[发明专利]提高地热井产热能力的工艺

权利要求书

1.提高地热井产热能力的工艺，其特征在于，通过导热固井技术、增导压裂技术来提高岩层中地热能导入地热井的能力，再通过螺旋板式冷凝段重力热管换热器完成高效的取热换热利用的地热井新工艺；具体的工艺流程如下：完成地热井钻井、下套管后，进行导热固井，即在地层低温段注入隔热水泥浆、在地层高温段注入导热水泥浆完成固井；待固井的隔热水泥浆和导热水泥浆凝固后，在地层高温段的套管内进行分段射孔、压裂，在高温岩层中产生裂缝，并向裂缝内填充导热材料形成从套管延伸到岩层的导热带；最后在地面上安装与套管对接的重力热管换热器的冷凝段，最终形成岩层快速传热、井筒高效换热的高产地热井系统；

所述导热固井技术的工艺如下：(1)钻井达到设计的深度后，向井筒(1)内下入套管(2)，并在套管(2)底部安装浮箍(3)，套管外径小于井筒；(2)固井：先向套管(2)内注入隔热水泥浆，再向套管(2)内注入导热水泥浆，注入的隔热水泥浆与导热水泥浆通过浮箍(3)进入套管(2)与井筒之间的环形空间内，由井筒底部向上填充，隔热水泥浆和导热水泥浆注入量达到设计量后，将胶塞置入套管内，并使胶塞密封浮箍(3)，使得先注入的隔热水泥浆处于地层低温段的环形空间进行固定，形成隔热水泥环(5)，后注入的导热水泥浆处于地层高温段的环形空间进行固定，形成导热水泥环(4)，完成导热固井；

所述的增导压裂技术工艺如下：(1)射孔：完成导热固井工艺并待隔热水泥浆和导热水泥浆凝固后，在地层高温段的不同高度上从套管(2)内进行分段射孔，射出的通孔(6)射穿套管(2)、导热水泥环(4)及高温地层；(2)压裂：射孔后以水为压裂液采用压裂系统向通孔(6)处进行水力压裂，使岩层破裂产生裂缝，岩层产生裂缝后，采用压裂系统向裂缝中高压注入带有导热填料的填充液，使裂缝向前延伸并填以导热填料，直至裂缝延伸到预设的长度；(3)保压：压裂结束后对地热井保压、缓慢降压，填充液中的水回流到套管(2)内，导热填料沉降停留在裂缝中并闭合裂缝，形成导热带(7)，再在射出的通孔(6)处下入封堵短管，用胀管方法封堵射孔压裂时管壁上的孔，胀管处应能承受套管内的压力，避免套管(2)管壁泄压，完成增导压裂工艺；

所述重力热管换热器的冷凝段与套管(2)对接安装，所述的冷凝段包括壳体(9)、螺旋板(10)，所述螺旋板(10)安装于壳体(9)内，冷凝段的壳体(9)内安装竖直的螺旋板(10)作为重力热管换热器的管程，套管(2)和与其连接的壳体(9)一起作为重力热管换热器的管壳，套管(2)对应于导热水泥环(4)段为重力热管换热器(8)的蒸发段，套管(2)对应隔热水泥环(5)段为重力热管换热器的绝热段；所述螺旋板(10)的内部中空，该螺旋板(10)的中心位置处沿着其轴线方向上设置有一出水管(11)，所述出水管(11)的上端贯穿壳体(9)顶端并向外延伸，所述出水管(11)与该螺旋板(10)的中心端连通，所述螺旋板(10)的外围端设置有一横向的进水管(12)，所述进水管(12)的一端与螺旋板的外围端连通，所述进水管(12)的另一端贯穿壳体(9)侧壁并向外延伸；壳体(9)的侧壁上还设置一连通管(13)。

2.如权利要求1所述提高地热井产热能力的工艺，其特征在于：所述固井技术工艺中的隔热水泥浆由普通水泥与水混合配置，所述导热水泥浆由普通水泥、导热填料和水混合配置，所述导热水泥浆中普通水泥与导热填料的重量配比为100:(5-100)，其中导热填料的细度为0.04mm-0.5mm。

3.如权利要求2所述提高地热井产热能力的工艺，其特征在于：所述固井技术工艺中向井筒(1)内下入的套管(2)，对应于地层低温段的套管外壁上涂覆绝热涂层；所述重力热管换热器冷凝段的壳体(9)外壁涂覆绝热涂层，出水管(11)的外壁涂覆绝热涂层。

4.如权利要求1所述提高地热井产热能力的工艺，其特征在于：所述增导压裂技术中的填充液为水与导热填料的混合液，水与导热填料的重量配比为100:(5-60)，其中导热填料为粉末状或粒径为0.15-0.45mm、0.45-0.90mm或0.85-1.20mm的颗粒状。