CN114017933A - 一种双j型双层位水平采灌井组及采热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双J型双层位水平采灌井组及采热方法，属于热能采集技术领域。采灌井组包括：J型回灌井和J型生产井；J型回灌井包括从上到下依次连通的第一直井段、第一斜井段和第一水平段；J型生产井包括从上到下依次连通的第二直井段、第二斜井段和第二水平段；第一直井段和第二直井段内均设置有套管；第一水平段和第二水平段连通；J型回灌井和J型生产井的井口之间连接有换热系统。在本发明中的双J型双层位水平采灌井组，由结构相同的J型回灌井和J型生产井组成，能够大幅度提高换热面积，从而改变常规地热开采技术换热面积小、效率低的缺点，提高换热效率和开采的经济效益。

Description

一种双J型双层位水平采灌井组及采热方法
技术领域
本发明涉及热能采集技术领域，特别涉及一种双J型双层位水平采灌井组及采热方法。
背景技术
地热资源具有储量大、零污染排放、安全性好、热能连续性不受季节限制等突出特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源，其勘探、开发及有效利用对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义尤其是在目前提出的“碳达峰、碳中和”实现双碳目标具有重大意义。现有换热井有单井回灌换热井，热开采技术换热面积小、效率低。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种双J型双层位水平采灌井组及采热方法。
一方面，提供了一种双J型双层位水平采灌井组，所述采灌井组包括：J型回灌井和J型生产井；
所述J型回灌井包括从上到下依次连通的第一直井段、第一斜井段和第一水平段；
所述J型生产井包括从上到下依次连通的第二直井段、第二斜井段和第二水平段；
所述第一直井段和所述第二直井段内均设置有套管；
所述第一水平段和所述第二水平段连通；
所述J型回灌井和所述J型生产井的井口之间连接有换热系统。
进一步地，所述第一直井段和所述第二直井段的长度均为1500～2000m。
进一步地，所述第二直井段上部的井口外壁设置有隔热保温层。
进一步地，所述隔热保温段的长度为400～600m。
进一步地，所述第一直井段和所述第二直井段的间距为100～500m。
进一步地，所述第二水平段的深度为2300～2500m，所述第一水平段处于所述第二水平段的正下方，且所述第一水平段和所述第二水平段的间距为300～500m。
进一步地，所述J型采水井的井口低于所述J型回灌井的井口6～10m。
进一步地，所述第一水平段和所述第二水平段的长度均大于等于1000m。
进一步地，所述第一水平段和所述第二水平段的外侧通过G级油井水泥完全封固；
所述第一水平段(5)和所述第二水平段(8)通过筛管砂体(10)压裂沟通。
另一方面，提供了一种双J型双层位水平采灌方法，采用上述任一项所述双J型双层位水平采灌井组进行地热采集，所述方法包括：
钻井形成第一水平段和第二水平段连通的J型回灌井和J型生产井；
将换热介质从所述J型回灌井井口注入，换热介质依次沿第一直井段、第一斜井段和第一水平段进入地层，被地热储层的能量加热；
加热后的所述换热介质依次沿第二水平段、第二斜井段和第二直井段，从所述J型生产井井口涌出，进入热系统换热换热降温；
降温后的所述换热介质原水重新进入所述J型回灌井，进行闭式循环换热。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在本发明中的双J型双层位水平采灌井组，由结构相同的J型回灌井和J型生产井组成，能够大幅度提高换热面积，从而改变常规地热开采技术换热面积小、效率低的缺点，提高换热效率和开采的经济效益。其次，在J型生产井的第二直井段上部的井口外壁设置有隔热保温层，减少了采集后热量的损失。另外，第一水平段和第二水平段的全井段外侧通过水泥封固，尤其是对裂隙发育层段，防止循环水泄露或短路，提高末端热储连通效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种双J型双层位水平采灌井组的结构示意图。
附图标记：1-J型回灌井，2-J型生产井；3-第一直井段；4-第一斜井段；5-第一水平段；6-第二直井段；7-第二斜井段；8-第二水平段；9-套管；10-筛管砂体；11-换热系统；12-隔热保温层；13-G级油井水泥。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，一种双J型双层位水平采灌井组，包括：J型回灌井1和J型生产井2，J型采水井2的井口低于J型回灌井1的井口6～10m，便于循环，J型回灌井1和J型生产井2的井口之间连接有换热系统11；J型回灌井1包括从上到下依次连通的第一直井段3、第一斜井段4和第一水平段5，J型生产井2包括从上到下依次连通的第二直井段6、第二斜井段7和第二水平段8，第一直井段3和第二直井段6的长度均为1500～2000m，第一直井段3和第二直井段6内均设置有套管9，且第二直井段6上部的井口外壁设置有长度为400～600m的隔热保温层12，隔热保温层12采用聚氨酯保温层，隔热保温层的厚度为100～120mm，减少了采集后热量的损失；为了便于管理，在不影响施工安全的前提下，第一直井段3和第二直井段6应尽可能缩小间距，可以为100～500m；第二水平段8的深度为2300～2500m，第一水平段5处于第二水平段8的正下方，且第一水平段5和第二水平段8的间距为300～500m，便于热储层连通循环，这一间距与岩体类型或压裂能量大小有关，如果井深过大，储层沟通或压裂连通困难，则间距不宜过大，压裂宜采用封隔器分段压裂技术，效果较好，第一水平段5和第二水平段8的长度均大于等于1000m，尤其是对于地温梯度比较低的地区，尽可能的延长冷水循环距离，达到增温效果；第一水平段5和第二水平段8通过筛管砂体10压裂沟通，压裂宜采用封隔器分段压裂技术，效果较好，第一水平段5和第二水平段8的全井段外侧通过G级油井水泥13封固完全，尤其是对裂隙发育层段，防止循环水泄露或短路，提高末端热储连通效果。
再者，本申请设置的第一斜井段4和第二斜井段7均为弧形的斜井段，一方面是基于钻进需求，正常地下井连接无法形成完全垂直的的直角井；另一方面通过弧形的斜井段能够增加换热介质与地热的接触面积，从而增加热能交换；再次弧形斜井段能够对直接注入和抽取的换热介质起到缓冲作用，避免了换热介质对于井壁的冲击。另外，J型回灌井1和J型生产井2的第一直井段3和第二直井段6内设置有套管9，J型回灌井1和J型生产井2的第一斜井段4、第一水平段5、第二斜井段7和第二水平段8热井段可以为裸井，这样可以换热介质可以与地底岩层直接接触，提高了换热效率，增加了换热面积。
本发明中一种双J型双层位水平采灌井组的采灌方法为：
步骤(1)：钻井形成第一水平段5和第二水平段8连通的J型回灌井1和J型生产井2。
步骤(2)：将换热介质从J型回灌井1井口注入，换热介质依次沿第一直井段3、第一斜井段4和第一水平段5进入地层，被地热储层的能量加热。
步骤(3)：加热后的换热介质依次沿第二水平段8、第二斜井段7和第二直井段6，从J型生产井2井口涌出，进入热系统换11热，换热冷却。
步骤(4)：冷却后的换热介质原水重新进入J型回灌井1，进行闭式循环换热，做到高效经济环保“换热不取水”的目的。
值得说明的是，在本发明中的双J型双层位水平采灌井组，由结构相同的J型回灌井和J型生产井组成，能够大幅度提高换热面积，从而改变常规地热开采技术换热面积小、效率低的缺点，提高换热效率和开采的经济效益。本发明中的双J型双层位水平采灌井组适宜于深层富水性好、高温岩体(层)的地热开采，主要针对深层砂岩、石灰岩、花岗岩、变质岩等，目的层段井温在80℃以上。关中盆地内新近系砂岩热储地温梯度高、导热率好、富水性好，根据盆地区域已钻地热井资料显示，该区地层自上而下为：新生界第四系秦川群(Q2-4 qc)、三门组(Q1 s)；新近系上新统永乐店群张家坡组(N2 z)、蓝田-灞河组(N2 l+b)、中新统高陵群(N1 gl)，砂页岩盖层隔热保温作用影响，构成了较好的热储结构，是在本发明中的双J型双层位水平采灌井组较为理想的地热开发方式。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述采灌井组包括：J型回灌井(1)和J型生产井(2)；
所述J型回灌井(1)包括从上到下依次连通的第一直井段(3)、第一斜井段(4)和第一水平段(5)；
所述J型生产井(2)包括从上到下依次连通的第二直井段(6)、第二斜井段(7)和第二水平段(8)；
所述第一直井段(3)和所述第二直井段(6)内均设置有套管(9)；
所述第一水平段(5)和所述第二水平段(8)连通；
所述J型回灌井(1)和所述J型生产井(2)的井口之间连接有换热系统(11)。
2.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述第一直井段(3)和所述第二直井段(6)的长度均为1500～2000m。
3.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述第二直井段(6)上部的井口外壁设置有隔热保温层(12)。
4.根据权利要求3所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述隔热保温段(12)的长度为400～600m。
5.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述第一直井段(3)和所述第二直井段(6)的间距为100～500m。
6.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，
所述第二水平段(8)的深度为2300～2500m，所述第一水平段(5)处于所述第二水平段(8)的正下方，且所述第一水平段(5)和所述第二水平段(8)的间距为300～500m。
7.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述J型采水井(2)的井口低于所述J型回灌井(1)的井口6～10m。
8.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述第一水平段(5)和所述第二水平段(8)的长度均大于等于1000m。
9.根据权利要求1所述的一种双J型双层位水平采灌井组，其特征在于，所述第一水平段(5)和所述第二水平段(8)的外侧通过G级油井水泥(13)完全封固；
所述第一水平段(5)和所述第二水平段(8)通过筛管砂体(10)压裂沟通。
10.一种双J型双层位水平采灌方法，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述双J型双层位水平采灌井组进行地热采集，所述方法包括：
钻井形成第一水平段(5)和第二水平段(8)连通的J型回灌井(1)和J型生产井(2)；
将换热介质从所述J型回灌井(1)井口注入，换热介质依次沿第一直井段(3)、第一斜井段(4)和第一水平段(5)进入地层，被地热储层的能量加热；
加热后的所述换热介质依次沿第二水平段(8)、第二斜井段(7)和第二直井段(6)，从所述J型生产井(2)井口涌出，进入换热系统换(11)换热降温；
降温后的所述换热介质原水重新进入所述J型回灌井(1)，进行闭式循环换热。
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