CN215804504U - 一种干热岩直井同井注采结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干热岩直井同井注采结构，该注采结构包括生产直井、以及设置于该生产直井上的多个分支井，该生产直井由上覆地层伸入至干热岩储层，该多个分支井均包括定向井段和吊直井段，该吊直井段伸入至干热岩储层，该定向井段与该生产直井之间的夹角大于15°且小于90°，该吊直井段与该生产直井平行设置；该注采结构还包括可下入至该生产直井内的生产管柱和举升泵。实施本实用新型的干热岩直井同井注采结构时，可在向多个分支井内注入低温水的同时，通过举升泵将生产直井内的高温混合物抽出，实现同步循环注采，大大提高了注采效率，同时降低了开发成本。

Description

一种干热岩直井同井注采结构

技术领域

本实用新型涉及干热岩开采领域，更具体地说，涉及一种干热岩直井同井注采结构。

背景技术

干热岩(Hot Dry Rock，HDR)是地球内部热能的一种赋存介质，自20世纪70年代美国Los Alamos国家实验室提出干热岩地热能的概念以来，干热岩的定义也在不断发展，最新的《地热能术语》中对干热岩的定义为内部不存在或仅存在少量流体，温度高于180℃的异常高温岩体。据保守估计，地壳中干热岩(通常指3～10km深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。中国地质调查局的评价数据显示，中国大陆3～10km深处的干热岩资源总量为2.5×1025J(合856万亿吨标煤)，若能开采出2％，就相当于我国2015年全国一次性能耗总量的4400倍。

常规干热岩资源的开发主要利用增强型地热系统(Enhanced GeothermalSystem，EGS)来提取其内部的热量。增强型地热系统通过水力压裂等工程手段在地下深部低渗透性高温岩体中形成人工裂缝，利用回灌井注水，注入的水沿着储层裂缝和节理或者人造缝网运动并与周边的岩石发生热交换，产生了高温高压水或水汽混合物。从生产井中提取高温蒸汽到地面后，通过热交换及地面循环装置用于发电和综合利用。利用之后的温水又通过回灌井注入到地下干热岩体中,从而达到循环利用的目的。

近年来，压裂是否诱发地震一直是干热岩领域最为争议的话题，前人曾根据统计学、构造学和地震学等对二者是否存在因果关系进行了分析，观点不一。但可以肯定的是，干热岩压裂过程中必定会对周围环境造成一定的扰动，2017年韩国浦项市发生里氏5.5级地震，震源深度9km，相关研究认为此次地震是由几公里外的浦项地热井人工压裂引起的，随后韩国政府关停了浦项地热发电项目。另外，干热岩储层岩性主要是各种变质岩或结晶岩体，水力压裂施工裂缝起裂和延伸困难，地面施工压力高，对施工设备等性能要求极高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提供一种干热岩直井同井注采结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种干热岩直井同井注采结构，该注采结构包括生产直井、以及设置于该生产直井上的多个分支井，该生产直井由上覆地层伸入至干热岩储层，该多个分支井均包括定向井段和吊直井段，该吊直井段伸入至干热岩储层，该定向井段与该生产直井之间的夹角大于15°且小于90°，该吊直井段与该生产直井平行设置；

该注采结构还包括可下入至该生产直井内的生产管柱和举升泵。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，该生产直井包括第一直井段和第二直井段，该第一直井段井深为400-600米，该第二直井段井深为2500-3500米。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，多个该定向井段中相邻两个定向井段在生产直井竖向横截面上投影呈120°或90°夹角。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，多个该定向井段与生产直井的连接井口位于不同高度位置处。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，多个该吊直井段深度均小于该生产直井深度。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，该生产直井内固定套设有生产套管，该生产管套及生产直井井壁上均设有射孔。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，该注采结构还包括设置于生产直井内、并位于该干热岩储层和上覆地层连接处用于封堵环空区域的封隔器，该封隔器固定套设于该生产管柱外，该封隔器位于该定向井段与生产直井连接井口的下方位置处。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，该生产管柱包括设置于该封隔器上方的隔热油管、以及设置于封隔器下方的普通油管，该隔热油管和普通油管固定连接并连通。

在本实用新型所述的干热岩直井同井注采结构中，该举升泵为耐高温举升泵，该封隔器为耐高压高温可回收式封隔器。

实施本实用新型的干热岩直井同井注采结构，具有以下有益效果：实施本实用新型的干热岩直井同井注采结构时，通过建设生产直井和多个分支井，并使得多个分支井环绕于生产直井外围，在向多个分支井内注入低温水时，低温水可沿多个分支井渗入干热岩储层内，多个分支井可大大增加低温水与干热岩储层接触的面积可体积，达到更好的开采效果。在注采过程中，可向多个分支井内分别同时注入低温水，低温水沿多个分支井流动并渗入干热岩储层裂缝内与干热岩进行热交换，吸收了干热岩热量的水及其混合物逐渐流入生产直井内，最后由举升泵举升至生产直井外进行开发利用。本申请中，可在向多个分支井内注入低温水的同时，通过举升泵将生产直井内的高温混合物抽出，实现同步循环注采，大大提高了注采效率，同时降低了开发成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型干热岩直井同井注采结构的第一结构示意图；

图2是本实用新型干热岩直井同井注采结构的第二结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1、2所示，在本实用新型的干热岩直井同井注采结构10第一实施例中，该注采结构10包括生产直井11、以及设置于该生产直井11上的多个分支井12，该生产直井11由上覆地层100伸入至干热岩储层200，该多个分支井12均包括定向井段13和吊直井段14，该吊直井段14伸入至干热岩储层200，该定向井段13与该生产直井11之间的夹角大于15°且小于90°，该吊直井段14与该生产直井11平行设置；该注采结构10还包括可下入至该生产直井11内的生产管柱19和举升泵15。

使用本实用新型的干热岩直井同井注采结构10时，通过建设生产直井11和多个分支井12，并使得多个分支井12环绕于生产直井11外围，在向多个分支井12内注入低温水时，低温水可沿多个分支井12渗入干热岩储层200内，多个分支井12可大大增加低温水与干热岩储层200接触的面积可体积，达到更好的开采效果。在注采过程中，可向多个分支井12内分别同时注入低温水，低温水沿多个分支井12流动并渗入干热岩储层200裂缝内与干热岩进行热交换，吸收了干热岩热量的水及其混合物逐渐流入生产直井11内，最后由举升泵15举升至生产直井11外进行开发利用。本申请中，可在向多个分支井12内注入低温水的同时，通过举升泵15将生产直井11内的高温混合物抽出，实现同步循环注采，大大提高了注采效率，同时降低了开发成本。

具体的，该生产直井11包括第一直井段17和第二直井段18，该第一直井段17井深为400-600米，该第二直井段18井深为2500-3500米。

优选的，生产直井11采用二开钻井，一开井段17完钻井深500m，二开井段18垂直钻穿干热岩储层200F天然裂缝发育区，完钻井深2500m，生产套管固井后采用深穿透负压射孔完井，射孔井段2200-2500m，利用射孔16孔眼沟通干热岩储层200F天然微裂缝NF。

具体的，该多个定向井段13中相邻两个定向井段13在生产直井11竖向横截面上投影呈120°或90°夹角，且该多个定向井段13与生产直井11的连接井口位于不同高度位置处，该吊直井段14深度均小于该生产直井11深度。

优选的，该多个分支井12为三个，三个分支井的定向井段13中任意相邻两个定向井段13在生产直井11竖向横截面上投影呈120°夹角。

优选的，分支井12均包括定向井段13和吊直井段14，吊直井段14钻穿干热岩储层200F天然裂缝NF发育区，完钻井深2400m；分支井12段的开窗侧钻窗口深度分别为2150m、2100m和2050m，在生产直井11内从下到上螺旋布置，开窗口及侧钻方位在生产直井11井筒横截面上投影呈120°相位角分布。

该生产直井11内固定套设有生产套管，该生产管套及生产直井井壁上均设有射孔16。

进一步的，该注采结构10还包括设置于生产直井11内、并位于该干热岩储层200和上覆地层100连接处用于封堵环空区域的封隔器20，该封隔器20固定套设于该生产管柱19外，该封隔器20位于该定向井段13与生产直井11连接井口的下方位置处。

通过设置生产管柱19和举升泵15，可将流入生产直井11内的高温混合抽出并进行热量利用。通过设置封隔器20，可实现对生产直井11内的混合液进行坐封，避免溢出。在注采过程中，可直接向生产直井11的环空区域内注入低温水，由于有封隔器20的存在，低温水在遇到封隔器20阻隔后向上漫入分支井12内，即可通过一套生产管柱19实现抽出和注入。

进一步的，为减少高温混合物在被举升过程中与外界进行热交换，该生产管柱19包括设置于该封隔器20上方的隔热油管21、以及设置于封隔器20下方的普通油管22，该隔热油管21和普通油管22固定连接并连通。

优选的，为防止举升泵15和封隔器20在高温环境内出现损坏，该举升泵15为耐高温举升泵15，该封隔器20为耐高压高温可回收式封隔器20。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“层叠”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种干热岩直井同井注采结构，其特征在于，所述注采结构包括生产直井、以及设置于所述生产直井上的多个分支井，所述生产直井由上覆地层伸入至干热岩储层，所述多个分支井均包括定向井段和吊直井段，所述吊直井段伸入至干热岩储层，所述定向井段与所述生产直井之间的夹角大于15°且小于90°，所述吊直井段与所述生产直井平行设置；

所述注采结构还包括可下入至所述生产直井内的生产管柱和举升泵。

2.根据权利要求1所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，所述生产直井包括第一直井段和第二直井段，所述第一直井段井深为400-600米，所述第二直井段井深为2500-3500米。

3.根据权利要求1所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，多个所述定向井段中相邻两个定向井段在生产直井竖向横截面上投影呈120°或90°夹角。

4.根据权利要求1所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，多个所述定向井段与生产直井的连接井口位于不同高度位置处。

5.根据权利要求4所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，多个所述吊直井段深度均小于所述生产直井深度。

6.根据权利要求1所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，所述生产直井内固定套设有生产套管，所述生产套管及生产直井井壁上均设有射孔。

7.根据权利要求1所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，所述注采结构还包括设置于生产直井内、并位于所述干热岩储层和上覆地层连接处用于封堵环空区域的封隔器，所述封隔器固定套设于所述生产管柱外，所述封隔器位于所述定向井段与生产直井连接井口的下方位置处。

8.根据权利要求7所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，所述生产管柱包括设置于所述封隔器上方的隔热油管、以及设置于封隔器下方的普通油管，所述隔热油管和普通油管固定连接并连通。

9.根据权利要求8所述的干热岩直井同井注采结构，其特征在于，所述举升泵为耐高温举升泵，所述封隔器为耐高压高温可回收式封隔器。

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