导热水泥基材料主要用于地热井固井作业，利用高效热传导粒子填充，在水泥石中形成导热通道，在井筒内可直接与地层接触，提升水泥石导热系数。与常规水泥石相比，导热水泥基材料具有导热系数高、热传导快的优点，能有效传递地层热量、提高井筒内流体换热效率，是实现“取热不取水”绿色环保开发的重要技术之一。

   地球是个天然的“大火炉”，越往地心走，温度越高。随着公众环保意识的增强，地热能作为一种稳定可靠、绿色低碳的可再生能源，正逐渐成为全球能源转型的重要方向。

   地热能的好处很多，但开发也面临许多难题。现有成熟地热取暖技术的抽水回灌需要大量的水资源，易对环境造成影响。为解决这个难题，新星公司在西咸新区部署了U形地热连通井，联合工程院成立项目组，积极探索“取热不取水”绿色开发模式，利用井下流体热交换提取地层热量。

   U形对接井换热是一种闭式循环取热技术，但与地层直接接触的水泥环导热系数偏低，难以高效传导地层热量，直接影响了U形连通井取热效率。为提高井下换热效率，从增强水泥石导热系数的角度入手，遴选出能与水泥颗粒具有良好界面相容性的导热材料，通过多次试验总结出高导热材料对水泥石导热性能及抗压性能的影响规律，并初步得到了以片层状HC-C为关键材料的二组分和三组分高导热配方。

   HC-C的表面疏水材料特性，会导致水泥浆增黏、分散性降低及稠化时间缩短等问题。高导热水泥浆存在导热材料分散性不足、极限加量低等问题，制约了井下换热效率的进一步提高，且水泥浆流变性能仍有待提升。经过反复讨论，项目组提出通过对关键材料表面亲水改性提高分散程度的思路。

   然而，片层状材料HC-C的优异导热性结构一旦破坏，势必会影响材料导热性能。使用者经过大量调研与探索，利用温和的氧化条件，通过氧化改性剂结构、浓度及pH值的精细控制，在保留材料导热性能的前提下，改善了材料表面水润湿性和水泥界面相容性，同时配套研发了与非极性材料官能团适配度更高的复合分散剂，实现了高导热材料在水泥浆中极限加量的提升，在90摄氏度地层条件下，水泥石导热性是常规水泥石的1.6倍以上。