[发明专利]一种只取热不取水地热孔固孔装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于只取热不取水地热孔换热技术领域，尤其涉及一种只取热不取水地热孔固孔装置及方法。

背景技术

目前，固井是通过设备、技术及固井工作液将井内下入的套管串与地层或外层套管之间的环形空间进行有效封固，包括下套管和注水泥。它是每开次钻井工程的最后一次作业，是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，也是衔接钻井和采油的关键工程，固井的主要目的是保护和支撑油气水井内的套管，封隔油、气和水等地层。常用固井方法有注水泥固井及MTC固井。

在固孔技术的选择上，面临的最大问题在于：传统油、气或热水井所下入的套管串底部是开口的，现有固井技术的施工都是建立在这个最基本的条件上展开。只取热不取水地热孔供热技术所钻探的换热孔因工艺要求，套管串底部是全密闭的。并且套管串整体必须要求全密封，套管串内部完全与地层无接触。

注浆材料是以改良地基为目的，在地基中起到填充地层裂隙、孔隙并固结的作用。它是由浆液经过一定的化学或者物理反应之后形成的固体，在注浆过程中发生从液相到固相再到结石体的转变，用于填充地层中的裂隙或孔隙。

在水利水电站坝基施工过程中，经常会出现管涌，涌水量较大，需要对坝基及时封堵。一般采用的水泥浆液直接封堵效果不明显，这主要是由于水泥凝固时间较长、水泥浆液被水流冲散稀释后影响其凝固及封堵效果。调节水泥的凝结时间，保持水泥浆体在水流作用下不分散从而保证封堵效果无疑是技术难点。

现有技术中，公开的封堵材料包括按重量份计的建筑石膏40～56，I级或II级粉煤灰0～20，磨细矿粉和普通硅酸盐水泥24～40，甲基纤维素醚0～1，硬脂酸钙或硬脂酸锌或它们的混合物0～3，一水柠檬酸0～0.1，石英砂0～300，玻化微珠0～75，膨胀蛭石0～75；具有防水防火性能优越，凝结硬化快，早期强度增长迅速，后期强度适中，便于拆除，施工简单，随拌随用，凝结时间可随意调整，储存运输方便，绿色环保等优点。该专利中采用了膨胀微珠和膨胀蛭石来减轻材料的重量，但同样使得材料的强度大大下降，而在水利水电坝基施工中处理管涌等问题需要材料凝结硬化后的强度高且硬化结构体致密，故该材料不能够满足使用需求。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统油、气或热水井所下入的套管串底部是开口的，现有固井技术的施工都是建立在这个最基本的条件上所展开；只取热不取水地热孔供热技术所钻探的换热孔因工艺要求，套管串底部是全密闭的，并且套管串整体必须要求全密封，套管串内部完全与地层无接触；

传统地热井固井封堵方法对只取热不取水地热孔供热技术固孔封水不适应，不能满足只取热不取水地热孔供热技术自身工艺需求，不能有效保护地下600m内承压饮用水源的固孔封水；现有有技术中封堵材料的强度不高，使用受到限制的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，提供了一种只取热不取水地热孔固孔装置。

本发明是这样实现的，该只取热不取水地热孔固孔装置设置有第一固定孔，所述第一固定孔的底部连通有第二固定孔；

所述第一固定孔和第二固定孔的内部镶嵌安装有若干套管。

进一步，所述第一固定孔的深度为50m至150m，所述第二固定孔的深度为2350m至2450m。

进一步，所述第一固定孔的内径为311mm，所述第二固定孔的内径为244mm。

进一步，所述第一固定孔以及第二固定孔的孔斜不超过2％。

进一步，所述套管的内径为200mm。

本发明的另一目的在于提供一种只取热不取水地热孔固孔方法，包括以下步骤：

步骤一、钻具通孔并循环钻孔液；

步骤二、向指定位置注入隔离液；

步骤三、注入适量封堵料；

步骤四、注入隔离液；

步骤五、起出钻具；

步骤六、向孔内下入套管串；

步骤七、等待凝固。

进一步，所述封堵料按质量百分比计组份由硅酸盐水泥熟料55～70份、矿渣5～15份、硫铝酸盐水泥3～10份、膨润土1～3份、羟乙基纤维素醚0.1～0.2份、碳酸锂0.01～0.1份、憎水型聚合物45～60份；

所述憎水型聚合物按质量百分比计组份由聚合物乳液80～100份、增塑剂5～15份、消泡剂5～10份、增稠剂PRM-300 1.5～3份、多功能助剂0.5～3份、甲基硅酸钠4～10份、42.5硅酸盐水泥60～75份，8#石英砂30～45份，10#石英砂30～40份。