[發明專利]一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構及其施工方法

在審

• 申請號: 202010120642.0
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111206907A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 解經宇;金顯鵬;葉成明;王丹;吳海東;李小杰;王營超
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局水文地質環境地質調查中心
• 主分類號: E21B43/08
• 分類號: E21B43/08;E21B43/27
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 倪中翔

一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構及其施工方法，篩管串結構包括頂部接頭和底部接頭，二者之間設有對應干熱巖儲層第一層段的第一篩管、對應干熱巖儲層第二層段的第二篩管，以及對應干熱巖儲層第三層段的無孔實管；施工方法包括：根據測井結果顯示的天然裂隙發育段優選壓裂層位；將具有不同參數的篩管和不含孔的實管組合并下入井內；同時準備清水，一定濃度的酸液、滑溜水，和少量頂替液；首先小排量泵注酸液，去除近井污染并腐蝕巖石，之后繼續采用小排量泵注清水，使儲層巖石發生熱破裂；采用階梯升、恒定和階梯降排量的方式先后泵注清水、滑溜水、酸液；泵注頂替液，將酸液頂入地層；在泵注完一定量的壓裂液后停泵泄壓，循環上述步驟。

技術領域

本發明屬于干熱巖開發研究技術領域，具體涉及一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構及其施工方法。

背景技術

干熱巖是清潔的可再生能源，我國儲量非常巨大，據初步估算，我國大陸3～10km深處干熱巖資源量總計為2.5×10²⁵J，約合860萬億噸標準煤，儲量位居世界前列。即便是考慮了2％左右的熱量提取效率，如此巨大儲量的熱能轉化為的電量也相當可觀。因此，干熱巖的開發對我國能源結構調整和能源安全具有至關重要的意義。開發干熱巖需要建立增強型地熱系統(EGS)，其核心是向儲層鉆井并壓裂形成具有一定規模的裂縫網絡，構建注入井和生產井的循環回路來提取熱能供發電使用。

不同于油氣儲層，干熱巖花崗巖體不僅具有溫度高(≥200℃)、硬度大(HS70)、超致密(孔隙度0.3％～0.7％)、各向異性明顯(多種蝕變礦物填充)的物理力學性質，儲層還具有地應力大且差異系數大的特征，開展壓裂施工較為困難，此外，油氣壓裂常用的分段分簇壓裂也由于儲層的高溫，常常引起封隔器的失效，進而導致整個壓裂施工的失敗。因此，我們就需要采用多種方法來克服高溫并降低壓裂縫起裂和延伸壓力。篩管完井并在天然裂隙發育的層段泵注壓裂液是主要的措施之一。地層巖石受長期地質作用的影響會形成很多天然裂隙，由于其膠結程度相對較低，若要在天然裂隙發育的層段開展水力壓裂，無疑會使壓力大大降低。法國Soultz干熱巖作為世界上較為成功的EGS工程之一，在進行人工熱儲建造時遇到了天然裂隙帶，從而降低了壓裂縫的起裂和延伸壓力。因此，準確識別儲層天然裂隙發育帶并采取適當的壓裂工藝是干熱巖壓裂的關鍵。目前，關于干熱巖壓裂方法的研究相對較少。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構，以在基于干熱巖儲層天然裂隙發育情況，有針對性地提出完井方案，使壓裂液在天然裂隙發育程度高的層位集中，有利于降低壓裂縫起裂和延伸壓力并增加裂縫規模。

本發明的另一目的是提供一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構的施工方法，有利于降低壓裂縫起裂和延伸壓力并增加裂縫規模。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構，包括頂部接頭和底部接頭，二者之間設有對應干熱巖儲層第一層段的第一篩管、對應干熱巖儲層第二層段的第二篩管，以及對應干熱巖儲層第三層段的無孔實管；該第一層段的裂隙密度＜1.8#/m，該第二層段的裂隙密度≥1.8#/m，該第三層段無裂隙密度；該第一篩管的開孔密度小于該第二篩管的開孔密度。

進一步的，所述第一篩管為螺旋型布孔，孔間相位角30°，孔徑15mm，軸向孔間距80mm；所述第二篩管也為螺旋型布孔，孔間相位角22.5°，孔徑15mm，軸向孔間距60mm。

一種用于干熱巖壓裂的篩管串結構的施工方法，包括下列步驟：

S1、根據測井結果顯示的干熱巖儲層選擇壓裂層位；

S2、將頂部接頭、底部接頭及二者之間的第一篩管、第二篩管、無孔實管通過螺紋組合并下入井內，使第一篩管、第二篩管、無孔實管分別對應干熱巖儲層第一層段、第二層段和第三層段，并對目的層以上固井；

S3、壓裂液準備：準備清水，并配置酸液、滑溜水、頂替液；