[發(fā)明專利]一種利用重力泄水技術(shù)開發(fā)干熱巖資源的方法

在審

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• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111022014A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉佳麗;蔣琪;李恒宇;黃思源;周翔;于春生
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/30;E21B7/04;E21B43/20;E21B47/00;E21B43/267;E21B33/13;F24T10/20;C09K8/66
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 馬超前

本發(fā)明提供一種利用重力泄水開發(fā)干熱巖地熱資源的方法，所述方法包括注采井的設(shè)計和鉆井，井間的壓裂連通，高壓注水生產(chǎn)三個步驟。鉆井階段，上下平行的兩口水平井，進行垂向壓裂，縱向連通，使上下注采雙水平井達到流動連通和壓力連通的要求；生產(chǎn)階段，上部注入井注入低溫水，經(jīng)與地層進行充分的熱交換后，從位于下部的生產(chǎn)井采出高溫水，提取出來的熱能進行發(fā)電等綜合利用，處理后的水循環(huán)回注入干熱巖層中。本發(fā)明提供的技術(shù)方案結(jié)合了重力沉降原理和裂縫輔助流體流動提高熱交換效率的方法，大幅提高干熱巖地熱資源的開發(fā)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于干熱巖地熱資源開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用重力泄水開發(fā)干熱巖地熱資源的方法。

背景技術(shù)

干熱巖是一種新興的清潔地熱資源，它位于地下3-10千米處，溫度在150-650℃，是一種不透水的致密巖體，國際上公認的高效低碳清潔能源。干熱巖地熱開采出的熱量利用廣泛，可用于發(fā)電，可用于供暖，可應(yīng)用于石油的強化開采措施等方面。開發(fā)利用過程中幾乎不產(chǎn)生N,S氧化物等污染物，十分環(huán)保。

若實現(xiàn)技術(shù)突破，規(guī)模化開發(fā)利用可有效降低溫室效應(yīng)和酸雨對環(huán)境的影響。干熱巖發(fā)電技術(shù)不會受到季節(jié)和氣候的制約，據(jù)有關(guān)資料報道，干熱巖發(fā)電的成本僅為風力發(fā)電的1/2，只有太陽能發(fā)電的1/10。

干熱巖的開發(fā)利用目前主要是利用巖體的熱量，通過水平井，直井或U型井注入高壓冷水，吸收熱量，轉(zhuǎn)化為蒸汽，通過同一平面的水平井，直井貫通的人工熱儲構(gòu)造平面抽取到地表進行利用，提取了熱量后將水回注干熱巖中。達到“取熱不取水”無干擾轉(zhuǎn)換的目的。但是所有的注入井的生產(chǎn)井都處于同一平面。本身接觸干熱巖的面積小，吸熱范圍小，熱量傳遞有限。而干熱巖是成“體”量的地熱資源，而現(xiàn)階段的技術(shù)只局限在“面”上，使得收集的熱量不充分，產(chǎn)熱效率低。

據(jù)調(diào)查，如果利用干熱巖發(fā)電，要求用于發(fā)電的激發(fā)體積要達到0.1Km³以上，創(chuàng)建的有效換熱面積大于100×10⁴m²，流體阻力小于0.1MPa/kg/s。如果能夠?qū)Q熱形狀從“平面”改進到“體積”上開發(fā)干熱巖，相信對于干熱巖地熱資源整體開發(fā)將會產(chǎn)生深遠影響，而現(xiàn)有技術(shù)中還沒有提出一種在干熱巖層上打出兩口同一立面平行井的可行性方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種利用重力泄水技術(shù)開發(fā)干熱巖資源的方法。本發(fā)明的目的是提供一種能夠更高效地與地層實現(xiàn)熱交換，利用人造裂縫擴大換熱面積和重力泄水原理，在塊狀干熱巖中抽取更多的高質(zhì)量地熱熱能，來實現(xiàn)干熱巖地熱資源的商業(yè)化開發(fā)利用，保護環(huán)境和提高經(jīng)濟效益。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

利用重力泄水技術(shù)開發(fā)干熱巖資源的方法，包括以下步驟：

階段一.在干熱巖中部署注采井網(wǎng)。

在目的層中部署空間方向上平行的兩口水平井井對，上層的為注入井，下部為生產(chǎn)井，注入井與生產(chǎn)井在縱向上的距離為5-7m。每一對注采井與另外一對注采井之間要求橫向間距在30-100m，水平段長度在500-2000m。

目的層：即指勘探確認開發(fā)的干熱巖層，深度在3000-5000m。

經(jīng)過勘查，收集相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)，利用軟件模擬，以及安全施工和波及范圍等數(shù)據(jù)，優(yōu)選在干熱巖層底部上方5-7m部署生產(chǎn)井水平段，在生產(chǎn)井水平段上方5-7m再部署注入水的注入井水平段。

階段二.每對注采井鉆完井后均進行完井和壓裂操作。

進行高溫鉆井，開展高溫高壓測井，完井作業(yè)，采用稠油開采的鉆井方法先完成上側(cè)的注入井，后完成下側(cè)的生產(chǎn)井鉆井作業(yè)。