[发明专利]一种干热岩分段制造并全封闭开发的方法

说明书

本发明公开了一种干热岩分段制造并全封闭开发的方法，包括如下步骤：S1.先钻进一口直井，再钻进一口水平井，水平井和直井连通，并下套管，形成一个全封闭循环系统；S2.利用石油压裂技术把低渗透热传导率高的水泥压进地层制造干热岩，使该水泥相当于干热岩，该水泥为仿干热岩水泥；S3.在全封闭连通井的水平段目的层，分多段挤压进该仿干热岩水泥于目的层中制造干热岩，使全封闭连通井周围都是干热岩，使远距离的热能更快的聚集到地热井井眼周围，增加全封闭连通井的换热面积。本发明能够使远距离的地热能更快聚集到地热井周围，能够开发任何地层的地热，能够开发任何地区的地热，应用范围更广泛。

技术领域

本发明涉及地热能开发领域，具体涉及一种干热岩分段制造并全封闭开发的方法。

背景技术

干热岩是一种新兴的清洁地热资源，它位于地下3-10千米处，温度在150-650℃，是一种不透水的致密岩体，国际上公认的高效低碳清洁能源。干热岩地热开采出的热量利用广泛，可用于发电，可用于供暖，可应用于石油的强化开采措施等方面。开发利用过程中几乎不产生N,S氧化物等污染物，十分环保。

若实现技术突破，规模化开发利用可有效降低温室效应和酸雨对环境的影响。干热岩发电技术不会受到季节和气候的制约，据有关资料报道，干热岩发电的成本仅为风力发电的1/2，只有太阳能发电的1/10。

干热岩的开发利用目前主要是利用岩体的热量，通过水平井，直井或U型井注入高压冷水，吸收热量，转化为蒸汽，通过同一平面的水平井，直井贯通的人工热储构造平面抽取到地表进行利用，提取了热量后将水回注干热岩中。达到“取热不取水”无干扰转换的目的。

现有干热岩开发方案主要包括以下两种：

(1)水力压裂开发利用干热岩。通过注水井将高压水注入地下2000～6000米的岩层，使其渗透进入岩层中人工压裂造出的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个开发井(相距约200～600米左右)将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达150～200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。该方法需要进行大型水力压裂，存在压裂成本高、压裂裂缝不易控制、压裂液化学品具有潜在的污染等缺陷。

(2)单井闭式循环开发利用干热岩。将同轴或U型井筒热交换器安装在井筒中，通过封闭的流体循环系统从地下提取热量，井筒中循环的流体不与周围地层接触。该方法避免了大型水力压裂施工，同时，循环流体不与地层直接接触，避免了流体对管柱的腐蚀和管柱结垢堵塞通道，但存在取热效率低，功率有限的缺陷。

中国专利CN106948795A公开了一种多分支水平井闭式循环开发水热型地热的方法。该方法在生产层和回灌层分别采用套管侧钻开窗钻若干分支径向水平井眼，并利用封隔器分隔导管和套管环空，流体通过环空、回灌层分支井眼进入地层加热，再通过生产层分支井眼进入导管返回地面。但该方法套管侧钻分支水平井，钻井工艺复杂、钻井周期长，成本高。同时流体在地层中渗流加热，适应于渗透率高的地热储层，不适应于干热岩储层，使其应用范围受限。

中国专利CN107989589A公开了一种提高干热岩压裂后热交换效率的方法。该方法采用单井压裂技术，在干热岩储层水力压裂出灌注耐高温导热水泥，使水力压裂近井区域密集裂缝封闭，仅留存远井区域的裂缝，达到改善携热流体流通路径，提高换热效率的目的。但该方法需要采用水力压裂技术，裂缝成本相对较高。同时，流体与地层直接接触，容易造成管柱结垢和腐蚀，，使其应用范围受限。

中国专利CN205957523U公开了一种干热岩单井多分支换热系统。该系统由注入系统、换热系统和排出系统组成。其中，换热系统包括分支裸眼井孔、热交换工质容腔和干热岩体。该方法的分支裸眼井孔相互连通，施工难度大。同时，流体与地层直接接触，容易造成管柱结垢和腐蚀。该方法的分支裸眼井孔相互连通，施工难度大。同时，流体与地层直接接触，容易造成管柱结垢和腐蚀，使其应用范围受限。

发明内容