[00126667]油田地热开发利用关键技术研究及应用

中石油不仅是油气生产大户,而且能耗巨大。巨大的能耗不仅消耗了宝贵的石油天然气资源,还带来了严重的环境污染。在长期的油气勘探中,中石油利用油气开发过程中伴生的地下热能资源,用于原油管道输送、油田生产、居民生活取暖等方面,产生了很好的经济和社会效益。为了加大油田地热的开发利用,“十三五”期间中石油设立地热资源综合开发利用重点研发项目,通过技术攻关和工程示范,形成了地热资源评价、废弃井改造为地热井、砂岩地层回灌、深井直接换热等技术。 （1）地热资源评价技术：针对油区地热资源赋存条件和评价条件,形成了以随机模拟法、单元容积法、类比法等为核心的油田地热资源评价技术。随机模拟法和单元容积法均采用容积法计算地热资源,前者主要针对数据相对较少的地区,以概率的形式计算地热能资源和地热水资源量。后者针对钻井多、数据量大的地区,采用网格化处理和属性数据插值,计算地热资源。类比法是基于已知地热田和建立的地热资源评价参数标准,采用评价区与已知区进行类比,计算评价区的地热资源。 随机模拟法的特点是在获得少量评价数据的情况下就可以进行计算,是一种快速的评价方法。单元容积法由于有大量钻井数据,采用网格化处理计算地热资源,计算的结果更客观,不但可以计算地热总热能资源、地热水资源,还可以计算可采资源,以及不同深度、不同温度下地热资源量,计算结果在平面上直观展示,非常适合优选地热有利目标。 该技术主要用于水热型地热资源的评价,也可用于浅层和干热岩地热资源评价。采用该技术,已对中石油15家油田内4000m以深的地热资源进行了评价。 （2）砂岩地层回灌技术：从砂岩热储层中开采的地热水,经热利用后的地热尾水,再回灌到相同热储层中的技术。首先用地热潜水泵把砂岩地层中热水抽到地上,经过除砂器除砂、气水分离（把热水中的气体分离出来）,进入集水管网送至热泵站,利用换热器、热泵等把地热水的热量提取利用,热交换后的地热尾水,经过过滤器处理,进入回灌管网,再通过加压泵加压,把地热尾水回灌至地热储层中,实现100%同层回灌。 从开采井、集输系统、水除理系统、换热系统、回灌井等整个用热工程系统为密封、保温系统,确保地热水从热储层到地面、进行热交换、再回到热储层的整个过程与外界不发生接触,保证地热水水质不发生变化。实现地热尾水100%同层无压回灌,延长砂岩地热田及地热井的使用寿命,破解砂岩回灌难的问题。 该技术适用砂岩热储地热田采灌工程,热储埋深100-3000米,热储渗透率不低50毫达西、有效平均孔隙度不低于10%的砂岩热储。采用该技术,中石油已建成230万平方米的曹妃甸地热采暖项目和华北石油新城一期63万平方米的地热采暖项目。 （3）废弃井改造技术：通过井筒改造,泵室改造,井口改造及地热储层增产措施等,将废弃油气井改造为地热井。主要工艺：油气井清洗、防砂射孔、径向钻孔、化学低温填砂、气举增产、泵室改造。 在地热井改造中应用低温化学填砂技术,改善了近井地带地层渗透能力,提高地热井产能及防砂效果;引入径向钻孔技术,通过套管开窗和地层钻进作业,在储层中钻出几米深孔眼,有效穿透固井污染带,形成无压实效应的清洁孔眼,增加储层的进水面积;以表层套管的定点取换套技术,代替传统套管切割作业,保证泵室改造效果,易于开采下泵作业和后期管理。 该技术适用于油田报废油气井、低效油井,井身结构和套管比较完整。 采用该技术,已在辽河油田兴一矿改造3口废弃油井,用于地热井的开发和回灌,替代原燃煤锅炉,年替代燃煤420吨,年节约运行成本60万元。 （4）深井直接换热技术：深井直接换热技术是一项取热不取水的技术,也称单井循环取热,又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以“取热不取水”形式开发地热能的技术。 该技术适用于地热热水资源少、具有大量可利用废弃井,且地面用热需求较大的油区。利用该技术在大庆海拉尔油田进行了深井换热试验,年替代燃油69吨。