[发明专利]一种防止诱发地震的干热岩热储层改造方法

说明书

本发明公开了一种防止诱发地震的干热岩热储层改造方法，它分两个阶段对储热地层进行改造，第一阶段主要将靶区深度为H的地层等分成上、下两个部分，实现上、下两个部分的分离；第二阶段采用水压致裂方法实现靶区储层改造，两个阶段的最大水压均小于直接压裂靶区深度为H时所用的水压，要求第一、二阶段水压均为半正弦式循环水压，第二阶段的最大水压大于第一阶段最大水压，且第二阶段裂隙通道要长于第一阶段裂隙通道。本发明对干热岩储层采用了不同水平阶段实施水压致裂的方法，可以在有效减少水压的情况下实现干热岩储层的改造，进而大大降低了高水压诱发地震灾害的可能性。

技术领域

本发明属于高温地热资源开采利用领域，尤其是防止诱发地震的干热岩热储层改造方法。

背景技术

近年来，随着人们对生态环境越来越多的重视，煤炭、石油等高污染能源逐渐受到了限制。然而，另一方面，随着国家社会经济的快速发展，能源需求量也随之增加，双方存在的矛盾严重制约着经济的可持续发展。因此，急需寻找一种新的清洁能源来解决现阶段存在的矛盾。

干热岩地热系统因其具有储量大、可再生、高清洁等特点，受到了世界人们的广泛关注。干热岩是指地下高温但由于低孔隙度和低渗透率而缺少流体或少量流体的岩体。据不完全统计，中国大陆3～10km深处干热岩资源总计为2.5×1025J，相当于860×1012t标准煤、5万亿吨液化石油气，约为中国目前年度能源消耗总量的26万倍。若按2％的可开采资源量计算，相当于目前我国年能源消耗总量的5300倍。因而，开展干热岩地热方面的研究具有可观发展前景。然而，干热岩因其低渗透、高致密的特性，成为了干热岩开发利用的难题。目前，国内外针对干热岩开发利用的主要方法为水压致裂法。利用水压致裂开发利用干热岩的机理为将高压水从注入井泵入地下靶区，借助高水压将靶区岩石压裂进而形成裂隙网络通道，并以高压水为介质将热储层中的热能通过生产井提取出来。目前，该技术方法已在美国、澳大利亚等地成功实施。

然而，目前针对水压致裂这项技术也存在诱发地震问题。这一问题已在一些国家出现，比如，2017年韩国Pohang的EGS地热开发项目在高水压注水过程中诱发多个里氏2.0～3.0级的地震，注水结束后再同一地区发生了里氏5.4级地震，造成了人员受伤和财产的巨大损失。2007年瑞士Basel的EGS地热开发项目，诱发了地震活动，震级为2.9～3.4，由于项目所在地靠近居民区，该项目因担心可能引发类似或更大地震而被迫终止。通过相关领域专家分析，诱发地震的根源源自高水压的注入致使储热地层发生剪切滑动，能量瞬间大量释放，进而致使地震发生。

现已有相似储层改造领域发明专利一项名称为：水压爆破致裂建造干热岩人工热储的方法；中国专利号：ZL201610842434.5。但是该专利没有考虑到水压诱发地震灾害问题。

中国专利申请号201810734516.7公开了一种多井联合干热岩人工热储建造系统及建造方法，该发明采用多井持续长时间低泵量的剪切压裂与化学刺激，泵入压力和规模小、应力释放过程缓慢，虽然可有效降低诱发地震的风险，但是设计多井花费昂贵，且注水的漏失现象较为严重，影响热的开采效率。

为了从源头防治在开采地热过程中诱发地震灾害问题，中国专利申请号201610667760.7公开了一种水力压裂引起干热岩中发生微震的预警及预测方法，该技术是根据电磁波传播速度快于地震波，非破坏性地震波P波传播速度快于破坏性地震波S波的原理，利用P波快速估算震级，并且利用电磁波快速传输的特点，虽然能够有效对干热岩开发过程中引起的微震进行预警，但是需要采集多个参数，采用拟合估算震级,技术手段复杂，不宜大面积推广，而且如果参数选取不当，容易影响预测结果的准确性，将会带来严重的损失。

发明内容

为了能够在完成储层改造的基础上防治诱发地震，本发明提供一种防止诱发地震的干热岩热储层改造方法，可以在有效减少水压的情况下实现干热岩储层的改造。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：