射孔技术在贵州石阡某地热井工程中的应用_穆照猛.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-16 第一作者简介 穆照猛 （1988-） ， 男 （汉族） ， 贵州安顺人， 工程师， 现从事水文地质、 工程地质、 环境地质及地热资源勘查开发工作。 射孔技术在贵州石阡某地热井工程中的应用 穆照猛*1， 2, 张科忠 2 （1.贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队， 贵州 遵义 563000； 2.贵州浅层地温能开发有限公司， 贵州 贵阳 550000） 摘要 贵州石阡某地热井深部热储含水层受断裂构造破坏， 完井后出水量仅为108.0m3/d， 井口水 温为34.0℃， 达不到开发利用价值。针对该地热井出水量小、 井口水温较低问题， 采用射孔技术打开 浅部482～998m含水段， 使得该地热井最终成井时最大涌水量为1389.3m3/d， 井口水温为35.7℃， 满 足了开发利用要求。 关键词 地热井； 射孔； 水量； 水温 中图分类号 P634 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202012-0137-03 射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行 爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动， 普 遍应用于油气田、 煤田及地热田中。大多数油田普遍 采用聚能射孔器材， 在射孔的历史上曾经使用过枪弹 式射孔器， 在国外有些大型石油公司采用的还有水流 射孔器。本地热井采用电缆输送方式把聚能射孔枪输 送到目的层， 进行定位射孔， 本次使用的射孔枪孔径为 ∅9～∅12mm， 密度为16孔/m， 见图1、 图2。 图1SQ127型射孔枪 （完成射孔后） 1地热井概况 该地热井位于贵州省石阡县汤山镇某地， 石阡县某 公司准备在汤山镇某地勘查开发地热资源， 根据评审通 过的 地热资源勘查实施方案 及 施工组织设计 工作 部署， 该地热井设计孔深为1600m。地质构造上位于石 阡背斜东翼， 石阡枢纽断裂的东盘及红石枢纽断裂的北 西盘， 主要热储含水层为石阡背斜中的奥陶系下统红花 园组至寒武系下统清虚洞组 （O1h-∈1q） 灰岩、 白云岩， 导 热、 导水构造为石阡枢纽断裂及红石枢纽断裂。 2施工情况及完井结构 该地热井在勘探过程中， 由于深部受断裂构造的 破坏， 致使该井的热储含水层奥陶系下统红花园组至 寒武系下统清虚洞组 （O1h-∈1q） 被破坏， 揭露地层结构 不完整， 实际揭露含水层埋深为482～998m， 但在该含 水段进行降压试验时， 水量为1441.32m3/d， 井口水温 为32.0℃， 水量达到要求， 但水温较低， 不能满足要求， 钻进过程中对该含水段下入石油套管 （实管） 进行固井 封隔。当钻进至1422.76m时， 自998～1422.76m段地 层均为寒武系下统金顶山组 （∈1j） ， 岩性主要为砂质页 岩、 页岩等， 赋水性差， 经研究分析， 继续往深部钻进无 良好热储含水层， 选择终孔， 终孔孔深为1422.76m。终 孔后对998～1422.76m井段下入滤水管 （筛管） ， 并使用 空压机洗井、 焦磷酸钠浸泡、 盐酸浸泡及喷射方法洗 井， 洗井结束后进行了降压试验， 但效果不理想， 稳定 后最大涌水量仅为108.0m3/d， 井口水温为34.0℃， 不能 图2射孔枪聚能弹 137 2020年第12期西部探矿工程 满足地热资源开发利用要求。该地热井揭露地质结构见表1， 井身结构见表2。 起始深度 （m） 0～36.97 36.97～670.24 670.24～991.31 991.31～1422.76 井径 （mm） ∅406 ∅311 ∅216 ∅152 井管管径 （mm） ∅340 ∅244.5 ∅177.8 ∅127 井管长度 （m） 36.97 670.24 336.47 436.73 井管类型 实管 实管 实管 筛管 备注 井管到地表 穿袖15.4m 穿袖5.28m 表2地热井完井井身结构参数表 揭露地层深度 （m） 12.5 400.3 462.0 482.0 836.15 998 1422.76 地层厚度 （m） 12.5 387.8 61.7 20 354.15 161.85 424.76 地层名称 第四系 志留系中上统韩家店群 志留系中统石牛栏组 奥陶系中统 寒武系中上统 娄山关群 寒武系中统 高台组 金顶山组 地层代号 Q S2-3Hn S2sh O2 ∈2-3Ls ∈2g ∈1j 主要岩性 粘土、 亚粘土、 河流冲积物 灰绿色、 紫红色砂质页岩等 灰色灰岩夹灰绿色砂质页岩、 泥岩等 灰色、 紫灰色、 灰红色灰岩等 浅灰色、 灰色、 暗灰色、 微带肉红色白云岩等。在482m处遇 见断层， 使湄潭组至桐梓组 （O1m-t） 地层缺失 浅灰色、 灰色深灰色白云岩、 灰岩、 白云质灰岩等 灰绿色页岩、 砂质页岩夹石英砂岩及云母质砂岩等。在 998m遇见断层， 使清虚洞组 （∈1q） 地层缺失 表1地热井实际揭露地层结构表 3射孔在本地热井中的应用 为了使该地热井水量增大达到开发利用价值， 经 与业主方协商， 采用射孔技术打开浅部482～998m井 段含水层， 与深部热水混合增大产量。根据本井的测 井解释资料， 对该地热井分别进行了三次射井 （1） 首先完成对735～737m段射孔， 射孔后， 水量 为122.4m3/d， 增加了4.4m3/d。 （2） 第二次完成对 680～682m 及 741～743m 段射 孔， 射孔后， 水量为168.0m3/d， 增加了60m3/d。 （3） 通过前两次射孔后， 水温、 水量未见有明显提 高， 分析原因可能是射孔段水泥环固结质量好， 裂隙通 道已被水泥胶结堵塞， 射孔后仅能形成部分微小裂隙， 无法形成较大的裂隙通道。第三次对 640～643m、 643～646m及647～650m段射孔， 射孔后水量水温有明 细 提 升 ， 经 降 压 试 验 最 终 确 定 最 大 涌 水 量 为 1389.30m3/d， 比射孔前增加了 1281.30m3/d， 水温为 35.7℃， 比射孔前增加了1.7℃。并对水质进行取样分 析， 水质良好， 最终该地热井达到地热资源开发利用条 件， 满足合同要求。 4结论 采用射孔技术解决了贵州省石阡县某地热井完井 后出水量小、 水温较低的问题。通过对该地热井浅部 13m厚的含水层进行射孔， 使得该地热井出水量由原 来的 108.0m3/d 增加至 1389.3m3/d， 水温由原来的 34.0℃增加至35.7℃， 大大提高了该地热井的产能， 达 到了开发利用要求。 参考文献 [1]宾德智,刘延忠,等.地热资源地质勘查规范[S].2010. [2]杨荣康,杨丽君,王乾,杨元丽.贵州石阡地热田地热资源量计 算[J].贵州地质, 2014,312154-157,146. [3]杨勤.石阡地热资源[J].中学地理教学参考,1994943. [4]陈进,陈登齐.贵州省石阡县地热资源分布现状及成因分析 [J].地下水,2014,3637-8,33. [5]韩至均,金占省.贵州省水文地质志[M].1996. 138