[发明专利]一种U型地热井及其施工工艺

说明书

本发明涉及一种U型地热井及其施工工艺，施工工艺包括：步骤一、竖直井钻井，下入固井套管，固井；步骤二、建腔作业，一次建腔；在竖直井底部选取对接腔目的层；通过扩腔钻在目的层钻腔作业，钻出对接腔的粗坯腔室；冲洗，对粗坯腔室进行冲洗，剥离粗坯腔室周壁上的泥浆皮；步骤三、对粗坯腔室的周壁防渗漏处理，向粗坯腔室内加压2‑10MPa注入水泥浆，使水泥浆在高压下渗入粗坯腔室的周壁，并压满整个粗坯腔室；水泥初凝；二次建腔作业，在初凝后的水泥层进行钻腔作业，形成对接腔；冲洗对接腔；采用渗水试验检验对接腔的防渗漏效果；步骤七、完成对接井的钻井作业。有益效果：解决了U型地热井对接位置的渗漏问题。

技术领域

本发明涉及中深层地热闭式的换热技术，特别涉及一种U型地热井及其施工工艺。

背景技术

中国地热资源分布广泛，是一种可再生能源，具有储量丰富、清洁、开发潜力大和直接利用等优点。由于燃煤取暖导致我国北方地区冬季出现了长时间大范围的雾霾天气，因此大力推动北方地区冬季清洁取暖刻不容缓。地热能供热可以减少大规模燃煤，减轻天然气供暖造成的保供和价格的双重压力、减轻冬天北方雾霾的恶劣天气，无疑是目前冬季清洁取暖的良好解决方案。

中深层地热闭式井下换热系统为一种不影响地下水资源的取热技术，是通过中介水与地热储层发生热交换获得地热能，不抽采地下水，其本质含义与传统的中深层地热供暖是截然不同的。

采用中深层地热闭式井下换热系统可有效避免砂岩热储回灌、结垢腐蚀、地热井水量小和干孔等难题。

U型对接井换热原理：向岩层中钻进U型对接井，采用套管固井工艺封闭地热井，建立井内换热系统。在进水井中注入冷水，低温水在沿直井段和水平井段流动过程中，被围岩加热升温，之后从出水井向上流出换热器，热水回到地面后，将其热量经热泵机组抬升，用于建筑供暖，冷却之后的循环水再次进入地下换热循环，将周边围岩中的热量带到地表，周而复始的循环，不与地下水发生任何水力联系，不破坏地下水资源。

目前，现有的U型地热井在对接位置容易出现渗漏问题，中介水易与地层接触，影响地下水资源，并且，因地层渗漏造成水量减少、压力降低的情况，整个Y型地热井运行稳定性欠佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种U型地热井及其施工工艺，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种U型地热井，包括设置于地下的竖直井和对接井，上述竖直井的下端开设有对接腔，上述对接腔内壁设有防渗漏层，上述对接井包括竖直井段和水平井段，上述水平井段的一端与上述竖直井段的下端相通且连为一体，其另一端与上述对接腔连接并连通，上述竖直井、竖直井段和水平井段三者的内壁分别固定套设有固井套管，上述固井套管与对应的井壁之间填充有高导热固井材料层。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述固井套管为金属套管。

进一步，上述高导热固井材料层为高导热固井水泥材料层。

进一步，上述防渗漏层为防渗漏水泥层。

还提供一种U型地热井的施工工艺，包括以下步骤：

步骤一、竖直井钻井，钻井完毕后，下入固井套管，并采用高导热固井材料层对固井套管进行固井作业；

步骤二、建腔作业，具体包括：

S1、一次建腔，在竖直井底部选取低渗透岩层作为对接腔目的层；

S2、通过扩腔钻在目的层钻腔作业，钻出对接腔的粗坯腔室；

S3、冲洗，对粗坯腔室进行冲洗，剥离粗坯腔室周壁上的泥浆皮，保持粗坯腔室周壁的清洁；