CN101629485B - 地下热能源钻井连通井开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地下热能源钻井连通井开采方法，钻井至少一口常规直井作为目标井到达规定的井深，并下技术套管固井；再在相距一定距离处钻另一口定向水平对接井，定向水平对接井依次包括竖直段、造斜段和水平段，所述水平段与各个目标井底部对接连通，或所述水平段到达目标井井底目标区时采用压裂技术与各个目标井底部对接连通。目标井底采用钻头扩孔或井底爆破进行井底扩腔。优选目标井径大于200mm。本发明使两(或多)孔(井)组连通，向一井(或多井)注水，经过钻井通道，常温水在地下通过与地下热资源进行热交换，另一井(或多井)就可产出高温热水。具有不受地形地貌及岩层有无裂隙的优点。

Description

地下热能源钻井连通井开采方法

技术领域

本发明涉及地下热能源开采开发领域，适用于有无热水型或地压型的地热田，特别适用于干热地热源的开发利用。

背景技术

开采地下干热岩资源，无论有无地下热水资源都可进行地下热能源开发，可大大节约能耗，减少煤炭、石油等传统能源给人类创造财富同时也给环境造成污染弊端，并在开发地热田同时最大限度地减少对地面沉降和地下水的影响。

目前人们对地下干热岩的开发利用，主要是发电。美国、法国、德国、日本、意大利和英国等科技发达国家已经掌握了干热岩发电的基本原理和基本技术。其基本原理是通过深井将高压水注入地下2000～6000米的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井(相距约200～600米左右)将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达150～200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

采热的关键技术是在不渗透的干热岩体内形成热交换系统。其模式主要有三种。一种是“人工高压裂隙模式”，即通过人工高压注水到井底，干热的岩石受水冷缩作用形成很多裂隙，水在这些裂隙间穿过，即可完成进水井和出水井所组成的水循环系统热交换过程。第二种模式是“天然裂隙模式”，即较充分地利用地下已有的裂隙网络。已有的裂隙虽然一方面阻止了人工高压注水裂隙的发育，但另一方面当人工注水时，原先的裂隙会变宽或错位更大，增强了裂隙间的透水性。在这种模式下，可进行热交换的水量更大，而且热量交换的更充分。第三种是“天然裂隙-断层模式”。这种模式除了利用地下天然的裂隙，而且还利用天然的断层系统，这两者的叠加使得热交换系统的渗透性更好。该模式的最大优势也是最大的挑战，即不需通过人工高压裂隙的方式连接进水井和出水井，而是通过已经存在的断层来连接位于进水井和出水井之间的裂隙系统。

上述三种模式进水井和生产井之间的连接依靠人工裂隙或天然裂隙。而裂隙的分布状况是非常复杂的，如何精确地获取地下深处裂隙系统的分布状况，从而选择合适的操作条件，一直影响着该技术的发展。由于受地下裂隙分布的影响，还可能造成注入水透水损失，影响水的利用率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种直接通过钻井方法，使两(或多)孔(井)组连通，向一井(或多井)注水，经过钻井通道，常温水在地下通过与地下热资源进行热交换，另一井(或多井)就可产出高温热水。具有不受地形地貌及岩层有无裂隙的优点。

本发明的一个技术方案是：一种地下热能源钻井连通井开采方法，钻井至少一口常规直井作为目标井到达规定的井深，并下技术套管固井；再在相距一定距离处钻另一口定向水平对接井，定向水平对接井依次包括竖直段、造斜段和水平段，所述水平段与各个目标井底部对接连通。

本发明的另一个技术方案是：一种地下热能源钻井连通井开采方法，钻井至少一口常规直井作为目标井到达规定的井深，并下技术套管固井；再在相距一定距离处钻另一口水平定向井，水平定向井依次包括竖直段、造斜段和水平段，所述水平段到达目标井井底目标区时采用压裂技术与各个目标井底部对接连通。

优选在目标井底采用钻头扩孔进行井底扩腔。

优选在目标井底采用井底爆破进行井底扩腔。

优选目标井径大于200mm，以便于直接钻井连通。

优选在目标井中下入一测量仪器，在水平定向井与目标井对接施工中，向水平定向井提供测量信号，以确保两井对接连通。

本发明提供了一种直接通过钻井方法，使两(或多)孔(井)组连通，向一井(或多井)注水，经过钻井通道，常温水在地下通过与地下热资源进行热交换，另一井(或多井)就可产出高温热水，具有不受地形地貌及岩层的影响的优点。

附图说明

图1为本发明对接井开采地热示意图

图2为井底扩孔钻头扩孔式连通

图3为井底爆破式扩孔连通

图4为大口径直接对接式(井径＞200mm)

图5为压裂车压裂式连通

图6为本发明一实施例示意图

图中：1.常温水，2.定向水平对接井，3.高温水，4.目标井，5.扩孔钻头，6.井底爆破扩孔，7、直径＞200mm的钻头，8.压裂车，9.地层裂隙，10.压裂车注水压裂，A.定向造斜起点，B.定向造斜终点，C.测量信号，D.测量仪器，R.造斜半径，L.水平段长度，S.定向水平造斜井与目标井地面两井井距。

具体实施方式：

根据地下热岩进行热交换的条件及要达到的目标出水温度，钻井一常规直井作为目标井4到达一定井深，并下技术套管固井；为较合理地实施连通井技术，通过干热岩热交换对注入水进行加温，再在相距一定距离(＞300m)处钻另一口定向水平对接井2与目标井4对接连通，定向水平对接井2依次包括竖直段、造斜段和水平段，所述水平段与目标井4底部对接连通。为使两井更好地连通，可采取的措施一是在目标井底4扩腔，扩腔可采用钻头扩孔(图2)或井底爆破(图3)；二是使目标井4井径＞200mm(图4)；三是当定向水平井2到达目标井4井底目标区时采用常规压裂技术(图5)。在存在地下热水资源时，如果条件允许开采，定向水平井管子下到水平段起始点，注水井只补充注水量，部分利用地下热岩进行热交换对注水加温；如不允许开采已有的地下热水资源，可将定向水平井管子下到与目标井对接区＜100m处(主要保护地下热水资源，只利用水平井段干热岩对注入水进行加热)，主要利用地下热岩进行热交换对注水进行加温。如果没有地下热水资源，定向水平井管子根据地层特点既可下到水平段起始点也可下到与目标井对接区＜100m处，注水加温将全部由地下热岩进行热交换实现。

目标井可以有多个。

本发明中可以选择竖直井作为目标井，也可以选择定向水平对接井作为目标井，也可以选择多井作为多目标井。

实施例：

参见图6，根据本发明的技术方案，在勘探清楚或了解当地地温梯度情况下，根据要达到的出水井温，通过热交换分析，钻进一目标井4常规直井(或水平井)，达目标地层，下套管固井；再钻进定向水平对接井2，并根据目标井4的靶区中心及出水温度要求，根据公知的方法，计算定向水平对接井2与目标井4地面两井井距S，再进行定向水平对接井设计，确定定向水平对接井定向造斜半径R，计算定向水平对接井造斜起始点A，造斜终点B，水平段长L。为便于两井对接连通，本实施例是在目标井中下入一测量仪器C，在定向水平对接井2与目标井4对接施工中，定向水平对接井提供测量信号D，确保两井对接连通。再向一井(或多井)注入常温水1，另一井(或多井)出高温水3。

本发明主要解决了无地热水资源无法利用深层地热源，具有以下主要优点：只利用地下热岩热交换就可对注水进行加温，可用于城市、农村冬季地热取暖、工厂减排节能、地热发电、地热开采，节约用煤，大大地减少环境污染，有利于环保型能源的开发利用。

Claims (10)

1.一种地下热能源钻井连通井开采方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）钻至少一口常规直井到达规定的井深，该直井作为目标井，并下技术套管固井；再在相距一定距离处钻另一口定向水平对接井，定向水平对接井依次包括竖直段、造斜段和水平段，所述水平段与各个目标井底部对接连通；

（2）向至少一井注入常温水，从至少另一井抽出高温水。

2.根据权利要求1所述的地下热能源钻井连通井开采方法，其特征在于在目标井底采用钻头扩孔进行井底扩腔。

3.根据权利要求1所述的地下热能源钻井连通井开采方法，其特征在于在目标井底采用井底爆破进行井底扩腔。

4.根据权利要求1所述的地下热能源钻井连通井开采方法，其特征在于目标井径大于200mm。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的地下热能源钻井连通井开采方法，其特征在于在目标井中下入一测量仪器，在水平定向井与目标井对接施工中，向水平定向井提供测量信号，以确保两井对接连通。

6.一种地下热能源钻井连通井开采方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）钻至少一口常规直井到达规定的井深，该直井作为目标井，并下技术套管固井；再在相距一定距离处钻另一口水平定向井，水平定向井依次包括竖直段、造斜段和水平段，所述水平段到达目标井井底目标区时采用压裂技术与各个目标井底部对接连通；

（2）向至少一井注入常温水，从至少另一井抽出高温水。

7.根据权利要求6所述的地下热能源钻孔井连通井开采方法，其特征在于在目标井底采用钻头扩孔进行井底扩腔。

8.根据权利要求6所述的地下热能源钻孔井连通井开采方法，其特征在于在目标井底采用井底爆破进行井底扩腔。

9.根据权利要求6所述的地下热能源钻孔井连通井开采方法，其特征在于目标井径大于200mm。

10.根据权利要求6-9中的任一项所述的地下热能源钻孔井连通井开采方法，其特征在于在目标井中下入一测量仪器，在水平定向井与目标井对接施工中，向水平定向井提供测量信号，以确保两井对接连通。

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