huán)形空間中的水緩慢向下擠壓，假設鉆井中套管下入深度為h，當油管與技術套管之間的環(huán)形空間中的氣體將水全部向下擠壓到油管與技術套管之間的環(huán)形空間外時，則此時油管與套管之間的環(huán)形空間中全部充滿氣體，根據(jù)壓力公式P＝ρgh可知，此時油管與技術套管之間的環(huán)形空間中的壓力為P；由于油管與套管之間的環(huán)形空間上部安裝有壓力測量裝置，當壓力測量裝置達到P時，油管與套管之間的環(huán)形空間上部的安全密封閥門打開，環(huán)空中的氣體通過安全密封閥門采出到地面，進行燃燒發(fā)電。

隨著油管與套管之間的環(huán)形空間中的氣體緩慢采出，壓力測量裝置測量到的壓力不斷減小，當油管與技術套管之間的環(huán)形空間中的氣體完全采出時，測量壓力為零，此時安全密封閥門關閉，油管與套管之間的環(huán)形空間將又重新充滿了氣水混合物，像上述程序一樣進行循環(huán)，然后解析出的氣體又會緩慢上浮進入到油管與技術套管之間的環(huán)形空間中，直到油管與技術套管之間的環(huán)形空間中再次充滿氣體，壓力測量裝置檢測到壓力達到P，密閉裝置打開，采出環(huán)空中的氣體，往復循環(huán)進行，采出甲烷氣體。

附圖說明

附圖1為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。