[发明专利]一种干热岩机器人爆炸水力复合压裂钻完井系统

说明书

一种干热岩机器人爆炸水力复合压裂钻完井系统，包括地面控制系统、机器人、钻进执行系统、爆炸压裂执行系统、水力压裂执行系统、定向执行系统、重入执行系统；所述地面口控制系统包括数据处理中心、地面数据采集传感器、钻完井控制器、地面信号收发装置、防喷器、连续油管井口装置、连续油管作业车、输入设备、存储单元；所述机器人包括井底数据采集传感器、CPU单元、钻进控制模块、井底信号收发装置、重入工具控制模块、定向工具控制模块、定向工具控制模块、爆炸压裂控制模块、水力压裂控制模块；采用机器人技术，实现智能闭环钻井，有效降低作业成本，采用燃爆加水力复合压裂技术，能显著优化干热岩裂缝网络，降低“热传递短路”风险。

技术领域

本发明属于钻完井技术领域，尤其涉及一种干热岩机器人爆炸水力复合压裂钻完井系统。

背景技术

根据中国国土资源部和中国地质调查局2015年的调查评价结果，全国陆域埋深在3000-10000米的干热岩资源量折合856万亿吨标准煤，可采资源量达17万亿吨标准煤，约占世界干热岩资源总量的1/6。

干热岩是没有水或蒸汽的、致密不渗透的高温岩体，可广泛用于发电、供暖、强化石油开采等等，开发过程中几乎不产生氮硫氧化物等污染物，且不受季节、气候和昼夜的制约，已是国际上公认的高效低碳清洁能源。从上个世纪70年代开始，全球多个国家一直在进行干热岩的开发利用试验研究。目前，美国、英国、澳大利亚等国已建立了多处开发利用试验研究基地。我国从1987年开始地热资源开发研究工作，2013年我国首次在青海共和盆地2230米深度成功钻获温度高达153℃的干热岩，2017年在该盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体，整体上我国对地热的开发利用仍处于初级阶段。虽然我国干热岩开采落后于国外，但整体上看国内外干热岩开采均未进入大规模开采阶段，经过进一步研究发现，限制干热岩资源大规模开采主要是以下原因：

干热岩钻井成本高。干热岩开采前期投入中，与常规油气相同井深相比，干热岩钻井成本是常规油气钻井成本的2-5倍，钻井投入占前期干热岩投入超过80%，这是目前干热岩开采难以大规模推广的一个重要原因之一。

干热岩水力压裂效果差。为提高干热岩热交换效率，常规采用水力压裂技术对干热岩储层进行改造，水力压裂产生的裂缝较少，热交换效果不好，且容易出现“热传递短路”的现象，即热交换介质入口和进口温差非常小，不能对热能进行利用。“热传递短路”现象的出现即标致着井眼已无可利用的价值，此种现象大大缩短了干热岩的开采周期，导致干热岩此种现象困扰着干热岩的可持续开采。

干热岩综合效益差。常规油气开采井口排量大小决定了油气开采的效益，干热岩的效益则与单位时间内交换的热值有关，通常情况下，干热岩交换热值产生的效益远远少于常规油气资源开采所产生的效益，并且干热岩前期投入远远大于常规油气资源的投入，因此干热岩开采的综合效益普遍不高。

现有技术主要有以下几个缺点：

（1）、燃料、氧化剂与水混合比例及数量控制困难，甚至达不到燃烧的条件；

（2）、燃料、氧化剂与水提前按比例进行混合，混合物在地面及下入过程中可能会发生燃烧，具有严重的安全隐患；

（3）、在已有的裂缝中燃烧，并将原裂缝长度进行延伸，裂缝数量有限，容易发生“热传递短路”现象；

（4）、现有机器人采用的是快速固化液体炸药，炸药输送难以实现，输送过程中安全隐患非常大；

（5）、无法实现对多分支井眼的钻完井作业。

为改善我国能源结构、防治大气污染、促进经济社会生态环境科学发展，发明一种钻井成本低、存储改造效果好、综合效益高的干热岩开采技术具有重大而现实的意义。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种能显著优化干热岩裂缝网络、降低“热传递短路”风险的干热岩机器人爆炸水力复合压裂钻完井系统。