射孔技术在地热资源开发中的应用

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1、3lzj乂工丄匕；vkja处八夂丁口⑴竺m李永壮，苟红彬，贾兰凤(华北石油水电厂水文所,河北任丘062552)摘要：本文对射孔技术的原理及影响因素进行了较为详尽的阐述。射孔技术在晋14井、晋古14井及庄64井改造中的成功应用，为射孔技术在地热资源中的推广应用提供了一条新的开发途径。矢键词：射孔技术；聚能效应；地热开发应用中图分类号：P63415文献标识码：AAbstract:Principleandinfluentialfactorstoperforationtechniquearce?qx)undedindet

2、ailherein・Thesaidtechniquehasbeenusedsuccessfullyintherea)nstructionofmanywells,soanewpathft)rthedevelopmentofgeolhermalexploitationbyusingpeiforationtechniqueispiovided・Keywords:perforationtechnique:effectofenergygathering;applicationofgeothennalexploitation

3、开发地热资源，目前采用的主要开发方式是钻凿地热井，但钻凿地热井的成本很高，而且具有一定的风险。如果利用废弃的油气井，充分发挥射孑［技术的优勢，可以节约大量资金，且施工工艺慣单，同时也改变地热井目的层无水只能报废的顼状，利用射孔技术可以获得上部水层的水源。射孔技术是石油行业的矢键技术，其在地热开发中的成功应用，是一种行业技术的横向突破。热水井射孔是指利用射孔器，射穿套管及套管水泥环直至地层，沟通井筒与含水层间的流体通進的整个过程。射孔器射孔就是射孔器中的射孔弹引爆后，爆炸产生的爆轰能量束击穿套管和击垮地层。射孔的有

4、效性受地层特性、射孔参数、井内条件、施工条件等多方面因素的影响，先进的射孔工艺可以极大地提高热水产量。射孔工艺在油气井开发中已经是相当成熟的技术，但在地热能开发尤其是废汕气井改造为地热井的过程中属初次尝试，效果良好。1聚能射孔原理射孔技术的基本原理是利用射孔弹爆炸后，由聚能效应产生的高温高压爆轰波冲击套管而完成射孔。聚能效应就是利用装药装置的形状特性来提高爆炸后的局部破坏作用的效用。111聚能原理在实验室爆炸试验中发现装药的结构不同爆炸后对钢靶的轰击破坏作用也不相同。凹坑，高温、高压的爆轰产物近似地沿装药表面的法

5、线方向飞散。柱状炸药向靶板方向飞散的药量不多，而对靶板的作用面积较大，所以能量密度小，炸坑很浅。(2)装药带有锥形凹槽爆炸后靶板上凹坑加深，凹槽附近的爆轰产物飞散时将在装药轴线处汇聚，形成一股高速、高温、高密度的气流。这股与流形成较高能臺致使炸坑较深。这种利用装药一端空穴以提高爆炸后的局部破坏作用的效应，称为聚能效应。(3)装药凹槽内衬有金属药型罩，装药爆炸时，汇聚的爆轰产物驱动药型罩，使药型罩在轴结上闭合并形成能量密度更高的金属射流。如果将此药柱离开靶板一定距离爆炸，金属射流在冲击靶板之前将进一步拉长，靶板上形

6、成的孔道会更深。112聚能射孔弹的穿孔原理射孔弹装药从顶部被导爆索引爆后，爆炸产生的爆轰波以7000〜8(X)()mR的速度向前传播，爆炸产物以几万兆帕的压力驱动药型罩形成的金属射涼近似地沿其法线方向依次向轴线塑性流动，其速度(称为压垮速度)可达1500〜3000mR。由药型罩形成的射流向轴线汇聚碰撞过程中发生能量再分配，靠近罩内表面的金属速度比压垮返度提高1〜2倍，使能量密度进一步提高，形成高速收稿日期：2001209203作者简介：李永壮(1967・)，男(汉族)，河北雄县人，学面上形成高温、高压、高应变率区

7、域，使岩石迅速崩解、破碎，后续射流又将这些破碎物挤入地层，从而形成了射孔孔道，同时对孔道的四周的岩石迪行了压实。根据射孔弹的结构，地层岩石性质，射孔弹穿出孔道长度一般在几厘米至几十厘米。孔道直径一般在几毫米至十多毫米。113孔道涌水机理射孔弹进入穿射成孔道后，整个孔道的内壁成为渗水断面，然后汇集将孔道作为集水廊道，地下水以紊流的形式沿此廊道涌出。孔道形成后，对孔道周边地层的渗透率也有重大影响，由于烧结压实孔隙率大大降低。据RJSanucier砂岩靶射孔试验,在孔眼周围大约12170mm的破碎压实带以内其渗透率约为

8、原始渗透率的10%。这说明整个孔道内表西的渗透性大大降低，所以必须寻找赋水性好、渗透率大的热储层，如冀中地区的馆陶组热储层。砂岩；下粗段为灰白色粗砂岩，底部灰色砂砾岩为主。馆陶组砂层比较发育，砂岩占总厚的40%〜70%;砂岩单层厚度大，一般10〜20m,累计厚度100〜200m,有效孔隙度20%〜32%,渗透率一般为93〜500(10"W)。通过十余口的射孔结果对比可知，