[發明專利]一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統及其建造方法

有效

• 申請號: 202210859794.1
• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115182712B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 王子威;尹立坤;楊立明;范翼帆;張博
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/30;E21B43/34;F24T10/20
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 許天越

1.一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統，適用于頁巖層(2)下部發育有干熱巖層(4)的地質條件，其特征在于，包括：

地熱井注入站(5)，設置在地面上；所述地熱井注入站(5)連接有低溫水管路，所述低溫水管路直接延伸至所述干熱巖層(4)；所述地熱井注入站(5)通過所述低溫水管路向所述干熱巖層(4)注入低溫水；頁巖氣井，設置有集成抽取設備(10)，所述集成抽取設備(10)包含抽取泵和氣水分離設備，所述集成抽取設備(10)連接有水氣混合管路，所述水氣混合管路延伸至所述頁巖層(2)；

夾層熱流運移通道(18)，設置在所述頁巖層(2)和所述干熱巖層(4)之間，所述夾層熱流運移通道(18)的一端連通所述頁巖層(2)，所述夾層熱流運移通道(18)的另一端連通所述干熱巖層(4)；

頁巖氣運輸管線(13)，與所述氣水分離設備出氣口連接；所述頁巖氣運輸管線(13)適于向外輸送頁巖氣；

熱水管線(22)，與所述氣水分離設備出水口連接；所述熱水管線(22)適于向外輸送高溫水；

所述低溫水管路包括：由上至下依次相連的地熱井直井段(6)、地熱井彎折段(7)和地熱井水平段(8)，地熱井直井段(6)沿豎直方向設置，地熱井水平段(8)在干熱巖層(4)內呈水平方向設置；地熱井水平段(8)間隔設置有地熱井射孔口(9)；

所述水氣混合管路包括：由上至下依次相連的頁巖氣井直井段(14)、頁巖氣井彎折段(15)和頁巖氣井水平段(16)，頁巖氣井直井段(14)沿豎直方向設置，頁巖氣井水平段(16)在頁巖層(2)內呈水平方向設置；頁巖氣井水平段(16)間隔設置有頁巖氣井射孔口(17)；

在頁巖氣井直井段(14)和頁巖氣井彎折段(15)的內部設置有頁巖氣井內管，所述頁巖氣井內管的外壁與頁巖氣井直井段(14)和頁巖氣井彎折段(15)的內壁之間存在間隔；所述頁巖氣井內管用于輸送所述高溫水。

2.根據權利要求1所述的一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統，其特征在于，還包括：

地熱轉化站(21)，所述地熱轉化站(21)的入口端與所述熱水管線(22)連接，所述地熱轉化站(21)的出口端通過冷水管線(20)與所述地熱井注入站(5)連接；所述地熱轉化站(21)用于將所述高溫水的熱能轉換后生成所述低溫水。

3.根據權利要求1所述的一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統，其特征在于，從俯視方向觀察，地熱井射孔口(9)的壓裂區域和頁巖氣井射孔口(17)的壓裂區域至少部分重合，形成重合區域，夾層熱流運移通道(18)位于所述重合區域內。

4.根據權利要求1至3任一項所述的一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統，其特征在于，在頁巖層(2)和干熱巖層(4)之間具有夾層(3)，夾層熱流運移通道(18)內設置有保溫套管，所述夾層熱流運移通道(18)貫穿夾層(3)設置。

5.根據權利要求1至3任一項所述的一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統，其特征在于，地熱井水平段(8)與頁巖氣井水平段(16)相平行。

6.根據權利要求1至3任一項所述的一種干熱巖地熱與頁巖氣合采系統，其特征在于，地熱井水平段(8)與頁巖氣井水平段(16)相向設置。

7.一種采用權利要求1至6任一項所述的干熱巖地熱與頁巖氣合采系統的建造方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：確定施工區域符合頁巖層(2)下部發育有干熱巖層(4)的地質條件；

S2：開鉆地熱井，沿豎向鉆出地熱井直井段(6)，地熱井直井段(6)貫穿頁巖層(2)，至干熱巖層(4)頂板上方開始造斜，形成地熱井彎折段(7)，至調整為平向鉆進后鉆出地熱井水平段(8)；

S3：向地熱井內下入具有射孔口的水力壓裂套管，使水力壓裂套管進入地熱井水平段(8)；

S4：開鉆頁巖氣井，沿豎向鉆出頁巖氣井直井段(14)，至頁巖層(2)頂板上方開始造斜，形成頁巖氣井彎折段(15)，至調整為平向鉆進后鉆出頁巖氣井水平段(16)；

S5：向頁巖氣井內下入具有射孔口的水力壓裂套管，使水力壓裂套管進入頁巖氣井水平段(16)；

S6：開鉆夾層熱流運移通道(18)，使夾層熱流運移通道(18)經過地熱井水平段(8)和頁巖氣井水平段(16)的射孔口所朝向區域；之后封堵夾層熱流運移通道(18)井口；

S7：對地熱井水平段(8)和頁巖氣井水平段(16)進行水力壓裂操作，

使相應射孔口與夾層熱流運移通道(18)之間形成壓裂裂縫網絡(19)；

S8：在地熱井井口修建地熱井注入站(5)，在頁巖氣井井口修建抽取泵并連接氣水分離裝置，并建造連接于氣水分離裝置和地熱井注入站(5)之間的地熱轉化站(21)。