[發明專利]一種地熱開采高導熱固井水泥漿及其施工方法

在審

• 申請號: 202211537789.5
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115925339A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李奮強;粟瓊玉;李宇;鄧拓;陳瀟;葉見玲
• 申請（專利權）人: 湖南省工程地質礦山地質調查監測所
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C09K8/487;E21B33/13
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 孫薇

本發明公開了一種地熱開采高導熱固井水泥漿，包括領漿和尾漿，按照重量份數計，所述領漿包括水泥100份、水160?180份、低密度混材155?160份、分散劑2?3份、降失水劑6?7份、消泡劑1?2份、緩凝劑3?4份；所述尾漿包括水泥100份、水40?50份、納米石墨8?10份、分散劑0.5?1份、降失水劑1?2份、消泡劑0.5?1份和緩凝劑0.3?1份。本發明還公開了上述水泥漿的施工方法，包括以下步驟：將領漿封固在0?1700m的井段，將尾漿封固在1700?2998m的井段，采用雙凝一次注料水泥漿，完成后，套管封固。本發明具有兼具較高的抗壓強度和高導熱性能的特點，適用于地下熱交換固井施工技術。

技術領域

本發明涉固井作業技術領域，具體涉及一種地熱開采高導熱固井水泥漿及其施工方法。

背景技術

隨著我國經濟的發展以及綠色發展理念的深入人心，新能源的開采及利用逐漸成為研究熱點之一。地熱能作為一種資源豐富，分布廣泛，開發潛力巨大的新能源同樣備注關注。地熱作為一種非碳基、可再生能源，替代化石能源的功能非常強大，并且資源有保障、穩定連續、清潔低碳，可以連續不間斷工作，一年工作8000多個小時，效率達90％以上，這是其他所有可再生能源無法可比的，利用地熱能供暖制冷對于除霾、降碳目標的達成具有推動作用。“取熱不取水的”中深層地熱井的固井材料，一般為水泥，水泥的導熱系數一般為0.19-0.65W/(m·K)，其導熱系數低，影響了地熱能的利用效率。目前，地下熱交換技術被廣泛應用于地熱能開采。該技術要求固井材料既擁有較高的抗壓強度，又擁有高導熱性能。目前常規固井材料-固井水泥，其導熱系數低，并不適用于地下熱交換技術。

發明內容

鑒于目前存在的上述不足，本發明提供一種地熱開采高導熱固井水泥漿及其施工方法，具有兼具較高的抗壓強度和高導熱性能的特點，適用于地下熱交換固井施工技術。

為了達到上述目的，本發明提供一種地熱開采高導熱固井水泥漿，包括領漿和尾漿，按照重量份數計，所述領漿包括水泥100份、水160-180份、低密度混材155-160份、分散劑2-3份、降失水劑6-7份、消泡劑1-2份、緩凝劑3-4份；所述尾漿包括水泥100份、水40-50份、納米石墨8-10份、分散劑0.5-1份、降失水劑1-2份、消泡劑0.5-1份和緩凝劑0.3-1份。

依照本發明的一個方面，所述低密度混材由生物灰、礦粉、微硅和減輕劑組成。

依照本發明的一個方面，所述納米石墨需進行等離子活化處理。

依照本發明的一個方面，所述領漿和/或尾漿中的分散劑為甲醛丙酮縮聚物。

依照本發明的一個方面，所述領漿和/或尾漿中的水泥為G級油井水泥。

依照本發明的一個方面，所述領漿和/或尾漿中的消泡劑為改性有機硅消泡劑。

依照本發明的一個方面，所述領漿和/或尾漿中的緩凝劑包括有機磷酸鹽和AMPS聚合物。

依照本發明的一個方面，所述領漿的密度為1.60g/cm³，所述尾漿的密度為1.85g/cm³。

依照本發明的一個方面，所述領漿的常溫導熱系數為0.6858W/m·k，所述尾漿的常溫導熱系數為1.749W/m·k。

基于同一發明構思，本發明還公開了上述地熱開采高導熱固井水泥漿的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

將領漿封固在0-1700m的井段，將尾漿封固在1700-2998m的井段，采用雙凝一次注料水泥漿，完成后，套管封固。

本發明的有益效果：

(1)本申請的領漿中加入的低密度混材能夠有效促進水泥水化，縮短低溫下水泥漿強度形成的時間，本申請的領漿中的低密度混材與其它成分相互協作，降低了水泥石的密度、導熱系數，且提高了保溫效果的同時基本不影響其它性能。