CN215804505U - 一种干热岩水平井多分支井注采结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干热岩水平井多分支井注采结构，该注采结构包括主井、与主井连通的水平注入井、与主井连通的水平生产井、以及设置于水平注入井上并与水平注入井连通的多个分支井，该水平注入井和水平生产井均位于干热岩储层，且该水平注入井位于该水平生产井的上方，该水平生产井上部设有人工裂缝；该注采结构还包括可下入至水平注入井内的注入设备、以及可下入至该水平生产井内的生产设备。本申请中，可在向上分支注入井内注入低温水的同时，通过举升泵将下分支生产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。且通过在水平注入井周缘设置多个分支井，可扩大热交换体积，使得为干热岩开发更加安全、科学、经济。

Description

一种干热岩水平井多分支井注采结构

技术领域

本实用新型涉及干热岩开采领域，更具体地说，涉及一种干热岩水平井多分支井注采结构。

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，提供一种干热岩水平井多分支井注采结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种干热岩水平井多分支井注采结构，该注采结构包括主井、与主井连通的水平注入井、与主井连通的水平生产井、以及设置于该水平注入井上并与该水平注入井连通的多个分支井，该水平注入井和水平生产井均位于干热岩储层，且该水平注入井位于该水平生产井的上方，该水平生产井上部设有人工裂缝；

该注采结构还包括可下入至水平注入井内的注入设备、以及可下入至该水平生产井内的生产设备。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该注采结构还包括可下入至该水平生产井内用于对该水平生产井进行人工压裂的压裂设备。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该生产设备包括生产管柱、以及设置于该生产管柱尾端并与该生产管柱连通的举升泵。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该生产设备还包括固定套设于该生产管柱外并用于封堵主井与生产管柱之间环空区域的封隔器，该封隔器设置于该主井和水平生产井连接处。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该生产管柱包括设置于该主井内的隔热油管、以及设置于水平生产井内的普通油管，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水平井多分支井注采结构中，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。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该注入设备包括注入泵、以及与该注入泵连通并伸入至该水平注入井内的注入管。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该主井包括一开井段和二开井段，该一开井段内套设有表层套管，该二开井段内套设有技术套管，该水平生产井内套设有生产套管，该技术套管与该生产套管通过尾管悬挂器固定连接。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该表层套管的直径为244.5mm，该技术套管的直径为177.8mm，该生产套管的直径为114.3mm。

在本实用新型所述的干热岩水平井多分支井注采结构中，该多个分支井分别设置于该水平注入井两侧。

实施本实用新型的干热岩水平井多分支井注采结构，具有以下有益效果：使用本实用新型的干热岩水平井多分支井注采结构时，通过在干热岩储层内分别设置水平注入井和水平生产井，且水平注入井和水平生产井共用主井，在水平生产井上部压裂形成人工裂缝，在水平注入井周围钻进形成多个分支井。在进行注采时，可向水平注入井注入低温水，低温水由水平注入井进入分支井，再由分支井分别经干热岩储层的裂缝进入水平生产井，在此过程中与干热岩储层进行热交换，吸收了干热岩储层热量的低温水变成高温水汽混合物进入水平生产井内，最后由举升泵举升至主井外进行开发利用。本申请中，可在向上分支注入井内注入低温水的同时，通过举升泵将下分支生产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。且通过在水平注入井周缘设置多个分支井，可扩大热交换体积，使得为干热岩开发更加安全、科学、经济。

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水平井多分支井注采结构的结构示意图；

图2是本实用新型干热岩水平井多分支井注采结构中水平注入井和分支井的结构示意图。

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水平井多分支井注采结构第一实施例中，该注采结构10包括主井11、与主井11连通的水平注入井12、与主井11连通的水平生产井13、以及设置于该水平注入井12上并与该水平注入井12连通的多个分支井14，该水平注入井12和水平生产井13均位于干热岩储层100，且该水平注入井12位于该水平生产井13的上方，该水平生产井13上部设有人工裂缝15；该注采结构10还包括可下入至水平注入井12内的注入设备、以及可下入至该水平生产井13内的生产设备。

使用本实用新型的干热岩水平井多分支井14注采结构10时，通过在干热岩储层100内分别设置水平注入井12和水平生产井13，且水平注入井12和水平生产井13共用主井11，在水平生产井13上部压裂形成人工裂缝15，在水平注入井12周围钻进形成多个分支井14。在进行注采时，可向水平注入井12注入低温水，低温水由水平注入井12进入分支井14，再由分支井14分别经干热岩储层100的裂缝进入水平生产井13，在此过程中与干热岩储层100进行热交换，吸收了干热岩储层100热量的低温水变成高温水汽混合物进入水平生产井13内，最后由举升泵17举升至主井11外进行开发利用。本申请中，可在向上分支注入井内注入低温水的同时，通过举升泵17将下分支生产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。且通过在水平注入井12周缘设置多个分支井14，可扩大热交换体积，使得为干热岩开发更加安全、科学、经济。

具体的，该人工裂缝15采用人工压裂的方式形成于水平生产井13上部，该注采结构10还包括可下入至该水平生产井13内用于对该水平生产井13进行人工压裂的压裂设备。

在进行人工压裂时，可将压裂设备下入水平生产井13内进行定向压裂，在水平生产井13的上部形成人工裂缝15。

具体的，该生产设备包括生产管柱16、以及设置于该生产管柱16尾端并与该生产管柱16连通的举升泵17。

该生产设备还包括固定套设于该生产管柱16外并用于封堵主井11与生产管柱16之间环空区域的封隔器18，该封隔器18设置于该主井11和水平生产井13连接处。

通过设置封隔器18，可避免水平生产井13内的高温混合物由环空区域漫入水平注入井12内。进一步的，在注入低温水时，可直接向环空区域内注入低温水，由于有封隔器18的存在，低温水只能由环空区域流入水平注入井12内。因此，只需要使用一根生产管柱16就能实现对高温混合物的抽取，同时实现对低温水的注入，降低生产成本。

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16包括设置于该主井11内的隔热油管20、以及设置于水平生产井13内的普通油管19，该隔热油管20和普通油管19固定连接并连通。

优选的，为防止举升泵17和封隔器18在高温环境内出现损坏，该举升泵17为耐高温举升泵17，该封隔器18为耐高压高温可回收式封隔器18。

具体的，该注入设备包括注入泵、以及与该注入泵连通并伸入至该水平注入井12内的注入管。

在本实施方式中，该主井11包括一开井段和二开井段，该一开井段内套设有表层套管21，该二开井段内套设有技术套管22，该水平生产井13内套设有生产套管23，该技术套管22与该生产套管23通过尾管悬挂器24固定连接。

优选的，该表层套管21的直径为244.5mm，该技术套管22的直径为177.8mm，该生产套管23的直径为114.3mm。

在水平生产井13建井过程中，首先，水平生产井13采用311.2mm钻头实施一开钻进，下244.5mm表层套管211固井形成一开井段；其次，更换222.3mm钻头进行二开钻进，下177.8mm技术套管222固井形成二开井段；再次，三开采用152.4mm钻头欠平衡钻进，水平段横穿干热岩储层100F天然裂缝NF发育区下部储层，通过尾管悬挂器24悬挂114.3mm生产套管233固井。最后，对生产水平井水平段实施垂直向上定向深穿透负压射孔完井，射孔孔眼32沟通干热岩储层100F下部层段天然裂缝NF。

其次，在水平注入井12建井过程中，首先，组下座封可捞式桥塞封堵水平生产井13下部井段，下入斜向器式开窗工具并使斜向器斜面方向与水平生产井13钻进方位一致，下入118mm复合铣锥磨铣套管，完成套管开采和修窗作业；其次，更换117.5mm钻头后实施水平注入井12钻进，钻进方位与水平生产井13方位一致，水平生产井13水平段横穿干热岩储层100F天然裂缝NF发育区上部储层；最后，采用117.5mm钻头在水平生产井13两侧内实施裸眼悬空侧钻分支井14，依次完成多个分支井14钻进作业。水平生产井13和分支井14沟通干热岩储层100F上部层段天然裂缝NF。

具体的，如图2所示，该多个分支井14分别设置于该水平注入井12两侧。该水平生产井13和分支井14形成鱼骨状生产井。

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 (10)

1.一种干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述注采结构包括主井、与主井连通的水平注入井、与主井连通的水平生产井、以及设置于所述水平注入井上并与所述水平注入井连通的多个分支井，所述水平注入井和水平生产井均位于干热岩储层，且所述水平注入井位于所述水平生产井的上方，所述水平生产井上部设有人工裂缝；

所述注采结构还包括可下入至水平注入井内的注入设备、以及可下入至所述水平生产井内的生产设备。

2.根据权利要求1所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述注采结构还包括可下入至所述水平生产井内用于对所述水平生产井进行人工压裂的压裂设备。

3.根据权利要求1所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述生产设备包括生产管柱、以及设置于所述生产管柱尾端并与所述生产管柱连通的举升泵。

4.根据权利要求3所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述生产设备还包括固定套设于所述生产管柱外并用于封堵主井与生产管柱之间环空区域的封隔器，所述封隔器设置于所述主井和水平生产井连接处。

5.根据权利要求4所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述生产管柱包括设置于所述主井内的隔热油管、以及设置于水平生产井内的普通油管，所述隔热油管和普通油管固定连接并连通。

6.根据权利要求5所述的干热岩水平井多分支井注采结构，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。

7.根据权利要求1所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述注入设备包括注入泵、以及与所述注入泵连通并伸入至所述水平注入井内的注入管。

8.根据权利要求1所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述主井包括一开井段和二开井段，所述一开井段内套设有表层套管，所述二开井段内套设有技术套管，所述水平生产井内套设有生产套管，所述技术套管与所述生产套管通过尾管悬挂器固定连接。

9.根据权利要求8所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述表层套管的直径为244.5mm，所述技术套管的直径为177.8mm，所述生产套管的直径为114.3mm。

10.根据权利要求1所述的干热岩水平井多分支井注采结构，其特征在于，所述多个分支井分别设置于所述水平注入井两侧。

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