砂岩孔隙型地热井提高热效工艺分析

针对国内砂岩孔隙型地热井井口水温相对较低、缺乏提高热效工艺的先导试验,开展了提高热效工艺与井口水温之间的适应性研究。采用开口系统稳定流动热力学模型,分别从地热井成井施工参数和井筒隔热工艺两个方面计算了多条件下的井筒水温曲线,对比了不同工艺方法下的增温效果、成本和可操作性。研究表明:小排量抽水时,沿程热损失和上层低温高渗井段主出水,综合导致井口水温较低;大排量抽水时,井口水温随着日抽水量的增大而增大,但增温幅度减小,日抽水量大于3 500 m^3/d时增温幅度非常小且趋势趋平;主出水井段越深,井口水温越高,合理设计地热井止水器和滤水管安装深度,使得底层高温热储层动用起来,可以增加井口水温8~18℃以上;单纯增加泵挂深度井口水温增加不大于0.2℃;采用氮气环空隔热、气凝胶隔热、降低水泥环导热系数和延长固井段长度,可以增加井口水温0.23~1.3℃,但是成本较大,实现相对困难;延长抽水钢管长度并外刷隔热涂层,井口水温增加0.6~1℃,预增成本相对较少,容易实现。拟合了井口水温与日抽水量之间的函数方程,该函数方程可以快速预测相似结构管柱砂岩孔隙型地热井不同排量下的井口水温。该研究结果可为砂岩孔隙型地热井井口水温预测、现场提高热效工艺方式的选择提供参考。