一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法技术

本发明专利技术提供一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法，其中所述的回灌方法包括基于模拟的对井布井技术、创新成井技术、高效水气分离技术、精准的水质处理技术、井口多功能转换技术、数据监测及采集技术；优点为：本发明专利技术从布井、成井、水气分离、水质处理、多功能井口、数据监测及采集方面综合设计，采出的地热水通过梯级利用系统、过滤处理后全部同层回灌到对应的回灌井，回灌效果好，回灌效率高；水气分离效果好，保证后续工程的安全性；过滤精度高，解决砂岩热储地热尾水回灌过程中的堵塞问题；井口密封性高，防止由于空气吸入而引起的管线腐蚀，自动进行排气处理；系统控制与监测自动化程度高，实现数据远程传输与处理，系统运行安全稳定。

A simulation based method for high efficiency recharge of geothermal tailwater in sandstone thermal reservoir

【技术实现步骤摘要】
一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法
本专利技术涉及地热尾水领域，尤其是涉及一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法。
技术介绍
近年来，我国大力推进生态文明建设，不断调整优化能源结构，深井地热技术成为新兴的新能源行业。深井地热供暖项目不断增多，但是大部分地热井供暖尾水直接排入城市下水道，造成了地热资源浪费，且地热水矿化度较高，排放到地表水中，容易造成环境污染，地热水长期只取不灌还容易造成地面整体沉降。目前，地热尾水的回灌是制约我国地热资源开发利用的重要问题，由于开采过程中的水敏、速敏等作用的影响，储层的孔隙度和渗透率等参数也会发生变化，导致储层渗流能力降低。如何确保在采水量满足用热需求的前提下维持储层产热能力和开采条件是目前保证地热可持续开发利用的重要一环。我国地热尾水回灌主要分为岩溶裂隙型热储尾水回灌和碎屑岩孔隙型热储尾水回灌。岩溶裂隙型热储尾水回灌效果普遍比较好，碎屑岩孔隙型热储尾水回灌面临较高地层压力、热储堵塞、出砂等问题。国内针对地热回灌研究仅仅是零散的，不够系统。而且，大多数单位主要针对仪器设备进行了研制和应用，没有针对砂岩类热储，开展从地下地热地质特征、地上设备配置、地热采灌井网布局的系统研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法。本专利技术新的技术方案是：一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法，包括基于模拟的对井布井技术、创新成井技术、高效水气分离技术、精准的水质处理技术、井口多功能转换技术、数据监测及采集技术，所述的回灌方法为：1）基于模拟的对井布井技术：建立地热地质概念模型，确定模型边界条件，建立数学模型，对空间与时间进行剖分，确定模拟期和预测期，进行模拟校验；利用实际的模型，按照供暖面积，结合单井出水量，分析热储渗流能力，确定采灌比例和布井方案；2）创新成井技术：全井采用二开成井结构，一开采用444.5mm直径的钻头钻至400m，下入339.7×9.65mm石油套管，固井侯凝；二开采用311mm直径的钻头钻穿目的层成井；400m至目的储层顶下入244.5×8.94mm石油套管，，包括300m的全焊不锈钢绕丝筛管；400m处安装悬挂器，下入244.5mm的套管，所述的套管包括两个管外封隔器和盲板，下完套管后，对主力热储层之上至400m的套管位置进行固井，水泥返高至400m位置，目的热储层至井底采用筛管完井，各含水层之间用橡皮伞止水，井底留20m沉砂管；3）高效水气分离技术：地热水经地热开采井到达地面机房后，先经过水气分离装置进行除砂和析气，所述的水气分离装置包括排气口、内置旋叶片的罐体、地热水进水口、压力变送器、带控制系统的变频器、磁性翻柱液位计、砂袋、放砂阀，在罐体外部安装有磁性翻柱液位计和液位变送器，所述的磁性翻柱液位计观察罐体内部水位，所述的液位变送器为变频器提供信号，且液位变送器通过变频器对地热水泵水量进行调节；砂袋内储存的砂砾通过人工进行定期排除；4）精准的水质处理技术：地热水进入硅藻土智能可视化过滤系统，所述的过滤系统包括预涂灌、排渣灌、清液灌、底阀、排气阀、溢流阀、循环阀、残液压回阀，所述的过滤系统过滤、预涂过滤、滤饼回收、滤饼洗涤，视镜观察每个程序的运行状态，通过助滤剂除去地热流体中1μm以上颗粒物；5）井口多功能转换技术：地热水进入地热梯级利用系统，换热利用尾水回至回灌井；回灌井口加装井口密封装置，所述的井口密封装置为四通井口装置，井口密封装置围绕井口中部油管安装有法兰、球阀，不同方式的法兰和球阀的开启和关闭实现不同的功能；井口悬挂油管，回灌量减少时，利用高压压风机进行气举洗井，气举排水管线安装有阀门装置，控制井口压力；井口有旁通管线及阀门，地热尾水回灌前，通过旁通对回灌管线进行冲刷；密闭系统防止由于空气吸入而引起的管线腐蚀；6）数据监测及采集技术：回灌方法由PLC柜控制和监测，包括开采井和回灌井水温、水量，过滤系统的控制以及监测，系统管线压力实时监测，数据远程传输以及处理。所述的助滤剂为硅藻土。本专利技术的有益效果为：本专利技术从布井、成井、水气分离、水质处理、多功能井口、数据监测及采集方面综合设计，采出的地热水通过梯级利用系统、过滤处理后全部同层回灌到对应的回灌井，回灌效果好，回灌效率高；水气分离效果好，保证后续工程的安全性；过滤精度高，解决砂岩热储地热尾水回灌过程中的堵塞问题；井口密封性高，防止由于空气吸入而引起的管线腐蚀，自动进行排气处理；系统控制与监测自动化程度高，实现数据远程传输与处理，系统运行安全稳定。具体实施方式一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法，包括基于模拟的对井布井技术、创新成井技术、高效水气分离技术、精准的水质处理技术、井口多功能转换技术、数据监测及采集技术，所述的回灌方法为：1）基于模拟的对井布井技术：建立地热地质概念模型，确定模型边界条件，建立数学模型，对空间与时间进行剖分，确定模拟期和预测期，进行模拟校验；利用实际的模型，按照供暖面积，结合单井出水量，分析热储渗流能力，确定采灌比例和布井方案；2）创新成井技术：全井采用二开成井结构，一开采用444.5mm直径的钻头钻至400m，下入339.7×9.65mm石油套管，固井侯凝；二开采用311mm直径的钻头钻穿目的层成井；400m至目的储层顶下入244.5×8.94mm石油套管，，包括300m的全焊不锈钢绕丝筛管；400m处安装悬挂器，下入244.5mm的套管，所述的套管包括两个管外封隔器和盲板，下完套管后，对主力热储层之上至400m的套管位置进行固井，水泥返高至400m位置，目的热储层至井底采用筛管完井，各含水层之间用橡皮伞止水，井底留20m沉砂管；3）高效水气分离技术：地热水经地热开采井到达地面机房后，先经过水气分离装置进行除砂和析气，所述的水气分离装置包括排气口、内置旋叶片的罐体、地热水进水口、压力变送器、带控制系统的变频器、磁性翻柱液位计、砂袋、放砂阀，在罐体外部安装有磁性翻柱液位计和液位变送器，所述的磁性翻柱液位计观察罐体内部水位，所述的液位变送器为变频器提供信号，且液位变送器通过变频器对地热水泵水量进行调节；砂袋内储存的砂砾通过人工进行定期排除；4）精准的水质处理技术：地热水进入硅藻土智能可视化过滤系统，所述的过滤系统包括预涂灌、排渣灌、清液灌、底阀、排气阀、溢流阀、循环阀、残液压回阀，所述的过滤系统过滤、预涂过滤、滤饼回收、滤饼洗涤，视镜观察每个程序的运行状态，通过助滤剂除去地热流体中1μm以上颗粒物；5）井口多功能转换技术：地热水进入地热梯级利用系统，换热利用尾水回至回灌井；回灌井口加装井口密封装置，所述的井口密封装置为四通井口装置，井口密封装置围绕井口中部油管安装有法兰、球阀，不同方式的法兰和球阀的开启和关闭实现不同的功能；井口悬挂油管，回灌量减少时，利用高压压风机进行气举洗井，气举排水管线安装有阀门装置，控制井口压力；井口有旁通管线及阀门，地热尾水回灌前，通过旁通对回灌管线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法，包括基于模拟的对井布井技术、创新成井技术、高效水气分离技术、精准的水质处理技术、井口多功能转换技术、数据监测及采集技术，其特征在于：/n所述的回灌方法为：/n1）基于模拟的对井布井技术：建立地热地质概念模型，确定模型边界条件，建立数学模型，对空间与时间进行剖分，确定模拟期和预测期，进行模拟校验；利用实际的模型，按照供暖面积，结合单井出水量，分析热储渗流能力，确定采灌比例和布井方案；/n2）创新成井技术：全井采用二开成井结构，一开采用444.5mm直径的钻头钻至400m，下入339.7×9.65mm石油套管，固井侯凝；二开采用311mm直径的钻头钻穿目的层成井；400m至目的储层顶下入244.5×8.94mm石油套管，，包括300m的全焊不锈钢绕丝筛管；400m处安装悬挂器，下入244.5mm的套管，所述的套管包括两个管外封隔器和盲板，下完套管后，对主力热储层之上至400m的套管位置进行固井，水泥返高至400m位置，目的热储层至井底采用筛管完井，各含水层之间用橡皮伞止水，井底留20m沉砂管；/n3）高效水气分离技术：地热水经地热开采井到达地面机房后，先经过水气分离装置进行除砂和析气，所述的水气分离装置包括排气口、内置旋叶片的罐体、地热水进水口、压力变送器、带控制系统的变频器、磁性翻柱液位计、砂袋、放砂阀，在罐体外部安装有磁性翻柱液位计和液位变送器，所述的磁性翻柱液位计观察罐体内部水位，所述的液位变送器为变频器提供信号，且液位变送器通过变频器对地热水泵水量进行调节；砂袋内储存的砂砾通过人工进行定期排除；/n4）精准的水质处理技术：地热水进入硅藻土智能可视化过滤系统，所述的过滤系统包括预涂灌、排渣灌、清液灌、底阀、排气阀、溢流阀、循环阀、残液压回阀，所述的过滤系统过滤、预涂过滤、滤饼回收、滤饼洗涤，视镜观察每个程序的运行状态，通过助滤剂除去地热流体中1μm以上颗粒物；/n5）井口多功能转换技术：地热水进入地热梯级利用系统，换热利用尾水回至回灌井；回灌井口加装井口密封装置，所述的井口密封装置为四通井口装置，井口密封装置围绕井口中部油管安装有法兰、球阀，不同方式的法兰和球阀的开启和关闭实现不同的功能；井口悬挂油管，回灌量减少时，利用高压压风机进行气举洗井，气举排水管线安装有阀门装置，控制井口压力；井口有旁通管线及阀门，地热尾水回灌前，通过旁通对回灌管线进行冲刷；密闭系统防止由于空气吸入而引起的管线腐蚀；/n6）数据监测及采集技术：回灌方法由PLC柜控制和监测，包括开采井和回灌井水温、水量，过滤系统的控制以及监测，系统管线压力实时监测，数据远程传输以及处理。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于模拟的砂岩热储地热尾水高效回灌方法，包括基于模拟的对井布井技术、创新成井技术、高效水气分离技术、精准的水质处理技术、井口多功能转换技术、数据监测及采集技术，其特征在于：
所述的回灌方法为：
1）基于模拟的对井布井技术：建立地热地质概念模型，确定模型边界条件，建立数学模型，对空间与时间进行剖分，确定模拟期和预测期，进行模拟校验；利用实际的模型，按照供暖面积，结合单井出水量，分析热储渗流能力，确定采灌比例和布井方案；
2）创新成井技术：全井采用二开成井结构，一开采用444.5mm直径的钻头钻至400m，下入339.7×9.65mm石油套管，固井侯凝；二开采用311mm直径的钻头钻穿目的层成井；400m至目的储层顶下入244.5×8.94mm石油套管，，包括300m的全焊不锈钢绕丝筛管；400m处安装悬挂器，下入244.5mm的套管，所述的套管包括两个管外封隔器和盲板，下完套管后，对主力热储层之上至400m的套管位置进行固井，水泥返高至400m位置，目的热储层至井底采用筛管完井，各含水层之间用橡皮伞止水，井底留20m沉砂管；
3）高效水气分离技术：地热水经地热开采井到达地面机房后，先经过水气分离装置进行除砂和析气，所述的水气分离装置包括排气口、内置旋叶片的罐体、地热水进水口、压力变送器、带控制系统的变频器、磁性翻柱液位计、砂袋、放砂阀，在罐体外...

【专利技术属性】
技术研发人员：马正孔，单联生，张耀伟，张晓霞，冯立，
申请(专利权)人：山东海利丰清洁能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37