[实用新型]一种提高导热能力的地热井

说明书

本实用新型公开了一种提高导热能力的地热井，包括：钻井完成后在地热井内安装的套管、位于岩土层高温段的导热水泥环和位于岩土层低温段的隔热水泥环；其中，在所述套管与井壁之间形成的环形空间上部注入隔热水泥浆，隔热水泥浆凝固后形成所述隔热水泥环，在所述套管与井壁之间形成的环形空间下部注入导热水泥浆，导热水泥浆凝固后形成所述导热水泥环，岩土层的高温段用导热水泥环固井，岩土层的低温段用隔热水泥环固井。本实用新型能使地热井高温段固井水泥环导热系数提高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，单井产热量了提高3‑5倍。

技术领域

本实用新型涉及地热能开发利用领域，具体涉及一种提高导热能力的地热井。

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0.19W/(m·K)～0.65W/(m· K)，比岩石的导热系数(1.6W/(m·K)～3.6W/(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

针对以上技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种提高导热能力的地热井，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，本实用新型采用的技术方案为：

一种提高导热能力的地热井，包括：钻井完成后在地热井内安装的套管、位于岩土层高温段的导热水泥环和位于岩土层低温段的隔热水泥环；其中，所述隔热水泥环设置在所述套管与井壁之间形成的环形空间上部，所述设置导热水泥环在所述套管与井壁之间形成的环形空间下部，岩土层的高温段用导热水泥环固井，岩土层的低温段用隔热水泥环固井。

具体的，所述导热水泥环的组分包括水泥及增强导热性能的导热填料，水泥与导热填料的比例为100:5～100:100。

具体的，所述增强导热性能的导热填料为石墨、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。

具体的，所述导热填料的细度为0.04mm～0.5mm，可以和水泥形成容易泵送的水泥浆。

具体的，所述导热水泥环的导热系数为5W/(m·K)～30W/(m· K)。

具体的，所述导热水泥环的强度为0.69MPa～3.4MPa。

具体的，所述套管的长度为500～7000m。

具体的，所述套管外壁与隔热水泥环对应的部位涂覆有隔热涂层。

本实用新型创造的有益效果在于：

1、本实用新型采用价格低廉的石墨、高导热碳粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌等导热填料配制导热水泥浆进行固井，使套管与井壁形成的环形空间的固井材料导热系数提高了10～30倍，改变了现有固井水泥的导热状态，大大降低了成本同时改善了地热井的导热状况，提高地热井产热量。

2、本实用新型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，导热系数较小，保温效果好，避免了热量损失；地热井下部的岩土层温度较高，处于地热井下部的导热水泥环导热系数较高，换热效果好，能充分吸收深层地热，整体提高地热井的取热量，结构简单，投资成本低，单井产热量提高3～5倍。