一种干热岩增强型地热系统完井管柱及方法与流程

本发明属于干热岩开发，具体涉及一种干热岩增强型地热系统完井管柱及方法，适用于干热岩资源开发利用。

背景技术：

1、地热资源是指能够为人类经济开发和利用的地热能、地热流体及其有用组分。地球内部热能资源，包括地热流体及其有用组分。地热资源为重要的可再生能源矿产，采取合理开发利用方式，是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。同时，地热也是医疗、旅游、化工资源。据估算，全球仅陆地地下5000m深度内，地热资源就有15.5×1025j，相当于4948万亿吨标准煤。中国的地热资源也相当丰富，约有4478亿吨标准煤的储量。

2、对比风能、太阳能等可再生能源，地热资源具有安全、稳定、不受季节和昼夜变化的影响、清洁、低碳、可再生等优势。随着我国地热产业发展和技术攻关，相比燃烧煤炭等不可再生能源，地热能开发具有一定的成本优势。

3、地热资源在缓解常规能源供应紧张和改善生态环境等方面可发挥明显的作用。据预测，中国未来能源供应缺口将越来越大，2010年约缺能8％，到2050 年将短缺24％左右。考虑能源安全问题，也应大力开发包括地热能在内的新能源与可再生能源。

4、在国际原油市场强烈震荡之际，我国已经开始寻求大力发展新型能源和可再生能源的电力开发，地热能便是其中之一。地热发电，需要利用高温地热流体。地处藏滇高温地热带的藏南、川西、滇西等无电缺电地区，地热动力开发也起着重要的作用。

5、干热岩地热被认为是一种绿色能源，一般是指埋深3000-5000m，温度大于180℃的花岗岩岩体，属于一种低碳清洁能源。常规干热岩资源的开发主要利用增强型地热系统(enhanced geothermal system，egs)来提取其内部的热量。增强型地热系统通过水力压裂等工程手段在地下深部低渗透性高温岩体中形成人工裂缝，利用回灌井注水，注入的水沿着储层裂缝和节理或者人造缝网运动并与周边的岩石发生热交换，产生了高温高压水或水汽混合物。

6、中国专利公开文献cn110952928a公开了一种高效开发利用干热岩完井装置及方法，通过小位移短水平井及井身结构采用环形弯曲导流器和绝热管方法将地面室温水通过环形弯曲导流器与二开套管之间的环空流入井底，地面室温水通过短半径水平段来吸取井筒周围干热岩热量，高温水通过绝热管流出井底。该方法热交换面积较小，影响热量的开发功率和干热岩井的使用寿命。

7、因此，亟需研发一种新型增强型地热系统开发方法及管柱，以提高干热岩的换热效率，降低开发成本解决上述技术局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种干热岩增强型地热系统完井管柱及方法，能够形成一个巨大的热交换系统，实现同井注入、生产的目的，实现少占地、少钻井，增加换热接触面积，提高换热效率的效果，提升干热岩开发效益，降低开发成本，延长干热岩井的使用寿命。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的第一个方面，提供了一种干热岩增强型地热系统完井管柱，包括：

4、主井眼管柱；

5、注入分支井眼管柱，与所述主井眼管柱相连通；

6、采出分支井眼管柱，与所述主井眼管柱相连通，且位于所述注入分支井眼管柱的上方。

7、本发明的进一步改进在于：

8、所述主井眼管柱包括生产套管和套设于所述生产套管上部的表层套管，所述生产套管的底部设有井底支座。

9、本发明的进一步改进在于：

10、所述生产套管内设有由上至下依次连接的第一油管、过桥短节和第二油管，所述过桥短节分别与所述第一油管和所述第二油管通过油管丝扣连接。

11、本发明的进一步改进在于：

12、所述过桥短节包括本体，所述本体的侧壁上部设有两个相对的流入口，两个所述流入口分别与设置于所述本体内的两个流入通道相连通，所述流入通道的一端与所述流入口相连，另一端贯穿至所述本体底端；

13、所述第一油管与所述生产套管形成的油套环空与所述流入口相连通。

14、本发明的进一步改进在于：

15、所述本体的侧壁上且位于所述流入口下方的位置设有两个相对的流出口，两个所述流出口分别与设置于所述本体内的两个流出通道相连通，所述流出通道的一端与所述流出口相连，另一端贯穿至所述本体的顶端。

16、本发明的进一步改进在于：

17、所述生产套管内位于采出分支井眼管柱的上方设有第一封隔器，所述第一封隔器位于过桥短节流入口和流出口之间。

18、本发明的进一步改进在于：

19、所述生产套管内位于所述采出分支井眼管柱和所述注入分支井眼管柱之间的位置设有第二封隔器，且所述第二封隔器位于过桥短节流出口的下方。

20、本发明的进一步改进在于：

21、所述第二油管的侧壁上设有多个孔眼。

22、本发明的进一步改进在于：

23、所述注入分支井眼管柱内设有注入分支井眼油管，靠近主井眼管柱的一端的注入分支井眼油套环空中设有注入分支井眼封隔器；

24、注入分支井眼油套环空的另一端还设有扶正器。

25、本发明的进一步改进在于：

26、所述采出分支井眼管柱内设有采出分支井眼油管，靠近主井眼管柱的一端的采出分支井眼油套环空中设有采出分支井眼封隔器；

27、采出分支井眼油套环空的的另一端还设有扶正器。

28、本发明的进一步改进在于：

29、所述注入分支井眼管柱和所述采出分支井眼管柱可沿不同方向设有多个，且所述注入分支井眼管柱和所述采出分支井眼管柱均相对应。

30、本发明的第二个方面，提供了一种干热岩增强型地热系统完井方法，所述方法具体包括以下步骤：

31、第一步，主井眼钻井施工

32、先进行一开钻井下入表层套管，然后进行二开钻井进入生产套管；

33、第二步，采出分支井眼的钻井施工

34、沿不同方向钻取多个采出分支井眼，在采出分支井眼中下入采出分支井眼管柱，然后进行采出分支井眼的分段压裂，压裂结束后，下入采出分支井眼油管、扶正器和采出分支井眼封隔器；

35、第三步，注入分支井眼的钻井施工

36、在位于采出分支井眼下方的设计位置钻取多个注入分支井眼，在注入分支井眼中下入注入分支井眼管柱，然后进行注入分支井眼的分段压裂，压裂结束后，下入注入分支井眼油管、扶正器和注入分支井眼封隔器；

37、第四步，在生产套管底部下入井底支座，在生产套管内下入依次连接的第二油管、第二封隔器、过桥短节、第一封隔器和第一油管，使得第二油管与井底支座相配合。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、本发明通过在两封隔器之间连接过桥短节，实现环空注入水(液体)经过过桥短节注入下部的注入分支井眼，经过改造裂缝流入采出分支井眼，流经中心管路采出井口，有利于保持采出水的最大温度，水流由注入分支井眼进入采出分支井眼，水流克服重力影响，热量交换更充分。

40、本发明通过一种干热岩增强型地热系统完井管柱及方法，可实现干热岩资源的高效开发利用，实现注入水(液体)和干热岩体的充分的、大面积的热量交换，实现采出水(液体)的温度及热值满足高效开发要求，实现同井满足注入和采出需求，实现干热岩开发的集约化，提高开发效率和效益，提高干热岩井的使用寿命。

41、本发明在分支井眼管柱中下入分支井眼油管，避免注入水(液体)“短路”，提高开发效率和效益，提高干热岩井的使用寿命。

42、应用本发明完井管柱及方法可以提高增强型地热系统的换热体积及换热能力，提高换热效率和换热功率，提高干热岩的开发效率和开发效果，提高干热岩井的使用寿命，提升整体开发效益。

43、本发明原理简单，可靠性高，提高干热岩的开发效果，利于降碳环保行动。