本发明属于二氧化碳地质封存钻井，具体涉及二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法。
背景技术：
1、二氧化碳属于典型的温室气体，全球排放量较大，对于二氧化碳的处理已成为全球气候变化领域关注的焦点。二氧化碳地质封存技术作为一种有效减少二氧化碳的方法，已经在全球范围内得到了广泛应用。然而，在实际操作中，主要以竖直的灌注井为主，将二氧化碳直接灌注到地下储层内，结构比较原始，不利于二氧化碳在地下储层内更好更快速的扩散。灌注后，在监测二氧化碳方面，目前普遍采用的方式是将监测探头随机分布或在目标监测范围内均匀分布，在二氧化碳的重点扩散区域内监测力度不够，在二氧化碳远距离迁移区域容易浪费监测探头的资源，成本较高，上述监测形式不利于研究二氧化碳在储层内的迁移扩散规律。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，包括以下步骤：
2、s1：对二氧化碳目标储层进行地质勘察，获得目标储层的地质性质参数；
3、s2：从地上钻设竖直的灌注主井，灌注主井的底部延伸到目标储层内部，对灌注主井处于目标储层内的部分进行射孔；
4、s3：以灌注主井的底端为起点，沿着水平方向钻进若干个灌注分井，若干个灌注分井以所述起点为圆心呈辐射状分布，在每个灌注分井的井壁上进行射孔，灌注分井内设有若干个监测探头，灌注分井的末端封闭；
5、s4：以灌注主井的底端为圆心，以第一半径对应的圆弧线为分界线，对目标储层进行划分，圆心至分界线的部分为内扩散区，分界线至灌注分井末端的部分为外扩散区，灌注分井末端以外的储层为远度扩散区；
6、s5：内扩散区内的相邻的灌注分井之间设置内连接井，在内连接井的井壁上进行射孔，内连接井内设有若干个监测探头；
7、沿着从圆心到分界线的方向，同时沿着顺时针或逆时针方向，各个内连接井与圆心的距离逐渐增大；
8、s6：分界线和外扩散区内设置若干圈外连接井，在外连接井的井壁上进行射孔，外连接井内设有若干个监测探头；沿着从分界线到灌注分井末端的方向，每圈外连接井的内径逐渐增大。
9、可选的，步骤s1中，所述目标储层的地质性质参数包括但不限于储层的温度、压力、孔隙度、渗透率、盐度、地质构造类型、地下水文情况，为灌注主井、灌注分井、内连接井、外连接井的钻进和设置提供地质数据基础。步骤s1中也对目标储层以上至地面的地层进行地质勘察，获得上述地质性质参数，为钻设灌注主井提供地质数据基础。
10、步骤s2中，根据步骤s1得到的地质性质参数，选择合适的灌注主井的位置，然后从地面开始向下钻进，钻井，再使用水泥管道固井，最后在灌注主井处于目标储层内的部分进行射孔，射孔的数量、密度和方向根据实际二氧化碳灌注情况而定。步骤s2的以上内容均为现有技术。
11、可选的，步骤s3中，灌注主井的底端与每个灌注分井的始端连通，灌注分井井壁上的射孔孔眼沿着灌注分井的长度方向和周向都均匀分布，灌注分井为水平的，且处于目标储层的竖直方向的中部，每个灌注分井的长度相等，相邻的两个灌注分井所呈的夹角相等；灌注分井内的若干个监测探头沿着灌注分井的长度均匀设置。步骤s3的灌注分井与灌注主井的连接、灌注分井的钻进、固井、射孔均为现有技术。
12、二氧化碳沿着灌注主井进入地下深部的目标储层内，除了从灌注主井的射孔孔眼处向外扩散，更大部分的二氧化碳进入各个灌注分井，并沿着灌注分井向外灌注、扩散，即向着各个灌注分井所形成的圆形区域内灌注、扩散。相比与传统的单一灌注主井，本发明的灌注主井与灌注分井的配合形式，极大地扩展了二氧化碳的均匀扩散的范围，有利于二氧化碳快速在目标储层内均匀扩散，并且这种扩散能被灌注分井内的二氧化碳监测探头所监测到。
13、可选的，步骤s4中，从灌注主管预计灌注的二氧化碳总量、灌注分井的个数与第一半径d满足以下关系：d=w×n/r
14、其中，w为从灌注主管预计灌注的二氧化碳总量，万吨；n为灌注分井的个数；r为常数参数，r=0.6。
15、本发明中，灌注分井相当于目标储层内圆形灌注区域的半径，越靠近圆心处，灌注分井彼此间的间隔越小，即监测点越密；离圆心越远，灌注分井彼此间的间隔越大，即监测点越疏，不利于更好地监测二氧化碳的扩散或迁移规律。针对这种情况，本发明将目标储层内部以灌注主井为中心，以圆形区域向外发散，由内至外依次分为内扩散区、外扩散区、远度扩散区，便于分区监测研究二氧化碳的灌注、扩散、迁移规律。内扩散区内，由灌注分井和内连接井进行二氧化碳灌注和监测。外扩散区内，由灌注分井和外连接井进行二氧化碳灌注和监测。远度扩散区超出了灌注分井范围，二氧化碳自由扩散，可由该区域的观测井内的二氧化碳监测探头监测，观测井为现有技术，在远度扩散区内均匀分散观测井即可。
16、内扩散区与外扩散区之间的分界线为圆形线，该圆形线的半径为第一半径，第一半径的确定与二氧化碳的预计灌注总量相关。
17、可选的，步骤s5中，所述内连接井的两端分别连通内连接井左右相邻的两个灌注分井，内连接井与圆心的距离为内连接井的端部连接邻近的灌注分井的位置与圆心的距离，记为第二半径t，同一个内连接井的两端连接两侧的灌注分井的位置均为第二半径t处。
18、内连接井内的若干个监测探头沿着内连接井的长度均匀设置。步骤s5的内连接井与灌注分井的连接、内连接井的钻进、固井、射孔均为现有技术。
19、进一步可选的，步骤s5具体为：
20、（1）选定任意一个灌注分井为第一分井，沿着顺时针或逆时针方向，其它灌注分井依次命名为第二分井、第三分井，直至第n分井，第n分井邻近第一分井；
21、（2）第一分井与第二分井之间钻设平直的内连接井一，内连接井一的两端分别连通第一分井和第二分井，内连接井一与圆心的距离t1和从灌注主管预计灌注的二氧化碳总量w满足以下关系：t1=aw+b，
22、其中，a和b均为常数参数，a=2，b=3.41；
23、（3）第二分井与第三分井之间钻设平直的内连接井二，第三分井与第四分井之间钻设平直的内连接井三，如此类推，第n分井与第一分井之间钻设平直的内连接井n，第一分井与第二分井之间钻设内连接井n+1，第二分井与第三分井之间钻设内连接井n+2，第三分井与第四分井之间钻设内连接井n+3，直至第一半径大于前一个内连接井与圆心的距离、且小于后一个内连接井与圆心的距离时，停止设置内连接井；
24、从内连接井二开始，后一个内连接井与圆心的距离与相邻的前一个内连接井与圆心的距离的差值与灌注分井的个数满足以下关系：ti+1-ti=c×n+d，
25、其中，ti为前一个内连接井与圆心的距离，ti+1为后一个内连接井与圆心的距离，i为整数，c和d均为常数参数，c=2.56，d=3.27。
26、可选的，步骤s6中，一圈外连接井由n个首尾相连的外连接井段组成，外连接井段的两端分别连通左右相邻的两个灌注分井；一圈外连接井的内径为对应的外连接井段的端部连接邻近的灌注分井的位置与圆心的距离，记为第三半径q，一圈外连接井的所有外连接井段的两端连接两侧相邻的灌注分井的位置均为第三半径q处；外连接井段为直线形。
27、外连接井内的若干个监测探头沿着外连接井的周向均匀设置。步骤s6的外连接井段与灌注分井的连接、内连接井段的钻进、固井、射孔均为现有技术。
28、进一步可选的，步骤s6具体为：
29、（4）在所述分界线内钻设外连接井一，外连接井一的内径q1为第一半径d；外连接井一包括首尾连接的n段外连接井段一，外连接井段一的两端分别连通两侧相邻的灌注分井，且连接灌注分井的位置与圆心的距离均为q1；
30、（5）外连接井一的外侧设有外连接井二，外连接井二的外侧设有外连接井三，如此类推，直至灌注分井的末端；
31、从外连接井二开始，靠外的一圈外连接井与相邻的靠内一圈外连接井的内径的差值与目标储层的温度、压力满足以下关系：qj+1-qj=h×(w/p)×f×exp(n/t)，
32、其中，qj为外连接井j的内径，qj+1为外连接井j+1的内径，1≤j，j为整数；t为目标储层的温度，℃；p为目标储层的压力，mpa；f为修正因子，h为常数参数，h=6.28。
33、进一步可选的，所述修正因子f与目标储层的孔隙率v满足以下关系：
34、f=ln(v/x)
35、其中，v为目标储层的孔隙率，%；x为常数参数，x=0.35。
36、本发明在灌注分井的基础上，根据内扩散区和外扩散区内二氧化碳的扩散情况的区别，配合设置了所述内连接井和外连接井，促进二氧化碳在相邻的灌注分井之间灌注和扩散，内连接井和外连接井的射孔形式与灌注分井的射孔形式相同。内扩散区内灌注分井的密度大于外扩散区，内连接井以单线螺旋形（逐渐向外）绕设在各个灌注分井之间，同时根据预计灌注的二氧化碳总量w和灌注分井的数量n设计各个内连接井与圆心的距离，有利于二氧化碳的均匀扩散和对二氧化碳进行全面监测。
37、在分界线内设置一圈外连接井一，作为内、外扩散区的物理分隔体，此后每圈外连接井以多边形的形式绕设在各个灌注分井之间，促进二氧化碳在相邻的灌注分井之间灌注和扩散，同时能均匀监测二氧化碳的迁移、扩散。外连接井一的内径与预计灌注的二氧化碳总量w和灌注分井的数量n相关。外侧的若干个外连接井的内径与目标储层的温度和压力相关，另外，本发明为了提高监测的准确性，还引入了修正系数f，目标储层的孔隙率会影响二氧化碳的迁移扩散。本发明所述的钻井方法适用于10-30万吨的常规灌注规模，n为3-6，涵盖了常规的灌注分井数量；目前能达到的灌注分井的长度在400米左右，均能适用于本发明。
38、可选的，步骤s6之后还可以包括：在外扩散区内钻设若干个上监测井和若干个下监测井，每个上监测井或下监测井连接在相邻两个灌注分井之间，且对应一个外连接井段，在同一圈外连接井上上监测井和下监测井相邻设置，即两个上监测井之间设有一个下监测井；
39、灌注分井与上监测井或下监测井的连接处设有封堵结构，上监测井和下监测井均不与灌注分井连通，都是钻头直接在储层内钻出通道井所得，通道井内不设水泥井，无需固井，只沿着上监测井或下监测井的长度方向均匀设置监测探头。上监测井和下监测井用于监测外扩散区内灌注分井和外连接井的上方、下方的二氧化碳的迁移扩撒情况。
40、进一步可选的，所述上监测井和下监测井均为等腰梯形，上监测井的腰井井段向上，使得上监测井的上底井处于外连接井段的上方，且平行于对应的外连接井段；下监测井的腰井井段向下，使得下监测井的下底井处于外连接井的下方，且平行于对应的外连接井段。
41、可以每圈外连接井都对应设置上监测井和下监测井，也可以间隔一圈或几圈外连接井再设置根据二氧化碳的总灌注量和气体在目标储层内的迁移情况（提前实验室模拟所得）而定。
1.二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s1中，所述目标储层的地质性质参数包括目标储层的温度、压力、孔隙度、渗透率、盐度、地质构造类型、地下水文情况，为灌注主井、灌注分井、内连接井、外连接井的钻进和设置提供地质数据基础。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s3中，灌注主井的底端与每个灌注分井的始端连通，灌注分井井壁上的射孔孔眼沿着灌注分井的长度方向和周向都均匀分布，灌注分井为水平的，且处于目标储层的竖直方向的中部，每个灌注分井的长度相等，相邻的两个灌注分井所呈的夹角相等；灌注分井内的若干个监测探头沿着灌注分井的长度均匀设置。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s4中，从灌注主管预计灌注的二氧化碳总量、灌注分井的个数与第一半径d满足以下关系：d=w×n/r，
5.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s5中，所述内连接井的两端分别连通内连接井左右相邻的两个灌注分井，内连接井与圆心的距离为内连接井的端部连接邻近的灌注分井的位置与圆心的距离，记为第二半径t，同一个内连接井的两端连接两侧的灌注分井的位置均为第二半径t处。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s5具体为：
7.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s6中，一圈外连接井由n个首尾相连的外连接井段组成，外连接井段的两端分别连通左右相邻的两个灌注分井；一圈外连接井的内径为对应的外连接井段的端部连接邻近的灌注分井的位置与圆心的距离，记为第三半径q，一圈外连接井的所有外连接井段的两端连接两侧相邻的灌注分井的位置均为第三半径q处。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s6具体为：
9.根据权利要求8所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，所述修正因子f与目标储层的孔隙率v满足以下关系：
10.根据权利要求7所述的二氧化碳地质封存的灌注及监测井系统的钻井方法，其特征在于，步骤s6之后还可以包括：在外扩散区内钻设若干个上监测井和若干个下监测井，每个上监测井或下监测井连接在相邻两个灌注分井之间，且对应一个外连接井段，在同一圈外连接井上上监测井和下监测井相邻设置，即两个上监测井之间设有一个下监测井。
