[发明专利]一种地热井导热固井工艺

说明书

本发明提供了一种地热井导热固井工艺，包括以下步骤：钻井完成后，在地热井内安装套管；配制隔热水泥浆和导热水泥浆；注前置液；注绝热水泥浆；注导热水泥浆；注入替钻井液；碰压、试压；侯凝形成导热水泥环和隔热水泥环。在地热井上部地温较低的位置注入隔热水泥形成隔热水泥环，避免了热量损失；在地热井下部的固井水泥浆中添加改变导热性能的材料，提高导热水泥环的导热性能，使地热井导热系数提高10‑30倍，改变了现有固井工艺固井水泥环的导热状态，大大改善了地热井的导热状况，单井产热量提高3‑5倍。

技术领域

本发明属于地热能开发利用领域，具体涉及一种地热井导热固井工艺。

背景技术

地球地表10km内有丰富的地热能可供开采。地热资源是一种无污染的清洁可再生能源。目前中深层地岩热利用必须进行钻井、下套管、固井(固井：向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业。是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管和注水泥)才能形成可以取热利用的地热井。但是目前固井使用的水泥浆凝固后的导热系数仅有0.19 W/(m• K)-0.65 W/(m•K)，比岩石的导热系数（1.6 W/(m•K)-3.6 W/(m•K)）小的多，环形空间固井水泥厚度6-20mm，相当于在钢管外面包了一层绝热层，岩层中的热量很难传入地热井中，地热井产热能力低，从而导致投资成本大，产出低，效益差。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提供一种提高岩层热量向地热井内传递的导热地热井固井工艺，能够整体提高地热井的取热量，投资成本低，效益好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种地热井导热固井工艺，包括以下步骤：

a)钻井完成后，在地热井内安装套管（2）；其中，套管（2）设置有浮箍（5）；

b)配制导热水泥浆：将水泥与导热填料按100:5-100:100的比例混合均匀制成导热水泥，导热水泥固化后的强度为0.69MPa-3.4MPa，然后将配制好的导热水泥与水按比例配制得到导热水泥浆；

配制隔热水泥浆：将普通固井水泥和水按比例配制得到绝热水泥浆；

c)注前置液：先将前置液注入套管（2）对套管（2）进行冲洗、稀释；

d)注隔热水泥浆：按隔热水泥环（4）的体积确定隔热水泥浆设计量，然后将步骤（b）配制好的隔热水泥浆注入套管（2）内；

e)注导热水泥浆：隔热水泥浆注入完毕后，按导热水泥环（3）的体积加套管内人工井底体积确定导热水泥浆设计量，将步骤（b）配制好的导热水泥浆注入套管（2）内，到达设计量后，再将胶塞压入套管（2）内，刮下套管（2）内壁上的导热水泥浆；

f)注入替钻井液：向套管（2）注入替钻井液，使隔热水泥浆和导热水泥浆填充到环形空间的预定位置；

g)碰压、试压：当替钻井液将胶塞压到套管（2）的浮箍（5），隔热水泥浆从环形空间内被压到地面时，即停止注入替钻井液；

h)侯凝：试压结束后，等待环形空间内的隔热水泥浆和导热水泥浆凝固，环形空间内形成导热水泥环（3）和隔热水泥环（4），即完成固井。

进一步地，所述导热水泥环（3）的导热系数为2W/(m• K)-30 W/(m• K)。

进一步地，所述导热水泥环（3）的强度为0.69MPa-3.4MPa。

进一步地，所述导热填料为石墨、高导热碳粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、铝合金、铜、铝、纳、钼、 钨、锌、镍、铁的一种或几种。

进一步地，所述导热填料细度为0.04mm-0.5mm，可以和水泥形成容易泵送的水泥浆。