[發(fā)明專利]一種地熱井導熱固井工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811476502.6
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109403916A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 田振林
• 申請（專利權）人: 田振林
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;F24T50/00
• 代理公司: 廣州辰聯(lián)知識產權代理有限公司 44513
• 代理人: 宋倩

本發(fā)明提供了一種地熱井導熱固井工藝，包括以下步驟：鉆井完成后，在地熱井內安裝套管；配制隔熱水泥漿和導熱水泥漿；注前置液；注絕熱水泥漿；注導熱水泥漿；注入替鉆井液；碰壓、試壓；侯凝形成導熱水泥環(huán)和隔熱水泥環(huán)。在地熱井上部地溫較低的位置注入隔熱水泥形成隔熱水泥環(huán)，避免了熱量損失；在地熱井下部的固井水泥漿中添加改變導熱性能的材料，提高導熱水泥環(huán)的導熱性能，使地熱井導熱系數(shù)提高10?30倍，改變了現(xiàn)有固井工藝固井水泥環(huán)的導熱狀態(tài)，大大改善了地熱井的導熱狀況，單井產熱量提高3?5倍。

技術領域

本發(fā)明屬于地熱能開發(fā)利用領域，具體涉及一種地熱井導熱固井工藝。

背景技術

地球地表10km內有豐富的地熱能可供開采。地熱資源是一種無污染的清潔可再生能源。目前中深層地巖熱利用必須進行鉆井、下套管、固井(固井：向井內下入套管，并向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)。是鉆完井作業(yè)過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，它包括下套管和注水泥)才能形成可以取熱利用的地熱井。但是目前固井使用的水泥漿凝固后的導熱系數(shù)僅有0.19 W/(m? K)-0.65 W/(m?K)，比巖石的導熱系數(shù)（1.6 W/(m?K)-3.6 W/(m?K)）小的多，環(huán)形空間固井水泥厚度6-20mm，相當于在鋼管外面包了一層絕熱層，巖層中的熱量很難傳入地熱井中，地熱井產熱能力低，從而導致投資成本大，產出低，效益差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種提高巖層熱量向地熱井內傳遞的導熱地熱井固井工藝，能夠整體提高地熱井的取熱量，投資成本低，效益好。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種地熱井導熱固井工藝，包括以下步驟：

a)鉆井完成后，在地熱井內安裝套管（2）；其中，套管（2）設置有浮箍（5）；

b)配制導熱水泥漿：將水泥與導熱填料按100:5-100:100的比例混合均勻制成導熱水泥，導熱水泥固化后的強度為0.69MPa-3.4MPa，然后將配制好的導熱水泥與水按比例配制得到導熱水泥漿；

配制隔熱水泥漿：將普通固井水泥和水按比例配制得到絕熱水泥漿；

c)注前置液：先將前置液注入套管（2）對套管（2）進行沖洗、稀釋；

d)注隔熱水泥漿：按隔熱水泥環(huán)（4）的體積確定隔熱水泥漿設計量，然后將步驟（b）配制好的隔熱水泥漿注入套管（2）內；

e)注導熱水泥漿：隔熱水泥漿注入完畢后，按導熱水泥環(huán)（3）的體積加套管內人工井底體積確定導熱水泥漿設計量，將步驟（b）配制好的導熱水泥漿注入套管（2）內，到達設計量后，再將膠塞壓入套管（2）內，刮下套管（2）內壁上的導熱水泥漿；

f)注入替鉆井液：向套管（2）注入替鉆井液，使隔熱水泥漿和導熱水泥漿填充到環(huán)形空間的預定位置；

g)碰壓、試壓：當替鉆井液將膠塞壓到套管（2）的浮箍（5），隔熱水泥漿從環(huán)形空間內被壓到地面時，即停止注入替鉆井液；

h)侯凝：試壓結束后，等待環(huán)形空間內的隔熱水泥漿和導熱水泥漿凝固，環(huán)形空間內形成導熱水泥環(huán)（3）和隔熱水泥環(huán)（4），即完成固井。

進一步地，所述導熱水泥環(huán)（3）的導熱系數(shù)為2W/(m? K)-30 W/(m? K)。

進一步地，所述導熱水泥環(huán)（3）的強度為0.69MPa-3.4MPa。

進一步地，所述導熱填料為石墨、高導熱碳粉、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、鋁合金、銅、鋁、納、鉬、 鎢、鋅、鎳、鐵的一種或幾種。

進一步地，所述導熱填料細度為0.04mm-0.5mm，可以和水泥形成容易泵送的水泥漿。