干热岩人工热储层构造系统及方法与流程

1.本发明涉及清洁能源技术领域，具体的讲是一种人工热储层系统构造系统及方法。

背景技术：

2.现今，世界能源危机和环境问题日益严峻，发展储藏量大且环境友好的新型替代能源逐渐受到了各国科学家的重视。其中，地热资源以其极高的清洁性，运行稳定性和空间分布的广泛性已成为世界各国重点研究和开发的新型清洁能源。
3.地热资源依据产出方式，主要分为水热型和干热岩型两种类型。干热岩是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。干热岩资源开发潜力巨大，据估计地壳深部3-10千米深度范围内干热岩所蕴含的能量相当于全球化石能源总能量的30倍。
4.现有技术中干热岩的应用过程是利用钻井装置建立注水井和开采井，并通过建造范围足够大的人工换热储层，将高压水从注水井泵入地下，冷水流经过干热岩中的人工裂隙被加热成为高温水或水蒸汽(温度可达150-200℃)，并从开采井泵送出来，通过热交换提取裂缝中的地热能，从而达到地热发电和综合供暖利用目标。现有技术中，由于干热岩为坚硬致密岩石，破裂压力极高(60-90mpa)，压裂过程中裂缝的扩展和延伸受限，容易形成单一裂缝，波及范围小，吸热范围小，热量传递有限，最终形成的人工热储体积和换热面积很难有显著提高，因而如何建造高效的人工热储成为了干热岩开发利用的难题。

技术实现要素：

5.为克服现有技术中干热岩人工热储层构造存在的至少一缺陷，本发明提供了一种干热岩人工热储层构造系统，该系统包括：注入装置、注水井及开采井；所述的注入装置与注水井及开采井相连接；
6.所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段位于不同水平面。
7.本发明实施例中，所述的注水井的水平井段位于第一水平面，所述的开采井的水平井段位于第二水平面。
8.本发明实施例中，所述的系统包括：至少三口注水井，至少两口开采井。
9.本发明实施例中，所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段沿垂直于延伸方向交错设置。
10.本发明实施例中，所述的系统包括：支撑剂罐，清水罐、化学添加剂罐以及混液罐；
11.所述的支撑剂罐，清水罐及化学添加剂罐均连接到混液罐；
12.所述的混液罐连接到所述的注水井及开采井。
13.本发明实施例中，所述的系统还包括：增压装置；
14.所述的混液罐通过增压装置连接到所述的注水井及开采井。
15.本发明实施例中，所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段设置于干热岩储
层。
16.同时，本发明还提供一种干热岩人工热储层构造方法，该方法利用前述干热岩人工热储层构造系统对注水井和水平井进行压裂操作构造热储层。
17.本发明实施例中，所述的系统包括：第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井，第五开采井；
18.所述的方法包括对注水井和水平井依序进行压裂操作构造热储层的步骤包括：
19.步骤1，对第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井以及第五开采井分别进行单独的压裂操作；
20.步骤2，对第一注水井，第二注水井及第四开采井同时进行压裂操作；
21.步骤3，对第二注水井，第三注水井及第五开采井同时进行压裂操作；
22.步骤4，对第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井以及第五开采井同时进行压裂操作。
23.本发明提供的干热岩人工热储层构造系统及方法，系统的注水井的水平井段与开采井的水平井段位于不同水平面，与现有技术相比构造热储层的压裂难度小，裂隙延展性好，接触面积大，换热效率高。
24.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例中干热岩人工热储层构造示意图；
27.图2为本发明实施例中干热岩人工热储层构造示意图；
28.图3为本发明实施例中干热岩人工热储层构造示意图；
29.图4为本发明实施例提供的干热岩人工热储层构造系统的示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.现有技术中，干热岩项目一般采用单井水力压裂和双井注水循环进行人工热储层建造。干热岩为坚硬致密岩石，破裂压力极高(60mpa-90mpa)，单井水力压裂过程中裂缝的扩展和延伸受限，容易形成单一裂缝，波及范围小；双井注水循环作业时受限于单井压裂的缝长和波及范围，注水井和开采井都处于同一平面，本身接触干热岩的面积小，吸热范围小，热量传递有限，最终形成的人工热储体积和换热面积很难有显著提高。有鉴于此，本发明提供一种干热岩人工热储层构造系统，该系统包括：注入装置、注水井及开采井；所述的
注入装置与注水井及开采井相连接；
32.所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段位于不同水平面。
33.如图1所示，为本发明一实施例提供的干热岩人工储层系统剖面示意图，本实施例中，干热岩注水井1的水平井段和干热岩开采井4的水平井段位于干热岩储层中，且处于不同水平面。即本发明实施例中，所述的注水井的水平井段位于第一水平面，所述的开采井的水平井段位于第二水平面。
34.本发明提供的干热岩干热岩人工热储层构造系统，其干热岩注水井1的水平井段和干热岩开采井4的水平井段位于干热岩储层的不同水平面，构造垂向的裂隙系统，相较于现有技术，压裂难度小，压裂范围广，并且接触面积大，换热效率高。
35.本发明实施例中，所述的系统包括：至少三口注水井，至少两口开采井，如图2、图3所示，为本发明一实施例提供的干热岩井孔示意图，如图2、图3所示，本实施例中包括注水井1，注水井2以及注水井3，开采井4以及开采井5。
36.如图2所示，本发明实施例中干热岩井孔水平投影示意图，注水井的水平井段与开采井的水平井段沿垂直于延伸方向交错设置。
37.本发明实施例中，所述的系统包括：支撑剂罐，清水罐、化学添加剂罐以及混液罐；
38.所述的支撑剂罐，清水罐及化学添加剂罐均连接到混液罐；
39.所述的混液罐连接到所述的注水井及开采井。
40.本发明实施例中，所述的系统还包括：增压装置；
41.所述的混液罐通过增压装置连接到所述的注水井及开采井。
42.如图4所示，为本发明提供的干热岩人工储层建造系统示意图，支撑剂罐23，清水罐24以及化学添加剂罐25分别通过阀门20、阀门21及阀门22连接到混液罐19，混液罐19通过阀门18连接到增压系统17，增压系统进一步通过阀门12-阀门16、压力控制器7-压力控制器11连接到设置于干热岩储层的干热岩注水井1、干热岩注水井2、干热岩注水井3、干热岩开采井4以及干热岩开采井5，通过控制干热岩人工储层建造系统进行压裂操作构造人工热储层。
43.本发明实施例提供的热储层构造系统，构造垂向的裂隙系统，压裂难度小，压裂范围广，注水井和开采井位于不同的水平面，接触面积大，换热效率高，能够进行单井压裂及多井同时压裂，实现多井交替压裂，压裂难度小，裂隙延展性好，接触面积大，换热效率高。
44.另外，本发明还提供一种干热岩人工热储层构造方法，该方法利用前述的干热岩人工热储层构造系统对注水井和水平井进行压裂操作构造热储层。
45.本发明实施例中，构造热储层的干热岩人工热储层构造系统包括：第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井，第五开采井；
46.本发明实施例中，利用上述的干热岩人工热储层构造系统对注水井和水平井依序进行压裂操作构造热储层的步骤包括：
47.步骤1，对第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井以及第五开采井分别进行单独的压裂操作；
48.步骤2，对第一注水井，第二注水井及第四开采井同时进行压裂操作；
49.步骤3，对第二注水井，第三注水井及第五开采井同时进行压裂操作；
50.步骤4，对第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井以及第五开采井同时
进行单独的压裂操作。
51.具体实施中，利用图4所示的干热岩人工热储层构造系统对注水井和水平井依序进行压裂操作构造热储层，通过控制图4所示的系统中的阀门20、阀门21及阀门22将支撑剂罐23，清水罐24以及化学添加剂罐25中的液体引入混液罐19，进一步通过控制阀门18、增压系统17，阀门12-阀门16、压力控制器7-压力控制器11对干热岩注水井1、干热岩注水井2、干热岩注水井3、干热岩开采井4以及干热岩开采井5进行压裂操作。
52.本发明一实施例中，通过主控计算机或主控装置实现对系统中的阀门20、阀门21、阀门22、控制阀门18、增压系统17，阀门12-阀门16以及压力控制器7-压力控制器11的控制，对本领域技术人员而言，可清楚获知如何实现，在此不再赘述。
53.本发明提供的干热岩人工热储层构造方法，压裂难度小，压裂范围广，注水井和开采井位于不同的水平面，接触面积大，换热效率高，能够进行单井压裂及多井同时压裂，实现多井交替压裂，压裂难度小，裂隙延展性好，接触面积大，换热效率高。
54.本发明提供的热储层构造系统及方法，克服现有技术中单井水力压裂时：压裂难度大、压力高，难以形成联通的裂缝，并且裂缝的扩展和延伸受限，容易形成单一裂缝，波及范围小；同时克服现有的压裂方法中接触干热岩的面积小，吸热范围小，热量传递有限的缺陷。
55.以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
56.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的系统包括：注入装置、注水井及开采井；所述的注入装置与注水井及开采井相连接；所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段位于不同水平面。2.如权利要求1所述的干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的注水井的水平井段位于第一水平面，所述的开采井的水平井段位于第二水平面。3.如权利要求1或2任一项所述的干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的系统包括：至少三口注水井，至少两口开采井。4.如权利要求1或2任一项所述的干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段沿垂直于延伸方向交错设置。5.如权利要求1所述的干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的系统包括：支撑剂罐，清水罐、化学添加剂罐以及混液罐；所述的支撑剂罐，清水罐及化学添加剂罐均连接到混液罐；所述的混液罐连接到所述的注水井及开采井。6.如权利要求5所述的干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的系统还包括：增压装置；所述的混液罐通过增压装置连接到所述的注水井及开采井。7.如权利要求1所述的干热岩人工热储层构造系统，其特征在于，所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段设置于干热岩储层。8.一种干热岩人工热储层构造方法，其特征在于，所述的方法利用权利要求1-7所述的干热岩人工热储层构造系统对注水井和水平井进行压裂操作构造热储层。9.如权利要求8所述的干热岩人工热储层构造方法，其特征在于，所述的系统包括：第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井，第五开采井；所述的方法包括对注水井和水平井依序进行压裂操作构造热储层的步骤包括：步骤1，对第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井以及第五开采井分别进行单独的压裂操作；步骤2，对第一注水井，第二注水井及第四开采井同时进行压裂操作；步骤3，对第二注水井，第三注水井及第五开采井同时进行压裂操作；步骤4，对第一注水井，第二注水井，第三注水井，第四开采井以及第五开采井同时进行压裂操作。

技术总结

本发明提供了一种干热岩人工热储层构造系统及方法，系统包括：注入装置、注水井及开采井；所述的注入装置与注水井及开采井相连接；所述的注水井的水平井段与开采井的水平井段位于不同水平面。本发明构造垂向的裂隙系统，压裂难度小，压裂范围广，注水井和开采井位于不同的水平面，接触面积大，换热效率高，能够进行单井压裂及多井同时压裂，实现多井交替压裂，压裂难度小，裂隙延展性好，接触面积大，换热效率高。热效率高。热效率高。