技术领域
[0001] 本
发明涉及
能源开采技术领域，更具体地，涉及一种利用单井采集干热岩热能的方法。
背景技术
[0002]
地热能是清洁、稳定、安全、高效的
可再生能源，特别是深部干热岩资源量巨大、分布广泛。干热岩开发的关键技术是对干热岩体进行压裂和采集，干热岩压裂的目的是提高
岩石渗透率使“地下
热交换器”有更大的热交换面积。通常采用的方法是人工
水压压裂及化学压裂，即通过注入一定体积的水，高压使岩石裂隙打开、延伸并相交，形成相连的裂隙网，类似于天然的地热热储水库。传统的地热增强型水压压裂方法主要是在平面上增加面积，但由于平面上，场地原位地应
力场状况，先存裂隙系统的情况，很难控制其裂缝的伸展及连通。由于平面上涉及的井多，经济效益不明显。因此，传统的压裂和采集方法现阶段无法有效的推广应用。
发明内容
[0003] 基于此，本发明针对上述开采干热岩的水压压裂方法中很难控制裂缝的伸展及连通、经济效益不明显的技术问题，提供一种利用单井采集干热岩热能的方法。
[0004] 一种利用单井采集干热岩热能的方法，包括：
[0005] S1、钻探至少一个井，且钻入所述井中目的层后继续钻井500m以上；
[0006] S2、在所述井的一定范围内建立立体三维
应力分布规律；
[0007] S3、根据立体三维应力分布获取应力场和岩石力学性质，再计算所需炸药的量与爆破体积的关系以及计算射孔的间隔距离和方向；
[0008] S4、将炸药装入射孔中，沿着
地层主应力方向进行爆破使地层内形成垂直于所述井的裂缝，所述裂缝之间相互连通；
[0009] S5、对所述目的层进行二次钻探，将
泵放入所述井中实现热能的采集。
[0010] 在一些实例方式中，所述三维应力分布规律包括与所述井垂直的应力分布。
[0011] 在一些实例方式中，所述将炸药装入射孔中包括如下步骤：
[0012] 根据射孔的方位和
位置，将每一份炸药对应于每一个射孔相同的位置以及相同的方向，通过脉冲的方式将炸药推入射孔中。
[0013] 在一些实例方式中，通过电磁激发引爆炸药进行爆破。
[0014] 在一些实例方式中，所述钻入所述井中目的层后继续钻井500-1000m。
[0015] 在一些实例方式中，所述所需炸药的量与爆破体积的关系为：Q＝qV；
[0016] 其中，Q代表爆破的炸药量kg，q为标准抛掷爆破炸药单位消耗量kg/m3；V为爆破体积m3。
[0017] 在一些实例方式中，所述射孔的间隔距离为所述裂缝长度的1.5-2倍，所述射孔的方向为垂直于所述井的最小主应力方向。
[0018] 在一些实例方式中，所述一定范围为以所述井的中心为圆心，半径为2m的圆。
[0019] 在一些实例方式中，所述建立立体三维应力分布包括如下步骤：
[0020] 通过井下应力测量、成像
测井和力学实验，以及结合大地构造背景建立立体三维应力分布。
[0021] 相比水压压裂难以控制裂缝的伸展及连通，本
申请的方法通过建立三维应力分布，再根据三维应力分布得到的应力场和岩石力学性质，计算爆破所需的炸药量与爆破体积的关系以及射孔的间隔和方向，对储层进行爆破压裂形成垂直于井的多条裂缝，这些裂缝的伸展可以被控制，且裂缝之间相互连通。相比水压压裂需要开采多个井，本申请的方法可以在爆破改造的
基础上，向单井中注入冷水并在该单井中采集热水，可以大大地降低生产成本。在相同体积中，把平面上要求的热交换面积，转换为垂向上的连通的热转换面积，从而到达热储层改造以及热能充分吸取的目的。此外，本方法是一种高效率、简单的和完整的干热岩热能开采方法。
附图说明
[0022] 图1为本发明公开的利用单井采集干热岩热能的方法的流程示意图；
[0023] 图2为本发明公开的地层定向射孔爆破压裂后的结构示意图；
[0024] 图3为本发明公开的单井采集热能的结构示意图；
[0025] 附图标记说明：
[0026] 其中，1井，2射孔，3裂缝。
具体实施方式
[0027] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体的
实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0030] 如本文中所使用，术语“井”是指通向地下地层的孔，通常用于从地层中生产
流体或气体。井可包括单井筒，或可具有分叉的多个井筒。如本文所使用，多边井是具有许多从一个或多个主井筒钻出的横向井筒的井。井可是任何类型的，包括但不限于
生产井、实验井、勘探井等。
[0031] 如本文中所使用，术语“地层”是指任何有限的地下区域。地层可包含包括
烃的一个或多个岩石层、上覆岩层或下伏岩层。“上覆岩层”或“下伏岩层”是感兴趣地层上面或下面的
地质学材料。例如，上覆岩层或下伏岩层可包括岩石、
页岩、泥岩或其他类型
沉积岩、
火成岩或
变质岩。地层也包括用于产生地热能的干热岩石层。
[0032] 如本文中所使用，术语“储层”是指可从中
收获产出液的地下岩层。岩层可包括
花岗岩、
二氧化
硅、
碳酸盐、粘土和有机物质，比如油、气、或
煤等。储层的厚度变化可从小于1英尺(0.3048m)至数百英尺(数百m)。储层的渗透性提供生产的可能。如本文所使用，储层也可包括用于地热能生产的干热岩石层。
[0033] 如本文中所使用，术语“压裂”是与沿着其具有最小移动的变质岩石中的叶理或裂缝无关的岩石中的裂纹或断裂面。沿着其具有
横向位移的压裂可被称为
断层。当压裂的壁仅仅彼此
正交移动时，压裂可称为接缝。压裂可通过将孔连接在一起大大增强岩石的渗透性，并且由于该原因，为了增加流体流动，可在一些储层中机械地诱导接缝和断层。
[0034] 如本文中所使用，术语“裂缝”是指岩石受成岩作用或构造作用产生破裂，破裂两侧的岩石沿破裂面没有发生明显的相对位移，或仅有微量位移的断裂构造。
[0035] 参考图1，一种利用单井采集干热岩热能的方法，包括：
[0036] S1、钻探至少一个井，且钻入井中目的层后继续钻井500m以上；
[0037] 在一种优选实施方式中，通过对地层钻探一个井1，并且钻入井1中目的层后，继续钻井500、600、700、800、900、1000m或1000m以上，上述钻井深度可以根据实际情况调整。
[0038] S2、在井的一定范围内建立立体三维应力分布规律；
[0039] 结束钻井后，在井1的一定范围内通过
软件建立立体三维应力分布规律，该一定范围为以井的中心为圆心半径为2m的圆。上述三维应力分布规律通过井下应力测量、成像测井和力学试验等方式，并结合大地构造背景建立而成。
[0040] 在一种优选实施方式中，该三维应力分布规律包括与所述井垂直的应力分布。
[0041] S3、根据立体三维应力分布获取应力场和岩石力学性质，再计算所需炸药的量与爆破体积的关系以及计算射孔的间隔距离和方向；
[0042] 钻井、固井结束后，井与地层之间隔着一层
套管和
水泥环，穿透套管和水泥环，打开储层，在岩体内产生孔道，即射孔，建立地层与井筒之间的连通。
[0043] 在一种优选实例方式中，计算所需炸药的量与爆破体积的关系是为了产生控制范围的体积空间，特别是垂向上的生展，让井周围的垂直裂缝相连通，产生垂直通道。所需炸药的量与爆破体积的关系为：Q＝qV；
[0044] 其中，Q代表爆破的炸药量kg，q为标准抛掷爆破炸药单位消耗量kg/m3；V为爆破体积m3。
[0045] 射孔2的间隔距离为所述裂缝长度的1.5-2倍，射孔的方向为垂直于井的最小主应力方向，这样可以最大限度的产生网状裂缝。在本实施方式中，设置定向、有间隔的射孔2是为了使两个相邻射孔之间炸药爆破产生的垂直裂缝可以连通。
[0046] S4、将炸药装入射孔中，沿着地层主应力方向进行爆破使地层内形成垂直于井的裂缝3，裂缝3之间相互连通，参考图2；
[0047] 在一种优选实施方式中，将炸药装入射孔2中包括如下步骤：
[0048] 根据射孔2的方位和位置，将每一份炸药对应于每一个射孔2相同的位置以及相同的方向，通过脉冲的方式将炸药推入射孔中。
[0049] 在一种优选实例方式中，通过电磁激发引爆炸药进行爆破。在其他优选实施方式中，也可采用本领域技术人员熟知的技术手段引爆炸药。
[0050] S5、对所述目的层进行二次钻探，将泵放入所述井中实现热能的采集。
[0051] 当完成压裂爆破，垂向上由一个井孔的热能
接触面积扩大到10倍以上的热能接触面积，爆破同时也会对已有的井壁进行破坏，因此，需对目的层同井眼进行二次钻探。参考图3，钻探完成之后，将抽水泵放入井底，向井内注入冷水，经井流入垂直裂缝3中，经充分热交换加热，由井底的抽水泵把热水抽入地表。
[0052] 相比水压压裂难以控制裂缝的伸展及连通，本申请的方法通过建立三维应力分布，再根据三维应力分布得到的应力场和岩石力学性质，计算爆破所需的炸药量与爆破体积的关系以及射孔的间隔和方向，对储层进行爆破压裂形成垂直于井的多条裂缝，这些裂缝的伸展可以被控制，且裂缝之间相互连通。相比水压压裂需要开采多个井，本申请的方法可以在爆破改造的基础上，向单井中注入冷水并在该单井中采集热水，可以大大地降低生产成本。在相同体积中，把平面上要求的热交换面积，转换为垂向上的连通的热转换面积，从而到达热储层改造以及热能充分吸取的目的。此外，本方法是一种高效率、简单的和完整的干热岩热能开采方法。
[0053] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0054] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
