双向地热井及井道压裂裂纹联通方法与流程

本发明涉及地热开采技术领域，尤其涉及一种双向地热井及井道压裂裂纹联通方法。

背景技术：

在未来能源发展领域，地热能越来越成为一种极其具有竞争力的可再生资源，随着时代发展，传统化石能源污染环境、匮乏等问题日益严重，开发及充分利用新兴清洁可再生能源是世界形势所趋，是国家发展所需，同时也是响应“全球变暖”、“节能减排”等重大热点问题的举措，对解决当前面临的实际问题具有重要现实意义。

目前中高温地热资源的开发技术尚未成熟，主要是通过往地下输送工作介质水来提取地热资源。针对当前地热领域的开采技术，有纯人工压裂、天然裂缝-人工压裂、单井开采以及分支井等方法开采。大多数地热井结构是“单井单用”、“一井一区”，基于干热岩资源的高效性，在未来的能源利用中，“单井单用”、“一井一区”的开发模式将再难以满足国家能源利用规划的低碳环保规范；同时通过科学数据分析，体积压裂技术的应用虽然在一定程度上提高了地热资源采收利用率，但由于压裂岩缝的不规则性，有效利用的岩缝较少，热储难度较大，热交换效果差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双向地热井及井道压裂裂纹联通方法，通过井道内电极放电的裂纹联通方法实现压裂裂纹的规则性排列，并对其进行扩展，通过裂纹可以使工作液体与地热层进行更充分的热量交换，提高井道内工作液体的带热量，同时可以减少井道的数量，降低开采成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：双向地热井及井道压裂裂纹联通方法，包括以下步骤：

s1)通过地质探测确定地热层位置和地下覆盖面积，选取注水井合理位置；

s2)根据注水井位置合理选取第一生产井和第二生产井的位置，注水井、第一生产井和第二生产井的中轴线位于同一平面内，且注水井位于第一生产井和第二生产井之间；

s3)注水井、第一生产井和第二生产井钻进至地热层上方后进行完井，完井采用保温低传热系数生产技术套管；

s4)注水井、第一生产井和第二生产井继续向下钻进，注水井钻进至地热层一定深度后完工，第一生产井和第二生产井继续向下钻进至同等深度；

s5)通过注水管道完成注水井与第一生产井的联通，通过地热管道完成第一生产井与第二生产井的联通，注水管道与地热管道相互平行，且其中轴线位于同一竖直面内，对注水管、第一生产管和第二生产管位于地热层内采用高传热系数生产技术套管完井；

s6)在注水井中伸入高压电极至注水管道内，在第一生产井中伸入低压电极至地热管道内，使高压电极和低压电极处于同一竖直面内，进行放电操作，对注水管道与地热管道之间的裂纹进行联通和扩展；

s7)调整高压电极和低压电极的位置，可对注水管道与地热管道之间的多个裂纹进行联通和扩展，扩展后的联通裂纹在竖直方向上贯通注水管道和地热管道；

s8)注水井中下入进水管，第一生产井和第二生产井中设置抽水管。

进一步地，在高压电极与低压电极之间施加差分电压，高压电极与低压电极之间的电压差大于100000v。

进一步地，差分电压被以持续时间小于500纳秒的多个脉冲的形式被施加。

进一步地，裂纹中至少一部分的地层在差分电压作用下蒸发形成联通裂纹。

进一步地，联通裂纹的扩展倍数为2-100倍，扩展倍数为扩展后联通裂纹平均间隙与联通前裂纹平均间隙的比值。

进一步地，扩展后的联通裂纹基本平行。

进一步地，抽水管在距地面2.5m处穿过保温低传热系数生产技术套管转弯导流。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

1.采用注水井注入工作液体，分居两侧的两口生产井协同运作，有利于不同地区地热资源的综合利用，同时省去了在第二生产井一侧设置相对应的注水管道，可以减少井道的数量，降低了开采成本；

2.通过井道内电极放电的裂纹联通方法实现压裂裂纹的规则性排列，有利于地热层中热量的导向性传导，并对裂纹其进行扩展，通过扩展后的裂纹可以使工作液体与地热层进行更充分的热量交换，提高井道内工作液体的带热量。

附图说明

图1为本发明的剖面示意图。

图2为本发明电极压裂裂纹联通的示意图；

图中，1.注水井；2.第一生产井；3.第二生产井；4.注水管道；5.地热管道；6.联通裂纹；7.进水管；8.抽水管；9.地热层；10.地面；11.高压电极；21.低压电极。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图2所示，双向地热井及井道压裂裂纹联通方法，包括以下步骤：

s1)通过地质探测确定地热层9位置和地下覆盖面积，选取注水井1合理位置；

s2)根据注水井1位置合理选取第一生产井2和第二生产井3的位置，注水井1、第一生产井2和第二生产井3的中轴线位于同一平面内，且注水井1位于第一生产井2和第二生产井3之间；

s3)注水井1、第一生产井2和第二生产井3钻进至地热层9上方后进行完井，完井采用保温低传热系数生产技术套管；

s4)注水井1、第一生产井2和第二生产井3继续向下钻进，注水井1钻进至地热层9内一定深度后完工，第一生产井2和第二生产井3继续向下钻进至同等深度；

s5)通过注水管道4完成注水井1与第一生产井2的联通，通过地热管道5完成第一生产井2与第二生产井3的联通，注水管道4与地热管道5相互平行，且其中轴线位于同一竖直面内，对注水管1、第一生产管2和第二生产管3位于地热层9内采用高传热系数生产技术套管完井；

s6)在注水井1中伸入高压电极11至注水管道4内，在第一生产井2中伸入低压电极21至地热管道5内，使高压电极11和低压电极21处于同一竖直面内，进行放电操作，对注水管道4与地热管道5之间的裂纹进行联通和扩展；

s7)调整高压电极11和低压电极21的位置，可对注水管道4与地热管道5之间的多个裂纹进行联通和扩展，扩展后的联通裂纹6在竖直方向上贯通注水管道4和地热管道5；

s8)注水井1中下入进水管7，第一生产井2和第二生产井3中设置抽水管8。

在高压电极11与低压电极21之间施加差分电压，高压电极11与低压电极21之间的电压差大于100000v，差分电压被以持续时间小于500纳秒的多个脉冲的形式被施加，裂纹中至少一部分的地层在差分电压作用下蒸发形成联通裂纹6，联通裂纹6的扩展倍数为2-100倍，扩展倍数为扩展后联通裂纹6平均间隙与联通前裂纹平均间隙的比值，多个扩展后的联通裂纹6基本平行。

抽水管8在地面10处穿过保温低传热系数生产技术套管转弯导流。

工作液体由注水井1的进水管7进入到注水管道中4，通过高传热系数生产技术套管与地热层9进行热量交换，由于联通裂纹6的存在，加速了地热层9对注水管道4中工作液体的热量传递速率，同时增加了热量传递量，提升了热量传递效果，工作液体可以由第一生产井2中的抽液管8将其输送至目的地；同时，可以调节进水管7和抽液管8的工作效率，使注水管道4中的工作液体部分经由地热管道5从第二生产井3中输送至另一目的地，此部分工作液体在地热管道5中同样可借助联通裂纹6的作用加速热传导效率、提升热传递量；亦可关闭其中某一台生产井中的抽液管8，工作液体即全部进入到某一指定的目的地。

采用一口井注水，两口生产井协同运作，提高了热量利用率，有利于卫星城市的地热资源综合利用，同时省去了在第二生产井3一侧设置相对应的注水管道，可以减少井道的数量，降低了开采成本；通过井道内电极放电的裂纹联通方法实现压裂裂纹的规则性排列，有利于地热层中热量的导向性传导，并对其进行扩展，通过扩展后的裂纹可以使工作液体与地热层进行更充分的热量交换，提高井道内工作液体的带热量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。