一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法

本发明属于地热开采利用，涉及一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法。

背景技术：

1、地热资源作为一种潜在的清洁、可再生能源，在全球能源转型中扮演着重要的角色。其清洁、稳定的运行特性以及在世界范围内广泛分布的优势，使其成为各国致力于研究和开发的焦点之一。这种能源根据存在的形式可分为水热型和干热岩型两大类型。而干热地热的开采，尤其是对于干热岩型地热资源的探索和利用，被认为是当前以及未来地热资源开发的重要方向。

2、然而，地热资源的开采与利用面临着一系列挑战，其中最突出的问题之一是优势渗流通道的形成。这种现象在地热能的采集过程中引发了许多困难。优势渗流通道促使地下储层中的流体更趋向于在特定通道中流动，而非均匀地分布在整个储层中。这导致了地热能采集的不均匀性和低效性。因为某些区域的热能被过度提取，而其他区域的热能则采集较少，造成了采热效率逐渐降低的问题。这种不均匀分布的渗流路径产生了所谓的“热短路”，即部分区域热能的过度集中采集，而其他区域的热能被忽略。这不仅影响了地热资源的充分利用，还加剧了地热开采可能出现的地质灾害风险，如热能释放不均可能导致的地层变形或地表沉陷等问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提出一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法。

2、为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，包括以下步骤：

4、s1：在地热开采区布置注入井和采出井，使注入井和采出井进入目标热储层并固井；

5、s2：将注入井和采出井沿垂直方向进行分段，并将各分段进行独立密封；在各分段内侧向钻孔，然后向各分段内注入高压流体实施水力刺激，使注入井与采出井的各分段间形成热储裂缝通道，进而实现水力连通；

6、s3：向注入井标高最低的分段注入流体，使流体流经地热储层裂隙，并与周围岩体发生充分热交换，将换热后的流体通过采出井采出；然后关闭标高最低的分段，向上一分段进行注水采热，以此类推逐层采热；所述流体为添加有聚乙烯醇的水溶液；

7、注入的流体沿地热储层内一条或几条渗透性强的裂缝流动，随着对流换热过程进行，裂缝内的流体热交换效率逐渐下降，水温逐渐降低；当水温低于设定的温度阈值时，流体中的聚乙烯醇以晶体形式析出，同时流体粘度增大，使得流体在裂缝内的流动能力降低，从而迫使流体重新选择渗流通道，实现新的裂缝通道内的对流换热；在新的裂缝通道中，当一段时间换热过后，新裂缝内的热交换效率会下降，水温也再次下降，流动能力变小，而此时，流体会再次重新选择新的渗流通道；随着采热进行，原有温度下降的裂缝周围岩体温度以及裂缝渗流能力均会恢复，使得流体会再次沿着原有裂缝通道换热，以此实现地热储层渗流换热的调节控制。

8、优选的，注入井和采出井上的分段等间距分布，且均垂直于热储裂缝通道的主裂隙方向。

9、优选的，采用封隔器对注入井和采出井上的分段进行分隔或独立密封，所述封隔器设置有第一温度传感器和水压传感器，用于监测各分段内流体温度和水压变化；所述第一温度传感器和水压传感器通过信号线连接至地面控制平台，所述地面控制平台与主机通过接口通信。

10、更优的，所述封隔器设置有控制阀门，所述控制阀门用于控制封隔器与外部的水压连通；地面控制平台根据各分段内封隔器的温度测量反馈，通过控制器调节封隔器的控制阀门，控制封隔器内密封水压大小，完成封隔器的开启/关闭状态的控制。

11、优选的，在各分段的侧向钻孔中设置有流量控制阀，所述流量控制阀设置有第二温度传感器，用于监测各分段内流体的温度变化，来调节流量控制阀的开度。

12、更优的，流量控制阀中设有第一控制阀门、第二控制阀门，用于控制流体进入各分段内的流量大小；第一控制阀门、第二控制阀门分别通过pid控制器与地面控制平台相连；第二温度传感器通过信号线连接至地面控制平台，所述地面控制平台与主机通过接口通信。

13、优选的，步骤s2中在分段完成后，按照标高由低到高，在注入井和采出井上两两分段交替进行水力循环压裂。

14、优选的，步骤s3中，注入井上注入流体的分段与相对应的采出井上采出流体的分段在同一水平面上。

15、本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

16、本发明通过采用分段开采的方法，通过分段注入高压流体实施多次重复水力刺激，使得裂隙的发育更为完善，形成一个渗透性好，换热面积大的地热开采通道。通过改变换热流体性质，使得流体析晶程度能够随着采热温度变化而动态变化，调节控制换热裂隙通道的流动能力以及采热效果，避免了由于优势通道而导致的过早热突破以及导致采热效率降低的情况。同时，采用智能调控注采井分段注入流量和动态智能调控对流换热通道，实现了从裂隙通道到分段岩体区块的智能高效有序换热。

17、同时加入流量控制阀可实现分段内流体流量的智能调控，而且在间隔轮换注采的过程中，流量控制阀的智能开启或关闭，可防止流体流向不同分段，实现对流体流经区域的严格控制。

18、在以上措施的共同作用下，不仅可以避免由于单一注采路径产生过早热突破而导致采热效率降低，也有利于已开采分段的热恢复，从而实现快速、大规模地从深部干热岩储层中开采地热的目的，以满足裂隙型热储商业性开发与地质环境调控需求。

技术特征：

1.一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，注入井和采出井上的分段等间距分布，且均垂直于热储裂缝通道的主裂隙方向。

3.根据权利要求1所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，采用封隔器对注入井和采出井上的分段进行分隔或独立密封，所述封隔器设置有第一温度传感器和水压传感器，用于监测各分段内流体温度和水压变化；所述第一温度传感器和水压传感器通过信号线连接至地面控制平台，所述地面控制平台与主机通过接口通信。

4.根据权利要求3所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，所述封隔器设置有控制阀门，所述控制阀门用于控制封隔器与外部的水压连通；地面控制平台根据各分段内封隔器的温度测量反馈，通过控制器调节封隔器的控制阀门，控制封隔器内密封水压大小，完成封隔器的开启/关闭状态的控制。

5.根据权利要求1所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，在各分段的侧向钻孔中设置有流量控制阀，所述流量控制阀设置有第二温度传感器，用于监测各分段内流体的温度变化，来调节流量控制阀的开度。

6.根据权利要求5所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，流量控制阀中设有第一控制阀门、第二控制阀门，用于控制流体进入各分段内的流量大小；第一控制阀门、第二控制阀门分别通过pid控制器与地面控制平台相连；第二温度传感器通过信号线连接至地面控制平台，所述地面控制平台与主机通过接口通信。

7.根据权利要求1所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，步骤s2中在分段完成后，按照标高由低到高，在注入井和采出井上两两分段交替进行水力循环压裂。

8.根据权利要求1所述的一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，其特征在于，步骤s3中，注入井上注入流体的分段与相对应的采出井上采出流体的分段在同一水平面上。

技术总结本发明公开了一种裂隙型干热岩储层流体改性智能调控强化采热方法，属于地热开采利用技术领域；在干热岩原生裂隙发育带钻入注入井和采出井，通过由下至上按序对两井分段注入高压低温流体，实现对裂隙发育带的水力刺激，智能调控注采井分段，间隔轮换注采分段；通过流体改性，智能调控流体在岩体裂隙中流入的路径，再通过流量控制阀，智能调控流体流经的分段和流量的大小；本发明使流体流经岩体裂隙的路径得到了充分扩展、流体流经岩体裂隙的流量得到了有效控制；解决了双垂直井建储规模小、对流换热效率低，难以实现大面积热能开采的问题。技术研发人员：陈跃都,杜文杰,王建美受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26