本发明涉及地热井筒保温技术领域，公开了一种水热型地热井一开井筒套管多层保温结构，包括内层套管和外面敷有纳米气凝胶层的外层套管，所述内层套管和外层套管之间的环形间隙为真空夹层，所述外层套管上设置有真空表，所述外层套管上设置有抽真空预留孔，所述真空夹层底端设有导流槽，保温水泥自导流槽进入真空夹层内。并公开了所述保温结构实施工艺。本发明多层保温结构的套管首层保温结构是将地热井一开井处内外贯通的井套管夹层抽成真空，实现真空隔热和绝缘；第二层保温结构为真空管外敷设纳米气凝胶隔热保温，外层保温结构即采用保温的水泥砂浆固井，以达到一开井筒全尺寸多层长效隔热保温的效果，保障高品位的地热资源综合梯级高效利用。