[发明专利]一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法

权利要求书

1.一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，在选定的干热岩地热开发区域，利用钻井设备施工注入井和至少两个生产井；利用大排量高压水在注入井内进行首次压裂，在干热岩体内形成主裂隙，并使得干热岩含水；再利用高压液氮对主裂隙进行二次压裂；利用液氮与含水干热岩相遇产生的近400℃温差使得干热岩微空隙内部水分子结冰体积膨胀，而含水岩石颗粒将产生不同程度的收缩变形，从而使主裂隙表面产生大量微裂隙，然后利用液氮气化后的高压气体更容易进入微裂隙进行压裂的特性，再次对微裂隙进行压裂；反复循环利用高压水、高压液氮对干热岩进行压裂，直至注入井和生产井之间形成渗透性好、热交换面积大、贯通的裂隙缝网；最后注入水作为携热介质对地热能进行开采，提高工业采热效率。

2.根据权利要求1所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述高压水和高压液氮的压裂压力P大于压裂地层垂直地应力σ₃。

3.根据权利要求1所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述注入井和生产井之间的水平距离为1000m-1500m。

4.根据权利要求1所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述水的温度为小于等于20℃。

5.根据权利要求1所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述液氮的温度为-196℃。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所用装置包括水力压裂系统、液氮压裂系统以及三通B（10），所述水力压裂系统包括热交换器（14）、闸阀C（13）、高压水泵（12），生产井与热交换器（14）入口相连，热交换器（14）出口依次与闸阀C（13）、高压水泵（12）相连；所述液氮压裂系统包括液氮罐A（1）、闸阀A（3）、液氮增压泵（8），所述液氮罐A（1）的出口经闸阀A（3）与液氮增压泵（8）的入口相连，所述高压水泵（12）的出水管与所述液氮增压泵（8）的出液氮管分别通过三通B（10）与注入井（18）中的压裂管（30）相连，所述压裂管（30）的上端设置有封隔器（19），所述压裂管（30）的末端设置有射流喷嘴（25）。

7.根据权利要求6所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述液氮压裂系统还包括液氮罐B（4）、闸阀B（6）及三通A（7），所述液氮罐A（1）的出口经闸阀A（3）与三通A（7）的一入口相连，所述液氮罐B（4）的出口经闸阀B（6）与三通A（7）的另一入口相连，三通A（7）的出口与液氮增压泵（8）的入口相连。

8.根据权利要求6所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述液氮增压泵（8）、所述高压水泵（12）与三通B（10）之间的连接管路上分别设有单向阀C（9）和单向阀D（11）。

9.根据权利要求6所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述注入井（18）、生产井的井口均设有密封装置（22）。

10.根据权利要求6所述的一种水-液氮交替疲劳压裂干热岩提高采热率的方法，其特征在于，所述热交换器（14）连接发电站（15）。