地压地热系统气水同采完井方法技术方案

本发明专利技术涉及地压地热系统气水同采完井方法，其特点主要包括：表层套管、技术套管、油管、安全密封阀门和压力测量装置。地压地热系统气水同采完井方法是针对水热型地热系统热储层中存在水和天然气时设计的开采方法，该气水同采完井方法与普通水热型地热系统开采方法的不同之处是让储层水通过油管流到地面，储层天然气通过油管与技术套管之间的环形空间流到地面，实现水和天然气的通过不同流道采出到地面，产出的水在地面进行热交换发电，产出的天然气通过燃烧锅炉发电；在采气设计中，油管与技术套管之间的环形空间上部安装安全密封阀门封闭环形空间，环形空间上部有压力测量装置，当压力测量装置所测压力小于设定值时安全密封阀门关闭，当所测压力达到设定值时安全密封阀门打开，开采天然气。

Gas water simultaneous production and completion method for ground pressure geothermal system

The invention relates to a gas water simultaneous production and completion method for a ground pressure geothermal system, which mainly comprises a surface layer casing pipe, a technical casing pipe, an oil pipe, a safety sealing valve and a pressure measuring device. Gas pressure water geothermal system with production completion method is for the presence of water and gas hot water type geothermal system heat reservoir in the design of the mining method, the gas water produced different completion methods and common hydrothermal type mining method of geothermal system is to make the reservoir water flow to the ground through a pipeline, natural reservoir gas through the annular space between tubing and casing technology flow to the ground, water and natural gas produced by different flow to the ground, the output of the water heat exchange power on the ground, the output of natural gas by burning boiler in power generation; gas recovery design, the upper part of the annular space between the casing and the oil pipe installation technology safety sealed valve closed annular space, the upper annular space pressure measurement device, when the pressure measuring device of measured pressure less than the set value when the safety seal valve closed, when the measured pressure reaches the set When the valve is closed, the valve is opened and the natural gas is exploited.

【技术实现步骤摘要】
地压地热系统气水同采完井方法
本专利技术涉及地热开采
，具体涉及地压地热系统气水同采完井方法。
技术介绍
不可再生常规能源不断地开发(石油、天然气及煤等)以及开发带来的资源与环境问题日益严峻，然而地热资源作为一种清洁、低碳、安全、高效的可再生能源进入了我人们视野，尤其对于地压地热能开发利用。地压地热能是指存储于某些大型沉积盆地深处(地层3km-6km)的高温高压流体，并且高温高压流体含大量甲烷气体。地压地热能资源具有较高压力以及其中含有大量溶解气体，溶解气体主要成分为甲烷。通常在标准温度与压力条件下，甲烷很难溶解于水中，然而随着压力的不断增加，甲烷在水中的溶解度快速上升，例如：位于井深2400米地层处(地层压力高于标准大气压数十倍)，甲烷在水中溶解度为地面100倍。地压地热能含有高温水热能和可燃烧甲烷气体，如果既要将地层高温热水开采到地面，又要将地层甲烷气体开采到地面，采用通常地热能开采方法来获取利用地压地热能资源，则会将地层高温水和甲烷通过一个流道同时采出地面，气水混合物流到地面后不仅需要进行气液分离等措施，而且还存在甲烷气体燃烧爆炸危险等问题，因此，迫需提出一套专门针对地压地热系统来开采地压地热能资源。基于以上分析，本专利技术专利设计了地压地热系统气水同采完井方法，旨在补充我国在目前在地压地热系统气水同采完井方法的缺陷，该系统只需要钻一口井，通过油管采出热水，通过油管与套管之间的环形空间来采出气体，实现气水同采和气水分离，通过该设计来降低地压地热系统的开发成本，以实现对地热能的安全、高效、可持续、低成本开发和利用。
技术实现思路
本专利技术目的在于为地压地热能开发系统提供地压地热系统气水同采完井方法，以此来高效地开发利用地压地热能资源。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：地压地热系统气水同采完井方法主要由表层套管、技术套管、油管、安全密封阀门和压力测量装置组成。本专利技术中开发地压地热能采用井型为直井，套管下入顺序为表层套管、技术套管、油管，本专利技术中的直井井身结构特点在于油管下入到地热储层位置比技术套管下入位置深，技术封套管下入到所述地热储层上部，油管下入到地热储层下部，油管下入深度与技术套管下入深度的差别由地热储层厚度决定，该设计为了实现油管开采地热储层下部的高温热水，利用油管与技术套管之间的环形空间开采气体。地压地热系统气开采时，气体溶解于水中，当钻井钻开地压地热储层时地层压力降低，气体从水中缓慢解析，形成的小气泡缓慢上浮，使得气体缓慢上浮到地热储层上部，地热储层下部的水中的溶解气体全部解析出来，储层下部是水，储层上部则是气水混合物。由于设计的油管端部位置比油管与技术套管之间的环形空间端部位置长200m，储层下部的水通过油管采出到地面用来发电，储层上部的气水混合物则流向油管与套管之间的环形空间中。在开始阶段，油管与技术套管之间的环形空间中充满了气水混合物，但随着溶解气解析的进行，形成的气泡缓慢上浮到油管与技术套管之间的环形空间，此时油管与技术套管之间环形空间的上部通过安全密封阀门密封，则气体在油管与技术套管之间的环形空间中缓慢累积，随着环空中气体不断增多，油管与技术套管之间的环形空间中的气体将油管与技术套管之间的环形空间中的水缓慢向下挤压，假设钻井中套管下入深度为h，当油管与技术套管之间的环形空间中的气体将水全部向下挤压到油管与技术套管之间的环形空间外时，则此时油管与套管之间的环形空间中全部充满气体，根据压力公式P＝ρgh可知，此时油管与技术套管之间的环形空间中的压力为P；由于油管与套管之间的环形空间上部安装有压力测量装置，当压力测量装置达到P时，油管与套管之间的环形空间上部的安全密封阀门打开，环空中的气体通过安全密封阀门采出到地面，进行燃烧发电。随着油管与套管之间的环形空间中的气体缓慢采出，压力测量装置测量到的压力不断减小，当油管与技术套管之间的环形空间中的气体完全采出时，测量压力为零，此时安全密封阀门关闭，油管与套管之间的环形空间将又重新充满了气水混合物，像上述程序一样进行循环，然后解析出的气体又会缓慢上浮进入到油管与技术套管之间的环形空间中，直到油管与技术套管之间的环形空间中再次充满气体，压力测量装置检测到压力达到P，密闭装置打开，采出环空中的气体，往复循环进行，采出甲烷气体。附图说明附图1为专利技术的结构示意图。图中标号：表层套管(1)、技术套管(2)、油管(3)、安全密封阀门(4)、压力测量装置(5)、地面(6)、电缆(7)、水泥(8)、油管与技术套管之间的环形空间(9)。具体实施方式以下结合附图1，详细说明本专利技术，如下：地压地热系统气水同采完井方法主要由表层套管(1)、技术套管(2)、油管(3)、安全密封阀门(4)、压力测量装置(5)、地面(6)、电缆(7)、水泥(8)、油管与技术套管之间的环形空间(9)组成。本专利技术中开发地压地热能采用的井型为直井，套管下入顺序为表层套管(1)、技术套管(2)、油管(3)，本专利技术中的直井井身结构特点在于油管(3)下入地层深度比技术套管(2)更深，油管(3)长度比技术套管(2)长200m，该设计为了实现油管(3)开采地热储层下部的高温热水，利用油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)开采气体。地压地热系统气开采时，气体溶解于水中，当钻井钻开地压地热储层时地层压力降低，气体从水中缓慢解析，形成的小气泡缓慢上浮，使得气体缓慢上浮到地热储层上部，地热储层下部的水中的溶解气体全部解析出来，储层下部是水，储层上部则是气水混合物。由于设计的油管(3)端部位置比油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)端部位置长200m，储层下部的水通过油管(3)采出到地面用来发电，储层上部的气水混合物则流向油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中。在开始阶段，油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中充满了气水混合物，但随着溶解气解析的进行，形成的气泡缓慢上浮到油管(3)与套管2之间的环形空间(9)，此时油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)上部通过安全密封阀门(4)密封5，则气体在油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中缓慢累积，随着油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中气体不断增多，油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中的气体将油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中的水缓慢向下挤压，假设钻井中技术套管(2)下入深度为3000m，当油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中的气体将水全部向下挤压到油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)外时，则此时3000m深的油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中全部充满气体，根据压力公式P＝ρgh可知，此时油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中的压力为30MPa；由于油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)上部安装有压力测量装置(5)，当压力测量装置(5)达到30MPa时，油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)上部的安全密封阀门(4)打开，油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中的气体通过安全密封阀门(4)采出到地面，进行燃烧发电。随着油管(3)与技术套管(2)之间的环形空间(9)中的气体缓慢采出，压力测量装置(本文档来自技高网...

【技术保护点】
地压地热系统气水同采完井方法主要由表层套管、技术套管、油管、安全密封阀门和压力测量装置组成，其特征在于：技术套管下入到所述地热储层中，技术套管下入位置在所述地热储层上部；油管下入位置在所述地热储层下部；压力测量装置安装在油管与套管之间形成的环形空间内部，压力测量装置内部安装有压力传感器；安全密封阀门安装在油管与套管之间形成的环形空间的最上部；所述安全密封阀门打开之前，获取技术套管下入深度；根据所述技术套管下入深度，确定打开所述安全密封阀门的压力值。

【技术特征摘要】
1.地压地热系统气水同采完井方法主要由表层套管、技术套管、油管、安全密封阀门和压力测量装置组成，其特征在于：技术套管下入到所述地热储层中，技术套管下入位置在所述地热储层上部；油管下入位置在所述地热储层下部；压力测量装置安装在油管与套管之间形成的环形空间内部，压力测量装置内部安装有压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明鑫，任威严，查永进，杜世亮，
申请(专利权)人：中国石油集团钻井工程技术研究院，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11