本發(fā)明屬于深層地?zé)崮芘c干熱巖的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)根系的建造方法。

背景技術(shù)：

聯(lián)合國(guó)有關(guān)新能源報(bào)告顯示：全球地?zé)崮茉促Y源總量，相當(dāng)于全球資源總消耗量的45萬(wàn)倍。放射性元素的衰變是地球熱能的主要來(lái)源。運(yùn)動(dòng)的地球不斷的儲(chǔ)積和釋放著能量。每年通過(guò)熱傳導(dǎo)散失，火山噴發(fā)，地震，溫泉等釋放大量的能量。大陸地殼一般厚度為30~70公里，地?zé)崽荻葟纳舷蛳轮饾u增高，一般每下100m，溫度升高3℃，地?zé)嵝偷責(zé)崧裆钪恋叵聰?shù)千米，內(nèi)部為不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。由于大量的地?zé)嵝偷責(zé)岬貌坏接行У睦茫斐闪四茉吹拇罅苛魇Ш屠速M(fèi)。

近年來(lái)，干熱巖作為一種深埋于地下的清潔地?zé)崮?，引起了社?huì)各界的廣泛關(guān)注， 然而目前國(guó)內(nèi)中深層地?zé)崮荛_采技術(shù)并不成熟，國(guó)際上則普遍采用雙井壓裂滲透回灌法獲取地?zé)崮埽浯嬖谥毓嗦实?，地下巖層破壞，循環(huán)水漏損失，提水能耗高等缺陷；

還有另外一種利用地?zé)崮艿膯尉到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括生產(chǎn)套管和位于生產(chǎn)套管中的生產(chǎn)管；生產(chǎn)套管與生產(chǎn)管之間形成有內(nèi)外環(huán)形空間。該系統(tǒng)采用單井操作，與高溫地層接觸面小，加熱后的溫度往往達(dá)不到要求，存在管阻大流量小且地?zé)崮芾寐实偷热秉c(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的回灌率低、地下巖層破壞、循環(huán)水漏損失、提水能耗高，以及高溫地層接觸面小等導(dǎo)致的等地?zé)豳Y源得不到有效利用，造成能源的大量流失和浪費(fèi)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)根系的建造方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)根系的建造方法，包括以下步驟：

步驟一、在完井提鉆后的U型井中下入導(dǎo)熱生產(chǎn)套管，在地?zé)醿?chǔ)層和導(dǎo)熱生產(chǎn)套管之間注入導(dǎo)熱水泥固井，將導(dǎo)熱生產(chǎn)套管的對(duì)接部分焊接密封，形成密封的環(huán)保地?zé)嵯到y(tǒng)；

步驟二、在地面安裝射孔設(shè)備，將射孔設(shè)備的射孔槍攜入地?zé)醿?chǔ)層區(qū)域的導(dǎo)熱生產(chǎn)套管中，打開射孔設(shè)備上的點(diǎn)火裝置，引爆射孔彈，將深層地?zé)醿?chǔ)層區(qū)域的導(dǎo)熱生產(chǎn)套管、水泥層和地?zé)醿?chǔ)層射穿，在導(dǎo)熱生產(chǎn)套管、水泥層和地?zé)醿?chǔ)層上形成均勻分布的射孔孔眼；

步驟三、采用壓裂工藝，使射孔周圍的地?zé)醿?chǔ)層在壓力的作用下產(chǎn)生裂縫；

步驟四、將導(dǎo)熱劑灌入壓裂裂縫，導(dǎo)熱劑固化后對(duì)井管做鉆洗作業(yè)；

步驟五、在鉆洗后的井管中下入膨脹管封堵射孔，利用膨脹管密封技術(shù)使管道內(nèi)循環(huán)介質(zhì)不滲漏到地層當(dāng)中；

步驟六、打開地面抽吸泵，在導(dǎo)熱生產(chǎn)套管中注入攜熱流體，實(shí)現(xiàn)U型井?dāng)y熱流體循環(huán)流動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述射孔間距為0.05~0.2m，射孔相位為60°~80°。

進(jìn)一步地，所述裂縫的長(zhǎng)度為10~100m。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱生產(chǎn)套管為導(dǎo)熱系數(shù)大于100W/(m.k)的且耐腐蝕的鋼管。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱水泥為密度為1.89g/cm3，API失水小于100ml的水泥漿。

進(jìn)一步地，所述井為U型井。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明結(jié)合井下射孔及壓裂技術(shù)，在壓裂裂縫中灌入導(dǎo)熱劑，導(dǎo)熱劑固化后對(duì)井管做鉆洗作業(yè)，然后下入膨脹管封堵射孔，利用膨脹管密封技術(shù)使管道內(nèi)循環(huán)介質(zhì)不滲漏到地層當(dāng)中，形成只取熱不采地下水和不污染地下水的無(wú)干擾地?zé)嵯到y(tǒng)；管道外部的導(dǎo)熱劑固化后，使地?zé)峋吧顚拥責(zé)嵯到y(tǒng)形成一種熱傳導(dǎo)根系，改善了地?zé)醿?chǔ)層近井地帶的裂縫系統(tǒng)導(dǎo)熱能量，提高熱能在地?zé)釅毫褍?chǔ)層中的傳導(dǎo)能力，增加地?zé)醿?chǔ)層中的取熱量；解決了現(xiàn)有深層地?zé)崮荛_采技術(shù)中存在的回灌率低、地下巖層破壞、循環(huán)水漏損失、提水能耗高，以及高溫地層接觸面小等導(dǎo)致的等地?zé)豳Y源得不到有效利用，造成能源的大量流失和浪費(fèi)的問(wèn)題。

本發(fā)明的方法構(gòu)建的深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)系統(tǒng)，是一種環(huán)保、高效且低成本的地?zé)醾鲗?dǎo)利用系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法的步驟流程圖。

圖2是本發(fā)明方法建造的U型井熱傳導(dǎo)根系結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、U型井進(jìn)水管 ；2、U型井出水管；3、導(dǎo)熱根系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

如圖1所示的深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)根系的建造方法，包括以下步驟：

步驟一、在完井提鉆后的U型井中沿井眼軌跡加入導(dǎo)熱系數(shù)大于100W/(m.k)的且耐腐蝕的鋼管，在地?zé)醿?chǔ)層和鋼管之間注入密度為1.89g/cm3，API失水小于100ml的水泥漿固井，將鋼管的對(duì)接部分焊接密封，形成密封的環(huán)保地?zé)嵯到y(tǒng)。

步驟二、在地面安裝射孔設(shè)備，將射孔設(shè)備的射孔槍攜入地?zé)醿?chǔ)層區(qū)域的鋼管中，打開射孔設(shè)備上的點(diǎn)火裝置，引爆射孔彈，將深層地?zé)醿?chǔ)層區(qū)域的鋼管、水泥層和地?zé)醿?chǔ)層射穿，在鋼管、水泥層和地?zé)醿?chǔ)層上形成均勻分布的射孔孔眼；操作時(shí)，可先在U型井的豎直井段地?zé)醿?chǔ)層區(qū)域射孔，然后再將射孔槍攜入U(xiǎn)型井的水平井段進(jìn)行二次射孔。

由于射孔密度增加，地層破裂壓力減低，且射孔密度要高于孔深對(duì)破裂壓力的影響，為了降低施工風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)置射孔間距為0.05~0.2m，射孔相位為60°~80°。

步驟三、采用壓裂工藝分層壓裂地?zé)釁^(qū)域儲(chǔ)層，壓裂液沿射孔孔眼壓入地?zé)醿?chǔ)層，形成沿井筒周圍分布的壓裂裂縫，建造供攜熱流體滲流熱交換的地?zé)釅毫褍?chǔ)層；裂縫的長(zhǎng)度為10~100m。

步驟四、將導(dǎo)熱劑灌入壓裂裂縫，導(dǎo)熱劑固化后使深層地?zé)醿?chǔ)層形成一種熱傳導(dǎo)根系，然后對(duì)井管做鉆洗作業(yè)。

步驟五、在鉆洗后的井管中下入膨脹管封堵射孔，利用膨脹管密封技術(shù)使管道內(nèi)循環(huán)介質(zhì)不滲漏到地層當(dāng)中；膨脹管密封技術(shù)使用的是石油開采領(lǐng)域現(xiàn)有的技術(shù)。

步驟六、打開地面抽吸泵，在鋼管中注入攜熱流體，攜熱流體將通過(guò)高溫地層開采其中的地?zé)崮芰?，?shí)現(xiàn)U型井?dāng)y熱流體循環(huán)流動(dòng)。

本發(fā)明結(jié)合井下射孔及壓裂技術(shù)（井下射孔及壓裂技術(shù)是石油開采領(lǐng)域采用的現(xiàn)有技術(shù)，在這里不做更加詳細(xì)的介紹），在壓裂裂縫中灌入導(dǎo)熱劑，導(dǎo)熱劑固化后對(duì)井管做鉆洗作業(yè)，然后下入膨脹管封堵射孔，利用膨脹管密封技術(shù)（膨脹管密封技術(shù)也是石油開采領(lǐng)域采用的現(xiàn)有技術(shù)）使管道內(nèi)循環(huán)介質(zhì)不滲漏到地層當(dāng)中，形成只取熱不采地下水和不污染地下水的無(wú)干擾地?zé)嵯到y(tǒng)；管道外部的導(dǎo)熱劑固化后，使地?zé)峋吧顚拥責(zé)嵯到y(tǒng)形成一種熱傳導(dǎo)根系，改善了地?zé)醿?chǔ)層近井地帶的裂縫系統(tǒng)導(dǎo)熱能量，提高熱能在地?zé)釅毫褍?chǔ)層中的傳導(dǎo)能力，增加地?zé)醿?chǔ)層中的取熱量；解決了現(xiàn)有深層地?zé)崮荛_采技術(shù)中存在的回灌率低、地下巖層破壞、循環(huán)水漏損失、提水能耗高，以及高溫地層接觸面小等導(dǎo)致的等地?zé)豳Y源得不到有效利用，造成能源的大量流失和浪費(fèi)的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的方法建造的深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)根系，適用于地?zé)衢_采的U型井系統(tǒng)，當(dāng)在U型井的一個(gè)豎直井（進(jìn)水管3）中注入攜熱流體（比如水）時(shí)，水通過(guò)U型井的儲(chǔ)熱巖層時(shí)，在儲(chǔ)熱巖層導(dǎo)熱根系1的作用下，分布于所有根系中的導(dǎo)熱劑能將更深層的地?zé)醿?chǔ)層的熱量傳導(dǎo)至鋼管中的水中，將水迅速加熱，被加熱的水沿另一豎直井（出水管2）被抽吸至地面，在地面端的供熱循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)地面小區(qū)供暖或進(jìn)行其他熱利用；經(jīng)地面循環(huán)進(jìn)行過(guò)熱交換的水再次通過(guò)豎直井進(jìn)入深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)根系系統(tǒng)進(jìn)行熱傳導(dǎo)，以此構(gòu)成循環(huán)熱量傳遞系統(tǒng)。

本發(fā)明的方法中的U型井深度約為3000米，深層地?zé)醾鲗?dǎo)根系位于2000-3000米的干熱巖層中，單個(gè)U型井供熱面積可達(dá)7～10萬(wàn)平方米，可將井中的流體加熱至60℃~150℃，壽命可長(zhǎng)達(dá)50年，而且其運(yùn)營(yíng)費(fèi)用遠(yuǎn)低于市政供熱、天然氣、深地源熱泵等供熱系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。因此，本發(fā)明的方法構(gòu)建的深層地?zé)釤醾鲗?dǎo)系統(tǒng)，是一種環(huán)保、高效且低成本的地?zé)醾鲗?dǎo)利用系統(tǒng)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。