一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法和装置，该方法通过纳米示踪剂进行一次测量就能够得到地热储层的温度分布，其返回曲线能够用来确定阈值纳米示踪剂发生反应的时间，然后再通过时间反过来确定地热储层的阈值温度位置，最后结合阈值纳米示踪剂和非纳米示踪剂的响应曲线，确定地热储层的温度分布，最后根据至少两个生产井中阈值纳米示踪剂的数量确定地热储层裂缝分布，实现了地热储层的温度分布和裂缝分布的真实监测，同时还可以实现地热储层温度和裂缝分布情况的反复测量。

Method and device for monitoring geothermal reservoir temperature and fissure distribution

The invention discloses a geothermal reservoir temperature monitoring and crack distribution method and device, the method to conduct a survey by nano tracer can obtain the temperature distribution of geothermal reservoir, the return curve can be used to determine the threshold of nano tracer reaction time, and then through time in turn determine the threshold temperature position of geothermal reservoir finally, combined with the response curve of nano and non nano tracer tracer threshold, determining the temperature distribution of geothermal reservoir, finally determine the thermal reservoir distribution according to at least two production wells threshold nano tracer number, the geothermal reservoir temperature distribution and the crack distribution of real monitoring, but also can realize the repeated measurement geothermal reservoir temperature and crack distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法和装置
本专利技术实施例涉及地热储层开发
，特别涉及一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法和装置。
技术介绍
随着不可再生的石油、煤炭等传统能源日益紧缺，以风能、太阳能、地热等为代表的绿色可再生能源地位日益突出，其中，地热以其清洁、分布广泛、热储层巨大，被视为21世纪最具有潜力的能源资源。由于干热岩往往缺乏足够的渗透率/孔隙度，必须通过人工压裂建立注水井和生产井之间的连接，同时为了建立可持续的增强型地热系统，避免热突破现象，必须同时考虑注水井和生产井间的连通性和储层裂隙-基质热交换面积，故温度和裂隙分布的监测和分析技术，是评价储层改造效果，保证持续高效提取地热能的关键技术。已有技术中，用于监测地热储层的温度和裂隙分布的方法主要包括采用微地震技术的远场监测方法和采用放射性示踪剂测井技术的近场监测方法。采用微地震技术的远场监测方法主要是通过检测裂缝延伸过程中岩石内部因剪切破坏而产生的声发射信号，以此来研究储层中裂缝延伸过程和裂缝参数。然而，记录的微地震信号与被支撑剂所支撑的裂缝是无关的(如微地震信号可能是由不含支撑剂的裂缝所引起，也可能由其它非水力连通区的岩石释放应力时所引起)，并且不同点产生的地震波会相互作用并干扰接收器接收的最终信号，所以采用微地震技术的远场监测方法并不精确。采用微地震技术的远场监测方法只能在压裂过程中实施，不能进行压后重复测量，不能确定支撑剂在裂缝中的分布，也即不能确定有效裂缝参数。采用放射性示踪剂测井技术的近场监测方法是在压裂过程中将放射性示踪剂加入压裂液中，压裂后进行光谱伽玛射线测井，以此来解释裂缝参数。这种方法存在半衰期、放射性等问题，并且放射性材料随压裂液在裂缝中的行进过程可能出现分层或分离现象，最终获取的结果并不能反映实际的裂缝结构。采用放射性示踪剂测井技术的近场监测方法需要在压裂后立即进行测量，不具备实时监测的能力，并且仅能获得近井筒范围内的裂缝参数。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法和装置，实现地热储层的温度分布和裂缝分布的真实监测，同时还可以实现地热储层温度和裂缝分布情况的反复测量。所述技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法，所述方法包括：采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，生成阈值纳米示踪剂；获取所述地热储层的最大稀释体积，并根据所述地热储层的最大稀释体积计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；向注水井内同时注入所述阈值纳米示踪剂和非阈值纳米示踪剂，其中，所述阈值纳米示踪剂和所述非阈值纳米示踪剂具有相同的运移规律和反应过程；第一预设时间阈值之后，对所述注水井进行取样检测，并根据检测结果绘制所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线；根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，确定所述地热储层的阈值温度位置，并获取所述地热储层的温度分布；第二预设时间阈值之后，对所述注水井周围的至少两个生产井进行取样检测，并根据检测结果确定所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量；根据所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量确定所述地热储层裂缝分布。可选的，所述采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，生成阈值纳米示踪剂，包括：二氧化硅纳米颗粒与氮气在高温下反应，生成表面附加有一个氨基的二氧化硅纳米颗粒；将所述表面附加有一个氨基的二氧化硅纳米颗粒与所述氨基发生置换，生成阈值纳米示踪颗粒。可选的，所述获取所述地热储层的最大稀释体积，并根据所述地热储层的最大稀释体积计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量，包括：根据公式VP＝πr2hφEr计算所述地热储层的最大稀释体积，其中，VP为所述地热储层的最大稀释体积；r为注水井与生产井间的距离；φ为注水井与生产井间的孔隙度；Er为注水井与生产井间的连通系数；根据公式A≥μMDLVP计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量，其中，A为用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；μ为保障系数；MDL为仪器的最低检测极限。可选的，所述根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，确定所述地热储层的阈值温度位置，并获取所述地热储层的温度分布，包括：根据导热模型计算生产井的温度降低曲线，并根据所述温度降低曲线确定到达临界温度所需的时间；根据到达临界温度所需的时间，确定所述地热储层的阈值温度位置；根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，和所述地热储层的阈值温度位置，获取所述地热储层的温度分布。另一方面，本专利技术实施例还提供一种监测地热储层温度和裂缝分布的装置，所述装置包括：第一处理模块，用于采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，生成阈值纳米示踪剂；第一获取模块，用于获取所述地热储层的最大稀释体积，并根据所述地热储层的最大稀释体积计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；第二处理模块，用于向注水井内同时注入所述阈值纳米示踪剂和非阈值纳米示踪剂，其中，所述阈值纳米示踪剂和所述非阈值纳米示踪剂具有相同的运移规律和反应过程；第三处理模块，用于在第一预设时间阈值之后，对所述注水井进行取样检测，并根据检测结果绘制所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线；第一确定模块，用于根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，确定所述地热储层的阈值温度位置，并获取所述地热储层的温度分布；第四处理模块，用于在第二预设时间阈值之后，对所述注水井周围的至少两个生产井进行取样检测，并根据检测结果确定所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量；第二确定模块，用于根据所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量确定所述地热储层裂缝分布。可选的，所述第一处理模块具体用于：二氧化硅纳米颗粒与氮气在高温下反应，生成表面附加有一个氨基的二氧化硅纳米颗粒；将所述表面附加有一个氨基的二氧化硅纳米颗粒与所述氨基发生置换，生成阈值纳米示踪颗粒。可选的，所述第一获取模块具体用于：根据公式VP＝πr2hφEr计算所述地热储层的最大稀释体积，其中，VP为所述地热储层的最大稀释体积；r为注水井与生产井间的距离；φ为注水井与生产井间的孔隙度；Er为注水井与生产井间的连通系数；根据公式A≥μMDLVP计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量，其中，A为用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；μ为保障系数；MDL为仪器的最低检测极限。可选的，所述第一确定模块具体用于：根据导热模型计算生产井的温度降低曲线，并根据所述温度降低曲线确定到达临界温度所需的时间；根据到达临界温度所需的时间，确定所述地热储层的阈值温度位置；根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，和所述地热储层的阈值温度位置，获取所述地热储层的温度分布。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的方法，首先采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，制作阈值纳米示踪剂，然后根据地热储层的最大稀释体积计算用于向该地热储层投放的纳米示踪剂的数量，进而向注水井内同时注入阈值纳米示踪剂和非阈值纳米示踪剂，其中，阈值纳米示踪剂和非阈值纳米示踪剂具有相同的运移规律和反应过程；第一预设时间阈值之后，对注水井进行取样检测，并根据检测结果绘制阈值纳米示踪剂和非纳米示踪剂的响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法，其特征在于，所述方法包括：采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，生成阈值纳米示踪剂；获取所述地热储层的最大稀释体积，并根据所述地热储层的最大稀释体积计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；向注水井内同时注入所述阈值纳米示踪剂和非阈值纳米示踪剂，其中，所述阈值纳米示踪剂和所述非阈值纳米示踪剂具有相同的运移规律和反应过程；第一预设时间阈值之后，对所述注水井进行取样检测，并根据检测结果绘制所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线；根据所述阈值纳米示踪剂和所述非阈值纳米示踪剂的响应曲线，确定所述地热储层的阈值温度位置，并获取所述地热储层的温度分布；第二预设时间阈值之后，对所述注水井周围的至少两个生产井进行取样检测，并根据检测结果确定所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量；根据所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量确定所述地热储层裂缝分布。

【技术特征摘要】
1.一种监测地热储层温度和裂缝分布的方法，其特征在于，所述方法包括：采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，生成阈值纳米示踪剂；获取所述地热储层的最大稀释体积，并根据所述地热储层的最大稀释体积计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；向注水井内同时注入所述阈值纳米示踪剂和非阈值纳米示踪剂，其中，所述阈值纳米示踪剂和所述非阈值纳米示踪剂具有相同的运移规律和反应过程；第一预设时间阈值之后，对所述注水井进行取样检测，并根据检测结果绘制所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线；根据所述阈值纳米示踪剂和所述非阈值纳米示踪剂的响应曲线，确定所述地热储层的阈值温度位置，并获取所述地热储层的温度分布；第二预设时间阈值之后，对所述注水井周围的至少两个生产井进行取样检测，并根据检测结果确定所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量；根据所述至少两个生产井中所述阈值纳米示踪剂的数量确定所述地热储层裂缝分布。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用二氧化硅纳米颗粒和氮气反应，生成阈值纳米示踪剂，包括：二氧化硅纳米颗粒与氮气在高温下反应，生成表面附加有一个氨基的二氧化硅纳米颗粒；将所述表面附加有一个氨基的二氧化硅纳米颗粒与所述氨基发生置换，生成阈值纳米示踪颗粒。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述地热储层的最大稀释体积，并根据所述地热储层的最大稀释体积计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量，包括：根据公式VP＝πr2hφEr计算所述地热储层的最大稀释体积，其中，VP为所述地热储层的最大稀释体积；r为注水井与生产井间的距离；φ为注水井与生产井间的孔隙度；Er为注水井与生产井间的连通系数；根据公式A≥μMDLVP计算用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量，其中，A为用于向所述地热储层投放的纳米示踪剂的数量；μ为保障系数；MDL为仪器的最低检测极限。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，确定所述地热储层的阈值温度位置，并获取所述地热储层的温度分布，包括：根据导热模型计算生产井的温度降低曲线，并根据所述温度降低曲线确定到达临界温度所需的时间；根据到达临界温度所需的时间，确定所述地热储层的阈值温度位置；根据所述阈值纳米示踪剂和所述非纳米示踪剂的响应曲线，和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海，樊冬艳，姚军，张林，张磊，孙致学，杨永飞，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37