CN109505580A - 一种径向井低温地热开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地热资源开采领域，提供一种径向井低温地热开采方法，该径向井低温地热开采方法包括：在地面打直井至干热岩岩体，直井分为注水井和抽水井，注水井以抽水井为中心呈环形对称分布，注水井和抽水井之间通过多条径向井进行连通。本发明采用径向井代替水力压裂，避免了水力压裂过程中的环境污染以及微地震；径向井倾斜设计，能够保证工质定向流动，充分吸收储层热量；径向井采用裸井设计，不用下高导热技术套管，节约了施工成本；抽水井与注水井之间通过径向井连接，避免了由水力压裂产生的裂缝连接不良问题；注水井以抽水井为中心进行分布，增加了干热岩体热量的采收率。
Description
技术领域
本发明涉及地热开发技术领域，具体是一种径向井低温地热开采方法。
背景技术
当今社会，常规化石能源日渐短缺，而在总能耗中，民用采暖耗能比例逐年增长。地热作为一种无污染、可再生的清洁能源，与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比，具备数量巨大、可再生、低碳、环保、就地取用等优势。地热分高温、中温和低温三类。高于150℃，以蒸汽形式存在的，属高温地热；90℃-150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，属中温地热；高于25℃、低于90℃，以温水、温热水、热水等形式存在的，属低温地热。
目前开采地热能采用增强型地热系统，该系统采用水力压裂技术来提高地层的渗透性，而水力压裂的弊端主要在于两个方面：水力压裂活动会造成地下水污染；水力压裂活动还会引发地震活动。
径向井是指曲率半径远比常规的短曲率半径水平井更短的一种水平井，是利用高压水射流的能量，在油气层中喷射出几个分支通道，可实现井眼直径2-5cm，长度可达80-150m，作业深度可达3754m。具有成本低、作业工期短，方向可控制的优势。径向井技术代替水力压裂技术进行地热开采展现出了良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种径向井低温地热开采方法，避免了增强型地热系统中水力压裂对地下水造成污染以及引发微地震的缺点，为社会提供清洁无污染的绿色能源，可以用来发电、供暖以及洗浴。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：一种径向井低温地热开采方法，该径向井低温地热开采方法包括：在地面打直井至干热岩岩体，直井分为注水井和抽水井，注水井以抽水井为中心呈环形对称分布，注水井和抽水井之间通过两条以上径向井连通；连接相同注水井和抽水井的多条径向井沿竖直方向均匀且互相平行布置；注水井之间互不连通；径向井全部位于干热岩体内部。
优选地，径向井直井以5cm为宜，增加水体流过径向井时的吸热量。
优选地，连接相同注水井和抽水井的两个相邻的径向井之间的距离位于1-2m之间，在保证地层稳定性的同时，充分吸收干热岩体热量。
优选地，径向井全部位于干热岩体内部。
优选地，干热岩体完整性较好，渗透率小于1mD，减少水体流失。
优选地，径向井在垂直方向上向下倾斜1-3°，保证水体定向流动。
优选地，每口注/抽水井的注/抽水量不大于3m3/min，使水体充分吸收干热岩体热量以及减少水体对井壁的冲刷。
优选地，注水井的注水量与抽水井的抽水量应相吻合。
优选地，注水井与抽水井之间的直线距离应位于80-150m之间。
优选地，抽水井井筒应具有保温隔层，以减少热量散失。
优选地，注水井和抽水井的最小直径为20cm，便于径向井施工。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用径向井代替水力压裂，避免了水力压裂过程中的环境污染以及微地震；
2、径向井倾斜设计，能够保证工质定向流动，充分吸收储层热量；
3、径向井采用裸井设计，不用下高导热技术套管，节约了施工成本；
4、抽水井与注水井之间通过径向井连接，避免了由水力压裂产生的裂缝连接不良问题；
5、注水井以抽水井为中心进行分布，增加了干热岩体热量的采收率。
附图说明
图1为本发明的四口注水井情况下的径向井地热开采井网示意图。
图2为本发明的六口注水井情况下的径向井地热开采井网示意图。
图3为本发明的地热工厂注水井和抽水井分布示意图。
图中：1注水井；2抽水井；3径向井。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文举出实施例，并配合附图，作详细说明如下。
实施例1
某干热岩体位于地表1200m以下，地温为80摄氏度，岩体完整性较好。如图1所示，自地表打四口注水井1和一口抽水井2至1300m深处。注水井1和抽水井2的直径为20cm，四口注水井1围绕一口抽水井2呈环形对称分布，每口注水井到抽水井之间的距离皆为100m。在抽水井2中铺设保温隔层，在注水井1和抽水井2中铺设套管、注水泥浆液进行固井。在1200-1300m处布置径向井3，直径为5cm，向下的倾角为3°，每口径向井都连接在注水井和抽水井之间。每隔1m布置一口径向井，共计400口径向井。在径向井井网布置完成后，每口注水井2的注水量为0.5m3/min，抽水井1的抽水量为2m3/min。
实施例2
某干热岩体位于地表3500m以下，地温为90摄氏度，岩体完整性较好。如图2所示，自地表打六口注水井1和一口抽水井2至3500m深处。注水井1和抽水井2的直径为20cm，六口注水井1围绕一口抽水井2呈环形对称分布，每口注水井到抽水井之间的距离皆为100m。在抽水井2中铺设保温隔层，在注水井1和抽水井2中铺设套管、注水泥浆液进行固井。在3500-3600m处布置径向井3，直径为5cm，向下的倾角为3°，每口径向井都连接在注水井和抽水井之间。每隔1m布置一口径向井，共计600口径向井。在径向井井网布置完成后，每口注水井2的注水量为0.5m3/min，抽水井1的抽水量为3m3/min。
实施例3
某干热岩体位于地表3500m以下，地温为90摄氏度，岩体完整性较好。为满足小区供暖需求，如图3所示，以六口注水井1和一口抽水井2为基本单元，基本单元之间呈蜂巢状布置。自地表打注水井1和抽水井2至3500m深处。注水井1和抽水井2的直径为20cm，六口注水井1围绕一口抽水井2呈环形对称分布，每口注水井到抽水井之间的距离皆为100m。在抽水井2中铺设保温隔层，在注水井1和抽水井2中铺设套管、注水泥浆液进行固井。在3500-3600m处布置径向井3，直径为5cm，向下的倾角为3°，每口径向井都连接在注水井和抽水井之间。每隔1m布置一口径向井。
Claims (10)
1.一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，该径向井低温地热开采方法包括：在地面打直井至干热岩岩体，直井分为注水井和抽水井，注水井以抽水井为中心呈环形对称分布，注水井和抽水井之间通过两条以上径向井连通；连接相同注水井和抽水井的多条径向井沿竖直方向均匀且互相平行布置；注水井之间互不连通；径向井全部位于干热岩体内部。
2.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，径向井直径为5cm，增加水体流过径向井时的吸热量。
3.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，连接相同注水井和抽水井的两个相邻的径向井之间的距离为1～2m，在保证地层稳定性的同时，充分吸收干热岩体热量。
4.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，所选择的干热岩体完整性较好，渗透率小于1mD，减少水体流失。
5.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，径向井在垂直方向上向下倾斜1～3°，保证水体定向流动。
6.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，每口注/抽水井的注/抽水量不大于3m3/min，使水体充分吸收干热岩体热量以及减少水体对井壁的冲刷。
7.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，保证所有注水井的注水量与抽水井的抽水量相吻合。
8.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，注水井与抽水井之间的直线距离位于80-150m之间。
9.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，抽水井井筒具有保温隔层，以减少热量散失。
10.根据权利要求1所述的一种径向井低温地热开采方法，其特征在于，注水井和抽水井的最小直径为20cm，便于径向井施工。
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