[发明专利]一种疏松砂岩热储地热开采井井下多级过滤-沉淀装置

说明书

本发明公开了一种疏松砂岩热储地热开采井井下多级过滤‑沉淀装置，包括地热井直井孔口管、二层井管、三层井管，在二层井管和三层井管底部环空处设置有砾料充填，实现初级过滤大颗粒砾石、砂粒的作用，井底段三层井管自下而上依次设置有沉砂管、滤水管，实现继续挡砂和过滤功能，与孔口管接触部位利用止水物进行止水处理，三层井管内设置有两个深井潜水泵，底部都装有滤水网，通过单向阀和下部潜水泵以及携带的扬水管，控制储层中的地热水流入到在大肚子井眼段改造完成的过滤‑沉淀池中，在充填有吸附特性的填料的过滤‑沉淀中过滤后的水，经上部装有反渗透材料的出水口排出到三层井管中，利用上部潜水泵将水经扬水管提升到地表。

技术领域

本发明属于地热开采井井下工具技术领域，具体涉及一种疏松砂岩热储地热开采井井下多级过滤-沉淀装置，适用于对高含砂粒、细颗粒悬浮物的采出水进行井下过滤以及井下沉淀。

背景技术

随着地热田的大规模且长期开发，高回灌率的岩溶型碳酸盐岩热储已不能满足日益增长的地热开采需求。砂岩热储，特别是浅埋藏的疏松砂岩热储近年来也逐渐的被重视和开发。然而，疏松砂岩热储在其开采过程中涌砂量显著，导致地面过滤器基本失效，这使得回灌过程中由于地热尾水中含大量的微小悬浮物或砂粒存在，致使回灌井周围的热储堵塞严重，回灌率普遍偏低，长期会造成热储的压力衰竭而使得产能急剧下降，不利于该类型热储地热能的经济可持续开发。高温地热水中除具有较高的矿化度外，还常含H2S、CO2等气体，富含腐蚀性气体的地热水沿地热开采井的井筒运移会造成对管柱的腐蚀，甚至会造成管柱脱落，导致必须进行定期修井，而极大地影响地热田的开发效率。地热流体从井底到井口迁移过程中，由于温度和压力的下降也会导致某些矿物沿井壁发生沉淀(结垢)，而影响地热能的经济开发效益。针对以上问题，现有的解决方案主要是在井底的井管与套管之间添加砾料，安装滤水管。一般采用单层滤网或者过滤筛管，这能将大颗粒物过滤掉，而气体及一些微小砂粒和悬浮物还会进一步迁移到井管中，造成对井管的腐蚀以及沿井壁的结垢。地面的过滤和沉淀装置可一定程度上缓解回灌井井管的腐蚀和回灌热储的堵塞等问题，但未从根本上解决开采井井筒的腐蚀和结垢问题。地热采出水在地面完成热能交换之后沿回灌井回注的过程，由于过滤不充分使得细小悬浮物在常压回灌条件下沉淀在井口周围的热储中，造成热储的堵塞和回灌能力的降低。

发明内容

针对疏松砂岩热储中采出水含砂量高，采出水矿化度高，采出井井筒腐蚀和结垢等问题，本发明的目的在于提供一种疏松砂岩热储地热开采井井下多级过滤-沉淀装置，能够对地热水进行井下过滤和井下沉淀，从而可大大延长地热开采井的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种疏松砂岩热储地热开采井井下多级过滤-沉淀装置，包括地热井直井孔口管、二层井管、三层井管，在二层井管和三层井管底部环空处设置有砾料充填，实现初级过滤大颗粒砾石、砂粒的作用。井底段三层井管自下而上依次设置有沉砂管、滤水管，实现继续挡砂和过滤功能。与孔口管接触部位利用止水物进行止水处理。三层井管内设置有两个深井潜水泵，底部都装有滤水网，通过单向阀和下部潜水泵以及携带的扬水管，控制储层中的地热水流入到在大肚子井眼段改造完成的过滤-沉淀池中，在充填有吸附特性的填料的过滤-沉淀中过滤后的水，经上部装有反渗透材料的出水口排出到三层井管中，利用上部潜水泵将水经扬水管提升到地表，与地面管道连接后进而加以利用。过滤-沉淀池和井筒定期利用冲洗装置进行冲洗和排砂，以提高井下过滤-沉淀系统的利用效率。

如上所述的井下过滤-沉淀池是在疏松砂岩钻井过程中常出现的破坏性大肚子井眼段进一步技术改造后形成的。

如上所述的井下过滤-沉淀池中充填有吸附功能的填料，将地热水中的化学悬浮物质吸附在填料上面。

如上所述的两个深井潜水泵系统，下部潜水泵用于向过滤-沉淀池中抽水，上部深井潜水泵用于将过滤后的热水抽提到地表。

与现有地面过滤技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：