用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113669043A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202110979662.8(22)申请日2021.08.25(71)申请人中国地质调查局水文地质环境地质调查中心地址071051河北省保定市竞秀区七一中路1305号(72)发明人解经宇王丹文冬光牛雪明圆圆付国强(74)专利代理机构北京北新智诚知识产权代理有限公司11100代理人满靖(51)Int.Cl.E21B43/26(2006.01)E21B47/00(2012.01)F24T10/20(2018.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法(57)摘要本发明公开了一种用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法，包括：干热花岗岩开发有利区开展三维地震勘探，在断层不发育区域开发靶点并钻直井至目的层。直井开展成像测井，选择发育层段作为压裂段，采用组合管柱完井。开展小液量储层压裂测试，通过微地震手段监测岩石破裂事件伴随产生的能量波，矩张量反演获取岩石破裂事件发生的精确位置及“沙滩球”。判断储层深部的压裂段是否存在未探明的大尺寸高倾角的天然结构面，若存在，填石英砂封堵，对处于致密层段的无孔套管射孔。配合压裂材料，通过多液性压裂液开展水力压裂。本发明既可在干热花岗岩储层中水力压裂形成所需规模的裂缝网络，又可极大减小诱发有感地震风险。CN113669043ACN113669043A权利要求书1/2页1.一种用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法，其特征在于，它包括步骤：1)在干热花岗岩开发有利区开展场区三维地震勘探，探明干热花岗岩储层断层发育情况，在断层不发育区域开发靶点并钻直井至目的层，其中：断层不发育区域的横向面积至少为2km×2km，目的层的深度为4000m～4500m，储层岩石温度大于200℃；2)对直井开展成像测井，并基于成像测井结果获取井周边天然裂隙发育情况，从而在干热花岗岩储层中选择天然裂隙较为发育的发育层段作为压裂段，其余层段作为致密层段，而后采用组合管柱完井，其中：组合管柱由上下拼接成一体的打孔管和无孔套管构成，令打孔管与压裂段相对，令无孔套管与致密层段相对；3)采用变排量的方式开展小液量储层压裂测试，同时采用微地震手段监测在小液量储层压裂测试过程中岩石破裂事件伴随产生的能量波，并基于获得的能量波波形数据进行矩张量反演，进而获取岩石破裂事件发生的精确位置，以及包含破裂机制信息和裂缝面形态参数信息的反演事件震源机制“沙滩球”，其中：变排量的方式是指依次执行阶梯式升排量、稳定排量、阶梯式降排量三个阶段，三个阶段通过组合管柱向储层泵注小于200m3的清水，以使清水在高压条件下从打孔管上的出水孔喷出来直接破坏储层岩石；4)根据相邻的连续多个岩石破裂事件所对应的“沙滩球”，判断储层深部的压裂段是否存在三维地震勘探未探明的大尺寸、高倾角的天然结构面：若不存在，则进入步骤6)；若存在，则向直井内填石英砂来封堵此天然结构面所对应的打孔管上的出水孔，以避免水力压裂时压裂液喷向此天然结构面，然后进入步骤5)；5)为弥补因压裂段缩短所引起的热储规模缩小，对处于致密层段的无孔套管进行射孔；6)配合压裂材料，采用控排量的泵注方式，通过多液性的压裂液开展水力压裂，以完成人工热储建造，其中：压裂液的液量大于20000m3。2.如权利要求1所述的用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述打孔管上的出水孔的孔密度为30孔/m，孔径为40mm～60mm。3.如权利要求1所述的用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法，其特征在于：在所述步骤3)中：对于阶梯式升排量阶段，初始排量为0.5m3/min，0.5m3/min为一个上升阶梯，每个阶梯为10m3清水，直至排量上升至3.5m3/min时止；对于稳定排量阶段，稳定泵注20m3～30m3清水；对于阶梯式降排量阶段，0.5m3/min为一个下降阶梯，每个阶梯为10m3清水，直至排量下降为0m3/min时止。4.如权利要求1所述的用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储建造方法，其特征在于：所述矩张量反演包括步骤：首先，对采集到的能量波波形数据滤除岩石破裂信号频率域之外的噪声信号，并通过人工拾取信号波形初至的方式，依据声波时差对岩石破裂事件进行精确定位，然后，针对已定位的岩石破裂事件，利用格林函数综合波形位移、振幅和极2CN113669043A权利要求书2/2页性参数，基于P波振幅和极性的震源机制矩张量反演，获得包含破裂机制信息和裂缝面形态参数信息的反演事件震源机制“沙滩球”。5.如权利要求1所述的用于干热花岗岩地热开发的控震压裂人工热储