一种压裂回灌一体化地热采灌系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种压裂回灌一体化地热采灌系统及方法，其回灌装置本体布置在回灌井中，所述回灌装置本体包括高压回水通道，所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道的出水口置于回灌井的底部；所述高压回水通道上沿其轴向布置有多个压裂桥塞；两个相邻的压裂桥塞之间设置有一组压裂射孔；该结构能够在进行地热尾水回灌的同时对地热储层进行压裂改造，弥补了现有的单独采用压裂方式进行储层改造存在的成本高、设备资源浪费的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂回灌一体化地热采灌系统及方法
本专利技术涉及地热勘探开发
，特别涉及一种压裂回灌一体化地热采灌系统及方法。
技术介绍
地热资源是一种储量大、效率高、稳定性好的清洁可再生能源，对于节能减排、应对全球变暖、治理雾霾具有重大意义。然而，随着地热资源的不断开发，局部地区已出现地下水位明显下降的趋势，严重影响了当地水资源的供应保证，制约了水热资源的进一步开采。为了促进地热资源的可循环使用，部分省市已开展地热尾水回灌工作，并已在恢复地下水位方面起到了积极、显著的效果。然而，由于地沉积构造环境复杂，砂岩等低渗透性地热储层往往存在尾水回灌难、效率低等问题。为了对地热储层进行有效改造，往往在部分地热储层回灌前，对储层进行压裂改造，以提高地热储层的孔隙度和渗透率。但是，单独采用压裂方式进行储层改造，不仅浪费设备和资源，而且由于压裂前后涉及多个流程，往往需要耗费较多时间成本。目前，尚未形成一种压裂与尾水回灌同步进行的地热尾水回灌系统，也未提出相关系统的设想。因此，有必要形成一种压裂-回灌一体化地热采灌系统，以解决地热回灌方面的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压裂-回灌一体化地热采灌系统及其使用方法，弥补了现有的对地热储层进行改造存在的成本高的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，布置在回灌井中的回灌装置本体，所述回灌装置本体包括高压回水通道，所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道的出水口置于回灌井的底部；所述高压回水通道上沿其轴向方向布置有多个压裂桥塞；两个相邻的压裂桥塞之间设置有一组压裂射孔。优选地，所述高压回水通道的进水口与供暖系统的冷水出口之间设置有高压回灌泵。优选地，所述回灌井铺设有填砾层，所述填砾层布置在地热储层深度范围内。优选地，所述压裂射孔的开孔朝向开采井。优选地，两个相邻压裂桥塞的间距为10-20m。优选地，布置在回灌井中的回灌装置本体，所述回灌装置本体包括高压回水通道，所述高压回水通道的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道的出水口置于回灌井的底部；所述高压回水通道上沿其轴向方向布置有多个压裂桥塞；两个相邻的压裂桥塞之间设置有一组压裂射孔；所述高压回水通道的进水口和供暖系统的冷水出口之间设置有高压回灌泵；所述压裂射孔的开孔朝向开采井。一种压裂回灌一体化地热采灌方法，基于所述的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，包括以下步骤：在回灌井与小区供暖系统接口前，利用临时供水设备与高压回水通道井口连接，以开展压裂回灌一体化地热采灌实验；其中：临时供水设备的供水流量和温度与地热回水流量和回水温度一致；利用高压回水通道逐渐向地热储层通水；在回灌系统正常运行2-24h后，将回灌水的压力增至压裂压力，观测单位时间回灌量是否发生显著增加，其中，若单位时间回灌量发生阶梯式提升且地下水位未发生明显升高，则尾水压裂改造效果明显，实验结束；若单位时间回灌量并未发生明显阶梯式改善，且地下水位有所升高，继续提高压裂压力，直至地热储层孔渗条件发生显著改善，实验结束，并记录该压裂压力；压裂回灌一体化地热采灌试验完成后，将地热尾水回灌系统与小区供暖系统的冷水出口接口，在开采井启动后，根据回灌试验所确定的压力参数设置回灌水压力，并观测回灌井内单位时间回灌流量及地下水位变化情况，若24小时内运行情况正常，则在供暖期及其后期保证高压回水通道稳定运行，直至供暖小区内回水基本排尽，关闭系统。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种压裂回灌一体化地热采灌系统及方法，在高压回水通道上设置压裂桥塞，且在两个相邻的压力桥塞之间设置一组压裂射孔，该结构能够在进行地热尾水回灌的同时对地热储层进行压裂改造，弥补了现有的单独采用压裂方式进行储层改造存在的成本高、设备资源浪费的缺陷。进一步的，压裂射孔的开孔方向指向开采井，用以在开采井和回灌井之间形成间接连通通道，以形成由开采井-通道-回灌井构成的半连通器，使得在开采井抽水的同时，可显著降低回灌井的回灌压力，提高回灌效率。附图说明图1是本专利技术涉及的地热采灌系统示意图。具体实施方式为了促进地热尾水高效率回灌，本专利技术的目的在于提供一种压裂回灌一体化地热采灌系统及其使用方法；本专利技术主要是根据供暖小区当地地质条件和供热情况，获取实测数据；在获取实测数据基础上，结合开采井情况，实施地热回灌井。其次，再地热回灌中铺设高压回灌通道，在高压回灌通道井口位置配备高压回灌泵，在地热储层位置实施压裂桥塞和压裂射孔。再次，在组建好的压裂回灌一体化地热采灌系统中开展地热尾水回灌试验，调整地热回灌压裂部件参数，并拼接压裂回灌一体化地热采灌系统与供暖小区的供暖系统。最后，关闭系统设备，回收相关配件，清理现场，以备第二年使用。下面结合参考附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。参照图1，本专利技术提供的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，包括开采井和回灌井，开采井和回灌井在地上范围内以供暖小区内的供水系统联系，在地下范围内以地热储层间接联系。系统主要包括高压回灌泵1，高压回灌泵1的出水口连接高压回水通道3，所述高压回水通道3的自由端伸入回灌井内，且其底部达到地热储层底部。回灌井在地热储层深度范围内铺设填砾层2。回灌井地热储层深度范围内均匀设置压裂桥塞4，每两个压裂桥塞4中间设置压裂射孔5，用于在地热储层内形成储层连通通道。所述高压回水通道3在地表与供暖小区的供暖系统冷水出口6相连。所述的高压回灌泵1最大回灌压力可设置为5MPa，并确保地热尾水的回灌速率最高可达200m3/h，且每年连续工作时间可达150天。所述的填砾层2应设置在当地地热回灌储层对应深度范围内，填砾层2的孔隙度和渗透率应以可保证地热尾水顺利流动、且可阻挡地热尾水回灌过程不发生明显阻塞为佳。所述的高压回水通道3的长度应长于地表与地热储层底部对应深度的距离，其所承受最高压力应在5MPa以上，其底部地热储层范围应以可实施压裂部件为佳。所述的压裂桥塞4应为密封性材质，可确保在5MPa压力下不发生显著形变和位移。压裂桥塞4应设置在地热储层深度范围内，其间距应根据地热储层厚度进行调整，通常以10-20m为宜。所述的压裂射孔5应设置在高压回水通道3上，其应分别设置在两个压裂桥塞4间，可用于形成压裂缝。压裂射孔5的开孔方向应由回灌井指向开采井，以在开采井和回灌井之间形成间接连通通道。所述的小区供暖系统冷水出口6应与高压回水通道3相连，确保供暖小区低温回水可全部进入高压回水通道3。系统中所述的所有阀门、管道、桥塞等密封性良好。本专利技术的压裂回灌一体化地热采灌系统实施步骤为：步骤1，根据供暖小区当地地质条件和供热情况，获取实测数据。实测数据是组建压裂回灌一体化地热采灌系统的基础。在组建地热尾水回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，回灌装置本体布置在回灌井中，所述回灌装置本体包括高压回水通道(3)，所述高压回水通道(3)的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道(3)的出水口置于回灌井的底部；/n所述高压回水通道(3)上沿其轴向布置有多个压裂桥塞(4)；两个相邻的压裂桥塞(4)之间设置有一组压裂射孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，回灌装置本体布置在回灌井中，所述回灌装置本体包括高压回水通道(3)，所述高压回水通道(3)的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道(3)的出水口置于回灌井的底部；
所述高压回水通道(3)上沿其轴向布置有多个压裂桥塞(4)；两个相邻的压裂桥塞(4)之间设置有一组压裂射孔。


2.根据权利要求1所述的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，所述高压回水通道(3)的进水口与供暖系统的冷水出口之间设置有高压回灌泵(1)。


3.根据权利要求1所述的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，所述回灌井铺设有填砾层(2)，所述填砾层(2)布置在地热储层深度范围内。


4.根据权利要求1所述的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，所述压裂射孔的开孔方向朝向开采井。


5.根据权利要求1所述的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，两个相邻压裂桥塞(4)的间距为10-20m。


6.根据权利要求1所述的一种压裂回灌一体化地热采灌系统，其特征在于，布置在回灌井中的回灌装置本体，所述回灌装置本体包括高压回水通道(3)，所述高压回水通道(3)的进水口连接供暖系统的冷水出口，所述高压回水通道(3)的出水口置于回灌井的底部；
所述高压回水通道(3)上沿其轴向布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文韬，钟祎勍，钟迪，亢猛，王金意，王德学，鲁治城，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司河北雄安分公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13