CN107288606A - 一种人工建造干热岩热储层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工建造干热岩热储层的方法，热储层造缝采用分层分段爆破造缝的方式进行，在水平井段用高压脉冲射流钻具，形成数个等间距且具有一定宽度的空腔，向水平井注入液体炸药，然后从注入井下入电磁起爆器，在用岩粉分别回填至生产井和注入井，达到密封井眼的效果；同时，在监测井下入微震监测装置，监测爆破造缝效果，实施爆破后，待裂缝充分发展可再次实施爆破作业，待人工裂缝群达到设计要求即可停止爆破作业；本发明不仅能提高造缝质量，形成大体积的人工裂缝群，同时不需大型的水力压裂，有助于提高干热岩层的利用率，为实现干热岩的商用提供了条件。
Description
技术领域
本发明涉及干热岩人工建造热储层领域，特别涉及一种人工建造干热岩热储层的方法。
背景技术
干热岩资源分布广泛，蕴藏丰富，具有可观的开采价值，干热岩开发技术中最主要的是热储层的建造问题，从世界上其他国家已开发的干热岩项目来看，人工热储层建造的质量直接影响了干热岩项目的商用价值。而目前在干热岩开发中，人工建造热储层主要是采用大型水力压裂技术，由于干热岩资源多处于地壳深部，常常伴随着很高的地应力，因此对压裂的压力要求较高，而目前的设备并不能提供足够高的压裂压力，再者水利压裂的裂纹通常不能沿既定方向延伸，存在不能较好的控制裂缝发展方向的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术开发干热岩时，不能产生预期的裂缝这一技术问题，由于干热岩资源多处于地壳深部，常常伴随着很高的地应力，因此对压裂的压力要求较高，而目前的设备并不能提供足够高的压裂压力，再者水力压裂通常不能沿既定方向延伸，存在不能较好的控制裂缝发展方向的问题，提供一种人工建造干热岩热储层的方法。
一种人工建造干热岩热储层的方法，其特征在于：热储层造缝采用分层分段爆破造缝的方式进行，根据干热岩开发项目的规模以及干热岩开发区的相关地质资料确定热储层顶板位置、热储层底板位置、监测井、生产井和注入井井位，第一梯次钻井作业完成后，在水平井段用高压脉冲射流钻具，形成数个等间距且具有一定宽度的空腔，然后向水平井注入液体炸药，注药液线位置为水平井横截面积二分之一处，然后从注入井下入电磁起爆器，在用岩粉分别回填至生产井和注入井，达到密封井眼的效果；同时，在监测井下入微震监测装置，监测爆破造缝效果，实施爆破后，待裂缝充分发展可再次实施爆破作业，待人工裂缝群达到设计要求即可停止爆破作业；
其具体实施步骤为：
一、根据干热岩开采项目的规模和干热岩开发区的的地质资料确定人工建造热储层顶板、热储层底板、生产井、注入井、水平井井位，确定施工方案；
二、施工方案确定后开始第一梯次爆破作业，并分别施工监测井和生产井，待生产井施工完成后，根据生产井水平段的位置施工注入井，确保生产井和注入井联通；
三、待钻井作业完成后，分别在生产井和注入井中下入套管，从生产井下入高压脉冲射流钻具，并在水平井段等距切割干热岩层，形成具有一定宽度横截面为圆形的空腔，从生产井下入钻杆，并注入液体炸药，从注入井下入电磁起爆器，然后再注入一定量的岩粉，再用上密封板夯实岩粉，并压紧岩粉；
四、启动微震监测装置，待地面工作准备完成后起爆，通过微震监测装置判断爆破造缝是否结束；
五、待第一梯次爆破造缝结束后，进行第二梯次的钻井作业，钻井作业完成后，从注入井注入液体炸药，再下入电磁起爆器，最后注入岩粉，并夯实岩粉，启动微震监测装置，待地面工作准备完成后，实施第二梯次爆破作业，通过微震监测装置确定第二梯次的爆破造缝完成，待第二梯次的爆破造缝完成后，开始第三梯次的钻井作业；
六、钻井工作完成后，从生产井下入套管，然后注入液体炸药，再下入电磁起爆器，最后注入岩粉，并夯实岩粉；
七、监测井的微震监测装置，待地面工作完成后，实施第三梯次爆破，通过监测井的微震监测装置确定第三梯次的爆破造缝完成，造缝完成后在出水段建造人工过滤层，过滤层内下入花管，花管上部下入套管；
所述高压脉冲射流钻具的射流为低温射流，使干热岩在温差作用下形成裂隙；射流中含有粒料，使干热岩在粒料的作用下产生疲劳裂纹；
所述空腔与水平井轴线垂直，空腔向底板延伸的垂直距离应大于空腔向顶板延伸的垂直距离，空腔能加强爆破的气楔作用，同时为干热岩层提供自由面，强化爆破造缝效果。
所述液体炸药为具有高能量密度的特殊钝感混合液体炸药，所述液体炸药的波阻抗与干热岩的波阻抗相近，所述液体炸药能够在地下高温高压高地应力的特殊条件下正常工作，具有起爆能较高的特点；
所述电磁起爆器具有一定的抗冲击能力，能够保证在用上密封板夯实岩粉后，电磁起爆器能正常使用，其起爆导线外层有一层保护层，能够保证在用上密封板夯实岩粉后，起爆导线能正常工作，
所述钻杆为加厚钻杆，能承受第一、第二梯次爆破产生的冲击载荷；所
述微震监测装置能承受高温的特殊环境，在高温环境下能正常工作；
液体炸药在注入时应具有一定的压力，能保证液体炸药充满裂缝；
所述定向段下入套管，套管使注药液线高于裂缝中液体炸药的位置，起到用套管中大药量引爆裂缝中小药量的作用；
第二爆破点距离第一爆破点的垂直距离应达设计要求，第二爆破点距离第一爆破点的水平距离应为水平井长度的三分之一；
第三爆破点距离第二爆破点的垂直距离应达设计要求，第三爆破点距离第二爆破点的水平距离应为水平井长度的三分之一；
生产井的终孔孔深应当大于注入井的终孔孔深，生产井出水段处于热储层温度较高处，出水段下入花管，花管与地层之间的环空间隙用砂石充填，形成人工过滤层。
本发明的有益效果：
本发明不仅能提高造缝质量，形成大体积的人工裂缝群，同时能减少地面振动，且不需大型的水力压裂，有助于提高干热岩层的利用率，为实现干热岩的商用提供了条件。
附图说明
图1是本发明第一梯次爆破图。
图2是本发明第二梯次爆破图。
图3是本发明第三梯次爆破图。
图4是本发明爆破结果图。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3和图4所示，一种人工建造干热岩热储层的方法，具体实施步骤如下：
一、根据干热岩开采项目的规模和干热岩开发区的的地质资料确定人工建造热储层顶板1、热储层底板2、生产井3、注入井4、水平井6井位，确定施工方案；
二、施工方案确定后开始第一梯次爆破作业，并分别施工监测井11和生产井3，待生产井施工完成后，根据生产井水平段的位置施工注入井4，确保生产井和注入井联通；
三、待钻井作业完成后，分别在生产井3和注入井4中下入套管，从生产井3下入高压脉冲射流钻具，并在水平井段等距切割干热岩层，形成具有一定宽度横截面为圆形的空腔5，从生产井3下入钻杆12，并注入液体炸药，从注入井4下入电磁起爆器8，然后再注入一定量的岩粉9，再用上密封板13夯实岩粉9，并压紧岩粉9；
四、启动微震监测装置10，待地面工作准备完成后起爆，通过微震监测装置10判断爆破造缝是否结束；
五、待第一梯次爆破造缝结束后，进行第二梯次的钻井作业，钻井作业完成后，从注入井4注入液体炸药，再下入电磁起爆器8，最后注入岩粉，并夯实岩粉，启动微震监测装置10，待地面工作准备完成后，实施第二梯次爆破作业，通过微震监测装置10确定第二梯次的爆破造缝完成，待第二梯次的爆破造缝完成后，开始第三梯次的钻井作业；
六、钻井工作完成后，从生产井1下入套管14，然后注入液体炸药，再下入电磁起爆器8，最后注入岩粉9，并夯实岩粉9；
七、监测井的微震监测装置10，待地面工作完成后，实施第三梯次爆破，通过监测井11的微震监测装置10确定第三梯次的爆破造缝完成，造缝完成后在出水段建造人工过滤层15，过滤层内下入花管16，花管16上部下入套管14；
所述高压脉冲射流钻具的射流为低温射流，使干热岩在温差作用下形成裂隙；射流中含有粒料，使干热岩在粒料的作用下产生疲劳裂纹；
所述空腔5与水平井6轴线垂直，空腔向底板延伸的垂直距离应大于空腔向顶板延伸的垂直距离，空腔能加强爆破的气楔作用，同时为干热岩层提供自由面，强化爆破造缝效果。
所述液体炸药为具有高能量密度的特殊钝感混合液体炸药，所述液体炸药的波阻抗与干热岩的波阻抗相近，所述液体炸药能够在地下高温高压高地应力的特殊条件下正常工作，具有起爆能较高的特点；
所述电磁起爆器8具有一定的抗冲击能力，能够保证在用上密封板13夯实岩粉9后，电磁起爆器能正常使用，其起爆导线17外层有一层保护层，能够保证在用上密封板13夯实岩粉9后，起爆导线17能正常工作，
所述钻杆12为加厚钻杆，能承受第一、第二梯次爆破产生的冲击载荷；
所述微震监测装置10能承受高温的特殊环境，在高温环境下能正常工作；
液体炸药在注入时应具有一定的压力，能保证液体炸药充满裂缝；
所述定向段下入套管14，套管14使注药液线7高于裂缝中液体炸药的位置，起到用套管中大药量引爆裂缝中小药量的作用；
第二爆破点19距离第一爆破点18的垂直距离应达设计要求，第二爆破点19距离第一爆破点18的水平距离应为水平井长度的三分之一；
第三爆破点20距离第二爆破点19的垂直距离应达设计要求，第三爆破点20距离第二爆破点19的水平距离应为水平井长度的三分之一；
生产井3的终孔孔深应当大于注入井4的终孔孔深，生产井3出水段处于热储层温度较高处，出水段下入花管16，花管16与地层之间的环空间隙用砂石充填，形成人工过滤层15。
Claims (6)
1.一种人工建造干热岩热储层的方法，该方法的具体实施步骤如下：
一、根据干热岩开采项目的规模和干热岩开发区的的地质资料确定人工建造热储层顶板(1)、热储层底板(2)、生产井(3)、注入井(4)、水平井(6)井位，确定施工方案；
二、施工方案确定后开始第一梯次爆破作业，并分别施工监测井(11)和生产井(3)，待生产井施工完成后，根据生产井水平段的位置施工注入井(4)，确保生产井和注入井联通；
三、待钻井作业完成后，分别在生产井(3)和注入井(4)中下入套管，从生产井(3)下入高压脉冲射流钻具，并在水平段等距切割干热岩层，形成具有一定宽度横截面为圆形的空腔(5)，生产井(3)下入钻杆(12)，并注入液体炸药，生产井(3)和注入井(4)分别下入电磁起爆器(8)，然后再注入一定量的岩粉(9)，再分别用上密封板(13)夯实岩粉(9)，并压紧岩粉(9)；
四、启动微震监测装置(10)，待地面工作准备完成后起爆，通过微震监测装置(10)判断爆破造缝是否结束；
五、待第一梯次爆破造缝结束后，进行第二梯次的钻井作业，钻井作业完成后，注入井(4)注入液体炸药，再下入电磁起爆器(8)，最后注入岩粉，并夯实岩粉，启动微震监测装置(10)，待地面工作准备完成后，实施第二梯次爆破作业，通过微震监测装置(10)确定第二梯次的爆破造缝完成，待第二梯次的爆破造缝完成后，开始第三梯次的钻井作业；
六、钻井工作完成后，生产井(4)下入套管(14)，然后注入液体炸药，在下入电磁起爆器(8)，最后注入岩粉(9)，并夯实岩粉(9)；
七、监测井的微震监测装置(10)，待地面工作完成后，实施第三梯次爆破，监测井(11)的微震监测装置(10)确定第三波次的爆破造缝完成，出水段建造人工过滤层(15)，过滤层内下入花管(16)，花管(16)上部下入套管(14)。
2.根据权利要求1所述的一种人工建造干热岩热储层的方法，其特征在于：所述高压脉冲射流钻具的射流为低温射流，使干热岩在温差作用下形成裂隙；射流中含有粒料，使干热岩在粒料的作用下产生疲劳裂纹。
3.根据权利要求1所述的一种人工建造干热岩热储层的方法，其特征在于：所述空腔(5)与水平井(6)轴线垂直，空腔向底板延伸的垂直距离应大于空腔向顶板延伸的垂直距离，空腔能加强爆破的气楔作用，同时为干热岩层提供自由面，强化爆破造缝效果。
4.根据权利要求1所述的一种人工建造干热岩热储层的方法，其特征在于：所述液体炸药为具有高能量密度的特殊钝感混合液体炸药，所述液体炸药的波阻抗与干热岩的波阻抗相近，所述液体炸药能够在地下高温高压高地应力的特殊条件下正常工作，具有起爆能较高的特点。
5.根据权利要求1所述的一种人工建造干热岩热储层的方法，其特征在于：所述第二爆破点(19)距离第一爆破点(18)的水平距离应为水平井长度的三分之一；
所述第三爆破点(20)距离第二爆破点(19)的水平距离应为水平井长度的三分之一。
6.根据权利要求1所述的一种人工建造干热岩热储层的方法，其特征在于：生产井(3)的终孔孔深应当大于注入井(4)的终孔孔深，生产井(3)出水段处于热储层温度较高处，出水段下入花管(16)，花管(16)与地层之间的环空间隙用砂石充填，形成人工过滤层(15)。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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