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一种树状干热岩井结构及开采方法

阅读:300发布:2024-02-04

专利汇可以提供一种树状干热岩井结构及开采方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及干热岩资源开采领域,公开了一种树状干热岩井结构及开采方法。该井深结构分为竖直段、造斜段和倾斜分支段。其中倾斜分支井将干热岩储层分成不同的高温加热区,能够实现高采热率开发地热系统,井下应用高导热系数生产技术 套管 ,实现了工质 水 与干热岩储层的隔离,避免了常规压裂开采法对干热岩储层的损伤、渗透率低等问题。在竖直井中下入注水 管束 至各回灌层中,同时下入 蒸汽 收集装置至干热岩储层上方,以实现高温蒸汽的导流与 能量 采集,经过地面利用后高温水蒸气 液化 后,可通过地面装备重新输送至井下。,下面是一种树状干热岩井结构及开采方法专利的具体信息内容。

1.一种树状干热岩井结构及开采方法,具体如下,
(1)通过科学地质探测,确定干热岩储层位置、地下覆盖面积,选取干热岩井位置以及确定倾斜分支井长度;
(2)干热岩井井身结构分为竖直段、造斜段、倾斜段;
(3)钻取竖直井至干热岩储层内一定位置后进行完井,完井时采用保温技术套管
(4)在步骤(3)的基础上,利用套管开窗技术,先进行造斜,再进行倾斜钻进,倾斜
5°~10°,钻进到对应地表规划的平距离后,使用高导热技术套管进行完井,形成第一采热层的第一个倾斜分支井;
(5)重复步骤(4)完成相同深度第一采热层的其他分支井;
(6)沿步骤(3)中竖直井底部,继续垂直向下钻进一定距离,重复步骤(4)、(5),形成第二、第三等多个采热层的多个分支井。
(7)干热岩井中下入注水管管束分别至第一、第二、第三等各个采热层分支倾斜段;竖直井段下入蒸汽收集装置,并环空中安装密封装置;
(8)开采时,向干热岩井内持续注水,水流沿各采热层的分支井段,水流受干热岩储层的高温加热,在各采热层中工质水变为高温蒸汽;
(9)蒸汽从沿各采热层反向流进竖直井并从蒸汽收集装置中引入地面进行能量采集;
(10)蒸汽地面被利用后液化,液化后的水可通过地面设备输送至井口再注入地下,实现水再循环用。
2.如权利要求1所述的一种树状干热岩井结构及开采方法,其特征在于:干热岩井井身为树状结构,各个采热层的分支与地表形成一定角度倾斜,充分利用干热岩储层的纵向结构空间,井上与井下形成了闭合水循环回路。
3.如权利要求1所述的一种树状干热岩井结构及开采方法,其特征在于:单井同时实现注水与采热,井下多倾斜采热层形成大型热库,为地面供暖、发电等提供充分的地热能源

说明书全文

一种树状干热岩井结构及开采方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热能开发领域,特别地涉及一种树状干热岩井结构及开采方法。

背景技术

[0002] 传统化石能源资源环境污染、资源匮乏等问题日益严重。开发及充分利用新兴的清洁可再生能源是世界形势所趋,也是应对“全球变暖”“节能减排”等重大热点问题的举措。地热是一种极具潜和竞争力的清洁能源,得到了广泛关注。地热资源中的干热岩也称“增强型地热系统”,一般温度大于200℃,埋深数千米,内部不存在流体或者仅存在极少量流体的高温岩体。随着勘探开发技术的进步,合理开发与使用干热岩地热能显得尤为重要,深部地热资源的开发不但会对现有的能源结构进行优化重组,还进一步解决了高原偏远地区的用电供暖等实际问题。干热岩资源埋藏深,孔隙度和渗透率极小。目前中高温地热资源的开发技术尚未成熟,主要是通过往地下输送工作介质——来提取地热资源。常规的开采技术如纯人工压裂、天然裂缝-人工压裂、单井开采以及分支井开采,虽在一定程度上提高了地热资源采收利用率,但由于压裂岩缝的不规则性,有效利用的岩缝较少,热储难度较大,导致工质流失严重,实现高效开发较为困难。
[0003] 为此本发明提出了一种树状干热岩井结构及开采方法,通过增大干热岩层换热面积从而提高工质热量交换率。且该方案避免了人工压裂技术造成的工质流失,低利用率的问题,对干热岩地热能源的开发利用具有重要的指导作用,有利于推动我国可再生能源工业的发展。

发明内容

[0004] 为了提高地热资源的高效利用,实现上述技术目的,本发明的技术方案为:
[0005] 一种树状干热岩井结构及开采方法,具体如下,
[0006] (1)通过科学地质探测,确定干热岩储层位置、地下覆盖面积,选取干热岩井位置以及确定倾斜分支井长度;
[0007] (2)干热岩井井身结构分为竖直段、造斜段、倾斜段;
[0008] (3)钻取竖直井至干热岩储层内一定位置后进行完井,完井时采用保温技术套管
[0009] (4)在步骤(3)的基础上,利用套管开窗技术,先进行造斜,再进行倾斜钻进,倾斜为5°~10°,钻进到对应地表规划的水平距离后,使用高导热技术套管进行完井,形成第一采热层的第一个倾斜分支井;
[0010] (5)重复步骤(4)完成相同深度第一采热层的其他分支井;
[0011] (6)沿步骤(3)中竖直井底部,继续垂直向下钻进一定距离,重复步骤(4)、(5),形成第二、第三等多个采热层的多个分支井。
[0012] (7)干热岩井中下入注水管管束分别至第一、第二、第三等各个采热层分支倾斜段;竖直井段下入蒸汽收集装置,并环空中安装密封装置;
[0013] (8)开采时,向干热岩井内持续注水,水流沿各采热层的分支井段,水流受干热岩储层的高温加热,在各采热层中工质水变为高温蒸汽;
[0014] (9)蒸汽从沿各采热层反向流进竖直井并从蒸汽收集装置中引入地面进行能量采集;
[0015] (10)蒸汽地面被利用后液化,液化后的水可通过地面设备输送至井口再注入地下,实现水再循环用。
[0016] 优选的是:步骤(3)中,选择保温技术套管,降低蒸气热量的流失;
[0017] 优选的是:步骤(4)中,选择高导热系数的生产套管,提高管道内工质与干热岩储层的热交换;
[0018] 优选的是:采热井的采热层采用一定倾斜角钻进,保证各采热层中的工质水流定向流动,充分吸收干热岩储层的热量;
[0019] 优选的是:步骤(7)中,注水井内以管束方式进行各采热层对应注水,能够提供充足的工作介质;
[0020] 优选的是:步骤(7)中,密封固定装置的应用,一方面实现干热岩储层与干热岩储层上层区域隔离,防止蒸汽从环空中溢出,促使蒸汽进入蒸汽收集装置,另一方面对注水管束和蒸汽收集装置起到固定作用;
[0021] 本发明的有益效果是:1、本发明采用树状多采热层设计,形成了大面积的热储库,提高了工质储量,能够连续产生热量。2、采热层的倾斜设计,能够保证各采热层中的水流定向流动,充分吸收干热岩储层的热量,提高了回灌率与采热率。3、本发明在干热岩热储层中采用高导热系数技术生产套管,提高了工质与岩层之间传热效率,也避免了工质流失、裂缝连通不良、岩层腐蚀结垢的问题。附图说明
[0022] 图1为一种树状干热岩井结构及开采方法。
[0023] 图中:1.干热岩井,2.保温技术套管,3.地面,4.蒸汽收集装置,5.注水管束,6.密封装置,7.高导热技术套管,8.干热岩储热层,9.第一采热层,10.第二采热层,11.第三采热层,12.倾斜角。

具体实施方式

[0024] 发明不受下述实施实例的限制,可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合附图对本发明作进一步说明
[0025] 结合图1,一种树状干热岩井结构及开采方法,具体如下,
[0026] (1)通过科学地质探测,确定干热岩储层8位置、地下覆盖面积,选取干热岩井1位置以及确定倾斜分支井长度;
[0027] (2)干热岩井1井身结构分为竖直段、造斜段、倾斜段;
[0028] (3)钻取竖直井至干热岩储层8内一定位置后进行完井,完井时采用保温技术套管2;
[0029] (4)在步骤(3)的基础上,利用套管开窗技术,先进行造斜,再进行倾斜钻进,倾斜角12为5°~10°,钻进到对应地表规划的水平距离后,使用高导热技术套管7进行完井,形成第一采热层9的第一个倾斜分支井;
[0030] (5)重复步骤(4)完成相同深度第一采热层9的其他分支井;
[0031] (6)沿步骤(3)中竖直井底部,继续垂直向下钻进一定距离,重复步骤(4)、(5),形成第二采热层10、第三采热层11等多个采热层的多个分支井。
[0032] (7)干热岩井中下入注水管管束5分别至第一、第二、第三等各个采热层分支倾斜段;竖直井段下入蒸汽收集装置4,并环空中安装密封装置6;
[0033] (8)开采时,向干热岩井1内持续注水,水流沿各采热层的分支井段,水流受干热岩储层8的高温加热,在各采热层中工质水变为高温蒸汽;
[0034] (9)蒸汽从沿各采热层反向流进竖直井并从蒸汽收集装置中引入地面3进行能量采集;
[0035] (10)蒸汽地面被利用后液化,液化后的水可通过地面设备输送至井口再注入地下,实现水再循环用。
[0036] 如图1所示,干热岩井井身为树状结构,各个采热层的分支与地表形成一定角度倾斜,充分利用干热岩储层的纵向结构空间,井上与井下形成了闭合水循环回路。单井同时实现注水与采热,井下多倾斜采热层形成大型热库,为地面供暖、发电等提供充分的地热能源。
[0037] 本文中,所涉及的方位词是以图中各结构之间的相对位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚及方便,应当理解,方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。所在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、替换等,均在本发明保护范围之内。
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