CN108571307A - 一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法 - Google Patents

一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108571307A
CN108571307A CN201710136534.0A CN201710136534A CN108571307A CN 108571307 A CN108571307 A CN 108571307A CN 201710136534 A CN201710136534 A CN 201710136534A CN 108571307 A CN108571307 A CN 108571307A
Authority
CN
China
Prior art keywords
well
net
horizontal
water
water injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710136534.0A
Other languages
English (en)
Inventor
任威严
查永进
陈志学
杜世亮
刘明鑫
王灵碧
纪国栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum Beijing
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Original Assignee
China University of Petroleum Beijing
CNPC Drilling Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum Beijing, CNPC Drilling Research Institute Co Ltd filed Critical China University of Petroleum Beijing
Priority to CN201710136534.0A priority Critical patent/CN108571307A/zh
Publication of CN108571307A publication Critical patent/CN108571307A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11Perforators; Permeators
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
    • E21B43/305Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

本发明涉及地热开发领域,提供了一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法。该方法首先钻达火成岩型干热岩的上部,利用导向钻井技术在储层钻出水平井段,利用多级分段水利压裂,利用火成岩体中含有层状脆性成份制造出水平缝网,然后在注水井水平井段的末端,钻出和注水井段处于同一平面的两口水平分支井,穿过注水井水平井段压裂后的裂缝末端,完成对接,从而构建高渗流的水平缝网通道,流体可沿着压裂后的裂缝进入井筒当中,开采至地面后进行能量利用。本方法充分利用分支井、微震检测及处理系统和水利压裂技术,有效的识别干热岩储层裂缝并最大限度的打开储层,充分利用了干热岩储层的地热能,显著提高了地热能源的开采效率。

Description

一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法
技术领域
本发明涉及地热能开发领域,具体的涉及一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法。
背景技术
资源与环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件,资源环境与可持续发展已成为人类共同面临的重大问题。相对于煤、石油、天然气等不可再生化石资源给环境带来的污染,地热资源作为一种清洁、低碳、安全、高效的可再生能源,在资源紧缺的今天引起我们更大的重视。2017年2月,国家发改委、国家能源局和国土资源部联合印发《地热能开发利用“十三五”规划》的通知,《规划》中提到我国计划在2020年地热发电装机容量达到530MW,说明地热资源的高效开发迫在眉睫。
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下,能够从地壳内科学、合理地开发出来的岩石中的热能量、地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。地热能是储存在地球内部的热量,一方面来源于地球深处的高温融溶体,另一方面源于放射性元素的衰变。地热能按属性可分为4种类型:(1)水热型,即地球浅处(地下100m-4500m)所见到的高温热水或水热蒸汽;(2)地压地热能,即在某些大型沉积盆地深处(地下3km-6km)存在着的高温高压流体,其中含有大量甲烷气体;(3)干热岩地热能,乃由于特殊地质条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体,需用人工注水的办法才能将其热能取出;(4)岩浆热能,即储存在高温(700℃-2000℃)熔融岩浆体中的巨大热能,但如何开发利用目前仍处于探索阶段。在上述4类地热能中,只有第1类水热型地热资源已达到商业开发利用阶段,第2类和第3类因技术要求较高,正处于技术研发和小规模开发试验阶段。
干热岩即是埋藏在地热储层中的高温岩石,需要通过注水与干热岩进行热交换的方式开采地热能。但因干热岩埋藏深、孔隙度和渗透率极小,岩石中几乎没有水的流动通道,通过常规方式向干热岩中注水进行热交换的方法是不可行的。增强型地热系统是高效开发地热资源的方法,通过借助外力和其他方式高效开发地热能,针对干热岩的开发,需要进行大规模的水力压裂改造,通过水力压裂,将岩石压碎,在岩石中构造出人造裂缝,为液体在岩石中的高效流动提供通道,液体流经干热岩裂缝将热量携带出来。
水力压裂是增强型地热系统取得成功的关键技术,水力压裂构造的人工裂缝将注水井和采水井连通,实现地热能的高效开发。在水力压裂技术中的关键技术是压裂逢网设计,即压裂出的逢网既能为液体提供高效的运移通道,又能高效吸收干热岩中的热量,高效利用地热能,因此压裂逢网设计是水力压裂成功的关键。
基于以上分析,本发明设计了一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法,解决了干热岩的开采问题,该方法通过钻一口水平井和一口双分支井的完井方法完成注水井和采水井的井型设计,然后通过压裂缝网设计将注水井和采水井高效联通起来,注水井的水通过压裂逢网流动到采水井,水在干热岩中流动时吸收热量,通过采水井采出,多段水利压裂有效开发地热能,解决了干热岩地热能开发中可行性和效率低的问题,为干热岩的高效开发利用提供了可靠的技术支持。
发明内容
本发明的技术方案为:一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法,具体步骤如下:
(1)选取干热岩储层,在地面选择距离为2000m的两个点A、B分别作为注水井和采水井的井口位置,首先在A点钻一口注水井,注水井井型为水平井,注水井水平井段在地热储层中长度为2000m;采用常规钻井设备,根据干热岩储层实际深度,设计直井段井深,钻取水平井直井段到干热岩储层中,然后选用耐高温钻头钻水平段,水平段长度达到2000m后,下入大尺寸技术套管并进行固井。
(2)在地面B点钻采水井,采水井结构复杂,首先根据干热岩储层实际深度钻采水井直井段到干热岩储层上部,然后下入定向造斜钻井工具钻两口分支井,两口分支井都为水平井,水平段长度都为2000m,两分支井水平段间距为600m,并下入小尺寸技术套管并进行固井。
(3)注水井为一口水平井,采水井在干热岩储层为两分支水平井,两分支井水平段间距为600m,注水井水平井段在两分支井水平段中间,注水井水平井段与每一分支井水平段间距都为300m。
(4)上述钻井完成后,需要进行射孔和水力压裂措施。在采水井水平段技术套管靠近注水井水平井段一侧进行射孔,采水井水平段孔眼密度为每间隔20m射一孔;在注水井水平井段技术套管靠近两分支井水平段的两侧进行射孔,注水井水平井段孔眼密度为每间隔100m处射两个孔,同一位置的两个孔位于注水井水平井段技术套管两侧。
(5)注水井水平井段射孔完成后进行水力压裂。从注水井技术套管中下入油管和封隔器,首先在注水井技术套管最底部的两侧孔眼处压裂,地面高压泵通过油管向井下注入压裂液进行第一段压裂,形成300m高的缝网;在第一段水力压裂完成后,继续在下一处两侧孔眼处压裂,后面依次进行分段水力压裂。
(6)因每间隔100m进行一次水力压裂,在2000m长的注水井水平井段形成20簇水平方向延伸的裂缝;多段压裂中,在每一段水力压裂完成后下一段水力压裂开始之前,需要通过微地震检测裂缝逢高是否达到300m;若逢高达到300m,即进行下一段压裂,若逢高没达到300m, 则需进行二次压裂。
(7)水力压裂完成后,在2000m长的注水井水平井段就形成20簇间距为100m的裂缝缝网,裂缝逢高300m,实现与采水井双分支水平段连通。
(8)水力压裂完成后,在地热开采过程中,通过注水井向地下注入大量常温水,常温水通过注水井水平井段20处孔眼进入水力裂缝缝网,常温水在300m长的水力裂缝缝网中流动时吸收干热岩的热量,成为高温水,高温水通过缝网流到采水井双分支水平段,通过采水井双分支水平段上的孔眼流进采水井水平段技术套管,最后通过采水井将高温热水采出地面进行发电。
通过上述叙述,本发明的优点有:(1)水力裂缝缝网设计中,每两簇裂缝间距100m,逢高300m,形成了复杂水力缝网,提供了高效的水流通道;(2)注水井水平井段长2000m,通过水力压裂,形成了长2000m、逢高300m的复杂缝网,水在缝网中流动吸收干热岩储层热量,热量利用面积达到600000m2,储层热量利用量大。(3)采水井采用一口直井钻双分支水平井的方法,而不是钻两口单独的水平井,降低了生产成本。
附图说明
附图1为发明完井井身结构示意图。
附图2为发明压裂裂缝缝网示意图。
图中:1注水井直井段,2采水井直井段,3采水井双分支水平井水平段,4采水井双分支水平井另一个水平段,5注水井水平井段,6注水井水平井段孔眼,7裂缝缝网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
一种增强水热型地热系统完井方法,具体步骤如下:
(1)选取干热岩储层,在地面选择距离为2000m的两个点A、B分别作为注水井(1)和采水井(2)的井口位置,首先在A点钻一口注水井,注水井井型为水平井,注水井水平井段在地热储层中长度为2000m;采用常规钻井设备,根据干热岩储层实际深度,设计直井段井深,钻取水平井直井段到干热岩储层中,然后选用耐高温钻头钻注水井水平井段(5),水平段长度达到2000m后,下入大尺寸技术套管并进行固井。
(2)在地面B点钻采水井(2),采水井结构复杂,首先根据干热岩储层实际深度钻采水井直井段(2)到干热岩储层上部,然后下入定向造斜钻井工具钻两口分支井,两口分支井都为水平井,水平段长度都为2000m,采水井双分支水平井水平段(3)和采水井双分支水平井另一个水平段(4)间距为600m,并下入小尺寸技术套管并进行固井。
(3)注水井(1)为一口水平井,采水井(2)在干热岩储层为两分支水平井,两分支井水平段间距为600m,注水井水平井段(5)在采水井双分支水平井水平段(3)和采水井双分支水平井另一个水平段(4)中间,注水井水平井段与每一分支井水平段间距都为300m。
(4)上述钻井完成后,需要进行射孔和水力压裂措施。在采水井水平段技术套管靠近注水井水平井段一侧进行射孔,采水井水平段孔眼密度为每间隔20m射一孔;在注水井水平井段技术套管靠近两分支井水平段的两侧进行射孔,形成两侧的射孔孔眼(6),注水井水平井段(5)孔眼密度为每间隔100m处射两个孔,同一位置的两个孔位于注水井水平井段技术套管两侧。
(5)注水井水平井段射孔完成后进行水力压裂。从注水井技术套管中下入油管和封隔器,首先在注水井技术套管最底部的两侧孔眼处压裂,地面高压泵通过油管向井下注入压裂液进行第一段压裂,形成300m高的压裂裂缝缝网(7);在第一段水力压裂完成后,继续在下一处两侧孔眼处压裂,后面依次进行分段水力压裂。
(6)因每间隔100m进行一次水力压裂,在2000m长的注水井水平井段形成20簇水平方向延伸的裂缝裂缝缝网(7);多段压裂中,在每一段水力压裂完成后下一段水力压裂开始之前,需要通过微地震检测裂缝逢高是否达到300m;若逢高达到300m,即进行下一段压裂,若逢高没达到300m,则需进行二次压裂。
(7)水力压裂完成后,在2000m长的注水井水平井段就形成20簇间距为100m的裂缝缝网(7),裂缝逢高300m,实现与采水井双分支水平段连通。
(8)水力压裂完成后,在地热开采过程中,通过注水井(1)向地下注入大量常温水,常温水通过注水井水平井段20处孔眼进入水力裂缝缝网,常温水在300m长的水力裂缝缝网中流动时吸收干热岩的热量,成为高温水,高温水通过缝网流到采水井双分支水平段,通过采水井双分支水平段上的孔眼流进采水井水平段技术套管,最后通过采水井(2)将高温热水采出地面进行发电。

Claims (1)

1.一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法,其特征在于:完井井身结构由一口直井和一口双分支水平井组成;所述注水井水平井段位于所述双分支水平井两水平井段之间,距离,注水井水平井段与双分支水平井两水平井段间距相等;所述注水井水平井段技术套管尺寸大于所述采水井双分支水平井水平段技术套管尺寸;所述注水井水平井段的射孔孔眼距离为每间隔100m有一个孔眼;在多段水力压裂中,在下一段水力压裂开始之前,需要通过微地震技术检测压裂裂缝逢高。
CN201710136534.0A 2017-03-10 2017-03-10 一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法 Pending CN108571307A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710136534.0A CN108571307A (zh) 2017-03-10 2017-03-10 一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710136534.0A CN108571307A (zh) 2017-03-10 2017-03-10 一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108571307A true CN108571307A (zh) 2018-09-25

Family

ID=63577815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710136534.0A Pending CN108571307A (zh) 2017-03-10 2017-03-10 一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108571307A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109958421A (zh) * 2019-03-19 2019-07-02 中国矿业大学(北京) 一种预裂缝水力压裂切顶卸压施工方法及钻孔机具
CN110714746A (zh) * 2019-11-28 2020-01-21 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种地热系统的锯齿状压裂装置及方法
CN111005722A (zh) * 2018-12-12 2020-04-14 天地科技股份有限公司 一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法
CN112127862A (zh) * 2019-06-05 2020-12-25 新奥科技发展有限公司 地热单井压裂方法
CN113484904A (zh) * 2021-06-29 2021-10-08 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 一种干热岩开发诱发地震环境地质综合调查方法
CN113622888A (zh) * 2020-05-06 2021-11-09 中国石油化工股份有限公司 一种立体式水平采注井网的干热岩开发方法及系统
CN113669043A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法
CN114086935A (zh) * 2020-08-05 2022-02-25 中国石油化工股份有限公司 地热系统热储压裂缝网设计方法、装置以及存储介质
CN114112564A (zh) * 2020-08-28 2022-03-01 中国石油化工股份有限公司 用于干热岩压裂采注一体化实验的岩心样品的制作方法
CN114482964A (zh) * 2020-10-27 2022-05-13 新奥科技发展有限公司 有效压裂裂缝的确定方法
CN117150591A (zh) * 2023-10-30 2023-12-01 中国地质调查局油气资源调查中心 一种多井增强型地热系统构建方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111005722A (zh) * 2018-12-12 2020-04-14 天地科技股份有限公司 一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法
CN111005722B (zh) * 2018-12-12 2021-11-02 天地科技股份有限公司 一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法
CN109958421A (zh) * 2019-03-19 2019-07-02 中国矿业大学(北京) 一种预裂缝水力压裂切顶卸压施工方法及钻孔机具
CN112127862A (zh) * 2019-06-05 2020-12-25 新奥科技发展有限公司 地热单井压裂方法
CN110714746A (zh) * 2019-11-28 2020-01-21 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种地热系统的锯齿状压裂装置及方法
CN113622888A (zh) * 2020-05-06 2021-11-09 中国石油化工股份有限公司 一种立体式水平采注井网的干热岩开发方法及系统
CN114086935B (zh) * 2020-08-05 2024-05-07 中国石油化工股份有限公司 地热系统热储压裂缝网设计方法、装置以及存储介质
CN114086935A (zh) * 2020-08-05 2022-02-25 中国石油化工股份有限公司 地热系统热储压裂缝网设计方法、装置以及存储介质
CN114112564A (zh) * 2020-08-28 2022-03-01 中国石油化工股份有限公司 用于干热岩压裂采注一体化实验的岩心样品的制作方法
CN114112564B (zh) * 2020-08-28 2024-04-12 中国石油化工股份有限公司 用于干热岩压裂采注一体化实验的岩心样品的制作方法
CN114482964B (zh) * 2020-10-27 2024-03-22 新奥科技发展有限公司 有效压裂裂缝的确定方法
CN114482964A (zh) * 2020-10-27 2022-05-13 新奥科技发展有限公司 有效压裂裂缝的确定方法
CN113484904A (zh) * 2021-06-29 2021-10-08 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 一种干热岩开发诱发地震环境地质综合调查方法
CN113484904B (zh) * 2021-06-29 2022-10-04 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 一种干热岩开发诱发地震环境地质综合调查方法
CN113669043B (zh) * 2021-08-25 2023-03-14 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法
CN113669043A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法
CN117150591A (zh) * 2023-10-30 2023-12-01 中国地质调查局油气资源调查中心 一种多井增强型地热系统构建方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108571307A (zh) 一种增强型地热系统压裂缝网设计及完井方法
CN106948795B (zh) 一种多分支水平井闭式循环开发水热型地热的方法
CN107100605B (zh) 一种双水平井循环超临界二氧化碳开发干热岩的方法
CN106640028A (zh) 一种两井连通循环增强型地热系统完井方法
CN103090571B (zh) 一种循环开采地热资源的方法
Brown et al. Mining the earth's heat: hot dry rock geothermal energy
CN101629485B (zh) 地下热能源钻井连通井开采方法
CN105863569A (zh) 一种单井压裂重力自循环开采干热岩地热方法
CN105863568A (zh) 一种利用地下热虹吸自循环开采干热岩地热方法
CN102536174B (zh) 一种纵向开采地热能方法
CN106968661A (zh) 一种增强水热型地热系统的完井方法
CN106194122B (zh) 一种油田报废井改造为地热井或卤水井的方法
Friðleifsson et al. Preparation for drilling well IDDP-2 at Reykjanes
CN113738317A (zh) 一种深部煤层气与干热岩型地热联合开采的方法
CN104633996B (zh) 一种水源热泵回灌技术方法
CN106050234B (zh) 在煤炭开采过程中对地下水进行保护的施工工艺
CN206419171U (zh) 一种地热开发系统
CN103982137B (zh) 一种煤矿井下水力压裂钻孔方位角设计方法
CN109630070A (zh) 一种利用天然地质断层建造干热岩人工热储的方法
CN103206199A (zh) 热流体压裂开采天然气水合物装置及方法
CN108222831A (zh) 多向地热井及高效开采干热岩方法
CN104695926A (zh) 一种低温地热能开采技术方法
Zhang et al. Evaluation of developing an enhanced geothermal heating system in northeast China: Field hydraulic stimulation and heat production forecast
Arnórsson et al. Utilization of geothermal resources
Song et al. Review of high-temperature geothermal drilling and exploitation technologies

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180925

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication