地热井（英文名：Geothermal Wells）是指从热储层汲取地热流体，向地热电站传输蒸汽或热水的钻探井设施，在地热电站中又称生产井。
在公元前，就有人类利用自然流出的地下热水进行灌溉、医疗以及从高矿化地下热水中提取各种盐类的记载。1904年，意大利人开始了将地热能转为电能的研究，并于1913年首次在拉德瑞罗安装了一台250千瓦的地热发电机。美国从20世纪50年代开始由政府资助进行了比较系统的地热能源开发与应用研究工作，直到20世纪70年代，已经完成了上百口试验井。20世纪70年代初期，中国开始利用高温地热资源发电，在羊八井、那曲、朗久、羊易等地开发了数十口温度在150℃以上的地热井，建立了高温地热电站，总装机容量曾达到29.17兆瓦。
地热井由井口装置、井身结构两部分组成，其中井口装置主要包括主阀门、膨胀补偿器、安全盘、浮球阀、水控制孔板等。井身结构有三组或四组优质无缝钢套管，每组套管外用水泥浆充填环形空间固井，封闭覆盖地层中的低温地下水和空隙。地热井井身结构是保障顺利成井，产出地热流体的特定结构。井口至浅部是生产套管，往下是技术套管，一套或两套，穿透盖层，抵达热储层。套管的口径分别为339.7毫米、244.5毫米、177.8毫米，地热井的功能包括通过自喷或安装潜水泵，使热储层中的地热流体顺利产出。井口安装除垢装置，解决地热流体结垢问题。当需要测井检查或井下采样时，可以下入测井或采样探头。地热井向深部掘进时，钻孔越深，底部的温度也越高。陆地上的平均地温梯度约25°C/千米。大地热流现象主要受地壳和上地幔中50~100千米范围内热活动的控制。地热井按钻探目的可分为勘探井、勘探开采井、开采井、回灌井。按照热储层类型可分为孔隙型热储地热井、裂隙型热储地热井。按照井眼轨道设计可分为直井、定向井。
简史
早期开发
在公元前，就有人类利用自然流出的地下热水进行灌溉、医疗以及从高矿化地下热水中提取各种盐类的记载。1904年，意大利人开始了将地热能转为电能的研究，并于1913年首次在拉德瑞罗安装了一台250千瓦的地热发电机，至2010年全球地热发电装机容量已达到10715兆瓦。
探索发展
20世纪初，世界各国就开始探索通过地热钻探直接开采利用地热水（汽）资源，最早大规模利用地热水供热的国家是冰岛，1930年已建成相当规模的地热水供热系统。日本、新西兰、美国、苏联等许多国家也于同期先后建成不同规模的地热水供热系统，通过地热钻探将地热能直接用于采暖。20世纪70年代初期，中国开始了地热资源的勘查与开发，相继在天津市近郊、北京城东南地区施工1000米左右深度的地热钻孔（40~90℃），随即在城区开始了地热供暖、医疗洗浴、水产养殖、工业洗涤等方面的应用。中国通过地热钻探实现的地热供暖面积已超过4000万平方米。
美国从20世纪50年代开始由政府资助进行了比较系统的地热能源开发与应用研究工作，到70年代达到投入的高潮期，已经完成有上百口试验井，也还有持续性的研究课题在国家能源实验室与几所大学进行。这些研究项目与试验课题，主要的目的层在2000～5000m的深度范围内，地层温度一般在200～250°C，少部分特定区域有350°C的“热点”，试验项目一般是利用产出的热水进行发电，也有个别试验项目将产出的热水用于建筑物取暖和日常热水供应。
20世纪70年代初期，中国开始了利用高温地热资源发电，丰顺县人邓屋建立了中国首座300千瓦中低温地热发电站（试验）。此后在羊八井、那曲、朗久、羊易等地开发了数十口温度150℃以上的地热井，建立了高温地热电站，总装机容量曾达到29.17兆瓦，其中西藏羊八井地热电站装机容量为25.18兆瓦，西藏羊易高温地热田已完成地热钻孔近30口，地热电站I期装机容量16兆瓦已开始开工建设。地热井温度最高的是日本喜根田VD-1A井，钻至3729米时井底温度达到500℃。中国温度最高的井是西藏羊八井地热田硫黄矿区的ZK4002井，完井深度2006.8米，井底温度329.8℃。
以瑞士为例，从2007年到2017年，安装的地热井数量翻了一番，2017年达到5802套。这些系统提供了所有地热生产的供暖热源12%的份额。在许多地方，由几个生产井和注入井组成的扩展系统为整个社区提供供暖能源，并在温暖的季节用于制冷。
在德国西南部弗莱堡附近的一个March-Hugstetten多井系统：由38个三层楼组成的街区有151套公寓，其供暖能源是由7口总流速为42L/s的生产井和12个注入井组成的系统供给。该系统在温暖的季节还能提供生活热水和空调。每个公寓区都配备有一个独立的热泵。整个系统的年性能系数（APF）=4，其中一些街区甚至达到了5。
2026年1月，山东省地质矿产勘查开发局在东营黄河三角洲地区4000米深的地下，成功钻成“东高热1”地热井。该井成为华东地区温度最高的“水热型”地热井，井底温度高达162摄氏度，井口出水温度达138摄氏度，单井出水量每小时101.3立方米。该井每年可释放的热量达67.9万吉焦，相当于约2.7万吨标准煤燃烧产生的热量。若用来发电，可实现日发电量约2.52万度，能满足近万人的日常用电；若将高温蒸汽用于工业生产，每年可提供蒸汽约9.4万吨，替代标准煤约1.88万吨，减排二氧化碳约4.89万吨。规模化开发后，整个高温地热田每年可减排二氧化碳约18.43万吨。其单井热功率达21.57兆瓦，年热量相当于2.7万吨标煤。“东高热1”井及其后续地热田规模化开发后，每年可产生经济效益约4.5亿元，惠及城乡居民约18万人。
工作原理
功能
①利用自喷或安装潜水泵的方式，保障热储层中的地热流体顺利产出。
②井口安装除垢装置，解决地热流体结垢问题。
③当需要测井检查或井下采样时，可以下入测井或采样探头。
④高温井口安装防喷器，当地热检修或事故停产时，或地热井井下故障时，能够闭井。
工作系统
地热井系统利用了地下水位接近地表的高传导性含水层中洁净地下水的热能。井中产出水的热能通过热泵来提取。这种系统也称为双井系统、水-水-热泵系统或地下水热泵。它们既能用于供暖，也可用于制冷。地热井系统是一种直接使用近地表地下水的系统形式。在这些系统中，利用地下水的地热能特别高效。直接用地下水作为传热流体可以最大限度地减少热交换器系统的能量损失。地下水流相对稳定的温度，是热泵提取热量的理想选择。与地热探针使用的热传导相比，地下水流的平流传热在效率和经济性方面都具有明显的优势。当然，直接利用地下水也有不少的局限性，包括是否有足量的地下水和合适的含水层特性，井系统开发技术是否可行，以及井系统对地下水和含水层的热影响是否可接受。
专门用于供暖的地热井系统对那些地下水温度升高的地区（如大城市）特别有利。地热井的运行所产生的地下水冷却对环境保护有明显的贡献。
基本构造设计
井口装置
地热井的井口需要管线、阀门和旁通阀，高温湿蒸汽地热井的井口装置较复杂，包括主阀门、膨胀补偿器、安全盘、浮球阀、水控制孔板等。
①主阀门（截流阀）：在地热井成井时已经装好，是井口最重要的设备，如果损坏需要检修，须采用注入冷水降温防腐的方法，待压力衰减零时才能进行。
②膨胀补偿器：是为管热胀冷缩时补偿弹性连接之用。
③安全盘：是两片法兰中间夹一层薄金属板，当井口工作压力超过额定值时，安全盘破坏，水经截止阀和消声器放掉，同时安全阀开启，汽相地热流体经安全阀放空。
④浮球阀：作用是保证水不能进入蒸汽主管。
⑤水控制孔板：用来控制蒸汽不致进入消声器。
检修井口装置时，可关闭控制阀，打开旁通阀进行检修。低温地热井的热水水位常在地面以下，要在井口安装潜水泵，下入生产套管内，将热水抽出地表加以利用。回灌井的井口装置是连接有阀门控制的输水管，其经除垢器后伸入回灌井的生产套管内，加压回灌并将输水管与井口间密封。
地热井的井口装置主要有三种：多功能井口装置、井口隔氧装置和井口除垢装置。
（1）多功能井口装置。地热井口装置是地热井开发中最基本的井口设备，是维持地热井生产正常运行，进行热水动态监测，防止由于井管伸缩及地面下降而引起的事故，减少热水的腐蚀作用等所必需的。随着地热利用的逐步发展．地热井的井口装置逐步规范化。在中国天津市地热开发中较普遍采用的多功能井口装置就是其中之一。
（2）井口隔氧装置。为防止地热水在井口与空气接触，减少地热水中氧气与氯离子联合作用对输水设备的腐蚀危害，在一些有腐蚀作用的地热井的装置中，安装隔氧设备，其中较为常用的一种方法是氮气保护法。
（3）井口除沙装置。有的地热井，由于地质及施工方面的因素，水中的含沙量超过国家规定的工业用水含沙量标准（含沙量应低于1/200万），影响热水的正常使用。若含沙量高的地热水用于供暖．会造成排水管堵塞，因此对于含沙量超过标准的地热井．应采取除沙措施。中国设计的旋流式除沙器，是一种较为理想的地热利用系统中的除沙设备。该设备一般安装在热水井口的出水管上。
有的地热井水在井口减压病后呈气、水两态，含有大量的不凝气体，用于供热则会在供热管道中形成气阻，造成管道冲击现象，影响正常供热。对这类地热井应采用气、水分离的井口装置，将气水混合物在井口分离开来，分别送给用户。
井身结构
有三组或四组优质无缝钢套管，每组套管外用水泥浆充填环形空间“固井”，封闭覆盖地层中的低温地下水和空隙。地热井井身结构是保障顺利成钻井，顺利产出地热流体的特定结构。井口至浅部是生产套管；往下是技术套管，一套或两套，穿透盖层，抵达热储层。套管的口径分别为339.7毫米、244.5毫米、177.8毫米。
钻井设置要点包括：①将井壁与套管之间的环状空间注入水泥浆实施固井封堵，方可实施放喷或用泵抽开采。②依据地球物理勘查成果选准井位，提高钻井的成功率。③在热储层井段当地质条件复杂时要下入滤管。
浅井结构
井深在小于1000m时称为浅井。井管常用钢管、塑料管或者铸铁管。井管内径躲在200~300mm。
深供水井结构
超过1000m的地热井称为深井，这种井要求管外严格牢固地密封，且中间采用多层的技术套管，结构比较复杂。
基岩井结构
当开发基岩中热水时，必须将上部地表水或第四纪的含水层加以封隔，以保护基岩中水的质量。
完井方法
地热井的完井方法主要有裸眼法、衬管（筛管和滤水管）法和射孔法三类，其中衬管法又可分为尾管法和同径管法两个亚类。
裸眼成井是指在目的层段（开采层段）不下套管，只在上部非生产层段下套管，属于先期完井（成井）。适用的条件是地层坚实，不垮塌、不掉块。在碳酸盐岩热储层段常采用裸眼成井方法。
筛管和滤水管成井是在松散、易垮塌岩层中常采用的成井方法。它的特点是在开采层段下筛管或滤水管，管外的环形空间不注水泥。筛管是在套管上钻出一些孔眼或刻槽。筛管主要用于易垮塌层段。滤水管是在筛管的外面再加筛网，以防止细砂进入井内，主要用于松散的砂岩层段。筛管和滤水管成井又可分为两类：一种是异径的，即将筛管（或滤水管）挂在上部更大尺寸的套管的底部；另一种是同径的，即筛管（或滤水管）与上部非生产层段的套管为同一尺寸，一起下入。上部非生产层段需要固井或采用其他止水手段将两部分隔断，以免上部冷水混入。
射孔成井是在生产层段全部下套管并在管外环空注水泥，对准各个产液层段用射孔枪在套管和水泥环上打出孔眼，以便流体流入井内。这是采油中最常用的方法，但地热井用得较少。一些油井由于枯竭，将其转为热水井，则多采用补射的方法来增加热水的产量。
针对深部地热井完井工艺，应充分结合石油完井工艺，针对不同水层采用包网缠丝滤水管完井、不包网缠丝滤水管完井（大多数孔隙型地热井）、裸眼完井（基岩、裂隙-溶洞型热储）、滤水管+射孔等完井方式，以获得最理想的产量。不同完井方式对出水量、封隔效果和后续工作的影响。
主要分类
钻探目的
按照钻探目的可分为勘探井、勘探开采井、开采井、回灌井。
勘探井：用于调查勘探区有关地层剖面结构、厚度，埋藏深度，以及断裂构造等情况。多用于勘探程度不足，基本地质情况不明的地区。通常采用井径较小的取芯钻进工艺，钻进及取芯工艺。
勘探开采井：通过地球物理勘探、资料收集和综合分析、勘探区具有地下热储的形成条件，但尚有一些信息有待查明，为满足勘探和开采需求布置的勘探开采井。
开采井：在已控制了区域范围的地热田内，基本查明了热储层的层应和深度.按照合理的井距，部署以开采地热资源为目的的地热井。
回灌井：为保持热储层的储量和水位，实现注采平衡，将利用目后的地热尾水进行回灌的地热井。
热储层
按照热储层类型可分为孔隙型热储地热井、裂隙型热储地热井。
孔隙型热储地热井：目的储层的热储结构主要为孔隙型的地热井。
裂隙型热储地热井：目的储层的热储结构主要为基岩裂隙（岩溶或林均造）型的地热井，可根据储层的稳定情况及地热井目的选择成井工艺，主要有裸眼成井、过滤管成井、射孔成井等。
井眼轨道
按照井眼轨道设计可分为直井、定向井。
直井：井眼轨道设计为铅垂线的地热井，可用于地热资源的勘探和开发。
定向井：受地形、建筑物限制、地质构造、热储开发要求等因素影响，按照设计的井眼轨道施工，设计的目标点与井口不在同一铅垂线上的地热井。可与其他井形成成丛式井组、对接井组、便于地热资源的开发利用和集中管理。
关键技术
地热钻井中使用的工具和技术几乎所有都来自于石油和天然气行业。由于地热行业的市场份额比较小，其技术和工具设备严重依赖石油和天然气行业。在过去，地热钻井技术随着油气行业的技术进步而得到了很大的改进。截至2022年，美国地热发电厂通常位于温泉、间歇泉以及地表喷气孔附近。这些地热资源一般比较有限，为了维持美国地热资源的进一步开发，未来将需要勘探和开发不受地理位置限制的地热储层，因此需要更加深入地勘探更深、更坚硬的岩石。
美国能源部在2005年9月成立了一个由18名成员组成的评估小组，以评估增强型地热系统（EGS）以及相应的关键技术和经济可行性，有望在2050年成为美国基本负荷发电能力的主要来源。该增强型地热系统（EGS）是通过在岩石中进行压裂产生裂缝来解决低渗透率的问题，并通过注水井来解决缺乏足够流体的问题。钻井成本将是EGS的一个重大障碍，随着大量EGS资源的开发，钻井关键技术的研究变得更加重要。
应用领域
地热井可用于地热发电、温泉康养与旅游、建筑空调。
标准规范
《地热钻探技术规程》（标准号：DZ/T 0260-2014）属于地质矿产类的推荐性现行标准，由国土资源部主管。该标准于2014年9月22日发布，2014年12月1日起实施，中国标准分类号为D10，国际标准分类号为07.060。《地热钻探技术规程》规定了地热钻探工程设计、设备选择、钻进工艺、成井工艺、能试验、工程质量、资料整理、安全施工、职业健康与环境保护等技术要求，可作为地热钻探设计、施工、管理等各项工作的依据。
地热井井身结构
设计原则
有利于安全、环保、优质、高效的钻井要求。有效保护目标储层，科学合理地利用地热资源，同时避免对其他含水层产生影响。有利于控制复杂地层，保持井壁稳定，预防井下事故。
设计依据
地热地质条件，包括地层岩性剖面、地层压力参数等。地热井类型、成井工艺要求。相邻区块参考井、同区块邻井实钻资料。钻井装备及工艺技术水平。
钻井技术规范
易坍塌地层、漏失性地层、断层以及其他特殊地层等。非目的热储的含水层。丛式井组中相邻井表层套管下入深度宜错开10m以上，造斜点深度宜错开30m以上。其他特殊工艺井的要求。
井身结构要求
地热井泵室段深度与井径应满足地热资源的开采需求，并需考虑长期开采引起的储层压力变化情况，同时结合必封点条件封隔相应的地层。根据地热资源的开发需求和地质条件合理选择井径、目的层段长度和成井方式等。目的储层段宜与其他地层封隔。根据地热探采目的、设计使用寿命、钻遇地层特点、经济效改益等因素，合理选择套管材质、钢级、壁厚等参数。目的层段过滤管参数选择应按照GB50296执行。井径尺寸与套管尺寸之间配合按SY/T5431执行，各开汗次套管之间采用穿袖式或悬挂式连接，需做好封隔止水作业，套管之间重叠段长度宜不小于30m。当钻遇地层条件复杂时，采用多开次设计的井身结构应避免井径相差过大，必要时可采用回接套管、活动套管等工艺。钻遇高温高压热储时，应将技术套管下至口。在满足安全、经济等前提下，优化井身结构、优选固井方式以降低地热流体沿程热损，提高地热资源开发利用效率。
地热钻探施工设计
设计编制要求
地热钻探施工设计应根据工程特点和施工条件、在施工单位技术负责人的主持下，由地质、钻探、泥浆、安全与绿色勘查及其他技术人员共同编制，应符合国家、行业及地方有关地热勘探开采的要求和规定。收集工作区及周边已有区域地质和城市地质资料，为设计提供依据。井位位于城市建成区和人口、建筑密集区时，设计编制前须对涉及的深部地层充分开展地球物理学探测，辨识地面塌陷、地面沉降、水土突涌等隐患，并组织专家论证施工安全性。收集井场调查资料（自然环境、地形地貌、交通和土壤情况等）和相邻井钻井资料。应根据钻井深度、井眼直径、钻遇地层和井控要求等，合理选择钻井装备和井控装置。井身结构应满足钻井、成井目的以及获取地热资源参数的需要。套管程序宜备用一级直径。钻井液性能应满足钻井工艺要求，有利于保护热储层，避免或减少对地层的污染。制定井场防护措施，应优先选用环保型装备和材料，避免或降低对周围环境的影响。有关设计内容宜用图表形式表示。
设计内容
地热钻探施工设计包括工程概况和编写依据、地质条件及目的储层预测、钻井质量要求、井身结构、钻井设备及场地布设、钻井工艺、钻井液、事故预防措施、地热井录井和测井要求、地热井井控、成井工艺、产能试验、钻井交付、职业健康、安全及环保措施、施工组织与管理等内容。
设计审批与变更
地热钻探施工设计经编制单位审核后提交，任务下达单位审批后方可实施。项目实施过程中，如需对设计进行变更，应征得任务下达单位同意，变更后的设计获批后方可执行。
参考资料 >
DZ/T 0260.DZ/T 0260.2026-01-25
山东钻成华东地区温度最高“水热型”地热井.人民网.2026-01-17
山东钻成华东地区温度最高水热型地热井.山东省人民政府.2026-01-23
江苏地下，藏着让人“眼热”的宝藏.中共江苏省委新闻网.2026-01-23
标准状态.全国标准信息公共服务平台.2026-01-23
中国地热资源概况及开发利用建议.中国矿业.2026-01-23