[发明专利]一种提高干热岩压裂后换热效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高干热岩压裂后换热效率的方法，属于地热能开发领域。本发明采用单井压裂技术，在干热岩储层水力压裂处灌注耐高温导热水泥，使水力压裂近井区域密集裂缝封闭，仅留存据远井区域的裂缝，达到了改善携热流体流通路径，提高换热效率的目的。上部流通孔眼和下部流通孔眼的布设可最大限度的扩大携热流体的流动区域，促进携热流体与干热岩储层的热交换，在地面抽吸力的作用下，携热流体通过上部流通孔眼、压裂裂缝、下部流通孔眼和隔热油管返回地面，同样可提高干热岩压裂后的换热效率。单井技术和提高干热岩压裂后换热效率方法的应用，可降低干热岩开发费用，并减小了环境破坏，对地热能的广泛应用有积极作用。

技术领域

本发明涉及地热能开发领域，具体的涉及一种提高干热岩压裂后换热效率的方法。

背景技术

在全球能源消费逐渐趋于清洁化和可再生化的背景下，地热能成为当下热门的新型能源。地热能分布广泛，开发利用方便，是优良的可再生能源，有着良好的利用前景。干热岩是赋存在地层深处的没有水或者蒸汽的热岩体，普遍埋藏于地表以下3-10km处，温度范围在150-650℃之间，是地热能资源的重要组成部分。

获取干热岩中热能的方法通常称为增强型地热系统，其是通过深部钻井、储层改造、流体循环等工艺从干热岩中提取具有经济价值的地热资源的工程技术。水力压裂是增强型地热系统储层改造的主要方式，该技术通过在目标地层进行人工造缝，来达到使增强型地热系统换热充分的目的。

然而，由于地下岩体结构复杂，又缺乏实用的监测方式，水力压裂往往难以完全控制裂缝的展布和数量。在水力压裂近井区域，通常会形成密集的裂缝，过多的裂缝则会造成携热流体的漏失，难以形成有效的换热路径，致使换热效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种干热岩压裂后换热效率的方法，通过在干热岩储层水力压裂处灌注耐高温导热水泥，使水力压裂近井区域密集裂缝封闭，仅留存远井区域的裂缝，以改善携热流体流通路径，使干热岩储层充分换热，提高换热效率。

一种干热岩压裂后换热效率的方法，包括以下步骤：

1)选取干热岩储层，采用钻井设备钻穿干热岩盖层，钻进至干热岩储层底部区域；

2)提出钻具后，沿钻井轨迹下入生产套管及井底封隔器，并使用耐高温导热水泥固井；

3)将射孔设备下入干热岩压裂目标储层，将生产套管、水泥环和干热岩储层射穿后，形成干热岩压裂孔眼；

4)将水力压裂设备下入干热岩压裂目标储层，通过干热岩压裂孔眼注入压裂液，大范围压裂干热岩储层；

5)将水泥注浆设备下至干热岩压裂孔眼处，通过干热岩压裂孔眼注入耐高温导热水泥，从而封闭水力压裂近井区域的密集裂缝；

6)再次将射孔设备下入钻井，在干热岩压裂孔眼上部区域和下部区域分别射孔，形成上部流通孔眼和下部流通孔眼；

7)在生产套管中下入隔热生产油管，提供携热流体采出通道；

8)沿生产套管和隔热生产油管间的油套环空下入封隔器，将上部封隔器安装在上部流通孔眼以下，将下部封隔器安装在下部流通孔眼以上，以防止携热流体在油套环空中流动；

9)沿油套环空注入携热流体，携热流体沿上部流通孔眼和压裂裂缝流入干热岩储层上部区域，在注入压力和重力作用下流向干热岩储层下部区域；

10)在地面安装抽吸装置，携热流体将在抽吸力作用下从压裂裂缝流入下部流通孔眼，并沿隔热生产油管流回地面，通过热交换设备，可获取携热流体中的热能。

优选的是：步骤2)和步骤5)中耐高温导热水泥的导热系数应大于8W/(m·K)。

优选的是：步骤2)中生产套管的导热系数应大于90W/(m·K)。