【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，属于深部完整储层的干热岩高效开采。
技术介绍
1、在众多新能源中地热能尤其是深部干热岩型地热能具有稳定性好、分布广、不受季节/昼夜限制、利用率高、绿色环保等优点，受到了广泛关注。
2、因为深部干热岩储层埋深大，低孔隙度和低渗透性且缺少流体，所以开发干热岩中的地热资源时，必须通过大型水力压裂形成具有换热工质流动通道的增强型地热系统(enhanced geothermal system)，水具有高热容、高导热性等优良热力学性质，是目前干热岩资源开发首选的换热工质，在世界范围内取得了一定的成功实践，但是该方法仍然存在一定的不足：1.该方法通过水力压裂改造储层及利用水作为采热工质取热时，会消耗大量水资源，引起水污染，损害地热储层，还会带来管线结垢等严重问题；2.现有的egs工程选址多倾向于裂隙发育的地层，使水力裂缝尽可能沟通天然裂缝形成最大限度的裂缝网络，例如法国soultz工程，但这大大地限制了干热岩开采的范围，遇断层发育地带，更容易诱发地震；3.地热储层经水力压裂改造后多产生单一裂缝，不易形成有效沟通的体积缝网，很难做到高效采热；4.目前的注采垂直对井的压裂难度大，规模有限，不易形成有效沟通的体积缝网。另公开号为cn114033346a公开了采用二氧化碳作为传热介质进行地热开采的方法，其虽然采用无水压裂，但需要向井内设置co2相变致裂器进行致裂，而co2相变致裂器投放、安装和回收相对困难，且其所提出的co2自然封存量有限。
3、因此，针对目前
技术实现思路
1、技术问题：针对上述存在的技术不足，本专利技术的实施要克服传统水力压裂难以在完整干热岩储层中形成有效沟通的体积缝网，及干热岩型地热开采水循环取热效率低、消耗量大和环境污染严重等问题，提供一种超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，保证深部干热岩地热资源的高效开采，并实现co2有效封存。
2、技术方案：为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，包括以下步骤：
4、s1、钻设注入井和生产井：确定目标开采区域，在干热岩地热储层赋存区域的地面利用钻机向下垂直钻设注入井和抽采井，其中抽采井等间距布置在注入井的四周；注入井和抽采井均穿过上覆岩层直至干热岩储层，四个抽采井位于干热岩储层内的部分，从钻孔端部起位于三个不同水平高度均指向抽采井钻井钻设抽采井水平钻孔，且抽采井水平钻孔的端部不与注入井接触，从低到高的抽采井水平钻孔分别为第一抽采水平井组、第二抽采水平井组和第三抽采水平井组；注入井位于干热岩储层内的部分从钻孔端部起不同水平高度钻指向四个抽采井设置两组注入井水平钻井，注入井水平钻井端部不与抽采井接触，从低到高的水平钻孔分别为第一注入水平井组、第二注入水平井组，其中第一注入水平井组、第二注入水平井组与第一抽采水平井组、第二抽采水平井组、第三抽采水平井组三者水平且等间距设置；
5、s2、注入井水平井组逐段压裂：利用co2高压注入泵将车载式co2储罐中的co2混合支撑剂作为压裂液以通过绝热注气管(5)连续注入方式注入到注入井中，支撑剂中包含大量高强度颗粒物，注入注入井内的co2气体随着井深的增加，温度和压力不断增大，达到阈值温压条件后，注入井中的co2发生相变成为超临界状态co2，即scco2；阈值温压条件为温度大于31℃，压力大于7.38mpa；利用定向钻连接压裂钻具依次对第一注入水平井组和第二注入水平井组各水平井眼进行射孔分段超临界co2压裂，在干热岩储层中压裂出干热岩储层裂缝，所述干热岩储层裂缝形成复杂的体积缝网，通过体积缝网将第一注入水平井组、第二注入水平井组和第一抽采水平井组、第二抽采水平井组、第三抽采水平井组相互连通；从而沟通注入井与抽采井形成热交换的渗流通道，采用井中微地震压裂监测方法评价干热岩地热储层中干热岩储层裂缝产生的情况；当压裂完成后停止co2注入，井中流体压力消除后，支撑剂中的高强度颗粒物充填在体积缝网中，使体积缝网保持打开状态，增大裂缝导流能力，提高采热效率；
6、s3、co2循环采热：再次利用co2高压注入泵将车载式co2储罐中的co2气体作为采热工作液以通过绝热注气管(5)以连续注入方式注入注入井中，注入注入井中的气态co2达到阈值温压条件后发生相变成为超临界状态co2，并通过第一注入水平井组(20)和第二注入水平井组(21)流经高温干热岩储层裂缝吸收热量，再经过第一抽采水平井组、第二抽采水平井组、第三抽采水平井组到达抽采井，抽采井井口通过绝热抽采管与换热器相连，进入换热器的超临界状态co2在换热器内经过辐射换热将释放出来的热量通过传热管路进入发电装置进行发电，释热完成后降温的co2气体通过输送管路输送到co2高压注入泵，重新注入到co2注入井中进行循环采热利用，形成闭环。
7、进一步，第一注入水平井组的埋深在3000m～4000m；第二注入水平井组的埋深在第一注入水平井组的上方120m～160m，第一注入水平井组和第二注入水平井组的钻井长度均处在150m～200m；抽采井钻孔底部比注入井深60m～80m；第一注入水平井组、第二注入水平井组与第一抽采水平井组的长度均为150m～200m，第一注入水平井组、第二注入水平井组与第一抽采水平井组之间的高度间距均为120m～160m。
8、进一步，所述四个抽采井分布在以注入井为圆心、一定距离为半径的圆周上，半径长度处在200～250m范围，且四个抽采井均处在圆周上。
9、进一步，所述注入井在设置有co2注入井技术套管，靠近井口设置有co2注入井表层套管，在注入井井口装有用来封堵井口压力的第一耐高温压封堵器；所述绝热注气管穿过第一耐高温压封堵器伸入竖井内。
10、进一步，所述抽采井设有地热抽采井技术套管，靠近井口设置有地热抽采井表层套管，在抽采井井口装有用来封堵抽采井井口压力的第二耐高温压封堵器；所述绝热抽采管(6)穿过第二耐高温压封堵器伸入竖井内。
11、进一步，第一耐高温压封堵器和第二耐高温压封堵器最大耐受温度为400℃，最大耐受压力为160mpa。
12、进一步，co2高压注入泵的co2注入压力控范围为5～60mpa，注入流量范围为1～15l/min。
13、进一步，所述支撑剂中的高强度颗粒物为高强陶瓷颗粒，高强陶瓷颗粒为铝矾土粉末制粒烧结而成，高强陶瓷颗粒内包裹有生石灰cao，高强陶瓷颗粒表面涂覆有提高强度和导流性能的树脂，支撑剂中的高强陶瓷颗粒在压裂过程随同高压co2流体进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙的作用，从而保持高导流能力，提高采热效率；当高强陶瓷颗粒因裂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，第一注入水平井组(20)的埋深在3000m～4000m；第二注入水平井组(21)的埋深在第一注入水平井组(20)的上方120m～160m，第一注入水平井组(20)和第二注入水平井组(21)的钻井长度均处在150m～200m；抽采井(11)钻孔底部比注入井(10)深60m～80m；第一注入水平井组(20)、第二注入水平井组(21)与第一抽采水平井组(22)的长度均为150m～200m，第一注入水平井组(20)、第二注入水平井组(21)与第一抽采水平井组(22)之间的高度间距均为120m～160m。
3.根据权利要求1所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，所述四个抽采井分布在以注入井(10)为圆心、一定距离为半径的圆周上，半径长度处在200～250m范围，且四个抽采井均处在圆周上。
4.根据权利要求1所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的
5.根据权利要求4所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，所述抽采井(11)设有地热抽采井技术套管(15)，靠近井口设置有地热抽采井表层套管(13)，在抽采井(11)井口装有用来封堵抽采井(11)井口压力的第二耐高温压封堵器(19)；所述绝热抽采管(6)穿过第二耐高温压封堵器(19)伸入竖井内。
6.根据权利要求5所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，第一耐高温压封堵器(16)和第二耐高温压封堵器(19)最大耐受温度为400℃，最大耐受压力为160MPa。
7.根据权利要求1所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，CO2高压注入泵(2)的CO2注入压力控范围为5～60MPa，注入流量范围为1～15L/min。
8.根据权利要求1所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，所述支撑剂(26)中的高强度颗粒物为高强陶瓷颗粒，高强陶瓷颗粒为铝矾土粉末制粒烧结而成，高强陶瓷颗粒内包裹有生石灰CaO，高强陶瓷颗粒表面涂覆有提高强度和导流性能的树脂，支撑剂(26)中的高强陶瓷颗粒在压裂过程随同高压CO2流体进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙的作用，从而保持高导流能力，提高采热效率；当高强陶瓷颗粒因裂隙压力过大在干热岩储层裂缝(25)尖端破碎时，内部生石灰暴露，与CO2反应形成碳酸钙CaCO3固体，使得部分CO2矿化固结在干热岩储层裂缝(25)中，实现了CO2的地质封存。
9.根据权利要求1所述的超临界CO2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，在循环过程中，由于不断有CO2矿化固结遗留在干热岩储层中，需要定期向循环系统补给CO2，避免循环流量下降，采热效率降低。
...【技术特征摘要】
1.一种超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，第一注入水平井组(20)的埋深在3000m～4000m；第二注入水平井组(21)的埋深在第一注入水平井组(20)的上方120m～160m，第一注入水平井组(20)和第二注入水平井组(21)的钻井长度均处在150m～200m；抽采井(11)钻孔底部比注入井(10)深60m～80m；第一注入水平井组(20)、第二注入水平井组(21)与第一抽采水平井组(22)的长度均为150m～200m，第一注入水平井组(20)、第二注入水平井组(21)与第一抽采水平井组(22)之间的高度间距均为120m～160m。
3.根据权利要求1所述的超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，所述四个抽采井分布在以注入井(10)为圆心、一定距离为半径的圆周上，半径长度处在200～250m范围，且四个抽采井均处在圆周上。
4.根据权利要求1所述的超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，所述注入井(10)在设置有co2注入井技术套管(14)，靠近井口设置有co2注入井表层套管(12)，在注入井(10)井口装有用来封堵井口压力的第一耐高温压封堵器(16)；所述绝热注气管(5)穿过第一耐高温压封堵器(16)伸入竖井内。
5.根据权利要求4所述的超临界co2闭环开采完整储层干热岩及碳封存的方法，其特征在于，所述抽采井(11)设有地热抽采井技术套管(15)，靠近井口...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱振南，杨圣奇，殷鹏飞，解经宇，田红，蒋国盛，郑君，窦斌，陈劲，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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