填料对地热井固井材料导热性能的影响

摘要

在地热井固井水泥中加入导热填料能够明显改善水泥石导热性能,提升地热井取热效果.在总结导热路径理论和紧密堆积理论的基础上,通过试验研究不同填料种类、粒径及掺量对固井水泥导热性能的影响.试验结果表明:较其他种类填料,石墨对水泥石导热性能提升效果最好;石墨粒径越大对应水泥石导热系数越高.不同粒径的石墨混合,较单一粒径石墨对水泥石导热性能的提升效果更好,其最优混合配比为:石墨粒径为150μm与100μm,质量比为2︰1.随着石墨掺量增加,固井材料的导热系数逐渐增大,但流动度和48 h抗压强度逐渐降低.参照固井相关规范,提出固井材料中石墨掺量应控制在9％左右为宜.研究成果为地热井高导热固井材料的制备提供借鉴.