[发明专利]一种单井循环增强型地热系统完井方法在审

专利信息
申请号: 201710132948.6 申请日: 2017-03-06
公开(公告)号: CN106894804A 公开(公告)日: 2017-06-27
发明(设计)人: 任威严;查永进;刘明鑫;杜世亮;汪海阁;陈志学;毕文欣;纪国栋 申请(专利权)人: 中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油大学(北京)
主分类号: E21B43/30 分类号: E21B43/30;E21B7/04;E21B17/00;F24J3/08
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摘要:
搜索关键词: 一种 循环 增强 地热 系统 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及地热开采技术领域,具体涉及一种单井循环增强型地热系统完井方法。

背景技术

不可再生常规能源不断地开发(石油、天然气及煤等)以及开发带来的资源与环境问题日益严峻,然而地热资源作为一种清洁、低碳、安全、高效的可再生能源进入了我人们视野。地热能主要分为水热型地热和干热岩型地热,目前世界上开采和利用地热资源主要是水热型地热,然而对于干热岩型地热的开采与利用具有广阔前景。干热岩型地热是指地下储层为高温岩石,其开采的主要方法是将水从地面注入到地下,通过水与高温岩石接触吸收热量加热水体,经高温水体返排到地面来发电,该系统称为增强型地热系统,干热岩型地热的开发在未来能源发展中具有很大潜力。

目前增强型地热系统开发方式为:在具有地热能储层的地区,在地面相距1000米的两个位置向地下钻两口井,然后在两口井的地下地热储层位置同时进行压裂,压裂将使储层产生裂缝,裂缝连通两口井,然后通过地面高压泵从其中一口井向地下注常温水,水通过高温储层裂缝流动,同时吸收地热能量,热水从另一口井采出到地面进行发电。然而针对于该系统存在几点不足:(1)该系统需要钻两口井,每一口地热井的费用都至少需要1000万人民币,钻井费用昂贵,增加了开发成本;(2)钻两口井后需要进行压裂,1000m长的压裂费用大概需要600万,压裂的费用昂贵,增加了开发成本。基于以上分析,干热岩型地热能开发成本高昂,因此迫需我们研发一种只需钻一口井同时不需要压裂方式就能开采地热能的技术,以此来降低干热岩型地热能开发成本。

基于以上分析,本发明专利设计了一种单井循环增强型地热系统完井方法,旨在填补我国在增强型地热系统完井方法的空缺,与已有开发方式相比,该系统只需要钻一口井不需要压裂,通过水体的循环来吸收利用地热能,通过该开发系统的设计来降低地热能开发成本,以实现对地热能的安全、高效、可持续、低成本的开发和利用。

发明内容

本发明目的在于为增强型地热系统提供一种单井循环增强型地热系统完井方法,以此更加高效地开发利用地热资源。

为了达到上述目的,本发明采用如下的技术方案:

一种单井循环增强型地热系统完井方法主要由表层套管、普通技术套管、耐高温技术套管、射孔孔眼、油管和耐高温扶正器组成。

一种单井循环增强型地热系统完井方法,通过在地面向普通技术套管与油管形成的环形空间中注入水,水通过普通技术套管与油管形成的环形空间从上部往下部流到井眼底部时进入射孔孔眼,通过射孔孔眼进入油管内,水在油管内从下部向上部流动,然后流到地面接收装置;地热储层温度在200℃以上,储层热量通过耐高温技术套管传递到耐高温技术套管与油管形成的环形空间,水在耐高温技术套管与油管形成的环形空间中流动时,吸收耐高温技术套管与油管形成的环形空间中的热量,水体通过吸热形成高温水,高温水再通过油管流到地面接收装置进行发电。

一种单井循环增强型地热系统完井方法,特点有:完井采用的井身结构为水平井型,水平井的水平段长度达2000m,从地面注入的水在普通技术套管与油管形成的环形空间中流过时,有较长的时间吸收从地热储层岩石传递到所述环形空间中的热量,经过传热过程,所述环形空间中水在流到射孔孔眼处时,温度非常高,此后,高温水通过孔眼流入到油管内,从下向上流动,流出到地面。

油管的水平段采用耐高温材料,油管的垂直段采用普通材料,但油管的垂直段内壁和外壁上各涂有隔热涂层,为了达到对油管内液体的保温作用,因为地层有一定的地温梯度,地层越深温度越高,同理,地层越浅温度越低,因此在垂直井眼段从下向上地层温度越来越低,到地面是温度大概为10℃左右,所以油管的垂直段内壁和外壁上各涂有隔热涂层为了防止水在垂直段油管内流动时散发热量。

技术套管与油管的底部通过水泥封堵,该设计防治水流动到地热储层中去,而是让技术套管与油管形成的环形空间中的水通过射孔孔眼流进油管内。

油管的水平段靠近底部位置处开有孔眼,该孔眼为技术套管与油管形成的环形空间中的水流进油管提供通道。

地热储层中油管的水平部分安装有耐高温扶正器,在油管周围安装耐高温扶正器是为了使水平段油管在水平段的技术套管内居中放置,因为重力作用,在无外力作用时,水平段油管会靠近技术套管界面的下部位置,使得油管距离技术套管界面下部较近、距离技术套管界面上部较远,因为技术套管周围是地热储层中的高温岩石,所以在油管不居中时,油管距离技术套管界面上部的岩石也较远,传热效率降低,因此在安装耐高温扶正器后,油管在技术套管内居中,传热效果较好。

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