[发明专利]一种深层地热传导根系建造用导热剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种深层地热传导根系建造用导热剂，由以下重量百分比的原料制备而成：油井超细水泥15～25％，高岭土3～5％，膨润土1～3％，硫酸钙1～3％，导热硅胶2～5％，碳素纤维8～15％，水30～50％，丁苯橡胶乳液2～5％，石墨10～18％；其制备方法是：室温下，先将油井超细水泥、碳素纤维和石墨充分混合，得到混合物；然后取其余组份依次加入混合物中，不断搅拌，搅拌均匀后得到。本发明的导热剂制备后可直接向下入表层套管灌入，分隔地下松散易塌地形；制备方法简单，操作简便；且按本发明的几种成分配比而成的导热剂不仅导热效果显著，而且具有附着力强、抗裂性好，尤其结合深层地热传导根系导热系统使用导热效果更加显著。

技术领域

本发明属于地热传导技术领域，具体涉及一种深层地热传导根系建造用导热剂及其制备方法。

背景技术

干热岩(HDR)，也称增强型地热系统(EGS)，或称工程型地热系统，是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。

开发干热岩资源国际上普遍采用的是双井压裂渗透回灌法，其原理是：从地表往干热岩中打一眼井(注入井)，封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水，产生了非常高的压力；在岩体致密无裂隙的情况下，高压水会使岩体大致垂直最小地应力的方向产生许多裂缝；若岩体中本来就有少量天然节理，这些高压水使之扩充成更大的裂缝；随着低温水的不断注入，裂缝不断增加、扩大，并相互连通，最终形成一个大致呈面状的人工干热岩热储构造；在距注入井合理的位置处钻几口井并贯通人工热储构造，这些井用来回收高温水、汽，称之为生产井；注入的水沿着裂隙运动并与周边的岩石发生热交换，产生了温度高达200～300℃的高温高压水或水汽混合物；从贯通人工热储构造的生产井中提取高温蒸汽，用于地热发电和综合利用；利用之后的温水又通过注入井回灌到干热岩中，从而达到循环利用的目的。

但是普遍采用的这种双井压裂渗透回灌法获取地热能，由于花岗岩的热导率只有2.721w/m℃，地热资源不能更有效的传导给循环水，并且其存在着回灌率低，地下岩层破坏，循环水漏损失，提水能耗高等缺陷。

为了克服此缺陷，并改善地热储层近井地带的裂缝系统导热能量，提高携热流体在地热压裂储层中的渗流能力，增加地热储层中的取热量，申请人申请了申请号为“2017100509513”，名称为“一种深层地热热传导根系的建造方法”，以及申请号为“2017200871321”，名称为“一种U型井深层地热热传导系统”的系列专利，该系列专利中，采用深层地热热传导根系的建造方法构建了一种U型井深层地热热传导系统，具体是结合井下射孔及压裂技术，在压裂裂缝中灌入导热剂，利用膨胀管密封技术使管道内循环介质不渗漏到地层当中，形成只取热不采地下水和不污染地下水的无干扰地热系统；管道外部的导热剂固化后，使地热井及深层地热系统形成一种热传导根系，能够将深层的地热通过热传导根系裂缝内的导热剂传导至套管内的导热流体，再通过导热流体循环将热能传至地面。在此系列专利中，地热开采用到了导热剂，这在地热开采技术领域属于首次。

为了使热传导根系的深层地热传导性能更好，地热资源得到最大程度地开发利用，申请人对地热开采用导热剂进行了深入研究。

现有用于热传导的导热剂有导热油、水或蒸汽，水或蒸汽一般只适合低温热传导使用，高温热传导一般使用导热油作用导热剂。导热油由于其具有加热均匀，调温控制准确，能在低蒸汽压下产生高温，传热效果好，节能，输送和操作方便等特点，近年来被广泛用于各种场合，其用途和用量越来越多。但使用导热油会存在过热时会发生裂解或缩合，在容器、管道中结焦或积碳等缺点，在地热开采中会影响深层地热的热传递效率。

发明内容

为了解决双井压裂渗透回灌法获取地热能方法中存在的花岗岩的热导率低，地热资源不能更有效的传导给循环水，且回灌率低、地下岩层破坏、循环水漏损失，提水能耗高等缺陷，以及现有导热剂在深层地热开采中不能更有效地传导地热能量的问题，本发明提供了一种深层地热传导根系建造用导热剂及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：