本实用新型提供一种油井热能循环利用系统，包括能够相变气化工质、套管和油管，其还包括井下换热单元，井下换热单元包括第一换热器和工质管，第一换热器置于油井底部的热水层中，工质管与第一换热器的工质侧进口相连通；套管与油管之间形成第一环形腔室，第一环形腔室底部封闭，油管与工质管之间形成第二环形腔室，第二环形腔室与第一换热器的工质侧出口相连通。本油井热能循环利用系统在油井底部设置换热器，热交换效率大大提高，取热量和取热温度都得到很大提升。液态工质经热交换后转化为高温气态工质，其自井下上升至地面的速度大于现有技术中热水泵回至地面的速度，热量流失大大减少，进一步保证了本系统获取大热量和高温度的目的。