[发明专利]寒武系岩溶热储和变质岩地层裂缝型热储地热开发方法

说明书

一种寒武系岩溶热储和变质岩地层裂缝型热储地热开发方法。主要解决目前在开发地热过程中，浅部岩溶热储采热温度低，对居民生活用水产生影响，未实现100％回灌等技术问题。本发明的具体步骤：1)在距离断裂构造带一定范围内，施工地热开采井和回灌井至深部寒武系岩溶地层段或变质岩裂缝型地层段；2)开采井和回灌井在寒武系岩溶地层或变质岩裂缝型地层之上的地层及本地层上段全部固井，固井段以下裸孔或花管固井；3)开采井和回灌井在穿越奥陶系等富水地层时，实施井筒保温；4)通过提水泵提取开采井中的热流体，经换热后，通过回灌井将地热尾水加压回灌。本发明具有出口温度高，单井供暖面积大，回灌效果好，对浅层生活用水零影响等优点。

技术领域

本发明属于地热资源开发技术领域，具体涉及一种寒武系岩溶热储和变质岩地层裂缝型热储地热开发方法。

背景技术

当前，中国地热资源储量巨大，分布广泛。其中，中深层地热由于温度较高、可规模化清洁供暖，稳定可靠等优点，已成为冬季清洁供暖的主要能源。中深层地热储层以岩溶地层和变质岩地层为主，如山西太原地热开发主要为上部奥陶系岩溶地热水，其热储温度55～85℃，单井采水量60～150m³/h，出口温度50～70℃。但该奥陶系含水层是该地区主要生活用水和景观泉水来源，地热开发对其产生一定的影响。同时，储层温度较低，采水段高达上千米，出口温度低，单井供暖经济效益差。

发明内容

本发明的目的是解决目前在开发地热过程中，储层温度较低，出口温度低，单井供暖经济效益差，对居民生活用水产生影响，未实现100％回灌的技术问题，提供一种寒武系岩溶热储和变质岩地层裂缝型热储地热开发方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种寒武系岩溶热储和变质岩地层裂缝型热储地热开发方法，其具体步骤如下：

1)在地面，距离断裂构造带一侧S范围内，其中L≤S≤10km，L为距离断裂构造带最近的开采井与断裂构造带在水平面上的垂直距离，施工若干口地热开采井和回灌井至寒武系岩溶地层段或深部变质岩裂缝型地层段；

2)所述开采井和回灌井在寒武系岩溶地层或变质岩裂缝型地层之上的地层及本地层上段全部固井，奥陶系富水地层及其它富水地层除外，固井段以下裸孔或花管固井；

3)开采井和回灌井在穿越奥陶系富水地层或其它富水地层段时，井筒采用双层套管以实施井筒保温；

4)通过提水泵提取开采井中的热水或热蒸汽或热水/蒸汽混合流体，经换热后，通过回灌泵经回灌井将地热尾水加压回灌。

进一步地，所述开采井和回灌井设置在靠近断裂构造带影响区域内，并沿断裂构造带倾向线性依次设置开采井和回灌井，所述开采井和回灌井成组设置。

进一步地，设置在断裂构造带倾向同一侧的开采井和回灌井，距离断裂构造带最近的开采井，其与断裂构造带在水平面上的垂直距离L≥H/tan(α)，式中：H为钻井深度，该深度按照寒武系地层或变质岩裂缝型地层温度Tr≥100℃以上时的深度选取，α为断裂构造带的倾角。

进一步地，所述开采井和回灌井成组设置为由2口开采井和1口回灌井组成线性排列的“两采一注”生产模式，或由12口开采井和4口回灌井组成方形点阵排列的“三采一注”生产模式，相邻两口地热井间距D≥500m。

进一步地，所述开采井和回灌井井底位置位于寒武系岩溶热储层同一标高范围，或在变质岩裂缝型热储内，回灌井比开采井深100m及以上。

进一步地，所述开采井和回灌井在本地层上段全部固井，是指固井段自寒武系岩溶热储层或变质岩裂缝型热储层顶面向下Hg≤500m范围。

进一步地，所述实施井筒保温是指采用双层套管，且对双层套管的内外层之间抽真空、或充填保温材料或充填高压低导热系数流体进行保温。