【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于干热岩型地热资源开发过程中水岩反应及流体渗透过程，具体是多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法。
技术介绍
1、干热岩是一种新兴的地热能源，一般埋深数千米，且温度大于180℃，是内部不存在流体或仅有少量地下流体(致密不透水)的高温岩体。干热岩的成分多变，主要为中生代以来的中酸性侵入岩，也可以是中新生代的变质岩或厚度巨大的块状沉积岩。
2、干热岩储层改造并建立增强型地热系统是地热资源开发的关键环节，主要目的在于提高储层的渗透性和连通性，从而增强地热能的开采效率。
3、干热岩的能量储存方式并非直接储存其热能本身，而是通过开发和利用干热岩地热能来实现的，现目前对于干热岩储层的改造所采用的改造装置多为直接通过注入井插入岩层，没有太多固定措施，可能会存在高压水流在岩层的反作用力下导致改造装置被偏移，从而减弱高压水流对岩层的压裂效果的问题，为此有必要提出多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法。
技术实现思路
1、为了解决上述改造装置没有固定导致高压水流对岩层压裂效果减弱的问题，本专利技术的目的是提出多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，通过电动伸缩杆对改造装置限位，使低温高压水能够对岩层进行定点压裂，进而实现裂缝的定向扩展并增大裂缝的扩展长度和扰动范围，增大低温高压水与岩层的接触面，使低温高压水带出的热能更多，提升热能提取效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，包括以下步
3、步骤一，成井与靶区优选：在所选的场地选定注入井和生产井的钻取位置，并通过钻井机进行注入井和生产井的钻探；
4、步骤二，岩层压裂：操作泵组件通过改造装置向注入井内部注入低温高压水，对岩层施压使之产生裂缝；
5、步骤三，化学刺激：向注入井内部投放改造装置并将改造装置固定，操作泵组件通过改造装置向注入井内注入酸性化学刺激剂或碱性化学刺激剂中的一种或多种并等待2小时；
6、步骤四，回收监测：向注入井内再次注入低温高压水，通过生产井对低温高压水带所出的岩层热能进行回收，并利用高精度微地震监测技术监测岩层裂缝的朝向和深度；
7、步骤五，再钻评估：在得到岩层裂缝的朝向和深度后，根据岩层裂缝的朝向和深度信息进行注入井和生产井的再选址和再钻取，并重复步骤二到步骤四的操作，最后通过各注入井底部岩层裂缝的连通性和渗透性对岩层的改造效果进行评估，通过生产井所回收的热能对提取效率进行评估。
8、基础方案的原理是：首先选取注入井和生产井的钻取位置，并进行钻探，在钻探结束后向注入井内投放改造装置，当改造装置到达目的深度后，将改造装置进行固定，此时开启泵组件，通过改造装置向注入井内部注入低温高压水，对岩层进行冲击使之产生裂缝，随后通过改造装置向注入井内注入酸性化学刺激剂或碱性化学刺激剂与岩层发生充分反应。在注入酸性化学刺激剂或碱性化学刺激剂的2小时后，再次开启泵组件，向岩层内部再次注入低温高压水，低温高压水在岩层内部的温度下被蒸发，裹挟着岩层内部的热能回归生产井，通过生产井对低温高压水所带出的热能进行回收，并利用高精度微地震技术探测岩层裂缝的扩展方向和长度，确定扰动范围。在获取了岩层裂缝的朝向和深度信息后，根据岩层裂缝的朝向和深度进行注入井和生产井的再选址和再钻取，并对再钻取的注入井底部的岩层进行压裂、化学刺激、热能回收和裂缝监测，最后根据岩层裂缝的连通性和渗透性评估对岩层的改造效果，根据生产井所回收的热能进行热能提取效率的评估。
9、基础方案的有益效果是：1.本方法在将改造装置固定后，低温高压水在对岩层进行压裂时，改造装置的运动幅度会大大减小，提升了装置的稳定性，此时的低温高压水能够对岩层进行定点压裂，保证了对岩层的压裂效果。
10、2.在注入酸性化学刺激剂或碱性化学刺激剂中的一种或多种后等待2小时的操作，使得酸性化学刺激剂或碱性化学刺激剂能够和岩层产生充分反应，能有效减少矿物质堵塞的情况产生，同时反应结束后的岩层表面的平整度会降低，有利于后续的压裂操作。
11、3.根据裂缝朝向和裂缝深度进行注入井和生产井的再钻取的操作，使得对再钻取的注入井底部岩层进行压裂时，能够与首次钻取的注入井底部岩层裂缝进行连通，增大裂缝接触面，从而增大低温高压水与岩层的接触面，从而增加低温高压水带出的热能，提高热能的提取效率。
12、进一步，步骤二中，在进行岩层压裂的操作时，需重复进行3-5次注入操作。
13、基础方案的原理及有益效果是：多次注入的操作能够将岩层裂缝的扰动范围进一步扩大，增加了岩层的被渗透性。
14、进一步，步骤三中，改造装置包括若干软管，软管之间相互连通组成软管改造网，软管改造网底部设有超声波传感器，软管之间的相互连接处两侧均设有通孔和与通孔对应的阀门，且竖直方向上的软管连通有泵组件，水平方向上的软管表面设有电动伸缩杆，电动伸缩杆信号连接有控制器，超声波传感器和泵组件均与控制器信号连接，当超声波传感器感应到裂缝底部的距离与软管改造网即将接触时，向控制器发送距离输入信号，由控制器发送距离输出信号到电动伸缩杆，此时电动伸缩杆运作，向裂缝两边的岩壁进行扩张，将软管改造网固定在裂缝中。
15、基础方案的原理及有益效果是：软管改造网进入注入井后，当软管改造网距离裂缝不足10cm时，超声波传感器向控制器发送距离输入信号，工作人员停止软管改造网的深入，并通过控制器向电动伸缩杆发送距离输出信号，根据需要调整电动伸缩杆根据与裂缝边壁的距离，进而调整软管改造网的位置，使软管改造网能够贴合一侧的裂缝边壁，且软管改造网能被固定在裂缝边壁表面。
16、进一步，步骤三中，向软管改造网内注入酸性化学刺激剂制成酸性网，向软管改造网内注入碱性化学刺激剂制成碱性网，其中酸性化学刺激剂采用螯合酸，碱性化学刺激剂采用螯合碱。
17、基础方案的原理及有益效果是：螯合酸和螯合碱中的螯合剂对ca2+、fe3+、mg2+有较强的螯合作用，使ca2+、fe3+、mg2+能够与螯合剂结合，形成可溶于水的螯合物，从而减少了部分金属离子与酸或碱结合生成沉淀，造成裂缝堵塞的情况。
18、进一步，步骤三中，在使用改造装置的过程中，酸性网和碱性网交错设置。
19、基础方案的原理及有益效果是：酸性网和碱性网交错设置的设计，使得当酸性网侧的岩层裂缝与碱性网侧的岩层裂缝连通后，酸性化学刺激剂能与碱性化学刺激剂发生中和反应生成水，减少了酸性化学刺激剂和碱性化学刺激剂对岩层和环境的影响。
20、进一步，步骤三中，阀门采用内部设置多个翼状通道的设计。
21、基础方案的原理及有益效果是：当酸性化学刺激剂、碱性化学刺激剂和低温高压水流经阀门时，在阀门多个翼状通道的设计下单向流动，而当有液体从岩层通过阀门向软管进行回流时，液体在进入阀门后会受到翼状通道内弯道的阻挡，在液体多次受到弯道阻挡后，液体的动能逐渐减少，从而减少了岩层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤二中，改造装置包括若干软管，软管之间相互连通组成软管改造网，软管改造网底部设有超声波传感器，软管之间的相互连接处两侧均设有通孔和与通孔对应的阀门，且竖直方向上的软管连通有泵组件，水平方向上的软管表面设有电动伸缩杆，电动伸缩杆信号连接有控制器，超声波传感器和泵组件均与控制器信号连接，当超声波传感器感应到裂缝底部的距离与软管改造网即将接触时，向控制器发送距离输入信号，由控制器发送距离输出信号到电动伸缩杆，此时电动伸缩杆运作，向裂缝两边的岩壁进行扩张，将软管改造网固定在裂缝中。
3.根据权利要求2所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤二中，在进行岩层压裂的操作时，重复进行3-5次注入操作。
4.根据权利要求3所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤三中，向软管改造网内注入酸性化学刺激剂制成酸性网，向软管改造网内注入碱性化学刺激剂制成碱性网，
5.根据权利要求4所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤三中，在对相邻的注入井使用改造装置的过程中，采用酸性网和碱性网交错的设置。
6.根据权利要求5所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤三中，阀门采用内部设置多个翼状通道的设计。
7.根据权利要求6所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤三中，碱性网的管道内部设有防腐蚀涂层。
8.根据权利要求7所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤三中，酸性化学刺激剂和碱性化学刺激剂内部均添加有矿渣、磁流体和生物降解塑料颗粒。
9.根据权利要求8所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤四中，生产井回收的热能通过吸附蓄热材料进行热能的储存。
10.根据权利要求9所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤四中，在进行高精度微地震监测时，采用吸音棉将仪器与外界隔绝。
...【技术特征摘要】
1.多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤二中，改造装置包括若干软管，软管之间相互连通组成软管改造网，软管改造网底部设有超声波传感器，软管之间的相互连接处两侧均设有通孔和与通孔对应的阀门，且竖直方向上的软管连通有泵组件，水平方向上的软管表面设有电动伸缩杆，电动伸缩杆信号连接有控制器，超声波传感器和泵组件均与控制器信号连接，当超声波传感器感应到裂缝底部的距离与软管改造网即将接触时，向控制器发送距离输入信号，由控制器发送距离输出信号到电动伸缩杆，此时电动伸缩杆运作，向裂缝两边的岩壁进行扩张，将软管改造网固定在裂缝中。
3.根据权利要求2所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤二中，在进行岩层压裂的操作时，重复进行3-5次注入操作。
4.根据权利要求3所述的多场耦合作用下干热岩储层改造与热能提取方法，其特征在于：步骤三中，向软管改造网内注入酸性化学刺激剂制成酸性网，向软管改造网内注入碱性化学刺激剂制成碱性网，...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟梁皓，荀杨，戚波，刘华南，李忠水，朱月，高成梁，吴景华，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：
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