填料水泥导热性能实验及对U型地热井取热影响的数值模拟研究

地层与井筒之间的导热性能是以热传导为主的U型地热井技术取得成功应用的关键因素之一。针对U型地热井如何提升固井水泥的导热性能问题，采用室内实验和数值模拟方法研究了导热填料对固井水泥导热性能和取热效果的影响。研究结果表明，石墨相比于实验所用其他填料而言具有更好的提升固井水泥导热性能的潜力；随着石墨掺入比例的增加，固井水泥的导热系数近似线性增加，而抗压强度近似线性下降；高掺入比例的石墨固井水泥能显著提高工作介质在U型井水平段入口处的温度，但由于U型井换热主要发生在较长的水平段上，从长期运行来看过高的掺入比例并不能显著提高取热效果，建议固井材料中石墨掺入比例控制在10%左右。研究结果对U型地热井固井水泥导热填料类型筛选和掺入参数确定具有重要意义。