一种同压裂式地热尾水回灌装置的制作方法

1.本实用新型涉及地热勘探开发技术领域，特别涉及一种同压裂式地热尾水回灌装置。


背景技术：

2.地热资源是一种储量大、效率高、稳定性好的清洁可再生能源，对于节能减排、应对全球变暖、治理雾霾具有重大意义。然而，随着地热资源的不断开发，局部地区已出现地下水位明显下降的趋势，严重影响了当地水资源的供应保证，制约了水热资源的进一步开采。为了促进地热资源的可循环使用，部分省市已开展地热尾水回灌工作，并已在恢复地下水位方面起到了积极、显著的效果。
3.然而，由于地沉积构造环境复杂，砂岩等低渗透性地热储层往往存在尾水回灌难、效率低等问题。为了对地热储层进行有效改造，往往在部分地热储层回灌前，对储层进行压裂改造，以提高地热储层的孔隙度和渗透率。但是，单独采用压裂方式进行储层改造，不仅浪费设备和资源，而且由于压裂前后涉及多个流程，往往需要耗费较多时间成本。
4.目前，尚未形成一种压裂与尾水回灌同步进行的地热尾水回灌装置，也未提出相关装置的设想。因此，有必要形成一种同压裂式地热尾水回灌装置，以解决地热回灌方面的关键问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种同压裂式地热尾水回灌装置，解决了现有的对地热储层进行改造存在的成本高的缺陷。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.本实用新型提供的一种同压裂式地热尾水回灌装置，布置在回灌井中的回灌装置本体，所述回灌装置本体包括高压回水通道，所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道的出水口置于回灌井的底部；
8.所述高压回水通道上沿其轴向方向布置有多个压裂桥塞；两个相邻的压裂桥塞之间设置有一组压裂射孔。
9.优选地，所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口之间设置有高压回灌泵。
10.优选地，所述回灌井铺设有填砾层，所述填砾层布置在地热储层深度范围内。
11.优选地，所述压裂射孔的开孔方向朝向开采井。
12.优选地，两个相邻的压裂桥塞之间的间距为10-20m。
13.优选地，布置在回灌井中的回灌装置本体，所述回灌装置本体包括高压回水通道，所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道的出水口置于回灌井的底部；
14.所述高压回水通道上沿其轴向方向布置有多个压裂桥塞；两个相邻的压裂桥塞之
间设置有一组压裂射孔；
15.所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口之间设置有高压回灌泵；
16.所述压裂射孔的开孔方向朝向开采井。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型提供的一种同压裂式地热尾水回灌装置，在高压回水通道上设置压裂桥塞，且在两个相邻的压力桥塞之间设置一组压裂射孔，该结构能够在进行地热尾水回灌的同时对地热储层进行压裂改造，解决了现有的单独采用压裂方式进行储层改造存在的成本高、设备资源浪费的缺陷。
19.进一步的，压裂射孔的开孔方向指向开采井，用以在开采井和回灌井之间形成间接连通通道，以形成由开采井-通道-回灌井构成的半连通器，使得在开采井抽水的同时，可显著降低回灌井的回灌压力，提高回灌效率。
附图说明
20.图1是本实用新型涉及的回灌装置结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
22.参照图1，本实用新型提供的一种同压裂式地热尾水回灌装置，涉及开采井和回灌井，开采井和回灌井在地上范围内以供暖小区内的供水系统联系，在地下范围内以地热储层间接联系。
23.该回灌装装置包括高压回灌泵1，所述高压回灌泵1通过高压回水通道3伸入回灌井，其端部达到地热储层底部。
24.回灌井在地热储层深度范围内铺设填砾层2。
25.回灌井地热储层深度范围内均匀设置压裂桥塞4，两个相邻的压裂桥塞4中间设置一组压裂射孔，一组压裂射孔包括两个压裂射孔本体5，用于在地热储层内形成储层连通通道。
26.高压回水通道3在地表与供暖小区的供暖系统冷水出口6相连。
27.所述的高压回灌泵1最大回灌压力可设置为5mpa，并确保地热尾水的回灌速率最高可达200m3/h，且每年连续工作时间可达150天。
28.所述的填砾层2应设置在当地地热回灌储层对应深度范围内，填砾层2的孔隙度和渗透率应以可保证地热尾水顺利流动、且可阻挡地热尾水回灌过程不发生明显阻塞为佳。
29.所述的高压回水通道3的长度应长于地表与地热储层底部对应深度的距离，其所承受最高压力应在5mpa以上，其底部地热储层范围应以可实施压裂部件为佳。
30.所述的压裂桥塞4应为密封性材质，可确保在5mpa压力下不发生显著形变和位移。压裂桥塞4应设置在地热储层深度范围内，其间距应根据地热储层厚度进行调整，通常以10-20m为宜。
31.所述的压裂射孔5应设置在高压回水通道3上，其应分别设置在两个压裂桥塞4间，可用于形成压裂缝。压裂射孔5的开孔方向应由回灌井指向开采井，以在开采井和回灌井之间形成间接连通通道。
32.所述的小区供暖系统冷水出口6应与高压回水通道3相连，确保供暖小区低温回水可全部进入高压回水通道3。
33.装置中所述的所有阀门、管道、桥塞等密封性良好。
34.本实用新型的同压裂式地热尾水回灌装置实施步骤为：
35.步骤1，根据供暖小区当地地质条件和供热情况，获取实测数据。
36.实测数据是组建同压裂式地热尾水回灌装置的基础。在组建地热尾水回灌装置前，需搜集当地主要地热储层埋藏深度d、储层厚度t、地下水位高度h、岩石孔隙度φ及渗透率k等数据。同时，也需搜集地热供暖小区的供暖面积s、供水量q1、回灌井位置、回灌尾水温度t、回水量q2等参数，并据此为组建同压裂式地热尾水回灌装置提供数据支撑。
37.步骤2，结合开采井情况，实施地热回灌井。
38.结合供暖小区的供暖需求和开采井位置，确定地热回灌井位置。回灌井和开采井可分别实施于供暖小区的对角线上，两口井地面直线距离通常应不低于200m。在地热回灌井位置实施地热回灌井，其实施深度可与开采井深度一致，以保障地热尾水“同层”回灌。在地热储层深度范围内，回灌井周边应填砾形成填砾层2，以保证地热尾水回灌过程中不发生明显堵塞，提高回灌效率。地热回灌井实施后暂时封井，以准备对回灌井开展进一步改造。
39.步骤3，配备地热回灌井压裂部件。
40.重启地热回灌井，在回灌井井口设置高压回水通道3，高压回水通道3在地表配备高压回灌泵1，以为利用回灌尾水实施地热储层压裂提供充足动力。高压回灌泵1预设为关闭状态。高压回水管道3另一头沿回灌井缓慢伸至地热储层。在地热储层深度范围内，沿高压回水管道3逐项设置压裂桥塞4，用于在地热尾水回灌同时实施地热储层压裂。压裂桥塞4间距应据实际储层条件确定，通常可初步设置为10-20m。在两个压裂桥塞4正中间设置高压回水通道3的压裂射孔5，用于桥塞间进行压裂造缝。压裂射孔5应朝向开采井开口，以在开采井-回灌井方向上建立高渗流通道。
41.步骤4，开展同压裂式地热尾水回灌试验，调整地热回灌压裂部件参数。
42.在回灌井与小区供暖系统接口前，利用临时供水设备与高压回水通道3井口连接，以开展同压裂式地热尾水回灌实验。临时供水设备需保持与地热回水流量q2、回水温度t等进行设置。缓慢启动高压回灌泵1，利用高压回水通道3逐渐向地热储层通水，观察回灌装置整体是否运行顺畅。在回灌装置正常运行2-24h后，将高压回灌泵1的回灌压力增至压裂压力p
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，观测单位时间回灌量是否发生显著增加。若单位时间回灌量发生阶梯式提升且地下水位未发生明显升高，说明尾水压裂改造效果明显，可继续保持压力参数p
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进行施工；若单位时间回灌量并未发生明显阶梯式改善，且地下水位有所升高，可继续提高压裂压力，直至地热储层孔渗条件发生显著改善。待同压裂式地热尾水回灌试验完成后，记录压裂压力p
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等相关参数，并将高压回灌泵1重新调至初始状态。
43.步骤5，拼接同压裂式地热尾水回灌装置与供暖小区的供暖系统。
44.同压裂式地热尾水回灌试验完成后，将地热尾水回灌装置与小区供暖系统的冷水出口6接口。在开采井启动后，根据回灌试验所确定的压力参数p
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设置高压回灌泵1，并观测回灌井内单位时间回灌流量及地下水位变化情况。若24小时内运行情况正常，则在供暖期及其后期保证高压回灌泵1和高压回水通道3稳定运行，直至供暖小区内回水基本排尽。
45.步骤6，关闭装置设备，回收相关配件，清理现场。
46.待供暖小区内供暖回水基本排尽后，缓慢关停高压回灌泵1，由上及下逐项回收各段压裂桥塞4。在回收全部压裂桥塞4后，在回灌井井口缓慢抽回高压回水通道3，并在专门位置分类清洗储存各项装置设备，以备下次使用。待地下水水位稳定后，在回灌井井口设置专门围栏和临时封井装置，以备第二年使用。
47.本实用新型克服了目前部分地热尾水回灌效率偏低的问题，能够提供一种同压裂式地热尾水回灌装置，可在进行地热尾水回灌同时，利用高压力对地热储层进行压裂改造，以同步改善地热储层孔渗条件，提高地热尾水回灌效率。同时，能够通过调整地热储层和压裂桥塞间距，以控制地热储层压裂改造强度。最后，能够相互协调地热尾水回灌流速和压裂回灌强度，以较高程度地协同促进地热尾水单位时间回灌量。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型的实施范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本实用新型涵盖的范畴。