一種低溫地?zé)崮荛_采技術(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地?zé)崮芾眉夹g(shù)，主要涉及低溫地?zé)衢_采技術(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)土資源部數(shù)據(jù)顯示全國(guó)主要沉積盆地距地表2000米以內(nèi)儲(chǔ)藏的地溫能相當(dāng)于2500億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。全國(guó)經(jīng)正式勘查并經(jīng)國(guó)土部門審批的地?zé)崽餅?03處，提交的可采地?zé)豳Y源量每年為33283萬(wàn)立方米；經(jīng)初步評(píng)價(jià)的地?zé)崽餅?14處。按目前的開發(fā)利用水平估算，全國(guó)每年可開發(fā)利用地?zé)崴偭考s68.45億立方米，折合每年3284.8萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。但是，現(xiàn)在被利用的還不到20%，開發(fā)利用前景廣闊。
[0003]但地溫能開發(fā)過(guò)程中，國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為，開采地溫能就是開采溫泉水。所以一定要找到溫泉，才能開采。于是出現(xiàn)了地?zé)峋可俚碾y以開采、地?zé)峋看蟮碾y以回灌、沒(méi)有水的不能開發(fā)的局面。在能夠開采溫泉的地區(qū)還存在回灌技術(shù)上造成很多問(wèn)題，例如地?zé)嵛菜茈y回灌下去，用加壓回灌成本較高；在回灌不徹底的的地區(qū)向外排放。長(zhǎng)期下去將造成地?zé)崴Y源枯竭，造成地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害；有些地區(qū)地?zé)嵛菜苯优欧胚€會(huì)造成地表水污染。
[0004]專利申請(qǐng)?zhí)栆环N循環(huán)開采地?zé)豳Y源的方法，其儲(chǔ)熱層地溫設(shè)計(jì)選擇地?zé)崽荻雀叩膬?chǔ)集層；該專利申請(qǐng)認(rèn)為，地?zé)崽荻雀叩膸r石溫度一定最高。實(shí)際情況是，熱梯度的高低與巖石的成分、密度和埋深條件有關(guān)，同樣埋深在2000m?3000m的砂巖，地?zé)崽荻辱F質(zhì)砂巖>娃質(zhì)砂巖>媽質(zhì)砂巖，按該專利申請(qǐng)的理論應(yīng)選擇鐵質(zhì)砂巖作為儲(chǔ)集層，但恰恰鐵質(zhì)砂巖無(wú)孔隙不含水，鈣質(zhì)砂巖有孔隙含水；另外，埋深在200米左右鐵質(zhì)砂巖地?zé)崽荻纫话阍?.50C /100m，導(dǎo)溫能力強(qiáng)、地?zé)崽荻染透撸膶?shí)際地溫不會(huì)超過(guò)25°C ;相反與埋深在2500米的鈣質(zhì)砂巖地?zé)崽荻?.50C /10m的實(shí)際溫度應(yīng)彡60°C。因此，該專利申請(qǐng)的出水溫度95°C?135°C來(lái)看巖層溫度至少彡100°C，屬于中高溫地?zé)衢_采。
[0005]該專利申請(qǐng)的井深在2000m?3000m，設(shè)計(jì)開采目的層為中高溫?zé)醿?chǔ)層，巖層溫度在100°C?150°C之間。
[0006]聯(lián)通方式，該專利申請(qǐng)采用只在兩井間單一的儲(chǔ)集層部位先射孔、后壓裂聯(lián)通技術(shù)，采用的單井射孔技術(shù)目前僅能射30米遠(yuǎn)，射孔密度僅為15?30孔/米，限制了下一步壓裂技術(shù)的實(shí)施，裂隙聯(lián)通率降低；預(yù)設(shè)的井間距300米?500米很難滿足增熱回溫要求。另經(jīng)過(guò)地震波確定的在2000米?3000米之間的儲(chǔ)集層，一定是具有承壓水頭壓力的含水層；故很難完成注水回灌工作；因此該專利不可能達(dá)到預(yù)期效果。
[0007]該專利申請(qǐng)的設(shè)計(jì)井距為300m?500m，該井距很難滿足持續(xù)開采的要求。
[0008]該專利的所謂儲(chǔ)集層是指地?zé)崽荻雀咴?000米?300米深度內(nèi)含有一定水的熱儲(chǔ)含水層，所述符合要求的儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集層厚度為20 — 50米，儲(chǔ)集層范圍大于100平方米，儲(chǔ)集層的孔隙度大于25%，儲(chǔ)集層的滲透率大于200毫達(dá)西。按其所述儲(chǔ)熱層僅2000?5000立方米，儲(chǔ)水量才500?750立方米，如按200?500毫達(dá)西的滲透率計(jì)算，每天的開采量不足100立方米，地?zé)崮芾眯实拖隆?br>[0009]有關(guān)采灌方式問(wèn)題，該申請(qǐng)采用儲(chǔ)集層的主要延伸方向確定兩口井的井位，并進(jìn)行鉆井，一口井在儲(chǔ)集層相對(duì)低的部位，為進(jìn)水井；另一口井在儲(chǔ)集層相對(duì)高的部位，為出水井；明確了注水井和出水井的定性，就固化了水的滲透運(yùn)動(dòng)方向，長(zhǎng)期一個(gè)方向的滲透必然造成孔隙裂隙的淤塞，使出水回灌量越來(lái)越小。
[0010]專利申請(qǐng)?zhí)?01410216344.6 一種基于壓裂技術(shù)的雙井回灌地?zé)衢_發(fā)系統(tǒng)。該專利實(shí)際上是一采兩灌地?zé)衢_采方式，目前應(yīng)用較普遍，所不同的是它采用了壓裂技術(shù)增加了地下熱儲(chǔ)層連通能力，而保證回灌井順利回灌。
[0011]其方案是一采兩灌，井深、井徑、井距、熱儲(chǔ)層巖性沒(méi)有明確限制，采用上位概念限定。
[0012]聯(lián)通方式是:以地下熱儲(chǔ)層自有滲透條件及人工壓裂導(dǎo)通方式連接。
[0013]從增溫吸熱效果分析:單一的壓裂距離有限，故井間距必然受限，不會(huì)超過(guò)500米，回灌水循環(huán)路徑運(yùn)移滲透時(shí)間較短，不利于回灌水增溫。
[0014]應(yīng)用條件是該專利申請(qǐng)的熱儲(chǔ)層必須是有熱水的地區(qū)。
[0015]專利申請(qǐng)?zhí)?21210396761.4 一種深部地?zé)豳Y源利用及能量轉(zhuǎn)化的新工藝。該專利重點(diǎn)介紹了地?zé)岚l(fā)電工藝，雖然提到了利用壓裂技術(shù)和定向鉆技術(shù)來(lái)增大采熱量，但沒(méi)提出具體方案和施工工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，研宄設(shè)計(jì)一種低溫地?zé)崮荛_采技術(shù)方法，達(dá)到在廣大貧地下水地區(qū)解決低溫地?zé)崮荛_采利用，實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不溫泉”的目的。
[0017]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0018]一種低溫地?zé)崮荛_采技術(shù)方法是:
[0019]①井位確定:通過(guò)物探手段確定風(fēng)化裂隙和地層的產(chǎn)狀、埋深和接觸關(guān)系，確定井位、井深、井徑、壓裂部位和聯(lián)通方式；井位選擇在砂巖、變質(zhì)砂巖、砂礫巖、變質(zhì)砂礫巖厚度大、埋深大的地域；井深100m?2500m，井徑r彡150mm，壓裂部位選擇地層溫度大于T ^ 30°C的砂巖、變質(zhì)砂巖、砂礫巖、變質(zhì)砂礫巖；
[0020]②鉆井方法:采用正循環(huán)鉆機(jī)或正反循環(huán)鉆機(jī)，先在上部松散層內(nèi)下護(hù)壁管至堅(jiān)硬巖石固井，然后在堅(jiān)硬巖石段采用氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)，鉆壓控制在78N/m2?199N/m2、轉(zhuǎn)速20?50r/min、空氣壓力0.8?1.3Mpa、風(fēng)量25?50立方米/min ;終孔孔徑150_?250mm，裸孔成井；下部是半堅(jiān)硬巖石時(shí)可采用正循環(huán)牙輪鉆頭鉆進(jìn)，全井下管成井；
[0021]③聯(lián)通方式:
[0022]A、射孔壓裂方式:首先在井壁射孔后，進(jìn)行水力壓裂，如下部井為裸孔可直接水力壓裂；壓裂方式包括定向壓裂和輻射壓裂；
[0023]壓裂條件:壓裂層位巖土層溫度t巖多30°C，壓裂的地層為砂巖、變質(zhì)砂巖或砂礫巖、變質(zhì)砂礫巖，井底地溫小于50°C，井間距在1000米?2000米；井底地溫50°C?100°C之間的地?zé)峋g距在500米?5000米之間，以確保壓裂有效影響范圍大于井間距離的1/2 ；
[0024]B、水平定向井分段壓裂:采用水平定向井鉆進(jìn)技術(shù)先施工水平定向井，視巖層的壓裂效果確定上下相鄰間的水平定向井間距30?50m，然后依次對(duì)各水平定向井進(jìn)行壓裂，直至全井孔段壓裂完成。
[0025]本發(fā)明依據(jù)地?zé)崽荻壤碚?，在確保地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定的前提下，通過(guò)鉆探技術(shù)、壓裂技術(shù)、定向鉆探技術(shù)，在儲(chǔ)熱層段壓裂、聯(lián)通，使儲(chǔ)熱地層在地下一這深度內(nèi)分段聯(lián)通，形成相對(duì)獨(dú)立的流體循環(huán)空間系統(tǒng)，通過(guò)采灌結(jié)合聯(lián)動(dòng)的方式，達(dá)到開采低溫地?zé)崮艿哪康摹?br>[0026