[发明专利]一种干热岩热能开发降温压裂方法

说明书

本发明公开了增强型地热发电系统(EGS)中干热岩热能利用技术的一种干热岩热能开发降温压裂方法。旨在通过向干热岩地层注入低砂比稠化水压裂液，对目标地层进行降温，由于低砂比稠化水压裂液的注入，井筒温度和裂缝内压裂液温度都逐渐降低，为了保证较好的降温效果，又达到不浪费的目的，需要精确计算低砂比稠化水压裂液的注入量。由于井筒周围地层温度分布状况与裂缝周围岩石温度分布不同，井筒周围地层温度随井深变化按地温梯度增加，而裂缝周围储层温度是一个均值，因此需要计算井下射孔位置温度变化和裂缝内压裂液的温度分布状况，以实现更好的干热岩层降温效果。

技术领域

本发明涉及增强型地热发电系统(EGS)中干热岩热能利用技术，具体涉及一种干热岩热能开发降温压裂方法。

背景技术

地热能作为可再生新能源，具有资源潜力巨大、CO₂排放低和分布广泛的优点，已成为世界各国重点研究开发的可再生清洁能源。地热能分为水热型和干热岩型，世界目前开采和利用地热资源主要是水热型地热，但未来资源潜力更大的是干热岩型地热的开采，即增强型地热发电系统(EGS)，目前增强型地热发电系统(EGS)面临一系列工程技术难点，使其目前在世界上尚没有商业上成功的实例。

水力压裂是增强型地热发电系统(EGS)取得商业成功的关键技术，人工裂缝将注水井和采水井连通，实现地热能的高效开发。然而，由于地热储层的超高地层温度，压裂时对压裂液耐高温性能提出了很大挑战，目前常规的交联压裂液耐温在160℃以下，然而商业利用的干热岩岩层温度大于250℃，甚至达到300℃以上。常规的交联压裂液达不到施工需要的耐温要求，若提高压裂液耐温性能，不仅会大幅度增加开发成本，而且面临一系列技术挑战。

针对上述的问题，目前亟需设计一套有效的解决方案。

发明内容

基于以上分析，本发明设计了一种干热岩热能开发降温压裂方法，旨在通过向干热岩地层注入低砂比稠化水压裂液，对目标地层进行降温，由于低砂比稠化水压裂液的注入，井筒温度和裂缝内压裂液温度都逐渐降低，为了保证较好的降温效果，又达到不浪费的目的，需要精确计算低砂比稠化水压裂液的注入量。由于井筒周围地层温度分布状况与裂缝周围岩石温度分布不同，井筒周围地层温度随井深变化按地温梯度增加，而裂缝周围储层温度是一个均值，因此需要计算井下射孔位置温度变化和裂缝内压裂液的温度分布状况，以实现更好的干热岩层降温效果。

一种干热岩热能开发降温压裂方法，在一个实施方式中，其包括如下步骤：

1)在注入携砂液和常规压裂液之前，注入压裂前置液(清水)27m³，该部分水注入到裂缝前端55m处；

2)注入低砂比(携砂浓度小于10％)稠化水压裂液，对地层进行降温；

3)注入常规交联压裂液以正常携砂比进行正常压裂；

4)必须保证压裂施工过程连续，不得发生停泵现象。如果在泵入交联压裂液前发生停泵现象，就应加大低砂比压裂液量，以保障对地层降温效果。

降温压裂工艺形成的裂缝末端，因砂比较低，其导流能力会略低于常规压裂情况。但是，由于地热储层地热岩本身强度高，支撑剂量减少不会对裂缝闭合产生显著影响。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：(1)在压裂过程中，能够有效克服地热储层下的超高地层温度而选用耐高温压裂液所带来的开发成本升高的难题，可以大大节省整个储层的开发成本；(2)随着注入时间的延长，射孔位置处的温度降低较慢。当裂缝内压裂液的温度梯度较大时，针对300℃高温储层，裂缝前端55m范围内的温度下降80℃以上，所使用的的压裂液的耐温能力能够满足EGS超高温地层压裂的要求。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为示意性地显示了实施本发明的方法的步骤；