[发明专利]钻井多点连通循环采集地热法

说明书

1技术领域

本发明是地热能开发技术的一种方法。它涉及到地热能学、地质构造学和石油钻井工艺技术等领域相关科学与技术。

2背景技术

目前，地热能开采方法主要三种。

第一种钻直井穿过地热储层的含水沙层。下筛管渗水，上部用套管封固。再下潜水泵将高温热水抽至地面进行利用。这种方法一是受资源条件限制，二是消耗地下水资源，不能持续利用。

第二种方法是在一定距离范围内，钻两口直井。一口作为注水井，另一口作抽水井。

这种方法虽然避免了消耗地下水资源。但是，前提条件是储热岩石透水性要好。遇到低渗透地层注水难度加大，成本增加，无法进行商业开发。

第三种是增强型地热系统。针对高温干热岩体采集地热的一种方法。先钻透高温结晶岩石并向其中注入高压水从而形成垂直裂缝，然后在直井旁边一定距离内，再钻一井与直井来抽取热水。通俗的讲就是用工程方法制造一个封闭系统，在向一口井中注入冷水的同时能从另一口井中抽出热水。这种方法由于施工难度较大、投资风险大并且关键技术掌握在国外公司手中，所以目前在国内还没有推行。

为了更好开发利用地热能这一清洁能源，使它能够长久为人类社会服务。在确保环境、资源安全的前提下，广泛商业开发是实现这一目标的唯一途径。

地热能商业开发必须满足两个条件，第一对资源条件的普遍适应性。第二投入与产出要成正比。目前地热能开发大都是通过钻开储热岩层，然后用水作介质直接或间接循环来完成热量交换。高额钻井成本短期内不会有明显的变化。热交换效率低是阻碍商业开发的主要技术瓶颈。同样条件下增加循环介质与热源岩石体的接触面积可以提高热交换效率。现行的地热能开采方法没能在这方面有所突破。使地热能开发实现商业化这一愿景步履艰难。本发明正是利用现有工程技术手段完成这一突破。与现行地热能开采方法相比，能够成倍增加循环介质与热源体的接触面积。从而大幅度提高热交换效率。

3发明内容

首先在一定距离的两点上分别钻A、B两直井(也可以是两斜井)。两井钻达目的层后分别下技术套管封固。然后在A井下部向B井方位开窗侧钻，经增斜、稳斜、降斜至0度，位移30-40米，与主井平行钻至超过主井井深40米，分支井完成。在分支井上部造斜或稳斜段下封隔器或注水泥封堵；再由主井底部出套管脚与分支井作连通，这样形成鱼钩状井眼。在B井下部多处向A井分支井直井段开窗侧钻作多条等分、平行连通井眼，并分别下筛管。这样A、B两井之间就形成一个闭合多点连通系统。由A井注常温水流经A井分支井、多条连通井段，完成热量交换再由B井返出热水。如图所示：四点连通示意图。

以上所述两直井之间的多点连通方法同样也适应两斜井之间的多点连通。它的特点是工质在系统内能够全覆盖循环，即不会出现短路循环。对于低渗透热岩层和干热岩层的地热能开发是一种新的尝试。

实际操作中可以根据具体储热层地质情况选择几点连通和间距。在此连通系统上进行压裂作业，可以获得贯穿连通井眼之间的裂缝，增加工质与热源岩石体的接触面积从而提高热交换效率。在A井以多点连通方法向多井进行连通作业(两组、三组、四组等)，形成群组连通系统。以提高投资效率。

4附图说明

如图所示，常温水由A井井口注入井底(进入热量采集区)，然后上返流经A井分支井和四条连通井段，然后汇入B井完成热量交换；热水由B井返出地面进入热量释放区完成热量交换后常温水进入蓄水池待注。就这样完成一个循环过程，不间断地重复这个循环过程就是把地下热能输送到地面的过程。

常温水——注入多点连通采热系统吸收热量——热水返出地面至用户释放热量

通过测定注水排量与返出热水温度数值变化，找出当返出热水温度恒定时注水排量的最大值，此排量值即为这个多点连通采热系统的合理注水排量值。

5具体实施方式

一、根据地质资料和目的层(即地热储层)地层压力梯度确定两开或三开井。

二、A、B两井之间的距离以定向井安全施工的最大极限以内为宜。

三、A、B两井分别钻达目的层并下技术套管封固。

四、在A井下部(接近储热层)下斜向器，用定向钻具和MWD仪器向B井方向开窗侧钻。位移30-40米井斜降至0度。与A井平行钻进至超过主井井深40米。起钻在造斜或稳斜处下封隔器或注水泥封固。下钻钻碎斜向器出套管脚，应用MWD和地质导向技术大角度(50-70度)与分支井连通。

五、在B井下部由下至上分别下人斜向器，向A井分支井直井段应用MWD和地质导向技术作多条连通井眼，并分别下人筛管。这样钻井多点连通采热系统完成。