一种地热井热循环方法与流程

文档序号:12351031阅读:1337来源:国知局

本发明涉及地热井采取地下热能技术领域,具体是一种地热井热循环系统。



背景技术:

地热是一种廉价、清洁、丰富的新能源,勘探研究表明很多地区都有丰富的中低温地热资源,目前取热的主要方式是抽取地下热水,统计资料说明,地下热水开采井井数及采水总量在逐年增加,造成热水井水位不断下降,部分地区甚至影响了地面沉降。为保证地热清洁能源的合理利用,进行地下热能交换技术研究。

在地下热能交换技术研究的基础上,有以下两种热循环方法,一是单井热循环,即159.8mm套管完井后,下73mm油管地面注入清水,到井底,从油套环空返出,注入水在井下与地热水进行热交换,温度升高,排出地面反复使用,优点是不抽取原有的地下热水,不会造成地面沉降等一系列问题。二是井组热循环,优点是注入水与地热层接逐的时间较长,水温上升的较高,带出的热能较多。但目前来看,在单位排量下,注入水带出的热能还不能满足实际需要。



技术实现要素:

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题,提供一种地热井热循环系统,用于在保证现有地热井热循环大排量下的高效热循环,进一步提高地下热交换效率,并有效地降低地热井的生产成本。

本发明采用的技术方案为:一种地热井热循环系统,具体步骤为:

步骤一 地热富聚区选择一个井位;

步骤二 采用钻具进行一次开钻,一次开钻的钻进距离为300-500米;

步骤三 步骤一中起钻后进行下套管,并在套管中注入水泥浆,使得套管与底层固结在一起,凝固12-24小时;

步骤四 二次开钻,通过钻具向下钻进,将井斜逐渐增至90度,

进入地热层后,水平钻进3000米,起钻,起钻后下入套管,并向套管中注入水泥浆,使得套管与底层固结在一起,凝固12-24小时,形成一号井眼;

步骤五 下斜向器到一号井眼设定井深处,通过斜向器进行位置

确定,并进行坐封;

步骤六 三次下钻,通过斜向器进行定向钻进,将井斜逐渐增至

90度,进入地热层后,水平钻进3000米,起钻,与一号井眼方位相差120度,起钻,完钻井眼为二号井眼;

步骤七 下无接箍套管到完钻的二号井眼井底,并向无接箍套管内注入水泥浆进行循环,将无接箍套管与地层固凝结在一起,凝结12-24小时;

步骤八 下斜向器到一号井眼设定井深处,通过斜向器进行位置确定,并进行坐封,然后进行四次开钻,通过钻具钻出三号井眼3,使得三号井眼与二号井眼方位相差120°;

步骤九 下带双管封隔器的油管入井,进入二号井眼内;

步骤十 下带双管封隔器的油管入井,进入三号井眼内;

步骤十一 下无接箍油管入井,无接箍油管分别通过上下两个双管封隔器,进入一号井眼内;

步骤十二 上述步骤完成后,通过地面压力向油管中注入循环盐

水,进行循环。

所述步骤十二中,循环的具体步骤为:

第一步 注入的循环盐水经过无接箍油管进入一号井眼内;

第二步 循环盐水到达一号井眼井底,进入套管与无接箍油管的环空,向上返出;

第三步 返出后的循环盐水经过油管与二号井眼的环空,到达二号井眼的井底;

第四步 到达二号井眼井底后的循环盐水经过该油管向上返排;

第五步 返排后的循环盐水经过该油管与三号井眼的环空,进入三号井眼的井底;

第六步 到达三号井眼井底的循环盐水经油管向上返排到井口。

上述循环盐水为饱和盐水。

所述步骤九中的双管封隔器高于步骤十中的双管封隔器。

步骤二 一次开钻的钻进距离为400米。

所述步骤三和步骤四中凝固的时间均为18小时。

所述二号井眼与三号井眼内下入的油管为Φ73mm的油管。

所述一号井眼内下入的无接箍油管为Φ62mm无接箍油管。

本发明的有益效果:

本发明提供的一种地热井热循环系统,用于在保证现有地热井热循环常规排量下的高效热循环,进一步提高了地下热交换效率,并有效地延长了地热井的生产寿命。解决了地热井采取地下热能效率低下的技术难题,拓展了地热井采取地下热能涉及领域和工作量,有效降低了地热井采取地下热能的成本。不仅具有较大的经济效益,而且具有明显的社会效益,具有良好的市场前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中,附图标记为:1、一号井眼;2、二号井眼;3、三号井眼;4、油管;401、无接箍油管;5、套管;501、无接箍套管;6、双管封隔器;7、地热层。

具体实施方式

实施例1:

为了克服现有方法中带出热能不实际的问题,本发明提供如图1所示的一种地热井热循环系统,本发明用于在保证现有地热井热循环常规排量下的高效热循环,进一步提高了地下热交换效率,并有效地延长了地热井的生产寿命。解决了地热井采取地下热能效率低下的技术难题,拓展了地热井采取地下热能涉及领域和工作量,有效降低了地热井采取地下热能的成本。

本发明采用的技术方案为:

一种地热井热循环系统,具体步骤为:

步骤一 地热富聚区选择一个井位;

步骤二 采用钻具进行一次开钻,一次开钻的钻进距离为300-500米;

步骤三 步骤一中起钻后进行下套管5,并在套管中注入水泥浆,使得套管与底层固结在一起,凝固12-24小时;

步骤四 二次开钻,通过钻具向下钻进,将井斜逐渐增至90度,

进入地热层后,水平钻进3000米,起钻,起钻后下入套管5,并向套管中注入水泥浆,使得套管5与底层固结在一起,凝固12-24小时,形成一号井眼1;

步骤五 下斜向器到一号井眼设定井深处,通过斜向器进行位置确定,并进行坐封;

步骤六 三次下钻,通过斜向器进行定向钻进,将井斜逐渐增至90度,进入地热层7后,水平钻进3000米,起钻,与一号井眼1方位相差120度,起钻,完钻井眼为二号井眼2;

步骤七 下无接箍套管501到完钻的二号井眼2井底,并向无接箍套管501内注入水泥浆进行循环,将无接箍套管501与地层固凝结在一起,凝结12-24小时;

步骤八 下斜向器到一号井眼1设定井深处,通过斜向器进行位置确定,并进行坐封,然后进行四次开钻,通过钻具钻出三号井眼3,使得三号井眼3与二号井眼2方位相差120°;

步骤九 下带双管封隔器6的油管4入井,进入二号井眼2内;

步骤十 下带双管封隔器6的油管4入井,进入三号井眼3内;

步骤十一 下无接箍油管401入井,无接箍油管401分别通过上下两个双管封隔器6,进入一号井眼1内;

步骤十二 上述步骤完成后,通过地面压力向油管中注入循环盐水,进行循环。

本发明进一步提高了地下热交换效率,并有效地延长了地热井的生产寿命。解决了地热井采取地下热能效率低下的技术难题,拓展了地热井采取地下热能涉及领域和工作量,有效降低了地热井采取地下热能的成本。

本发明用于在保证现有地热井热循环常规排量下的高效热循环,进一步提高了地下热交换效率,并有效地延长了地热井的生产寿命。解决了地热井采取地下热能效率低下的技术难题,拓展了地热井采取地下热能涉及领域和工作量,有效降低了地热井采取地下热能的成本

实施例2:

基于上述实施例的基础上,本实施例中,所述步骤十二中,循环的具体步骤为:

第一步 注入的循环盐水经过无接箍油管401进入一号井眼1内;

第二步 循环盐水到达一号井眼1井底,进入套管5与无接箍油管401的环空,向上返出;

第三步 返出后的循环盐水经过油管4与二号井眼2的环空,到达二号井眼2的井底;

第四步 到达二号井眼2井底后的循环盐水经过该油管4向上返排;

第五步 返排后的循环盐水经过该油管4与三号井眼3的环空,进入三号井眼3的井底;

第六步 到达三号井眼3井底的循环盐水经油管4向上返排到井口。

上述循环盐水为饱和盐水。

所述步骤九中的双管封隔器6高于步骤十中的双管封隔器6。

步骤二 一次开钻的钻进距离为400米。

所述步骤三和步骤四中凝固的时间均为18小时。

所述二号井眼2与三号井眼3内下入的油管4为Φ73mm的油管。

所述一号井眼1内下入的无接箍油管401为Φ62mm无接箍油管。

地热层循环盐水的具体循环路径:

注入井内的循环盐水经过注入井口管线进入Φ62mm无接箍油管内孔;沿着Φ62mm无接箍油管内孔进入一号井眼内,到达一号井眼的井底,流出;进入Φ177.8mm套管与Φ62mm无接箍油管的环空,向上返出;此时,循环水在地热层的1号井眼1内,流经了3000米*2=6000m;

井内的循环盐水继续向上、经过二号井眼2的环空(Φ139.7mm无接箍套管与Φ73mm无接箍油管的环空)返出;之后进入Φ73mm无接箍油管返出,进入三号井眼3;此时,此时井内的循环盐水又流过地热层3000*2=6000米;按图中箭头标识的方向所示,井内的循环盐水继续向上、经三号井眼3内的环空(Φ139.7mm无接箍套管与Φ73mm无接箍油管的环空)返出;进入Φ73mm无接箍油管返出,进入上部井眼;此时,此时井内的循环盐水又流过地热层3000*2=6000米;循环盐水流到井口,后返出地面,此时,循环盐水在井下地热层的一个循环周流经19000米。增加了循环盐水与地热层的热交换时间,大大提高了循环热能的热交换率。

实施例3:

基于上述实施例的基础上,本实施例中具体采用的步骤具体如下:

1、 在地热富聚区选择一个井位;

2、用Φ346mm的钻头开钻(一开),钻进500米,起钻;

钻具结构:

Φ346mm钻头+Φ203mm螺杆+Φ195mm无磁钻铤+MWD+Φ203mm钻铤3根+Φ177.8mm钻铤15根+Φ88.9mm加重钻杆(15根)+Φ88.9mm钻杆

其中,钻压:120-180KN 转数:50-60+螺杆 泵压:5-6MPa

排量:38-42L/S

3、下Φ273.3mm套管、将套管内注入水泥浆进行循环,将Φ273.3mm套管与地层固结在一起、侯凝12-24小时。水泥浆性能:密度 1.75g/cm3 初始稠度: <30 Bc

4、用Φ241.3mm的钻头二次开钻,

钻具结构:

Φ241.3mmPDC钻头+5mΦ195mm钻铤短节+1.2度Φ195mm螺杆+Φ236mm扶正器+Φ195mm无磁钻铤+MWD(1根)+Φ203mm钻铤3根+Φ177.8mm钻铤15根+Φ88.9mm加重钻杆(15根)+Φ88.9mm钻杆。

其中钻具的钻压:120-180KN、转数:50-60+螺杆、泵压:15-16MPa、

排量:33-40L/S。

直井段钻进3100m后井口钻具不转,靠1.2度Φ195mm螺杆自传,进行定向钻进、井下(MWD)井下测量,将井斜、方位实时上传到地面,定向钻进,将井斜逐渐增至90度,进入地热层后,水平钻进3000米,起钻,完成一号井眼1的钻进;

钻具结构:

Φ241.3mmPDC钻头+5mΦ195mm钻铤短节+1.5度Φ195mm螺杆+Φ236mm扶正器+Φ195mm无磁钻铤+MWD(1根)+Φ203mm钻铤3根+Φ177.8mm钻铤15根+Φ88.9mm加重钻杆(15根)+Φ88.9mm钻杆

其中钻具整体的钻压:120-180KN 、转数:50-60+螺杆、泵压:15-16MPa、 排量:33-40L/S。

5、一号井眼下Φ177.8mm套管、并注入水泥浆进行循环;水泥浆性能:密度1.350-1.6g/cm3;1.75-1.86g/cm3 初始稠度: <30 Bc。

6、下Φ150mm卡瓦式斜向器到设计井深3000米处,进行循环、坐封、 陀螺测井、丢手、起钻;

钻具结构:

Ф152mm卡瓦式斜向器+Ф120mm测向短节+Ф88.9mm钻杆。

7、下Φ152mm的钻头三次开钻,

钻具结构:

Φ152mmPDC复合钻头+Φ120mm钻铤(12根)+Φ88.9mm钻杆

钻压:20-60KN 转数:50-60、泵压:15-16MPa、排量:18-22L/S。

8、增斜钻进,扭方位、钻进,

钻具结构:

Φ152mmPDC钻头+5mΦ120mm钻铤短节+1.5度Φ120mm螺杆+Φ145mm扶正器+Φ120mm无磁钻铤+MWD(1根)+Φ120mm钻铤15根+Φ88.9mm加重钻杆(15根)+Φ88.9mm钻杆。

其中钻压:30-60KN、转数:50-60+螺杆、泵压:18-25MPa 、排量:18-22L/S。

靠1.5度Φ120mm螺杆自传,井下(MWD)井下测量,将井斜、方位实时上传到地面,定向钻进,将井斜逐渐增至90度,进入地热层后,水平钻进3000米,起钻,与一号井眼1方位相差120度,起钻,完钻井眼为二号井眼2。

9、下139.7mm无接箍套管到完钻的二号井眼井底;注入水泥浆进行循环、陀螺测向、转动、膨胀后悬挂在窗口以上200米处。完成后进行起钻、关井、侯凝12-24小时,使得Φ139.7mm套管与地层固结在一起。

套管结构:

φ139.7mm浮鞋+φ139.7mm套管2根+φ139.7mm浮箍+φ139.7mm套管+φ139.7mm预开窗套管1根+φ139.7mm膨胀管1根+丢手短节+φ88.9mm加重钻杆15根+φ88.9mm钻杆。

10、下Φ150mm斜向器到设计井深2600米处,进行循环、测向后坐封,坐封后起钻;

11、Φ152mm的钻头四次下钻,开窗、侧钻;

钻具结构:

Φ152mmPDC复合钻头+Φ120mm钻铤(12根)+Φ88.9mm钻杆

钻压:30-60KN、转数:50-60、泵压:15-16MPa、排量:22-25L/S。

12、增斜钻进,扭方位、钻进,

钻具结构:

Φ152mmPDC钻头+5mΦ120mm钻铤短节+1.2度Φ120mm螺杆+Φ145mm扶正器+Φ120mm无磁钻铤+MWD(1根)+Φ120mm钻铤15根+Φ88.9mm加重钻杆(15根)+Φ88.9mm钻杆

其中钻压:30-60KN、转数:50-60+螺杆、泵压:18-25MPa、排量:10-22L/S。

使钻进的三号井眼3与二号井眼2方位相差120度(保证所钻的三个分支井眼在同一水平面上是120度的夹角,使其循环水吸收的地热均匀),进入地热层,水平段在地热层钻进3000米,起钻;

13、下Φ139.7mm无接箍套管到完钻井眼的井底、注水泥浆密度:1.35 g/cm3;1.86g/cm3)进行循环、陀螺测向、转动、膨胀后将其Φ139.7mm无接箍套管悬挂在窗口以上200米处、丢手、起钻、将Φ139.7mm套管与地层固结在一起;

14、下带双管封隔器6的Φ73mm的油管4入井,进入二号井眼2内,到设计位置后、循环、侧方位、悬挂、封隔、丢手、起钻;

15、下带双管封隔器6的Φ73mm的油管4入井,进入三井号井眼3内到设计位置后、循环、侧方位、悬挂、封隔、丢手、起钻;

16、下Φ62mm无接箍油管401入井,无接箍油管401分别通过上下两个双管封隔器6,进入一号井眼1内,到设计位置后,循环、封隔。将Φ62mm无接箍油管401悬挂、在井口;

17、安装循环井口;

18、通过地面高压注入泵循环盐水进行循环。

本发明进一步提高了地下热交换效率,并有效地延长了地热井的生产寿命。解决了地热井采取地下热能效率低下的技术难题,拓展了地热井采取地下热能涉及领域和工作量,有效降低了地热井采取地下热能的成本。

本发明用于在保证现有地热井热循环常规排量下的高效热循环,进一步提高了地下热交换效率,并有效地延长了地热井的生产寿命。解决了地热井采取地下热能效率低下的技术难题,拓展了地热井采取地下热能涉及领域和工作量,有效降低了地热井采取地下热能的成本。

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