一种地热井钻孔施工工艺及地热井制造技术

本发明专利技术涉及一种地热井钻孔施工工艺及地热井，施工工艺包括以下步骤：步骤一：当取热钻孔钻进恒温层后，在钻孔的内侧壁上射若干射孔；步骤二：在所述钻孔中下入套管；步骤三：在所述套管外侧壁与所述钻孔的内侧壁之间采用导热固井材料固井。本发明专利技术的地热井钻孔施工工艺得到的地热井，影响半径可达到30‑50米，增加了储热层热传导范围，有效地提高了地热能的利用效率。

A Drilling Technology for Geothermal Well and Geothermal Well

The present invention relates to a geothermal well drilling technology and a geothermal well. The construction technology includes the following steps: step 1: perforation is made on the inner side wall of the borehole after drilling the thermostatic layer with a heat-collecting borehole; step 2: casing is inserted into the borehole; step 3: cementing with heat-conducting cementing material is used between the outer wall of the casing and the inner side wall of the borehole. The influence radius of the geothermal well obtained by the drilling technology of the geothermal well can reach 30 to 50 meters, which increases the heat conduction range of the thermal reservoir and effectively improves the utilization efficiency of the geothermal energy.

【技术实现步骤摘要】
一种地热井钻孔施工工艺及地热井
本专利技术涉及地热井领域，具体涉及一种地热井钻孔施工工艺及地热井。
技术介绍
地热能作为一种可再生能源，具有分布广、成本低、易于开采、洁净以及可直接利用等优点。大力推广地热能的利用，是资源节约和环境保护的有效措施，是实现人类社会可持续发展的途径。当前，地热能利用技术在不断地发展，成为建筑供暖和制冷的最好选择。中深层地热井的热储层一般为砂岩、灰岩，导热系数一般为1-3W/m·K，传统的中深层地埋管取热不取水换热效率的施工工艺，影响半径在15米到20米，地热能的利用效率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种地热井钻孔施工工艺及地热井。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种地热井钻孔施工工艺，包括以下步骤：步骤一：当取热钻孔钻进恒温层后，在钻孔的内侧壁上射若干射孔；步骤二：在所述钻孔中下入套管；步骤三：在所述套管外侧壁与所述钻孔的内侧壁之间采用导热固井材料固井。本专利技术的有益效果是：本专利技术的地热井钻孔施工工艺得到的地热井，影响半径可达到30-50米，增加了储热层热传导范围，有效地提高了地热能的利用效率。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，若干所述射孔沿所述钻孔的竖直方向排布在所述钻孔的内侧壁上。采用上述进一步方案的有益效果是：将射孔沿钻孔的竖直方向排布在钻孔的内侧壁上，使钻孔从上至下都能够有效的增大储热层热传导范围，大大地提高了地热能的利用效率。进一步，每一水平方向上，所述射孔的个数为2至10个。采用上述进一步方案的有益效果是：在每一水平方向上的射孔个数设置为2-10个，可以使水平方向上的热传导效率达到最好。进一步，沿所述钻孔的竖直方向上，每相邻两个水平方向的间隔为0.5-10m。采用上述进一步方案的有益效果是：通过对相邻水平方向上射孔间隔进行有效限定，使得整个钻孔热传导效率更加均匀。进一步，若干所述射孔均水平布置。采用上述进一步方案的有益效果是：将射孔水平布置，使热传导更加均匀，热传导辐射效果更高。进一步，所述射孔的深度为30-50m。进一步，所述射孔的直径为2-30mm。进一步，还包括以下步骤：步骤四：继续钻进，当需要下次下入套管时，重复步骤一至步骤四，直至钻孔深度达到预设深度为止。采用上述进一步方案的有益效果是：使得钻孔上下套管能够快速均匀的安装铺设。进一步，所述导热固井材料包括水泥和金属粉；或所述导热固井材料包括水泥、石墨粉和表面活性剂。采用上述进一步方案的有益效果是：使固井材料的导热系数较好，能够有效提高地热能的利用效率。一种地热井，采用上述的施工工艺制成。本专利技术的有益效果是：本专利技术的地热井，影响半径可达到30-50米，增加了储热层热传导范围，有效地提高了地热能的利用效率。附图说明图1为本专利技术的地热井的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、内侧壁；2、套管；3、射孔；4、间隔；5、导热固井材料；6、射孔深度。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本实施例的一种地热井钻孔施工工艺，包括以下步骤：步骤一：当取热钻孔钻进恒温层后，在钻孔的内侧壁1上射若干射孔3；步骤二：在所述钻孔中下入套管2；步骤三：在所述套管2外侧壁与所述钻孔的内侧壁1之间采用导热固井材料5固井。本实施例的地热井钻孔施工工艺得到的地热井，影响半径可达到30-50米，增加了储热层热传导范围，有效地提高了地热能的利用效率。如图1所示，本实施例中，若干所述射孔3沿所述钻孔的竖直方向排布在所述钻孔的内侧壁1上。将射孔沿钻孔的竖直方向排布在钻孔的内侧壁上，使钻孔从上至下都能够有效的增大储热层热传导范围，大大地提高了地热能的利用效率。本实施例中，每一水平方向上，所述射孔的个数为2至10个。在每一水平方向上的射孔个数设置为2-10个，可以使水平方向上的热传导效率达到最好。如图1所示，本实施例中，沿所述钻孔的竖直方向上，每相邻两个水平方向的间隔4为0.5-10m。通过对相邻水平方向上射孔间隔进行有效限定，使得整个钻孔的热传导效率更加均匀。如图1所示，本实施例的若干所述射孔3均水平布置。将射孔水平布置，使热传导更加均匀，热传导辐射效果更高。优选的，所述射孔3沿所述钻孔的径向水平布置。所述射孔3的底部为锥形结构。本实施例的导热固井材料5在填充在套管2外侧壁与钻孔内侧壁之间，而且导热固井材料5还将所述射孔3填充满，使套管2通过导热固井材料5固定在钻孔的内侧壁上。导热固井材料5在套管2与钻孔内侧壁之间的厚度与射孔3的内径相当，或小于射孔3的内径。本实施例的所述射孔3的射孔深度6为30-50m。所述射孔3的直径为2-30mm。其中，本实施例的地热井钻孔施工工艺还包括以下步骤：步骤四：继续钻进，当需要下次下入套管2时，重复步骤一至步骤四，直至钻孔深度达到预设深度为止。使得地热井上下套管2能够快速均匀的安装铺设。本实施例的所述导热固井材料5包括水泥和金属粉；或所述导热固井材料5包括水泥、石墨粉和表面活性剂。使固井材料的导热系数较好，能够有效提高地热能的利用效率。其中，所述导热固井材料5的具体实施方式如下：实施方式一：所述导热固井材料5包括3-9重量份的水泥和1-7重量份的金属粉，具体所述水泥的重量比为30％-90％，金属粉的重量比为10％-70％，将水泥和金属粉混合后，用水进行混合均匀即可。例如，可采用60％的水泥、40％的金属粉进行混合，再用水混合均来将套管固定在钻孔的内侧壁上。其中，所述金属粉为铁粉、铝粉、铜粉、钢粉等的一种或几种进行混合。金属粉的目数为200-800目。所述水泥为425或325硅酸盐水泥。本实施方式的导热固井材料是水泥的3-10倍，能有效的提高地热能的利用效率。实施方式二：所述导热固井材料5包括3-8.5重量份的水泥、1-6.4重量份的石墨粉和0.1-6重量份的表面活性剂。具体的，所述水泥的重量比为30％-85％，石墨粉的重量比为10％-64％，表面活性剂的重量比为0.1％-6％，将水泥、石墨粉和表面活性剂混合后，用水进行混合均匀即可。例如，可采用65％的水泥、34％的金属粉和1％的表面活性剂进行混合，再用水混合均来将套管固定在钻孔的内侧壁上。其中，所述石墨粉的目数为200-800目。所述水泥为425或325硅酸盐水泥。所述表面活性剂可选MES等。如图1所示，本实施例的一种地热井，采用上述的施工工艺制成。本实施例的地热井，影响半径可达到30-50米，增加了储热层热传导范围，有效地提高了地热能的利用效率。本实施例的地热井钻孔施工工艺的具体实施方式如下：实施方式一：有一地热井，井深2600m，孔径300mm，恒温层深度10m。步骤一，在深度10m，开始射第一水平射孔，每水平射孔数为4，射孔3直径5mm至30mm；射孔深度6为35m；每水平间隔4为5m。直至井底，共射了518个水平的射孔。步骤二，下入套管2长度为2600.5m。步骤三，套管2与孔壁1间采用水泥添加导热系数高的材料进行固井。实施方式二：有一地热井，井深2600m，孔径300mm，恒温层深度10m。步骤一，在深度10m，开始射第一水平射孔，每水平射孔数为2，射孔3直径2mm；射孔深度6为30m；每水平间隔4为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地热井钻孔施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：当取热钻孔钻进恒温层后，在钻孔的内侧壁上射若干射孔；步骤二：在所述钻孔中下入套管；步骤三：在所述套管外侧壁与所述钻孔的内侧壁之间采用导热固井材料固井。

【技术特征摘要】
1.一种地热井钻孔施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：当取热钻孔钻进恒温层后，在钻孔的内侧壁上射若干射孔；步骤二：在所述钻孔中下入套管；步骤三：在所述套管外侧壁与所述钻孔的内侧壁之间采用导热固井材料固井。2.根据权利要求1所述一种地热井钻孔施工工艺，其特征在于，若干所述射孔沿所述钻孔的竖直方向排布在所述钻孔的内侧壁上。3.根据权利要求2所述一种地热井钻孔施工工艺，其特征在于，每一水平方向上，所述射孔的个数为2至10个。4.根据权利要求2所述一种地热井钻孔施工工艺，其特征在于，沿所述钻孔的竖直方向上，每相邻两个水平方向的间隔为0.5-10m。5.根据权利要求1至4任一项所述一种地热井钻孔施工工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈智慧，方向清，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局水文地质局，
类型：发明
国别省市：河北,13