【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及干热岩地热资源开发，尤其涉及一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法。
技术介绍
1、干热岩地热资源(hdr)作为一种近几十年来兴起的新兴地热资源，通常指内部不含流体或仅含少量地下流体的高温岩体，且一般温度大于180℃，埋深数千米。这种岩体的成分可以变化很大，绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩、变质岩等等，常见的有花岗岩、黑云母片麻岩、花岗闪长岩等等。中国的干热岩地热资源储量十分巨大，因此，干热岩地热资源的开发利用对于替换煤炭、石油及天然气成为新型接替能源有着战略性意义。
2、目前，开采干热岩地热资源的主要方法为增强型地热系统(egs)，其原理是从地表向干热岩储层中分别钻掘出注入井与生产井，注入井和生产井之间通过人工压裂的方式构建裂隙储层，然后通过注入井向高温热储层中注入温度较低的水，水在热储层中的缝网结构中流通和换热，最后通过生产井提取高温的水或蒸汽，从而实现干热岩地热资源开发。
3、虽然，已有少量发达国家已建立了几个成功的干热岩开发示范工程，但世界范围内的商业化开发仍未实现，其中最为关键的制约技术是热储层的理想化压裂改造。压裂体积决定了取热量，压裂的缝网结构复杂程度决定了取热效率。由于干热岩埋深大、强度高、岩体结构相对较完整，所以其起裂压力较大，若采用大排量和压力的压裂施工具有较高的诱发地震风险，造成地面或地表的基础设施损坏或社会恐慌；而较低的压裂压力和排量又无法压裂干热岩储层或形成不太理想的缝网结构，且压裂效率很低，这也是导致当前干热岩开发项目失败的主要原因之一。
4、基于
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，可可实现对完整及含天然裂缝型干热岩储层构建理想体积的复杂缝网结构，从而规避干热岩储层选址及改造失败等重大工程风险，降低压裂施工导致的地震诱发风险，提高压裂效率。
2、为实现上述目的，本专利技术一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，包括以下步骤：
3、s1:搭建钻井平台系统，进行水平分支井的施工构建；施工时钻具中嵌入有随钻监测系统，以监测岩体结构及其物理力学性质；
4、s2:根据随钻监测系统获取的现场地层实际情况，若目标地层天然裂缝发育，可进行人工试压裂与监测测试；若目标地层天然裂缝不发育或在进行人工试压裂与监测测试的测试结果显示裂缝长度低于200m，则进行目标地层改性作业；
5、所述目标地层改性作业包括以下步骤：
6、s21:室内岩石力学试验：取目标地层的岩石样本进行室内岩石力学试验，获得目标地层岩石力学性质及其随温压变化的演变规律；
7、s22:目标地层力学性能原位劣化：根据步骤s21获得的目标地层岩石力学性质及其随温压变化的演变规律，对目标地层进行现场原位循环加卸载压水改造，以降低目标地层围岩强度、脆性及地应力；
8、s24:细小裂缝原位构建：通过将水替换成液氮注入目标地层，对目标地层进行冷热循环造细小裂缝；
9、s3:目标地层改性作业完成后对水平分支井进行分段压裂；
10、s4:分段压裂完成后，对水平分支井进行分段封堵；
11、s5:构建增强型地热系统工程。
12、进一步，所述步骤s1包括以下步骤：
13、s11:组装钻具，钻具包括钻杆、取芯杆以及钻头；钻杆、取芯杆与钻头之间通过螺纹丝扣连接；
14、s12:将组装好的钻具的钻杆末端通过高强度钢丝引导绳与钻塔顶端连接；
15、s13:将深度传感器与温度传感器的一端利用监测系统导线与钻具末端相连，另一端则与位于随钻监测系统控制台上的信号接收器连接；
16、s14:进行钻井施工，施工时先进行垂直段施工，到达目标干热岩储层指定位置后，再进行造斜构建出水平分支井。
17、进一步，在进行步骤s22目标地层力学性能原位劣化作业之前，先安装封隔器，将含有封隔中心管与封隔止水栓塞的封隔器与钻杆连接，封隔器前端设有出水口；再目标地层力学性能原位劣化装置，其中目标地层力学性能原位劣化装置包括控制箱、液体箱和移动式汽油机水泵，将移动式汽油机水泵的一端通过高压水管与液体箱连接，另一端与安装好封隔器的钻杆连接，将移动式汽油机水泵中的压力表和转速表连接至控制箱中；之后，将组装好的封隔器利用钻井平台系统送至水平分支井中指定位置。
18、进一步，所述目标地层力学性能原位劣化作业包括以下步骤：
19、a、打开移动式汽油机水泵，使液体箱中的水通过高压水管进入到移动式汽油机水泵中；
20、b、打开压力表、流量表及秒表的控制箱开关，将压力表调整至所需压力参数，清零秒表；
21、c、将高压水管接入液体箱中的同时，按下秒表，记录不同压力下固定时间间隔内的流量；
22、d、每个压力参数至少记录5个流量数据，时间间隔为2-4分钟；且压力参数按照从低到高再从高到低的顺序进行循环加卸载。
23、进一步，所述水平分支井的长度应大于500m，以满足后续水平分支井的分段压裂和封堵的技术要求。
24、进一步，所述步骤s4中在对水平分支井分段封堵时，封隔器可根据目标地层实际需要制造不同的渗透系数，目标地层的渗透系数在靠近注入井的方向递减。
25、本专利技术的有益效果:
26、1、本专利技术根据目标干热岩储层岩体结构特征，可选择直接人工压裂或者通过目标地层裂缝改造后再进行压裂，可适用于所有目标地层，可有效避免因勘查精度低导致的选址失败或干热岩储层规模化压裂失败等工程风险，有效提高深部地热资源规模化开发进程。
27、2、通过目标地层力学性能原位劣化降低围岩的强度、脆性和地应力，再通过对目标地层多次注入液氮改变其结构，即高温地热岩体遇低温液氮将产生复杂的细小裂缝，促进复杂缝网结构的形成，继而使得目标地层进行压裂所需的起裂压力降低，排量随着所需起裂压力的降低而减小，复杂细小裂缝在水力压裂的作用下会逐渐扩展成大的裂缝网络，因此可有效降低地震诱发风险，解决高压力大排量下压裂工程所造成的基础设施损坏及社会恐慌问题，且显著的提高了压裂效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：在进行步骤S22目标地层力学性能原位劣化作业之前，先安装封隔器，将含有封隔中心管(27)与封隔止水栓塞(28)的封隔器与钻杆(11)连接，封隔器前端设有出水口(25)；再目标地层力学性能原位劣化装置，其中目标地层力学性能原位劣化装置包括控制箱(21)、液体箱(22)和移动式汽油机水泵(23)，将移动式汽油机水泵(23)的一端通过高压水管(24)与液体箱(22)连接，另一端与安装好封隔器的钻杆(11)连接，将移动式汽油机水泵(23)中的压力表和转速表连接至控制箱(21)中；之后，将组装好的封隔器利用钻井平台系统(34)送至水平分支井(1)中指定位置。
4.根据权利要求3所述的一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：所述目标地层力学性能原位劣化作业包括以下步骤：
5
6.根据权利要求1所述的一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：所述步骤S4中在对水平分支井(1)分段封堵时，封隔器可根据目标地层实际需要制造不同的渗透系数，目标地层的渗透系数在靠近注入井的方向递减。
...【技术特征摘要】
1.一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的一种高效减震的干热岩储层复杂缝网构建方法，其特征在于：在进行步骤s22目标地层力学性能原位劣化作业之前，先安装封隔器，将含有封隔中心管(27)与封隔止水栓塞(28)的封隔器与钻杆(11)连接，封隔器前端设有出水口(25)；再目标地层力学性能原位劣化装置，其中目标地层力学性能原位劣化装置包括控制箱(21)、液体箱(22)和移动式汽油机水泵(23)，将移动式汽油机水泵(23)的一端通过高压水管(24)与液体箱(22)连接，另一端与安装好封隔器的钻杆(11)连接，将移...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫强，曹雅恒，吴云，石章浩，曹志成，乔伟，朱术云，姜春露，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。