[发明专利]一种地热脉冲压力波压裂系统及压裂方法无效

专利信息
申请号: 201410024513.6 申请日: 2014-01-20
公开(公告)号: CN103726820A 公开(公告)日: 2014-04-16
发明(设计)人: 徐毅 申请(专利权)人: 甘孜州康盛地热有限公司
主分类号: E21B43/26 分类号: E21B43/26
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 626000 四川省甘孜藏*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 地热 脉冲 压力 波压裂 系统 方法
【说明书】:

技术领域

 本发明涉及一种地热压裂方法及压力方法,尤其涉及一种地热脉冲压力波压裂系统及压裂方法。

 

背景技术

 为解决能源短缺和减少温室气体排放,开发和利用可再生能源受到世界各国的高度重视。其中,地热能的开发和利用得到迅速发展,成为可再生能源的重要组成部分。据世界地热能协会估计,仅地壳50km以内的热量就可供人类9000万年的能源使用。因此,地热能视为取之不尽用之不竭的可再生能源。

地热的利用通常是从地下抽取具有一定温度的温泉、或蒸汽。然后再将热能转换成其它形式的能量,如机械能、电能等,或者将热能传输到特定区域进行利用,如供热、取暖、生活用热和洗浴等。无论是温泉,或是蒸汽,水都是热能的载体。地下温泉的数量都是有限的,因此随着温泉的不断抽取,水量和温度都会逐步下降,使地热资源逐步枯竭。为解决地下温泉逐步枯竭的问题,一是打通枯竭井的地下水通道,与附近新的热储通联。或是清除原有水道的淤积物,疏通水道。二是采用回灌技术,将利用以后低温全睡眠回灌到地下,让其再次吸收岩层热能,使地下水温度升高。将这些温度升高后的温泉再次抽取加以利用,就可以增加热泉流量,延长地热井的使用年限。这套技术称为地热回灌技术。

为了新增、扩大或疏通地热井和回灌井的通道。石油开采领域已经开发了压裂技术。这项技术从上世纪40年代开始应用,现已经基本成熟,广泛应用于全世界的实际工程中,并取得了极佳的社会效益和经济效益。       

随着节能环保产业的兴起,煤层气的开发利用得到广泛应用。近20多年来,将石油井的压裂技术用于煤层气井的压裂,以增加煤层气量和延长煤层气井的寿命受到高度关注,在技术上获得了重大进展,在工程实际应用中也取得了良好效果。

油层压裂是利用地面高压泵组,将高粘度液体以大排量注入井中,在井底附近憋起高压。当压力超过地应力及岩石的抗张强度后,在地层中形成裂缝。继续将带有支撑剂的压裂液注入裂缝,使裂缝向前延伸,并在裂缝中填充支撑剂。这样,就在地层中形成足够长度、一定宽度及高度的填砂裂缝。这个裂缝扩大了油气流动通道,改善了地层渗透性,能够起到增产增注的作用。

        石油井压裂技术的基本原理是:①通过高压泵用压裂液将油井壁压裂,形成新的裂缝,或者使原有裂缝扩大和增长。这一过程是通过压力泵来实现的;②由于地应力的作用,如果这些裂缝不进行支撑,很快就要重新闭合。因此需要对压裂的裂缝进行巩固和支撑。对于裂缝的支撑室通过加沙和向裂缝挤压填充支撑液来实现的;③需要形成新的、稳定的油气通道。图1是油井压裂工艺流程图。

尽管压力工艺和过程很复杂,但其关键环节是压裂、支撑和替挤。在油气井压裂技术中,无论是压裂、支撑和挤替都是通过压力泵作用于压力剂来实现的。因此,可以把整个压裂过程简化如果把这三个环节简化成压裂工艺原理图,如图2所示。

在油气开采中,压裂工艺是增加油气产量、延长油气井的使用寿命。或者对回灌井压裂,增加回灌量。在地热开采中,压裂技术也有同样目的,即增加温泉或蒸汽产量,延长热井使用寿命。在地热利用中仍然需要回灌,因此将压裂技术用于热井回灌也可以达到增加回灌量和延长使用寿命的目的。但地热开采和油气开采以及煤气开采都有很大差别,这表现在以下方面:

1、地热温泉流量很大,单口径流量达到100吨/小时左右。日产热水3000吨以上。而油井的日产原液仅仅为1~5吨/天,流量相差600倍以上。因此,地热的压裂技术不能仅仅压出一条,或多条裂缝,二是要求压出的裂缝有较大尺寸的通道。油井的裂缝宽度只有几毫米,而地热井裂缝宽度至少需要在几十毫米以上,否则起的作用并不大。

2、单口油井地下的总储量大约为万吨的数量级,而单口地热井地下总储量大约为千万吨数量级。

3、油气井的压力只有微正压,而地热井的压力几个大气压,甚至十几个大气压。

4、油气井的温度较低,高温井的温度也只有几十摄氏度,而地热井的温度通常也在100摄氏度左右,有的高达200摄氏度以上。

5、油气井通常不存在相变,而地热井通常存在相变。

根据以上特征地热井的压裂裂缝尺寸要比油井大10倍以上,作用范围也要远远大于油气井。否则地热井的压裂技术起的作用并不大,其经济效益也不明显。因此,地热井的压裂必须是大尺度、大作用范围和低成本的。而现有的油井压裂技术不适用于地热井压裂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种作用范围大、成本低和经济效益好的地热脉冲压力波压裂系统及压裂方法。

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