一种缓解地热储层渗透率降低的方法和系统与流程

本发明涉及地热资源的开发与利用领域，尤其涉及一种缓解地热储层渗透率降低的方法和系统。

背景技术：

干热岩地热资源是一种清洁的可再生能源，具有储量大、分布广泛、开采不受环境影响等优势，因此越来越受到人们的关注。干热岩地热储层一般结构比较致密，往往需要采用储层改造技术对储层改造形成增强型地热系统，然后向增强型地热系统中注入取热介质进行循环，取热介质在循环的过程中将地热储层中的热能携带至地表来实现地热能的开发与利用。取热介质进入增强型地热系统后会与储层裂隙岩体的矿物颗粒发生水岩反应，使得储层的矿物在地热储层裂隙中发生运移输运(溶解与沉淀)。根据研究表明，在取热介质注入的储层裂隙岩体附近主要发生的是储层岩体的矿物溶解作用，溶解的矿物会沿着储层裂隙运移输运并在取热介质开采出的储层部位沉淀下来，但是储层的整体渗透率会在这种作用下下降，储层的渗透率直接会影响到储层的效率和寿命。因此亟需对储层矿物在裂隙中的运移输运所导致的储层渗透率下降的问题进行解决。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种缓解地热储层渗透率降低的方法和系统。

本发明提供一种缓解地热储层渗透率降低的方法，其主要包括以下步骤：

s1、在目标地热储层的上方钻取与目标地热储层连通的第一井筒和第二井筒；

s2、在所述第一井筒内注入取热介质，待取热介质与目标地热储层进行热交换后，从第二井筒对热交换后的取热介质进行采出，并输送至地热应用系统处；

s3、待目标地热储层渗透率下降至预设值后，再向第二井筒内注入取热介质，待取热介质与目标地热储层进行热交换后，从第一井筒对热交换后的取热介质进行采出，并输送至地热应用系统处；

s4、待目标地热储层的渗透率下降至预设值后，回到s2，并循环操作s2和s3的步骤，直至完成对目标地热储层的地热能开采。

一种应用上述缓解地热储层渗透率降低方法的系统，包括所述第一井筒、所述第二井筒、第一输送装置和第二输送装置，所述第一井筒和第二井筒的下端均与目标地热储层连通，其上端均位于地面上，所述第一输送装置和所述第二输送装置分别与所述第一井筒和所述第二井筒对应设置，所述第一输送装置和所述第二输送装置分别与所述地热应用系统连接，其中，所述第一输送装置用于将取热介质输送至第一井筒内，或对所述第一井筒内的取热介质进行开采并输送至所述地热应用系统，所述第二输送装置用于将取热介质输送至第二井筒内，或对所述第二井筒内的取热介质进行开采并输送至所述地热应用系统。

进一步地，所述第一输送装置包括第一双向变量泵和第一循环管道，所述第一循环管道的一端与所述第一井筒连通，其另一端与所述地热应用系统连通，所述第一双向变量泵设置在所述第一循环管道上。

进一步地，所述第一输送装置还包括第一三通阀、第二循环管道、第三循环管道和第一储液单元，所述第一三通阀分别与所述第一循环管道、所述第二循环管道和所述第三循环管道连通，所述第二循环管道和所述第三循环管道远离所述第一三通阀的一端分别与第一储液单元和所述地热应用系统连通，所述第一储液单元用于存储取热介质。

进一步地，所述第二输送装置包括第二双向变量泵和第四循环管道，所述第四循环管道的一端与所述第二井筒连通，其另一端与所述地热应用系统连通，所述第二双向变量泵设置在所述第四循环管道上，第二储液单元用于存储取热介质。

进一步地，所述第二输送装置还包括第二三通阀、第五循环管道、第六循环管道和第二储液单元，所述第二三通阀分别与所述第四循环管道、所述第五循环管道和所述第六循环管道连通，所述第五循环管道和所述第六循环管道连通远离所述第二三通阀的一端分别与第二储液单元和所述地热应用系统连通，所述第二储液单元用于存储取热介质。

进一步地，所述第一储液单元或第二储液单元均为储水箱或储水罐。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：(1)本发明所述的一种缓解地热储层渗透率降低的方法，通过周期性的改变取热介质的输入和输出方向，进而达到驱动取热介质带动溶解在其内的矿物质在在地热储层内循环往复运动，以防止溶解在取热介质中的矿物质在地热储层的某一固定位置不断沉积的目的，以降低矿物质的沉淀速率和缓解沉淀的矿物质对地热储层渗透率的影响。此外，其对于维持长时间的高效率地热开采，并延长地热储层的系统寿命具有重要的意义；

(2)本发明所述的一种缓解地热储层渗透率降低的系统，其能实现对取热介质的双向输送，具有结构简单、操作方便和实施成本低等优点。

附图说明

图1是本发明所述一种缓解地热储层渗透率降低的系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

本发明的实施例提供了一种缓解地热储层渗透率降低的方法，其主要包括以下步骤：

s1、在目标地热储层的上方钻取与目标地热储层连通的第一井筒10和第二井筒20，其中，在钻取第一井筒10和第二井筒20后，需对目标地热储层人工致裂，以形成体积裂缝增强取热介质与地热储层的换热效率，第一井筒10和第二井筒20的下端均与目标地热储层连通，其上端延伸至地面；

s2、以第一井筒10作为注入井，第二井筒20作为采出井，向所述第一井筒10内注入取热介质，待取热介质与目标地热储层进行热交换后，从第二井筒20对热交换后的取热介质进行采出，并输送至地热应用系统60处，其中，取热介质可以为水或超临界二氧化碳等，取热介质从第一井筒10进入地热储层后，与地热储层进行热交换，待取热介质热交换完毕后，将其从第二井筒20内开采出，并输送至地热应用系统60进行地热利用，以提高对地热的利用率；

s3、待目标地热储层的渗透率下降至预设值后，以第二井筒20作为注入井，第一井筒10作为采出井，向第二井筒20内注入取热介质，待取热介质与目标地热储层进行热交换后，从第一井筒10对热交换后的取热介质进行采出，并输送至地热应用系统60处；其中，对目标地热储层渗透率测量和实时监控为现有技术，在此不再进行赘述；本发明中，当热交换后的取热介质在第二井筒20的开采速度低于75～100kg/s，取热介质出口时的温度低于150℃时，则认为目标地热储层的渗透率下降至预设值；

s4、待目标地热储层的渗透率下降至预设值后，回到s2，并循环操作s2和s3的步骤，直至完成对目标地热储层的地热能开采，具体的，通过对s2和s3进行循环操作，以周期性改变取热介质的输入和输出方向。本发明中，当热交换后的取热介质在第一井筒10的开采速度低于75～100kg/s，取热介质出口时的温度低于150℃时，则认为目标地热储层的渗透率下降至预设值。

本发明所述一种缓解地热储层渗透率降低的方法，通过周期性的改变取热介质的输入和输出方向，进而达到驱动取热介质带动溶解在其内的矿物质在地热储层内循环往复运动，以防止溶解在取热介质中的矿物质在地热储层的某一固定位置不断沉积的目的，以降低矿物质的沉淀速率和缓解沉淀的矿物质对地热储层渗透率的影响。

请参考图1，一种缓解地热储层渗透率降低的系统，包括第一井筒10、第二井筒20、第一输送装置和第二输送装置，所述第一井筒10和第二井筒20均竖直设置，其下端均与目标地热储层连通，其上端均位于地面上，所述第一输送装置和所述第二输送装置分别与所述第一井筒10和所述第二井筒20对应设置，所述第一输送装置和所述第二输送装置分别与地热应用系统60连接，其中，所述第一输送装置用于将取热介质输送至第一井筒10内，或对所述第一井筒10内的取热介质进行开采并输送至所述地热应用系统60，所述第二输送装置用于将取热介质输送至第二井筒20内，或对所述第二井筒20内的取热介质进行开采并输送至所述地热应用系统60。

在本发明所述系统，第一井筒10、第二井筒20、第一输送装置、第二输送装置和地热应用系统60之间可构成一个地热资源循环利用的闭合回路，第一输送装置将取热介质输送至第一井筒10内，并由第二输送装置将热交换后取热介质从第二井筒20处采出并输送至地热应用系统60，通过地热应用系统60对取热介质中地热资源进行利用后，再由第一输送装置将降温后的取热介质重新输送至第一井筒10内，以达到对取热介质重复利用以及提高系统资源利用率的目的。

在上述实施例中，所述第一输送装置包括第一双向变量泵30、第一三通阀40、第一循环管道31和第一储液单元32，所述第一循环管道31的一端与所述第一井筒10连通，其另一端与所述第一三通阀40的第一进液端连通，所述第一三通阀40具有两个第一出液端，并分别连通有第二循环管道33和第三循环管道34，所述第二循环管道33和所述第三循环管道34远离所述第一三通阀40的一端分别与第一储液单元32和所述地热应用系统60连通，所述第一双向变量泵30设置在所述第一循环管道31上，第一储液单元32用于存储取热介质。

在本发明中，第一储液单元32为储水箱或储水罐。所述第一双向变量泵30可实现对取热介质的双向输送。第一储液单元32、第一三通阀40和第二循环管道33用于当取热介质在地热储层中发生渗漏时，对渗漏的取热介质进行补充，以保证地热开采的效率。而第一三通阀40则可选择将的第一循环管道31与第二循环管道33或第三循环管道34连通，以达到将第一储液单元32内的取热介质输送至第一井筒10内，或将开采的取热介质输送至地热应用系统60内的目的。本发明所述第一输送装置能实现对取热介质的双向输送，还具有结构简单、操作方便和实施成本低等优点。

在上述实施例中，所述第二输送装置包括第二双向变量泵50、第二三通阀51、第四循环管道52和第二储液单元53，所述第四循环管道52的一端与所述第二井筒20连通，其另一端与所述第二三通阀51的第二进液端连通，所述第二三通阀51具有两个第二出液端，并分别连通有第五循环管道54和第六循环管道55，所述第五循环管道54和所述第六循环管道55远离所述第二三通阀51的一端分别与第二储液单元53和所述地热应用系统60连通，所述第二双向变量泵50设置在所述第四循环管道52上，第二储液单元53用于存储取热介质。

在本发明中，第二储液单元53为储水箱或储水罐。第二输送装置对取热介质输送原理与第一输送装置一致，在此不再进行赘述。

在本发明中，对地热应用系统60不进行限制，现有技术中能实现对地热能利用的对象均可作为本发明中地热应用系统60的具体实施例，如地暖系统，因此，本发明对其具体结构不进行赘述。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。