[發明專利]基于磁導向的增強型地熱系統構建方法及裝置

在審

• 申請號: 201810447265.4
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108756747A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 黃中偉;李根生;宋先知;武曉光;李敬彬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B43/267
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

本發明提供一種基于磁導向的增強型地熱系統構建方法及裝置，包括：在鉆完注入井并形成人工熱儲裂縫后，控制向人工熱儲裂縫注入磁性支撐劑；獲取受磁性支撐劑影響的地磁場信號；根據所述地磁場信號確定生產井的鉆井軌跡；按照所述生產井的鉆井軌跡控制完成生產井的鉆井操作。該方案利用磁導向定位干熱巖熱儲裂縫位置，可有效解決增強型地熱系統構建過程中裂縫及生產井無法準確連通的問題，極大程度降低了生產井的脫靶風險和成本。

技術領域

本發明涉及地熱資源開發技術領域，特別涉及一種基于磁導向的增強型地熱系統構建方法及裝置。

背景技術

目前，我國能源消費結構以化石能源為主，隨之帶來的環境和氣候問題日益嚴峻。地熱能作為一種重要的可再生清潔能源，具有低碳環保、穩定性好、可循環利用等優點，與風能、太陽能等能源相比，不受季節、氣候、晝夜等外界因素干擾，是一種清潔可再生的新能源，符合我國能源發展的重大戰略需求。我國的地熱資源儲量豐富，開發利用潛力巨大。推動我國干熱巖地熱資源的高效開發，對于促進節能減排、改善環境和提高人民生活水平具有重要意義。

當前增強型地熱系統(Enhanced Geothermal System，EGS)是干熱巖等深層地熱的主要開發方式。增強型地熱系統的構建首先需要鉆一口注入井至目的儲層，并通過水力壓裂等方式在目的儲層中制造人工裂縫體系，即人工熱儲。之后鉆一口或若干口生產井與熱儲相連通，從而形成一個由注入井、熱儲、生產井組成的閉合取熱回路系統。通過注入井注入取熱介質(水和二氧化碳等)，經巖層熱儲加熱從生產井采出，再由渦輪機等地面裝置進行發電利用。

在增強型地熱系統構建過程中，精準有效地連通生產井和熱儲是循環系統構建成敗的關鍵。然而，當前針對高溫地層熱儲裂縫的信息獲取技術還不成熟，人工裂縫靶區方位和距離預測難度大，且精度不高，造成生產井和熱儲裂縫的精確連通操作難度巨大，生產井鉆井脫靶風險高，極大程度地增加了增強型地熱系統構建成本，限制了深層干熱巖地熱資源的高效開發。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于磁導向的增強型地熱系統構建方法及裝置，利用磁導向定位干熱巖熱儲裂縫位置，可有效解決增強型地熱系統構建過程中裂縫及生產井無法準確連通的問題，極大程度降低了生產井的脫靶風險和成本。

該基于磁導向的增強型地熱系統構建方法包括：

在鉆完注入井并形成人工熱儲裂縫后，控制向人工熱儲裂縫注入磁性支撐劑；

獲取受磁性支撐劑影響的地磁場信號；

根據所述地磁場信號確定生產井的鉆井軌跡；

按照所述生產井的鉆井軌跡控制完成生產井的鉆井操作。

在一個實施例中，所述磁性支撐劑采用釹鐵硼強磁材料制成。

在一個實施例中，采用如下方式獲取受磁性支撐劑影響的地磁場信號：

在鉆生產井連通人工熱儲裂縫的過程中，利用所用鉆頭上的附帶加裝的磁場檢測設備獲取受磁性支撐劑影響的地磁場信號。

在一個實施例中，所述磁場檢測設備為磁通門傳感器。

在一個實施例中，所述磁通門傳感器安裝在鉆頭上的附帶加裝的短節、測斜儀或定向儀器MWD中。

在一個實施例中，根據所述地磁場信號確定生產井的鉆井軌跡，包括：

根據所述地磁場信號確定生產井和人工熱儲裂縫前緣的相對方位和距離；

根據所述相對方位和距離確定生產井的鉆井軌跡。

在一個實施例中，在控制向人工熱儲裂縫泵注磁性支撐劑后，還包括：

控制向人工熱儲裂縫注入非磁性支撐劑，將所述磁性支撐劑頂至人工熱儲裂縫最前緣。