CN116545125B - 通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法及系统 - Google Patents
通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其通过识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层；从所述至少一个地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝，所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标人造裂缝；利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体，使得所述地层裂缝的裂缝宽度增大直至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；利用所述目标地层裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能。相应地，本发明还提供了一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的系统。
Description
优先权申请
本申请将作为后续专利申请(包括，但不限于，中国发明专利申请、中国实用新型申请、PCT申请、基于巴黎公约的国外申请)的优先权基础。
技术领域
本发明涉及地下储能领域，具体涉及一种通过不含油气的地层内已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法和系统。
背景技术
许多可再生能源如太阳能、风能具有日常和季节间歇性，电力输出不稳定，不适合提供基本负载电源，因此很难直接进入电网，解决储能问题是成功扩大可再生能源生产规模的关键所在。因此，如何能大规模地存储多余清洁电力，并且在阳光和风力供应都不足时稳定地传送电力仍是各国都在攻关的技术难题。
目前，大规模的电力存储方法，包括使用铅酸电池、锂离子电池、氢燃料电池、压缩空气储能以及抽水储能。其中，铅酸电池、锂离子电池和氢燃料电池储能，由于投资和维护成本较高，并没有得到大规模使用；抽水储能是把水从地势较低位置抽到较高位置，将电能转换为水的重力势能，因此抽水储能方法对地势结构有一定要求，无法应用在地势较为平坦的平原或丘陵地区；压缩空气储能是一项成熟的储能技术，但需要将废弃的矿山或地下洞穴作为储气媒介，因此只能在某些特定区域使用。
有鉴于此，提出了一种投资和维护成本较低，且适应多种地形的新的清洁电力存储方法。例如，公布号为CN114016988A，发明名称为通过地层进行储能和释能的方法和系统，其通过在不含油气的储能地层进行水力压裂施工，从而产生至少一个地层裂缝，然后向得到的地层裂缝中注入高压流体进行储能，再通过反排进行释能。这种直接在地层中进行水力压裂制造裂缝可以控制裂缝的数量和裂缝间的距离，使得储能和释能非常方便，并且可提前进行地层裂缝的设计。然而，对于一些本身就已存在地层裂缝的地层，这种方法就不再适用，因为这些已存在的地层裂缝的数量和裂缝间的距离等都变得不可控。
有鉴于此，当前亟需一种不仅投资和维护成本较低，且针对不含油气但已有原始地层裂缝的多种地质条件的清洁电力存储方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法及系统，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，其投资和维护成本较低，适用范围广。
为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：
本发明的第一方面，在于提供一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其包括步骤：
识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层；所述原始地层裂缝包括人造裂缝；
从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝；所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标人造裂缝；
利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体，使得所述目标地层裂缝的裂缝宽度增大直至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
利用所述目标地层裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能；
其中，从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标人造裂缝的步骤，具体包括步骤：
利用预设的监测设备获取所述储能地层中所述人造裂缝的第一监测数据；
通过裂缝扩展数值模型结合所述第一监测数据和预先获取到的所述人造裂缝的第一施工参数，计算所述储能地层中所述人造裂缝的原始长度、原始高度；
判断所述人造裂缝的原始长度、原始高度是否达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值，若是，将所述人造裂缝标记所述目标人造裂缝。
本发明的一些实施例中，所述通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法还包括步骤：判断所述目标人造裂缝的数量是否达到预设数量阈值；若未达到，将所述原始长度、所述原始高度未达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值的所述人造裂缝进出二次改造。
在本发明的一些实施例中，对所述人造裂缝进行二次改造的步骤包括：
根据预设的第三施工参数，通过井筒向所述人造裂缝注入流体，使得所述人造裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述人造裂缝沿其原始高度和原始长度方向扩展；
通过所述监测设备获取所述人造裂缝扩展过程中的第三监测数据；
根据所述第三施工参数和所述第三监测数据，结合裂缝扩展数值模型计算所述人造裂缝沿原始高度和原始长度延伸后的最新长度和最新高度；
判断所述最新长度和所述最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，则停止注入所述高压流体，得到所述目标人造裂缝。
预先通过目标储能量计算得到各种目标阈值，例如，目标人造裂缝的预设数量阈值，从而当识别出的目标裂缝数量未达到预设数量阈值，而又想到通过该人造裂缝进行储能时，通过二次改造来延长原始人造裂缝的长度和高度，使其成为符合相应目标阈值的目标人造裂缝，从而使得能够充分利用已有的地层裂缝进行储能，而无需再通过水力压裂来产生符合各个目标阈值的人造裂缝，大大降低了造价成本和工艺。
本发明的一些实施例中，所述原始地层裂缝还包括天然裂缝，相应地，所述至少一个目标地层裂缝还包括至少一个目标天然裂缝，从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标天然裂缝的步骤，具体包括步骤：
通过预设的监测设备获取所述储能地层中所述天然裂缝的第二监测数据，并根据所述第二监测数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；所述第二监测数据包括：测井数据和地震数据；
通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述至少一个天然裂缝内注入流体过程中所述至少一个天然裂缝的开启，并计算得到所述至少一个天然裂缝的储能量；
判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将对应的所述天然裂缝标记为目标天然裂缝。
本发明的一些实施例中，所述通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法还包括步骤：
当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时；
根据预设的第四施工参数通过井筒向所述天然裂缝内注入流体，使得所述天然裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述天然裂缝沿原始高度和原始长度方向扩展；
通过所述监测设备获取所述天然裂缝扩展过程中的第四监测数据；
根据所述第四施工参数和所述第四监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出所述天然裂缝延伸后的最新长度和最新高度；
判断所述天然裂缝延后的最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，停止注入流体，得到所述目标天然裂缝。
同上，通过改造天然裂缝来延长其长度和高度，使其成为符合相应目标阈值的目标天然裂缝，从而使得能够充分利用已有的地层裂缝进行储能，而无需再通过水力压裂来产生符合各个目标阈值的人造裂缝，大大降低了造价成本和工艺。
本发明的一些实施例中，所述监测设备为电磁测向仪、CT扫描仪、微Lambda测井、环形声波测井、成像测井(FMI)、全井眼地层微电阻率成像(FMI)、DSI偶极横波成像仪、微地震监测和井下电视仪(BHTV)中任一种或一种以上。
本发明的一些实施例中，利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体的步骤，具体包括：
根据预设的第二施工参数向所述至少一个目标地层裂缝内注入流体，使得所述目标地层裂缝内的裂缝压力逐渐升高；所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个所述目标人造裂缝和/或至少一个所述目标天然裂缝；
实时监测所述目标地层裂缝内的裂缝压力，并判断所述裂缝压力是否大于闭合压力，使得闭合状态的所述目标地层裂缝变为打开状态；
若所述裂缝压力大于所述闭合压力，调整所述第二施工参数，使得注入所述目标地层裂缝的流体压力大于所述闭合压力，且小于所述目标地层裂缝的扩展压力，从而使得所述目标地层裂缝的裂缝宽度逐渐变大至目标宽度。
当然，若该至少一个目标人造裂缝是经过二次改造得到的，或至少一个目标天然裂缝是经过改造得到的，由于改造得到的目标人造裂缝/目标天然裂缝当前处于打开状态，相应地，通过所述注入设备向该目标地层裂缝中注入高压流体时，只需要使得注入的流体压力大于所述闭合压力，且小于改造后得到的目标地层裂缝的扩展压力，从而使得改造得到的目标地层裂缝的裂缝宽度逐渐变大至目标宽度即可。
本发明的一些实施例中，第一、二、三、四施工参数包括：注入速率和进口井底压力。
本发明的第二方面，在于提供另一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，包括步骤：
识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层；所述原始地层裂缝包括处于闭合状态的天然裂缝；
从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝；所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标天然裂缝；
利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标天然裂缝中注入高压流体，使得所述目标天然裂缝的裂缝宽度增大直至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
利用所述目标天然裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能；
其中，从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标天然裂缝的步骤，具体包括步骤：
通过预设的监测设备获取所述储能地层中所述天然裂缝的第二监测数据，并根据所述第二监测数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；所述第二监测数据包括：测井数据和地震数据；
通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述天然裂缝内注入流体过程中所述天然裂缝的开启，并计算得到在所述高压流体的作用下，所述天然裂缝的宽度扩展至目标宽度时的储能量；
判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将对应的所述天然裂缝标记为目标天然裂缝。
本发明的一些实施例中，所述通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法还包括步骤：
当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时；
根据预设的第四施工参数通过井筒向所述天然裂缝内注入流体，使得所述天然裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述天然裂缝沿原始高度和原始长度方向扩展；
通过所述监测设备获取所述天然裂缝扩展过程中的第四监测数据；
根据所述第四施工参数和所述第四监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出所述天然裂缝延伸后的最新长度和最新高度；
判断所述天然裂缝延后的最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，停止注入流体，得到所述目标天然裂缝。
本发明的第三方面，在于提供一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的系统，其包括：
地层识别装置，用于识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的储能地层；所述至少一个原始地层裂缝包括处于闭合状态的天然裂缝，和/或，处于闭合状态的人造裂缝；
地层裂缝筛查装置，用于从所述地层识别装置所识别到的至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝，所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标人造裂缝，和/或，至少一个目标天然裂缝；
注入装置，用于向所述地层裂缝筛查装置所筛查得到的所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体，使得所述至少一个目标地层裂缝的裂缝宽度增大至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
发电装置，用于当所述目标地层裂缝中的高压流体在所述地层裂缝闭合过程中岩石挤压作用下进行反排时，在所述高压流体的驱动下将所述地层岩石弹性变形能转变为电能。
本发明的一些实施例中，所述地层裂缝筛查装置具体包括：
监测设备，用于对所述地层进行监测，以获取所述地层中已有的至少一个所述地层裂缝的监测数据；所述监测数据包括所述人造裂缝的第一监测数据，和/或，所述天然裂缝的第二监测数据；
数据获取模块，用于获取所述储能地层中已有的所述人造裂缝的第一施工参数；
第一计算模块，用于通过裂缝扩展数值模型结合所述第一监测数据和所述第一施工参数，计算所述人造裂缝的裂缝数量、原始长度、原始高度；
第一控制模块，用于判断所述人造裂缝的原始长度、原始高度是否达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值，若是，将相应的所述人造裂缝标记为目标人造裂缝，并触发所述注入装置向所述目标人造裂缝中注入高压流体。
本发明的一些实施例中，所述第一控制模块还用于当判断出所述人造裂缝的原始长度、原始高度未达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值时，触发所述注入装置对所述人造裂缝进行二次改造。
本发明的一些实施例中，所述第二监测数据包括：测井数据和地震数据；所述地层裂缝筛查装置还包括：
第二计算模块，用于通过所述测井数据和所述地震数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；
第三计算模块，用于通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
第四计算模块，用于利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述天然裂缝内注入流体过程中，所述天然裂缝的开启，并计算得到所述天然裂缝的储能量；
第二控制模块，用于判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将对应的所述天然裂缝标记为目标天然裂缝，并触发所述注入设备向所述目标天然裂缝内注入高压流体；或者，当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时，触发所述注入装置对所述天然裂缝进行改造。
有益效果：本发明通过识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层，然后从中识别出符合储能要求的至少一个地层裂缝(例如，至少一个人造裂缝，和/或至少一个天然裂缝)；再利用电能驱动注入设备向地层裂缝中注入高压流体，使得地层裂缝的裂缝宽度增大，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储，进而实现低投资和低维护成本的储能。其中，上述步骤中的电能来源于风力发电或太阳能发电等可再生能源，也可以来源于传统的火力或水力发电。
相较于现有技术中通过直接在储能地层中进行水力压裂施工，得到想要的人造裂缝，也即通过可控的地层裂缝(水力压裂施工可对裂缝数量、裂缝间距、宽度、长度和高度等各参数进行控制)来进行储能和释能。本发明中利用地层中已有地层裂缝来进出储能或释能，由于进行储能和释能的地层裂缝是地层中已有，即地层裂缝的数量和几何尺寸等很多参数都是既定的，不可控的，因此，本发明的核心在于：在既有的不可控地层裂缝中筛查出目标地层裂缝(例如，至少一个目标人造裂缝，和/或，至少一个目标天然裂缝)，并利用其进行储能。相较于直接进行水力压裂施工的方式，本发明的方法由于无需进行水力压裂施工，降低了施工难度，并且投资和维护成本等更低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1a为本发明一示例性实施例中通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法的流程示意图；
图1b为本发明又一示例性实施例中通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法的流程示意图；
图2为本发明中从原始地层裂缝中筛查出至少一个目标人造裂缝的流程示意图；
图3为本发明中对人造裂缝进行二次改造的流程示意图；
图4为本发明一示例性实施例的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能系统的功能模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本说明书中，某些实施方式可能以一种处于某个范围的格式公开。应该理解，这种“处于某个范围”的描述仅仅是为了方便和简洁，且不应该被解释为对所公开范围的僵化限制。因此，范围的描述应该被认为是已经具体地公开了所有可能的子范围以及在此范围内的独立数字值。
本文中的“流体”可以是但不限于气体、液体、乳浊液、浆体和具有类似于液体流动的流动特性的固体颗粒流。例如，流体可以包括具有化学添加剂的水基液体。此外，化学添加剂可以包括但不限于酸、凝胶、氯化钾、表面活性剂等。
本文中的“地层”或“储层”是地下多孔和可渗透的岩层(例如，页岩地层、砂岩地层、碳酸盐岩地层等)，可充当流体的储存空间。通常这些流体可以是水、烃类或气体。本文中，将这种多孔且可渗透，并可存储高压流体的岩层统称为“储能地层”。其中，页岩地层由于能够长时间在其内部裂缝中存储流体，因此，本文中以页岩地层作为优选实施例，对本申请的储能和释能方法和系统进行说明。
本文中的“原始地层裂缝”是指已经经过水力压裂改造得到的岩石开口缝隙，或者该储能地层中天然存在的，且不含油气的裂缝，并且，这些原始地层裂缝都处于闭合状态。
本文中的“改造”或“二次改造”是指储能地层中已有的原始地层裂缝在外力作用(例如高压流体)下沿其原始的高度和长度方向进行延伸扩展，但其宽度、裂缝间距和裂缝数量不变。
本文中的“井底压力(bottom-hole pressure)”是指井筒内水力压裂裂缝(地层裂缝)起始深度或深度附近的压力。当摩擦损失可以忽略时，井底压力等于水力压裂裂缝的裂缝压力。
本文中的“井筒”是指在地层中钻出或插入导管而形成的洞。一般情况下，井筒是圆柱形的，因此井筒的截面可能是圆形的。另外，井筒可能有任何其他截面。井筒可以是裸眼的,即裸眼井筒(open-hole wellbore)，也可以对井筒内壁胶结套管制成套管井筒(cased wellbore)。
本文中的“地层裂缝的宽度”是指垂直地层裂缝面方向上两壁的相对位移距离。当假定地层裂缝为圆形(或在工程实践中可认为该地层裂缝为圆形或近似圆形)时，地层裂缝的“扩展半径”是指该圆形的半径。
本文中的“闭合状态”是指该地层裂缝的裂缝压力小于“裂缝闭合压力”或“闭合压力”的状态。例如，开采枯竭的原油气储层内的人造裂缝/天然裂缝，由于裂缝内无流体也无原油，因此，人造裂缝/天然裂缝处于不继续闭合、不扩张也不扩展的状态。又如，反排过程中，随着流体被排出，地层裂缝逐渐闭合的状态。
本文中的“开启”或“打开状态”是指原本处于“闭合状态”的地层裂缝，在外力作用下(例如高压流体的作用下)其裂缝压力大于“裂缝闭合压力”或“闭合压力”的状态。例如，原本处于闭合状态的地层裂缝，在外力作用下(例如高压流体作用下)，其裂缝压力逐渐增大的过程，以及当裂缝压力大于扩展压力使得裂缝沿原始长度和/或高度方向扩展的状态。
本文中的“恒定”或“不变”并不意味着所指定的项目的绝对变化为零，而是用于指定的项目的变化非常小，在工程实践可以认为该项目保持恒定。例如，本文中“井底压力不变”一词也有“近似恒定的井底压力”的含义，或者，本文中的“扩展半径保持不变”实际上是指地层裂缝的“扩展半径”在高压流体的作用下，“基本保持不变”或者“近似恒定”，或者，本文中的“地层裂缝的宽度不变”实际上是指“地层裂缝的宽度”在高压流体的作用下，“基本保持不变”或者“近似恒定”。还应当认识到，在本公开中使用的词语“相等/等于”并不意味着指定的项目完全相同，而是用于指定在工程实践中具有可忽略的差异的两个项目。例如，本披露中的“相等/等于”一词也可以有“近似相等/等于”的含义。
实施例一:页岩分布广泛且渗透率极低，在石油天然气领域，页岩地层通常被看作常规油气藏的上覆密封层，可以防止油气向上运移从而挥发到地面。同时，页岩地层本身也可作为流体的存储介质，且由于页岩地层极低的渗透率，可以长时间储存内部地层裂缝中的高压流体，只有极少量的流体会滤失到地层岩石孔隙中，比如美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)长达几十年把带有放射性的流体废料注入页岩地层的人造地层裂缝中从而达到永久保存的目的。优选地，本发明通过将高压流体存储在多孔且可渗透的页岩地层已有的原始地层裂缝中，例如，人造裂缝(即已经经过水力压裂施工形成的地层裂缝)或者天然裂缝中，从而实现长时间能量存储的目的，即将页岩地层作为储能地层。当然，本发明还可以应用于其他多孔和可渗透的岩层。
参见图1a，为本发明一示例性实施例的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法的流程图，具体地，该方法包括步骤：
S101中，识别不含油气，且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层(即储层)。
在一些实施例中，不含油气的储能地层包括：已经经过水力压裂改造且开采枯竭的原油气储层(depleted oil and gas formations)。即该储能地层内已有至少一个人造裂缝(例如，水力压裂施工形成的地层裂缝)，并且由于已经开采枯竭，该人造裂缝当前处于闭合状态。
当然，在另一些实施例中，该不含油气的该储能地层也可以包括：已存在至少一个天然裂缝的储能地层。当然，该不含油气的储能地层中可能既存在至少一个人造裂缝，也可能存在至少一个天然裂缝。
在一些实施例中，可利用测井手段和地震信息识别和预测地层内天然裂缝和人造裂缝。例如，电磁测向仪、CT扫描仪、微Lambda测井、环形声波测井、成像测井(FMI)、全井眼地层微电阻率成像(FMI)、DSI偶极横波成像仪、微地震监测和井下电视仪(BHTV)等，这些方法和设备能测量出储层裂缝的倾角、走向、宽度、视孔隙度，以及裂缝的充填与开启程度，甚至能识别出微裂缝及亚微观裂缝。
当然，非线性理论方法也可以检测和识别地层天然裂缝和人造裂缝，如分形理论、神经网络等技术方法，这些方法能够描述裂缝的分布规律和分维特征，以及裂缝网络的连通性。
根据构造应力的分析也可以预测地层内天然裂缝和人造裂缝，如应用构造面主曲率研究油气藏裂缝问题，用屈曲薄板模拟纵弯褶皱的力学模型，建立断层古应力场解析计算方法，以及利用数值模拟方法研究构造应力场对裂缝发育的影响。
S102，从步骤S101中的至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标人造裂缝。
在一些实施例中，通常会预先根据储能要求，例如储能量和经济成本等规划进行储能的地层裂缝的各项参数，例如，目标长度阈值、目标高度阈值和目标裂缝数量等。因此，当识别到的人造裂缝相应的参数达到上述各目标值时，则说明其符合储能要求，因此，可直接向其内注入高压流体以改变其宽度(即使其发生形变)从而进行储能，否则，不符合储能要求。
具体地，参见图2，该步骤S102包括步骤：从监测设备中获取步骤S101中识别到的人造裂缝的第一监测数据；通过裂缝扩展数值模型结合该第一监测数据和预先获取到的第一施工参数(例如，注入速率、井口井底压力等)，计算出该储能地层中人造裂缝的数量，以及每条人造裂缝的原始长度和原始高度，并判断各人造裂缝的原始长度、原始高度是否达到(即等于或大于)预设的目标长度阈值、目标高度阈值，若是，将其标记为目标人造裂缝，否则继续筛查直至筛查出目标人造裂缝。
在一些实施例中，如前所述，上述第一监测数据是利用各种监测设备：电磁测向仪、CT扫描仪、微Lambda测井、环形声波测井、成像测井(FMI)、全井眼地层微电阻率成像(FMI)、DSI偶极横波成像仪、微地震监测和井下电视仪(BHTV)等得到的。具体地，其包括：地层中人造裂缝的倾角、走向、宽度、视孔隙度，以及裂缝的充填与开启程度等。
在一些实施例中，上述该第一施工参数包括注入速率，井口井底压力。通常，可预先获取到该地层中已有各个人造裂缝的第一施工参数。
在另一些实施例中，若最终筛查出的目标人造裂缝的数量小于预设的目标人造裂缝数量阈值(通常，会预先根据当前的储能需求，例如储能量和经济成本等预先计算了存储相应的储能量所需的目标人造裂缝数量，得到该目标人造裂缝数量阈值，也即预设数量阈值)时，还可对不符合预设目标阈值(例如，原始长度和/或原始高度未达到相应的目标长度阈值和/或目标高度阈值的人造裂缝)的人造裂缝，即未标记为目标人造裂缝的其余人造裂缝进行二次改造。具体地，二次改造的人造裂缝的数量可以是当前目标人造裂缝数量与预设数量阈值之差，也可以根据当前的目标储能量进行设定。
具体地，参见图3，对人造裂缝进行二次改造的步骤具体包括：根据预设的第三施工参数，通过井筒往人造裂缝注入流体，使得人造裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得该人造裂缝沿其原始高度和原始长度方向扩展；根据预设的第三施工参数，以及实时监测得到的第三监测数据，结合裂缝扩展数值模型计算该人造裂缝沿原始高度和原始长度延伸后的最新长度和最新高度；然后判断最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，则停止注入高压流体，得到目标人造裂缝，否则继续注入高压流体使其沿原始高度和原始长度延伸，使得该人造裂缝经过二次改造为目标人造裂缝。
S103，利用电能驱动注入设备向至少一个目标人造裂缝中注入高压流体，使得至少一个目标人造裂缝的裂缝宽度增大，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储。
在一些实施例中，该步骤S103具体包括：根据预设的第二施工参数向目标人造裂缝内注入流体，使得裂缝压力逐渐升高；实时监测该目标人造裂缝内的裂缝压力，并判断该裂缝压力是否大于闭合应力(也即地层的最小主应力或闭合压力)，若是，调整该第二施工参数，使得注入该目标人造裂缝的流体压力大于闭合压力，且小于所述地层裂缝的扩展压力，从而使得所述目标地层裂缝的裂缝宽度逐渐变大，直至目标宽度，否则，继续监测。
在一些实施例中，由于该目标人造裂缝原本处于闭合状态，因此，初始注入该闭合状态的目标人造裂缝的流体压力要小于闭合压力。但随着流体的持续注入，目标人造裂缝内的裂缝压力会逐渐升高，并最终超过闭合压力，使得闭合状态的目标人造裂缝变为打开状态，也即开启/打开该目标人造裂缝。当然，若该目标人造裂缝本身就是二次改造得到的，由于其本身就处于打开状态，因此，注入流体时，只需要使得裂缝压力大于闭合压力，且小于扩展压力，以使得该目标地层裂缝的裂缝宽度逐渐变大，直至目标宽度即可。
在一些实施例中，第二施工参数包括：流体的注入速率和总体注入体积，具体地，可通过调节注入设备注入高压流体的速率或注入的流体量调整流体压力，并可通过预先安装的压力监测装置来监测流体压力。
优选地，在一些实施例中，可预先流体中可加入一种或多种添加剂(也即，可在注入地层裂缝的流体中加入一种或多种添加剂)，例如，杀菌剂、除垢剂、矿物盐(如，KCl,NaCl,CaCl2,NaSiO4等)以及防滤失剂，其中，矿物盐用于平衡储能地层的电解质。
在一些实施例中，可通过预先安装的压力监测装置来监测裂缝压力。
在一些实施例中，通过调整第二施工参数(例如，流体的注入速率、体积等)，使得注入的流体压力大于地层的闭合压力，且小于目标人造裂缝的扩展压力，使得该目标人造裂缝的裂缝宽度逐渐变大，且扩展半径保持不变或保持恒定(由于流体压力小于地层裂缝的扩展压力，因此，目标人造裂缝不会发生扩展，即保持裂缝半径不变或恒定，其长度和高度也不会发生变化)，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储。
当然，在另一些实施例中，地层裂缝/目标人造裂缝的扩展半径保持不变或保持恒定可以理解为在一段时间内保持不变或恒定。例如，因高压流体的作用，使得地层裂缝的宽度发生变化时，其扩展半径也会逐渐发生变化(也即继续发生扩展)，但在一定时间内(例如，一小时)，扩展半径的变化在工程实践中可以忽略不计；或者，因高压流体的作用，使得地层裂缝进行扩展时，但经过一定时间，该高压流体中所添加的颗粒物体等会将继续扩展的裂缝进行填充或部分填充。
优选地，在一些实施例中，储能地层的闭合压力可以通过小型压裂(DiagnosticFracturing Injection Test)或回流辅助小型压裂(Rapid Injection-Flowback Test)测试获得。地层裂缝的扩展压力可以通过分析水力压裂施工停泵后压降曲线的瞬时关井压力(Instantaneous Shut-In Pressure)获得。
S104，判断至少一个目标地层裂缝的宽度是否等于或大于预设的目标宽度，若是，执行步骤S105；否则执行步骤S103。
S105，停止向至少一个目标地层裂缝注入高压流体，从而保持井底压力不变或变化小到可以忽略，使得目标地层裂缝的宽度不变或变化小到可以忽略。
在一些实施例中，地层裂缝的宽度根据地层裂缝的高度、地层裂缝的扩展半径和井底压力计算得到，可以理解的是，地层裂缝中不同位置的宽度并不相等，优选地，在一些实施例中，步骤S104中的“地层裂缝的宽度”是指所有地层裂缝的平均宽度；当然，在其他实施例中，步骤S104中的“地层裂缝的宽度”也可以是指任一地层裂缝的宽度。
例如，在一些实施例中，在向地层裂缝注入高压流体的过程中，获取所有地层裂缝的宽度数据，并对所有地层裂缝的宽度进行平均得到所有地层裂缝的平均宽度，当该平均宽度等于或大于预设的目标宽度时，即停止向注入设备供电，以使得注入设备停止向地层裂缝注入高压流体。
在一些实施例中，地层裂缝的目标宽度由专业人员预先根据储能地层的力学特性和不同的储能需求进行设定，在保证地层裂缝具有一定存储能力的同时，避免地层裂缝的宽度过大对储能地层造成损伤。可以理解的是，由于存在多个地层裂缝，为避免地层裂缝的宽度过大而对储能地层造成损伤，优选地，当监测到(或判断出)存在有一个地层裂缝的宽度等于或大于预设的目标宽度时，即停止向至少一个地层裂缝注入高压流体，从而保持井底压力不变或变化小到可以忽略，使得裂缝宽度不变或变化小到可以忽略。
S107，利用地层裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能。
在一些实施例中，执行步骤S107之前，还包括步骤：S106，监测是否有发电需求，且当监测到有发电需求时，执行步骤S107；否则，继续监测是否有发电需求。
[1].进一步地，利用因至少一个地层裂缝闭合反排的高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将地层岩石弹性变形能转变为电能。进一步地，将该发电设备接入电网，即可实现稳定地对用电设备进行供电。
通过步骤S103-S107的往复循环即可实现电能的循环储存和释放，例如，白天把过剩的太阳能电力以储能地层裂缝周围岩石的弹性变形能存储起来，在夜间无法进行太阳能发电时，则将储能地层的弹性变形能再转化为电能，并释放到电网进行供电，当然，该电能还可来源于风力发电或其他方式发电。
实施例二：参见图1b，为本发明又一示例性实施例的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法的流程图，具体地，该方法包括步骤上述实施例一中各个步骤，不同的是，本实施例中的该方法中步骤S102中是从该储能地层中筛查出至少一个目标天然裂缝，相应地，S103中是向目标天然裂缝中注入高压流体，使得至少一个目标天然裂缝的裂缝宽度增大，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储，S104中判断的是目标天然裂缝的宽度是否达到预设的目标宽度，若是S105中停止向该天然裂缝中注入流体，从而保持井底压力不变或变化小到可以忽略，使得目标地层裂缝的宽度不变或变化小到可以忽略；S107中是利用该天然裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能。
在一些实施例中，从该储能地层中的至少一个原地地层裂缝中筛查出至少一个目标天然裂缝的步骤，具体包括：
通过测井和地震数据反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；
通过构造应力分析，获得该储能地层三维应力分布；
利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述至少一个天然裂缝中注入流体过程中所述至少一个天然裂缝的开启，并计算得到在高压流体作用下，至少一个天然裂缝的宽度增大至目标宽度时的储能量；
判断所述储能量是否达到目标储能量，若是，将对应的所述天然裂缝标记为目标天然裂缝。
进一步地，当判断出该至少一个天然裂缝的储能量未达到目标储能量时，还可对该天然裂缝进行改造，具体地，对天然裂缝进行改造的步骤包括：
根据预设的第四施工参数，通过井筒向该天然裂缝内注入流体，使得该天然裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得该天然裂缝沿原始高度和原始长度方向扩展；
根据该第四施工参数和实时监测到的监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出该天然裂缝延伸后的最新长度和最新高度；并判断该天然裂缝延后的最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，停止注入流体，否则继续注入流体。
在实际应用中，可根据不同的储能需求和储能地层的力学特性来确定地层裂缝的扩展程度，例如，若需要储存较多的能量，则需要设计较长的地层裂缝，若需要储存相对较少的能量，则需要设计较短的地层裂缝，因此，可预先根据实际需求来设定目标地层裂缝的参数，例如目标长度阈值，目标高度阈值以及目标裂缝数量阈值，从而当判断出识别出的地层裂缝达到想要的目标阈值时，则直接向其内注入高压流体，以使其宽度增大至目标宽度，从而进行储能；当然，若识别出的地层裂缝未达到想要的目标阈值时，则可向其注入高压流体进行改造，即使其沿高度或长度方向扩展，直至其符合相应的目标阈值为止。
在一些实施例中，利用电能驱动注入设备向至少一个目标天然裂缝中注入高压流体的步骤，具体包括：
根据预设的第二施工参数向所述目标天然裂缝内注入流体，使得所述目标天然裂缝内的裂缝压力逐渐升高；
实时监测所述目标天然裂缝内的裂缝压力，并判断裂缝压力是否大于闭合压力，使得闭合状态的目标天然裂缝变为打开状态；
若所述裂缝压力大于所述闭合压力，调整所述第二施工参数，使得注入所述目标天然裂缝的流体压力大于所述闭合压力，且小于所述目标天然裂缝的扩展压力，从而使得所述目标天然裂缝的裂缝宽度逐渐变大至目标宽度。
当然，若该目标天然裂缝是经过改造得到的，由于该天然裂缝当前本身就处于打开状态，相应地，通过所述注入设备向该目标天然裂缝中注入高压流体时，只需要使得注入的流体压力大于所述闭合压力，且小于所述目标天然裂缝的扩展压力，从而使得所述目标天然裂缝的裂缝宽度逐渐变大至目标宽度即可。
通常，在输入流体过程中，储能过程中，甚至反排过程中，由于流体的滤失，因此，最终反排所得到的电能可能只有目标储能量有所损耗，例如只有目标储能量的70％-80％。，故而，为了尽可能地降低因为滤失而导致最终反排得到的电能较低，因此，可通过增大目标天然裂缝的目标长度，和/或目标宽度，和/或预设数量阈值，具体地，可在模拟计算计算天然裂缝的储能量的同时，也计算该天然裂缝的流体滤失量，从而根据该流体滤失量、储能量，以及目标储能量计算得到目标天然裂缝的数量、目标长度阈值和目标高度阈值。
当然，在另一些实施例中，为了降低地层裂缝内的高压流体向周围岩石滤失的速率，使得储能地层内的地层裂缝具备长时间存储高压流体的能力，向注入裂缝中的高压流体中添加有防滤失剂。
优选地，在一些实施例中，防滤失剂可以包括：至少一种高分子聚合物，和/或至少一种树脂，和/或至少一种凝胶等添加剂，防滤失剂注入地层裂缝后,覆盖在地层裂缝表面，形成渗漏率极低的盖层，此外，防滤失剂还可以是具有堵塞储能地层岩石基质孔道效果的颗粒，比如微纳米材料，颗粒在滤失过程中填塞到地层裂缝周围的岩石基质孔道中，降低储能地层的渗透率，起到防滤失效果。
在一些实施例中，防滤失剂可以包括：至少一种硅酸盐，和/或至少一种硫酸盐，和/或至少一种磷酸盐，和/或至少一种草酸盐，硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐、草酸盐可与地层矿物阳离子反应生成沉淀物堵塞地层岩石基质孔道。
当然，在另一些实施例中，也可从地层已有的原始地层裂缝中同时选择至少一个目标人造裂缝和至少一个目标天然裂缝进行储能(本发明中对识别目标人造裂缝和目标天然裂缝的顺序并不进行限制，可根据实际需要调整)，而目标人造裂缝和目标天然裂缝各自的预设数量阈值，以及相应的目标长度阈值、目标高度阈值也是根据当前的储能需求进行设定的；当然，若相应的目标人造裂缝和/或目标天然裂缝的数据未达到各自的预设数量阈值时，还可对已有的人造裂缝进行二次改造，和/或对天然裂缝进行改造，其具体的改造方式与上述实施例一和二中相应的改造方式相同，这里不再赘述。
实施例三：本发明还提供了一种通过地层已有原始地层裂缝进行存储和释能的系统，参见图4，装置包括：
地层识别装置02，用于识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层；其中，该原始地层裂缝包括天然裂缝，和/或，处于闭合状态的人造裂缝；
地层裂缝筛查装置04，用于从地层识别装置02所识别到的至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝；其中，该至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标人造裂缝，和/或，至少一个目标天然裂缝；
注入装置06，用于向至少一个目标地层裂缝中注入高压流体，使得至少一个目标地层裂缝的裂缝宽度增大至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
发电装置12，用于当目标地层裂缝中的高压流体在所述目标地层裂缝闭合过程中岩石挤压作用下进行反排时，在所述高压流体的驱动下将所述地层岩石弹性变形能转变为电能。
在一些实施例中，该系统还包括：蓄水池14，与注入装置06相连，用于存储流体。
进一步地，在一些实施例中，蓄水池与原始地层裂缝对应的井筒之间通过反排管道相连，且井筒或反排管道内设置有用于控制井筒或反排管道开启(即流通)或关闭(即不流通)的控制阀门，相应地，该系统还包括：发电需求监测装置，与控制阀门相连，用于监测是否有发电需求，当监测到有发电需求时，生成表示开启反排管道的控制阀门的第一控制指令，并发送到控制阀门，以控制该控制阀门开启，即使得蓄水池和井筒相连通，否则，继续监测是否有发电需求。[2].具体地，在一些实施例中，蓄水池和井筒之间的该反排管道常态为关闭状态/不流通状态(具体地，反排管道内的阀门常态为关闭状态)，当发电装置12接收到发电需求监测装置发送来的一个表示开启反排管道对应的控制阀门的第一控制指令(例如，来自于与发电装置12相连的电网或其他控制系统的控制指令，或由工作人员发出的控制指令)时，发电装置12将打通井筒和蓄水池之间的反排管道(具体地，开启该反排管道对应的控制阀门)，使得在岩石挤压作用下，地层裂缝内的高压流体经过反排管道被反排到蓄水池中，并驱动发电装置12的叶轮转动以进行发电，若发电装置12没有收到表示开启反排管道的控制阀门的控制指令，则该发电装置12始终将反排管道保持关闭状态，此时，发电需求监测装置继续监测是否有供电需求，当然，在另一些实施例中，可以由工作人员判断是否有供电需求，并由工作人员自行控制注入/反排管道内阀门的开闭。
在一些实施例中，该地层裂缝筛查装置04具体包括：
监测装置，用于对储能地层进行监测，以获取储能地层中已有的至少一个原始地层裂缝的监测数据；具体地，该监测数据包括所述人造裂缝的第一监测数据，和/或，所述天然裂缝的第二监测数据；
数据存储模块，用于存储预先获取到的该储能地层中已有的人造裂缝的第一施工参数；
第一计算模块，与监测装置和数据存储模块相连，用于基于裂缝扩展数值模型结合上述第一监测数据和第一施工参数，计算人造裂缝的原始长度、原始高度；
第一控制模块，与第一计算模块、注入装置06相连，用于判断人造裂缝的原始长度、原始高度是否达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值，若是，将相应的该人造裂缝标记为目标人造裂缝，并触发注入装置向目标人造裂缝中注入高压流体；或者，当判断出人造裂缝的原始长度、原始高度未达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值时，触发注入装置向目标人造裂缝中注入高压流体，对该人造裂缝进行二次改造。当然，当改造得到目标人造裂缝时，第一控制模块还用于触发注入装置向目标人造裂缝注入高压流体，以进行储能。
在一些实施例中，该地层裂缝筛查装置还包括：
第二计算模块，用于通过所述测井数据和所述地震数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；
第三计算模块，用于通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
第四计算模块，用于利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向该至少一个天然裂缝内注入流体过程中，该至少一个天然裂缝的开启，并计算得到该至少一个天然裂缝的储能量；
第二控制模块，用于判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将该至少一个天然裂缝标记为目标天然裂缝，并触发所述注入设备向所述目标天然裂缝内注入高压流体；或者，当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时，触发所述注入装置对该至少一个天然裂缝进行改造。当然，当改造得到目标天然裂缝时，第二控制模块还用于触发注入装置向目标天然裂缝注入高压流体，以进行储能。
在一些实施例中，该地层裂缝筛查装置还包括：第二控制装置10，与注入装置06相连，用于判断至少一个目标地层裂缝的宽度是否等于或大于预设的目标宽度，若是，生成表示停止注入高压流体的第三控制指令，并发送至注入装置06，以使得注入装置06停止向至少一个目标地层裂缝注入高压流体，使得目标地层裂缝的宽度保持不变。
在一些实施例中，第二控制装置10也用于监测注入装置06的供电是否充足，若否，生成表示停止注入高压流体的第三控制指令，并发送至注入装置06，以使得注入装置06停止向至少一个目标地层裂缝注入高压流体，使得目标地层裂缝的宽度保持不变。
具体地，在一些实施例中，注入装置06安装在注入管道(即连通蓄水池和井筒，且供流体注入的管道)内，当注入装置06停止向至少一个地层裂缝注入高压流体后，注入装置06使得注入管道处于关闭状态/不流通状态，具体地，注入装置06关闭注入管道内的阀门。
在一些实施例中，注入装置06包括：
流体注入模块062，用于向至少一个地层裂缝注入高压流体；
压力监测模块064，用于实时监测注入的流体压力；
压力判断模块066，与流体注入模块062和压力监测模块064相连，用于判断注入的流体压力是否大于储能地层闭合压力，且小于地层裂缝的扩展压力，若是，压力判断模块066无操作，否则，压力判断模块066生成表示调节第二施工参数(即流体注入模块062的工作参数)的第四控制指令，并发送至流体注入模块062，以控制流体注入模块062调整第二施工参数，使得当前流体压力的大小始终保持在裂缝扩展压力和储能地层闭合压力之间。
在一些实施例中，压力判断模块066还用于在对天然裂缝/人造裂缝进行改造中，判断天然裂缝/人造裂缝的内的裂缝压力是否大于裂缝扩展压力，若是，压力判断模块066无操作，否则，压力判断模块066生成表示调节第三施工参数/第四施工参数(即流体注入模块062的工作参数)的第五控制指令，并发送至流体注入模块062，以控制流体注入模块062调整第三施工参数/第四施工参数，使得天然裂缝/人造裂缝的内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得天然裂缝/人造裂缝沿原始高度和原始长度方向扩展，即对天然裂缝/人造裂缝进行改造。
在一些实施例中，上述第二控制装置10还用于监测注入装置根据第四施工参数和监测设备实时监测到的第四监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出天然裂缝延伸后的最新长度和最新高度，或者根据第三施工参数和监测设备实时监测到的第三监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出人造裂缝延伸后的最新长度和最新高度；以及判断天然裂缝/人造裂缝延后的最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，且当判断出最新长度和最新高度达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值时，控制注入模块停止注入流体。
优选地，为了简化系统，在一些实施例中，发电装置12与注入装置中06的流体注入模块062为同一设备，也即注入管道和反排管道为同一管道，例如，在一些实施例中，该系统中无需另外设置发电装置12，其中，流体注入模块062设置在蓄水池14与井筒相连的管道中，当向注入装置06供电，并开启流体注入模块062时，流体注入模块062驱动蓄水池14中的流体进入地层裂缝中，此时，流体注入模块062(也即发电装置12)将蓄水池与井筒之间的管道保持关闭状态，当监测到有发电需求时，流体注入模块062(即发电装置12)接收到一个外部发送来的表示供电需求的控制指令，然后该流体注入模块062打通连接蓄水池和井筒之间的管道，使得地层裂缝内的高压流体在岩石挤压作用下通过该管道反排到蓄水池14中，并推动设置管道中的流体注入模块062的叶轮转动发电。
本发明第三方面在于，提供了一种非临时的计算机程序产品，其中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，控制计算机程序产品所在设备执行如实施例一所述方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，包括步骤：
识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层；所述原始地层裂缝包括人造裂缝；
从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝；所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标人造裂缝；
利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体，使得所述地层裂缝的裂缝宽度增大直至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
利用所述目标地层裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能；
其中，从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标人造裂缝的步骤，具体包括步骤：
利用预设的监测设备获取所述储能地层中所述人造裂缝的第一监测数据；
通过裂缝扩展数值模型结合所述第一监测数据和预先获取到的所述人造裂缝的第一施工参数，计算所述储能地层中所述人造裂缝的原始长度、原始高度；
判断所述人造裂缝的原始长度、原始高度是否达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值，若是，将所述人造裂缝标记所述目标人造裂缝；
判断筛查出的所述目标人造裂缝的数量是否达到预设数量阈值；若未达到，将所述原始长度、原始高度未达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值的所述人造裂缝进行二次改造；具体地，对所述人造裂缝进行二次改造的步骤包括：
根据预设的第三施工参数，通过井筒向所述人造裂缝注入流体，使得所述人造裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述人造裂缝沿其原始高度和原始长度方向扩展；
通过所述监测设备获取所述人造裂缝扩展过程中的第三监测数据；
根据所述第三施工参数和所述第三监测数据，结合裂缝扩展数值模型计算所述人造裂缝沿原始高度和原始长度延伸后的最新长度和最新高度；
判断所述最新长度和所述最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，则停止注入所述高压流体，得到所述目标人造裂缝。
2.根据权利要求1所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，所述原始地层裂缝还包括处于闭合状态的天然裂缝，相应地，所述至少一个目标地层裂缝还包括至少一个目标天然裂缝，从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标天然裂缝的步骤，具体包括步骤：
通过预设的监测设备获取所述储能地层中所述天然裂缝的第二监测数据，并根据所述第二监测数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；所述第二监测数据包括：测井数据和地震数据；
通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述至少一个天然裂缝内注入流体过程中所述至少一个天然裂缝的开启，并计算得到在所述高压流体的作用下，所述至少一个天然裂缝的宽度扩展至目标宽度时的储能量；
判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将所述至少一个天然裂缝标记为目标天然裂缝。
3.根据权利要求2所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，还包括步骤：
当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时，对所述天然裂缝进行改造；具体地，对所述天然裂缝进行改造的步骤包括：
根据预设的第四施工参数通过井筒向所述天然裂缝内注入流体，使得所述天然裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述天然裂缝沿原始高度和原始长度方向扩展；
通过所述监测设备获取所述天然裂缝扩展过程中的第四监测数据；
根据所述第四施工参数和所述第四监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出所述天然裂缝延伸后的最新长度和最新高度；
判断所述天然裂缝延后的最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，停止注入流体，得到所述目标天然裂缝。
4.根据权利要求1至3中任一所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体的步骤，具体包括：
根据预设的第二施工参数向所述目标人造裂缝内注入流体，使得所述目标地层裂缝内的裂缝压力逐渐升高；
实时监测所述目标地层裂缝内的裂缝压力，并判断所述裂缝压力是否大于闭合压力，使得闭合状态的所述目标地层裂缝变为打开状态；
若所述裂缝压力大于所述闭合压力，调整所述第二施工参数，使得注入所述目标地层裂缝的流体压力大于所述闭合压力，且小于所述目标地层裂缝的扩展压力，从而使得所述目标地层裂缝的裂缝宽度逐渐变大至目标宽度。
5.根据权利要求4所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，第一、二、三、四施工参数包括：注入速率和进口井底压力；和/或，所述监测设备为电磁测向仪、CT扫描仪、微Lambda测井、环形声波测井、成像测井、DSI偶极横波成像仪、微地震监测和井下电视仪中任一种或两种以上。
6.一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，包括步骤：
识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的至少一个储能地层；所述原始地层裂缝包括处于闭合状态的天然裂缝；
从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝；所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标天然裂缝；
利用电能驱动注入设备向所述至少一个目标天然裂缝中注入高压流体，使得所述目标天然裂缝的裂缝宽度增大直至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
利用所述目标天然裂缝闭合过程中反排的所述高压流体驱动预设的发电设备发电，从而将所述地层岩石弹性变形能转变为电能进行释能；
其中，从所述至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标天然裂缝的步骤，具体包括步骤：
通过预设的监测设备获取所述储能地层中所述天然裂缝的第二监测数据，并根据所述第二监测数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；所述第二监测数据包括：测井数据和地震数据；
通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述至少一个天然裂缝内注入流体过程中所述至少一个天然裂缝的开启，并计算得到在所述高压流体的作用下，所述至少一个天然裂缝的宽度扩展至目标宽度时的储能量；
判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将对应的所述天然裂缝标记为目标天然裂缝。
7.根据权利要求6所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的方法，其特征在于，还包括步骤：
当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时；
根据预设的第四施工参数通过井筒向所述天然裂缝内注入流体，使得所述天然裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述天然裂缝沿原始高度和原始长度方向扩展；
通过所述监测设备获取所述天然裂缝扩展过程中的第四监测数据；
根据所述第四施工参数和所述第四监测数据，利用裂缝扩展数值模型计算出所述天然裂缝延伸后的最新长度和最新高度；
判断所述天然裂缝延后的最新长度和最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，停止注入流体，得到所述目标天然裂缝。
8.一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的系统，其特征在于，包括：
地层识别装置，用于识别不含油气且已有至少一个原始地层裂缝的储能地层；所述至少一个原始地层裂缝包括处于闭合状态的天然裂缝，和/或，处于闭合状态的人造裂缝；
地层裂缝筛查装置，用于从所述地层识别装置所识别到的至少一个原始地层裂缝中筛查出至少一个目标地层裂缝，所述至少一个目标地层裂缝包括至少一个目标人造裂缝，和/或，至少一个目标天然裂缝；
注入装置，用于向所述地层裂缝筛查装置所筛查得到的所述至少一个目标地层裂缝中注入高压流体，使得所述至少一个目标地层裂缝的裂缝宽度增大至目标宽度，从而将电能转化为地层岩石弹性变形能进行存储；
发电装置，用于当所述目标地层裂缝中的高压流体在所述地层裂缝闭合过程中岩石挤压作用下进行反排时，在所述高压流体的驱动下将所述地层岩石弹性变形能转变为电能；
其中，所述地层裂缝筛查装置具体包括：
监测设备，用于对所述储能地层进行监测，以获取所述储能地层中已有的至少一个所述原始地层裂缝的监测数据；所述监测数据包括所述人造裂缝的第一监测数据，和/或，所述天然裂缝的第二监测数据；
数据存储模块，用于存储预先获取到的所述储能地层中已有所述人造裂缝的第一施工参数；
第一计算模块，用于通过裂缝扩展数值模型结合所述第一监测数据和所述第一施工参数，计算所述人造裂缝的裂缝数量、原始长度、原始高度；
第一控制模块，用于判断所述人造裂缝的原始长度、原始高度是否达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值，若是，将相应的所述人造裂缝标记为目标人造裂缝，并触发所述注入装置向所述目标人造裂缝中注入高压流体；以及用于判断筛查出的所述目标人造裂缝的数量是否达到预设数量阈值；若未达到，将所述原始长度、原始高度未达到预设的目标长度阈值、目标高度阈值的所述人造裂缝进行二次改造。
9.根据权利要求8所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的系统，其特征在于，对所述人造裂缝进行二次改造中，所述第一控制模块具体用于根据预设的第三施工参数，触发所述注入装置向所述人造裂缝注入流体，使得所述人造裂缝内的裂缝压力大于裂缝扩展压力，从而使得所述人造裂缝沿其原始高度和原始长度方向扩展，并获取所述人造裂缝扩展过程中的第三监测数据，然后根据所述第三施工参数和所述第三监测数据，结合裂缝扩展数值模型计算所述人造裂缝沿原始高度和原始长度延伸后的最新长度和最新高度；以及判断所述最新长度和所述最新高度是否达到预设的目标长度阈值和目标高度阈值，若是，则控制所述注入装置停止注入所述高压流体，得到所述目标人造裂缝。
10.根据权利要求9所述的一种通过地层已有原始地层裂缝进行储能和释能的系统，其特征在于，所述第二监测数据包括：测井数据和地震数据；所述地层裂缝筛查装置还包括：
第二计算模块，用于通过所述测井数据和所述地震数据进行反演，获得所述至少一个天然裂缝的分布；
第三计算模块，用于通过构造应力分析，获得所述储能地层的三维应力分布；
第四计算模块，用于利用三维裂缝-应力耦合模型，模拟向所述天然裂缝内注入流体过程中所述天然裂缝的开启，并计算得到所述天然裂缝的储能量；
第二控制模块，用于判断所述储能量是否达到预设的目标储能量，若是，将对应的所述天然裂缝标记为目标天然裂缝，并触发所述注入装置向所述目标天然裂缝内注入高压流体；或者，当判断出所述储能量未达到预设的所述目标储能量时，触发所述注入装置对所述天然裂缝进行改造。
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