[发明专利]一种区域致裂干热岩建造人工热储的方法

说明书

本发明公开了一种区域致裂干热岩建造人工热储的方法，先在地面确定注入井的位置，然后钻设注入井，然后在注入井周围设置多个生产井，且各个生产井的深度与注入井相同；在注入井最深处上方50～100m的井壁处，分别向各个生产井均施工一个钻采孔，在钻采孔形成后，每个钻采孔底部持续受四个力的作用发生变形，进而使下方的干热岩自上而下依次形成:裂隙带、变形带和原始带，处于裂隙带和变形带的干热岩产生大量裂隙，对干热岩进行区域性充分卸压致裂，致裂效果好、致裂范围广，使得裂隙很难闭合；最终实现低成本、高效率的建造人工热储，无需水力压裂节约水资源，且由于提高了干热岩的渗透率使得人工热储区域具有较高的热交换能力。

技术领域

本发明涉及一种区域致裂干热岩建造人工热储的方法，属于干热岩热能利用技术领域。

背景技术

干热岩是指地层深处3000～10000m范围内存在的一种不含水或含水很少、致密不渗透的热岩体，温度一般在150～650℃之间，是一种清洁、可再生的绿色资源。干热岩地热能的开发利用有以下特点：(1)干热岩地热能开发潜力巨大。据估计，地壳深部在3千米、温度在200℃以上的干热岩地热资源总量相当于化石能源的100～1000倍；(2)地热能清洁，无污染，没有有害气体排放，也没有其他流体或固体废弃物的污染；(3)干热岩地热的开发可以提供不间断的电力供应，且不受季节、昼夜、气候、地域等自然条件的影响。因此干热岩的开发前景很好。但是由于干热岩体的低渗透率特性，将换热流体注入干热岩体后仅能与其表面接触后进行热交换，然后将换热后温度较高的气体回收进行后续利用，干热岩体内部的温度无法被利用，大大降低了干热岩体的热能利用率；因此如何在换热时提高干热岩体内部与换热流体的接触面积，即提高低渗透干热岩体的渗透率，进而提高干热岩体的热能利用率，最终建造较大范围的人工热储，是干热岩开发与利用的难点。目前，国内外对于人工热储的建造方法主要是水力压致裂法。水力压裂是通过钻孔向深部干热岩体注入高压流体，导致热储层岩体发生张性破坏形成裂缝。水力压裂成本较高，且形成的单一高渗透裂缝换热面积小，不适宜地热开采；水力压裂过程中的高注入压力可能会引发地震，对施工人员和地表设施的安全造成威胁。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种区域致裂干热岩建造人工热储的方法，通过施工钻采孔利用干热岩自身膨胀力对其进行卸压致裂，不仅能使干热岩具有较好的渗透率，而且不会浪费水资源，同时能保证施工人员的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种区域致裂干热岩建造人工热储的方法，具体步骤为：

A、先从地面划定干热岩开发区域，然后进行地质勘探，获取该开发区域下方中干热岩上表面与地面的最大深度及所处位置，处于最大深度干热岩正上方的地面确定为注入井施工位置；

B、在确定的施工位置从地面向下方钻设注入井，先将注入井的深度达到勘探获取的干热岩最大深度，然后采用测温设备对该深度的岩体进行测温，若岩体温度未超过200℃，则使注入井继续向下钻设，直至测得的岩体温度超过200℃时停止，完成注入井的施工；

C、在地面上，以注入井为圆心、半径为1000～1200m的圆周上选择多个生产井施工位置，且多个生产井施工位置均分圆周；在每个生产井施工位置均从地面向下方施工生产井，每个生产井的深度均与注入井的深度相同；

D、选择一个生产井，在注入井最深处上方50～100m的井壁处，采用定向钻机从该位置向该生产井连续钻取岩层形成钻采孔，直至钻采孔将该生产井包围停止，完成一个钻采孔的施工；

E、再选择一个生产井并重复步骤D，直至每个生产井均完成钻采孔的施工，且相邻钻采孔之间留有未钻采区域；