[發明專利]一種多分支水平井閉式循環開發水熱型地熱的方法

有效

• 申請號: 201710200768.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106948795B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 宋先知;李根生;石宇;黃中偉;田守嶒;王海柱;史懷忠;盛茂;張逸群;李敬彬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/14;E21B43/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李景輝

本發明提供了一種多分支水平井閉式循環開發水熱型地熱的方法，其包括以下步驟：根據地熱儲層地質條件將熱儲劃分為小層，將上部水溫相對較低、滲透率較高的小層作為回灌層，將下部水溫相對較高的小層作為生產層；下入生產套管，注水泥固井；在回灌層對應的垂直井眼內進行套管側向開窗，向回灌儲層內鉆入若干分支徑向水平井眼；在生產層對應的垂直井眼內進行套管側向開窗，向生產層內鉆入若干分支徑向水平井眼；在垂直井眼的生產套管內下入導管，導管下深至回灌層和生產層之間的井段；導管鞋處下入封隔器，封隔導管與套管環空，防止注入層與生產層的地熱流體在垂直井眼內溝通。

技術領域

本發明涉及能源開采領域，具體一種地熱開采的方法，即一種多分支水平井閉式循環開發水熱型地熱的方法。

背景技術

地熱能是一種綠色低碳、可循環利用的可再生清潔能源，具有儲量大、分布廣、清潔環保、穩定可靠等特點，是一種現實可行并且具競爭力的清潔能源。我國地熱資源豐富，據國土資源部2015年數據顯示，全球5km以內地熱資源量約4900萬億噸標煤，中國約占1/6。其中，埋深200-4000m的中深層地熱資源儲量約為13700億噸標煤，埋深3-10km的干熱巖地熱資源儲量達860萬億噸標煤，開發利用潛力巨大。盡管如此，中國現已探明的地熱資源以水熱型為主，大型高溫地熱田少，中低溫地熱系統的熱儲條件復雜、水溫低、流量小、品質差，現有地熱開發方式產量低、取熱功率有限，并且回灌困難，極大限制了中國水熱型地熱資源的開發與利用。

現有水熱型地熱田的開發方式主要分為兩類：第一類是取熱不取水的方式，包括依靠熱傳導取熱的地埋管式和依靠對流換熱的單井井下換熱器；第二類是直接開采地熱流體的方式開發地熱。

取熱不取水的方式主要用于開發淺層中低溫地熱，無需開采地熱流體，可避免回灌的難題，并省去了除砂防腐等工序，具有保護環境和流程簡便等優勢。但其取熱功率有限，開采的地熱能僅可用于供暖等直接運用模式，不能進行地熱能發電，導致能量利用率低，不適于深層高溫地熱的開發。

直接開采地熱流體是取熱功率最高的地熱開發方法，但由于中國存在大量復雜地質條件的地熱儲層，其滲透率低，導致該方法單井產量低，并且回灌困難，造成部分地熱田回灌率低，地下水位下降。若采用水力壓裂方法進行儲層改造，又會顯著增加地熱開發成本，并對地下水資源造成污染。

綜上所述，現有技術中存在以下問題：現有地熱開發方式對于我國復雜的地熱儲層條件存在的單井產量低、回灌困難等問題。

發明內容

本發明提供一種多分支水平井閉式循環開發水熱型地熱的方法，以解決現有地熱開發方式對于我國復雜的地熱儲層條件存在的單井產量低、回灌困難等問題。

為此，本發明提出一種多分支水平井閉式循環開發水熱型地熱的方法，包括以下步驟：

(1)根據地熱儲層地質條件將地熱儲層劃分為不同地質條件的小層，將上部水溫相對較低、滲透率較高的小層作為回灌層，將下部水溫相對較高的小層作為生產層；

(2)確定地熱儲層埋深，設計鉆井工程方案，鉆取分支井眼的垂直井眼至儲層底部；

(3)在垂直井眼中下入生產套管，注水泥固井；

(4)在回灌層對應的垂直井眼內進行套管側向開窗，向回灌層內鉆入至少一個第一分支徑向水平井眼，形成回灌分支井眼，在回灌分支井眼內下入回灌層的濾水管完井；

(5)在生產層對應的垂直井眼內進行套管側向開窗，向生產層內鉆入至少一個第二分支徑向水平井眼，形成生產分支井眼，在生產分支井眼內下入生產層的濾水管完井；

(6)在垂直井眼的生產套管內下入導管，導管下深至回灌層和生產層之間的井段；

(7)使導管與生產分支井眼連通，使導管與套管的環空和回灌分支井眼連通，形成地熱流體的循環流道；