[發明專利]一種干熱巖地熱開采方法

有效

• 申請號: 202211225499.7
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115478832B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 王志剛;王穩石;吳紀修;李寬;尹浩;王文;施山山;曹龍龍
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院勘探技術研究所
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;E21B43/26;F24T10/13
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 鄭粟文

本發明公開一種干熱巖地熱開采方法，涉及地熱開采領域；包括：步驟一，鉆取兩口平行的定向井，傾角與干熱巖地層傾角一致；步驟二，鉆取與定向井不連通的垂直井，垂直井的垂直深度比位于下方的定向井的垂直深度深；步驟三，分別向兩口定向井注水，在完成一次注水后，燜井，在此期間注入到定向井中的水在高溫的作用下將形成蒸汽進入裂縫形成蒸汽腔，開井吐出蒸汽，接著注水、燜井，多次重復該步驟；步驟四，向垂直井注入蒸汽進行蒸汽吞吐生產，在垂直井中監測到兩口定向井注入的水后，垂直井轉換為生產井；步驟五，向兩口定向井注水，并利用垂直井中的抽水泵抽取熱水，從而采集地熱。本發明能夠提升取熱流體的回收率，同時可以提升取熱效率。

技術領域

本發明涉及地熱開采技術領域，特別是涉及一種干熱巖地熱開采方法。

背景技術

隨著經濟社會的不斷發展，人類對能源的需求與日俱增。干熱巖是一種清潔、環保可循環利用的再生能源，開發潛力巨大，因此受到了各國的青睞。目前世界上開采干熱巖地熱的方法是依靠EGS系統，也就是從地面向干熱巖層鉆兩口或者是多口注入井和采出井，進行人工壓裂后注入低溫流體進行取熱；EGS工程這種取熱方法首先在壓裂時需要很高的地面施工壓力，對施工設備要求較高。其次人工壓裂裂縫方向無法有效控制，裂縫連通非常困難，造成取熱流體從注入井注入后無法有效進入采出井，取熱流體大量流失，回收率極低，嚴重影響了取熱效率。此外也有人提出采取對接井施工的方式來開采干熱巖地熱資源，雖然這種方式可以提高取熱流體的回收率，但由于取熱流體是直接通過注入井筒流入采出井，取熱流體同干熱巖層接觸面積小和接觸時間短，取熱率較低。

在申請號為201910312335.X的專利文獻出提出了一種垂直向具有傾角的干熱巖層鉆兩口水平井進行取熱的方法，但是這種取熱方法只有垂直干熱巖層井段可以取熱，會造成大量井段的浪費，此外由于注入井和采出井都垂直于干熱巖層，具有一定的傾角，取熱流體可能沿著注入井井筒大量流失到地層中，出現取熱流體回收率低的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種干熱巖地熱開采方法，以解決上述現有技術存在的問題，能夠提升取熱流體的回收率，同時可以提升取熱效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種干熱巖地熱開采方法，包括如下步驟：

步驟一，從地面沿著干熱巖地層傾角方向鉆取兩口上下平行的定向井，定向井傾角與干熱巖地層傾角一致；

步驟二，從地面向干熱巖地層鉆取一口與步驟一中的定向井不連通的垂直井，所述垂直井處于兩口定向井下端，且垂直井的垂直深度比位于下方的定向井的垂直深度深，垂直井的井底留有水泥塞；

步驟三，分別向兩口定向井注水，所采用的水為低溫水，低溫水在沿著兩口定向井井筒流動的過程中，接觸到干熱巖層后在溫差的作用下形成裂縫，而在地層傾角、重力和上覆壓力的共同作用下裂縫方向將主要斜向下擴展，使得兩口定向井之間以及定向井與之間形成裂縫網絡系統，在完成一次注水后，燜井5-7天，在此期間注入到定向井中的水在高溫的作用下將形成蒸汽，蒸汽進入裂縫網絡系統形成蒸汽腔，然后開井吐出蒸汽，接著注水、燜井，多次重復該步驟；

步驟四，在上下兩口定向井的蒸汽腔連通且達到定向井頂部之后，向垂直井注入蒸汽進行蒸汽吞吐生產，注入壓力低于地層破裂壓力，在垂直井中監測到兩口定向井注入的水后，表明垂直井的蒸汽腔同兩個定向井的蒸汽腔連通，形成蒸汽腔系統，此時垂直井轉換為生產井；

步驟五，向兩口定向井注水，低溫水在重力作用下沿著裂縫和蒸汽腔進入垂直井，并在此過程中被干熱巖加熱為熱水，然后利用垂直井中的抽水泵抽取熱水，從而采集地熱。

可選的，步驟一中，選取地層傾角為45°～90°，溫度為450℃～650℃的干熱巖地層作為取熱地層。

可選的，定向井包括上下平行布置的上定向井和下定向井，所述下定向井比上定向井的定向段長度長50m～80m。