[發明專利]一種干熱巖機器人爆炸水力復合壓裂鉆完井系統

有效

• 申請號: 201810488532.2
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108729896B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉清友;趙建國;朱海燕;張銘海
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/263
• 分類號: E21B43/263;E21B43/26;E21B43/24;E21B44/00;E21B7/04
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

一種干熱巖機器人爆炸水力復合壓裂鉆完井系統，包括地面控制系統、機器人、鉆進執行系統、爆炸壓裂執行系統、水力壓裂執行系統、定向執行系統、重入執行系統；所述地面口控制系統包括數據處理中心、地面數據采集傳感器、鉆完井控制器、地面信號收發裝置、防噴器、連續油管井口裝置、連續油管作業車、輸入設備、存儲單元；所述機器人包括井底數據采集傳感器、CPU單元、鉆進控制模塊、井底信號收發裝置、重入工具控制模塊、定向工具控制模塊、定向工具控制模塊、爆炸壓裂控制模塊、水力壓裂控制模塊；采用機器人技術，實現智能閉環鉆井，有效降低作業成本，采用燃爆加水力復合壓裂技術，能顯著優化干熱巖裂縫網絡，降低“熱傳遞短路”風險。

技術領域

本發明屬于鉆完井技術領域，尤其涉及一種干熱巖機器人爆炸水力復合壓裂鉆完井系統。

背景技術

根據中國國土資源部和中國地質調查局2015年的調查評價結果，全國陸域埋深在3000-10000米的干熱巖資源量折合856萬億噸標準煤，可采資源量達17萬億噸標準煤，約占世界干熱巖資源總量的1/6。

干熱巖是沒有水或蒸汽的、致密不滲透的高溫巖體，可廣泛用于發電、供暖、強化石油開采等等，開發過程中幾乎不產生氮硫氧化物等污染物，且不受季節、氣候和晝夜的制約，已是國際上公認的高效低碳清潔能源。從上個世紀70年代開始，全球多個國家一直在進行干熱巖的開發利用試驗研究。目前，美國、英國、澳大利亞等國已建立了多處開發利用試驗研究基地。我國從1987年開始地熱資源開發研究工作，2013年我國首次在青海共和盆地2230米深度成功鉆獲溫度高達153℃的干熱巖，2017年在該盆地3705米深處鉆獲236℃的高溫干熱巖體，整體上我國對地熱的開發利用仍處于初級階段。雖然我國干熱巖開采落后于國外，但整體上看國內外干熱巖開采均未進入大規模開采階段，經過進一步研究發現，限制干熱巖資源大規模開采主要是以下原因：

干熱巖鉆井成本高。干熱巖開采前期投入中，與常規油氣相同井深相比，干熱巖鉆井成本是常規油氣鉆井成本的2-5倍，鉆井投入占前期干熱巖投入超過80%，這是目前干熱巖開采難以大規模推廣的一個重要原因之一。

干熱巖水力壓裂效果差。為提高干熱巖熱交換效率，常規采用水力壓裂技術對干熱巖儲層進行改造，水力壓裂產生的裂縫較少，熱交換效果不好，且容易出現“熱傳遞短路”的現象，即熱交換介質入口和進口溫差非常小，不能對熱能進行利用。“熱傳遞短路”現象的出現即標致著井眼已無可利用的價值，此種現象大大縮短了干熱巖的開采周期，導致干熱巖此種現象困擾著干熱巖的可持續開采。

干熱巖綜合效益差。常規油氣開采井口排量大小決定了油氣開采的效益，干熱巖的效益則與單位時間內交換的熱值有關，通常情況下，干熱巖交換熱值產生的效益遠遠少于常規油氣資源開采所產生的效益，并且干熱巖前期投入遠遠大于常規油氣資源的投入，因此干熱巖開采的綜合效益普遍不高。

現有技術主要有以下幾個缺點：

（1）、燃料、氧化劑與水混合比例及數量控制困難，甚至達不到燃燒的條件；

（2）、燃料、氧化劑與水提前按比例進行混合，混合物在地面及下入過程中可能會發生燃燒，具有嚴重的安全隱患；

（3）、在已有的裂縫中燃燒，并將原裂縫長度進行延伸，裂縫數量有限，容易發生“熱傳遞短路”現象；

（4）、現有機器人采用的是快速固化液體炸藥，炸藥輸送難以實現，輸送過程中安全隱患非常大；

（5）、無法實現對多分支井眼的鉆完井作業。

為改善我國能源結構、防治大氣污染、促進經濟社會生態環境科學發展，發明一種鉆井成本低、存儲改造效果好、綜合效益高的干熱巖開采技術具有重大而現實的意義。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種能顯著優化干熱巖裂縫網絡、降低“熱傳遞短路”風險的干熱巖機器人爆炸水力復合壓裂鉆完井系統。