[發明專利]一種兩井連通循環增強型地熱系統完井方法

在審

• 申請號: 201710132947.1
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106640028A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 查永進;任威嚴;劉明鑫;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: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;E21B7/04;E21B17/00;F24J3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及地熱開采技術領域，具體涉及一種兩井連通循環增強型地熱系統完井方法。

背景技術

資源與環境是人類賴以生存、繁衍和發展的基本條件，資源環境與可持續發展已成為人類共同面臨的重大問題。近一個世紀以來，全世界的人口增長了2倍，能源和天然資源的消費增長了10倍，對不可再生能源的利用已經大大超出了環境所能承受的能力，空氣污染和全球變暖嚴重威脅人類的生存環境，地熱資源作為一種清潔無污染的可再生能源，在人們環保意識越來越強烈的今天，也受到越來越多的關注。

地熱資源是指在當前技術經濟和地質環境條件下，能夠從地殼內科學、合理地開發出來的高溫巖石中的熱量、地熱流體中的熱量及其伴生的有用組分。地球是一個巨大的儲熱體，從地面越往下溫度越高，正常地溫梯度為每1000m增加20℃左右，當地面溫度為10℃時，正常地溫梯度情況下，地下4000m處地層溫度大約為90℃。由于構造原因，全球不同地區的地溫梯度差別較大，使得不同地區的同一深度的地層溫度差別較大，部分地區的地溫梯度大于正常地溫梯度時就形成高溫地熱儲層，全球有很多地區在地下4000m處地層溫度超過200℃就形成了異常高溫地熱儲層，該儲能儲存了很高的熱量，即稱為地熱能。我國地熱資源豐富，市場潛力巨大，發展前景廣闊。加快開發利用地熱資源不僅對調整能源結構、節能減排、改善環境具有重要意義。為貫徹《可再生能源法》，根據《可再生能源發展“十三五”規劃》，制定了《地熱能開發利用“十三五”規劃》，規劃闡述了地熱能開發利用的指導方針和目標、重點任務、重大布局，以及規劃實施的保障措施等，該規劃是“十三五”時期我國地熱能開發利用的基本依據。

地熱能分為水熱型地熱和干熱巖型地熱，水熱型地熱是地下儲層中有高溫熱水，干熱巖型地熱為地下儲層為高溫巖石，世界目前開采和利用地熱資源主要是水熱型地熱，即從地面鉆井到高溫地熱儲層，然后將地下熱水采出地面來發電，干熱巖型為將水從地面注入到地下，通過與高溫巖石接觸后吸收熱量加熱水體，然后高溫水體返排到地面來發電，該系統稱為增強型地熱系統，未來資源潛力更大的是干熱巖型地熱的開采，即增強型地熱發電系統。

增強型地熱系統已有的開發方式為：在具有地熱能儲層的地區，在地面相距1000米的兩個位置向地下鉆兩口井，然后在兩口井的地下地熱儲層位置同時進行壓裂，將儲層巖石壓成裂縫，將兩口井壓裂的裂縫連通，在地下通過壓裂的裂縫將兩口井連通，然后通過地面高壓泵從其中一口井向地下注常溫水，水通過高溫儲層裂縫流動，同時吸收熱量，然后熱水從另一口井采出到地面進行發電。但該系統存在的不足為：鉆兩口井后需要進行壓裂，1000m長的壓裂費用大概需要600萬，壓裂的費用昂貴，增加了開發成本。

基于以上的分析，地熱能的開發成本高昂，如果能夠研發一套只需要鉆一口井同時不需要壓裂方式就能開采地熱能的技術，會大大降低開發成本。基于以上分析，本發明專利設計了一種兩井連通循環增強型地熱系統完井方法，旨在填補我國在增強型地熱系統一種兩井連通循環增強型地熱系統完井方法的空缺，與已有開發方式相比，該系統只需要鉆兩口井口井進行對接，通過水體的循環來吸收利用地熱能，通過該開發系統的設計來降低地熱能開發成本，以實現對地熱能的安全、高效、可持續、低成本的開發和利用。

發明內容

本發明的目的在于為增強型地熱系統開發成井提供一種兩井連通循環增強型地熱系統完井方法，以提高開發地熱資源的高效性、安全性、可持續性。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種兩井連通循環增強型地熱系統完井方法，主要由注水井和采水井組成，由注水井、采水井連通形成U型井身結構，采水井井型為直井，注水井井型為水平井，注水井井身結構包括直井段和水平段；在鉆井之前，需要在預先選定的地熱儲層上部選擇相距2000m的兩點，作為注水井、采水井的地面坐標；然后向地下先鉆一口采水井到地熱儲層，然后鉆注水井，在注水井鉆井過程中，先鉆成直井段，直井段達到地熱儲層中，然后鉆水平段，直到鉆到采水井在地熱儲層中的位置，注水井的水平段鉆穿采水井的直井段，實現兩口井的連通，水平段長度為2000m。在地熱儲層中鉆注水井水平段之前，需要將磁導向儀器下入到注水井直井段底部，該磁導向儀器起到定向的作用，即指引注水井水平段鉆井過程中鉆遇采水井在地熱儲層中的位置。