基于混合加权法的“保水取热” 地热井固井水泥浆体系配方研究

• 作者: 郭文 牛霆 王刚 罗森森 伍群 孟龙
• 来源期刊: 世界核地质科学
• 关键词: AHP-CRITIC 混合加权法； 中深层地热井； “保水取热”； 导热系数； 正交试验
• 年，卷（期）: 2023,（4）
• 所属期刊栏目: 地热
• 页码范围: 134-144
• 页数: 10页
• 分类号: TE256.6
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1672-0636.2022.04.011

摘要

中深层“保水取热”地热井换热系统是通过内、外套管中流动的循环工质与固井材料、地层之间进行换热，达到取热目的，固井材料与地热井套管之间的传热作为井下换热系统的重要环节，其导热性能直接影响着地热井井下换热效率。针对现有地热井固井水泥导热系数低的问题，笔者从目前固井工艺出发，以 G 级 HSR 型油井水泥为基材，优选碳基材料天然鳞片石墨 （NG）、立方碳化硅 （β-SiC）、无机导热因子氧化铝 （α-Al2O3） 作为固井水泥添料，选取导热系数、抗压强度、流动度、水固比 4 个主控因素，通过系统实验，运用正交试验和混合加权法(AHP-CRITIC)确定了高导热固井水泥浆体系的最优配合比。结果表明：该配合比下水固比值设定为 0.45，添料 α-Al2O3、β-SiC 和NG 分别占固井水泥质量的 3%、1% 和 8%，其固井水泥浆体系平均流动度为 17.7 cm，导热系数可达2.176 W·(m·K)-1，与常用的 G 级 HSR 型固井材料相比，其导热系数可提高 37.6%。该研究成果可为地热井固井工艺优化及热工计算提供技术参考。