4.3.2 固井射孔工艺与关键技术
1.射孔层位确定
回灌井射孔成井是通过射孔弹穿透套管和水泥环并穿透地层一定深度形成孔道,整个孔道的内壁成为渗水断面,然后将孔道汇集,作为集水廊道,地下水以紊流的状态沿此廊道涌出。因此须选择胶结程度高、成岩性较好的砂岩热储层作为射孔层位。要准确找到这种热储层,做好岩芯编录、井下物探测井及热储层岩芯样的矿物鉴定工作极为重要。
钻井施工至设计深度完钻:首先,在钻探过程中对热储层岩芯进行取样编录,对热储层的砂岩的胶结程度、颗粒大小、磨圆度及分选性等特点进行描述;其次,在成井前先进行物探测井分析,主要目的是查明所钻遇地层的岩性、热储层的顶底板埋深、渗透率、孔(裂)隙度、泥质含量等地质参数;最后,对取得的岩芯样进行矿物鉴定,分析其结构构造、矿物成分、岩屑(砂屑、碎屑、晶屑)、粒间孔隙、孔喉和胶结度等性能。
综合上述三步工作,选择孔隙度发育、泥质含量小、胶结性较好、砂粒粒径大、磨圆及分选性较好、孔喉大的砂岩段作为有效含水层,确定射孔的位置。
2.射孔设计原则
保证射孔效果的关键因素是目的层地质及水文地质特征,包括岩性、颗粒、分选和磨圆度、胶结、孔隙度、渗透性等。在地热井施工中,主要的射孔技术应选择电缆输送聚能式射孔技术,射孔液一般选择清水。射孔设计需要考虑的主要是射孔枪型、射孔弹型、射孔密度、穿透(孔道)深度等射孔参数。
射孔弹是影响射孔的主体,枪是射孔弹的载体。射孔弹的尺寸受枪身内部直径及枪身允许变形尺寸的限制,每一种射孔弹都有确定的穿孔性能(表4-3、表4-4)。而射孔枪的选择需要考虑与套管的匹配问题,当射孔枪与套管间隙为8~12mm时,射孔弹不但能发挥出其最大穿深,且孔眼呈均匀径向分布。
表4-3 射孔枪和射孔弹的选择

表4-4 常用射孔弹主要参数

常用的射孔枪型有73mm、89mm、102mm、108mm四种,其中73mm、89mm射孔枪选用的射孔弹直径主要是8.9mm,102mm、108mm射孔枪选用的射孔弹直径主要是12.7mm。
射孔密度要求在给定射孔弹的实际穿透能力和井壁、水泥环、地层特征等条件下,一方面保证井最大可能的完善程度,另一方面保证套管和水泥环的必要完整性。此外,还需要考虑射孔费用。(https://www.daowen.com)
因此,针对砂岩热储地热回灌井的钻井特点,设计其射孔参数参考见表4-5。
表4-5 射孔参数参考

3.射孔准备工作和作业监督要点
从事射孔爆炸作业的人员,必须经过专业培训,且持有公安部颁发的“爆破工程技术人员安全作业证”才能上岗。
钻井施工方应向射孔作业队提供井身结构、人工井底情况、钻井液的性质、井底温度、井下情况及其他有关数据,并协助安装、拆除井口,配合入井射孔管柱的连接和拆卸。
射孔施工前,应使用通径规通至人工井底或射孔底界30m以下进行循环洗井,确保井下畅通。进行射孔施工时,应严防井口落物。
进行射孔作业必须有射孔作业施工单,且审批完整;必须依据作业设计和作业通知单的规定和要求进行施工,严格执行安全技术操作规程。
射孔弹各项技术指标必须达到地热行业标准,射孔枪绝对不允许重复使用。
遇到如雷雨、闪电、风沙等严重影响施工的极端恶劣天气时,应停止作业,并将爆炸物品撤离危险区。作业现场地面温度≥50℃时,爆炸器材不得直接接触地面,应进行遮阴。射孔爆炸器材还应远离强大电场50m以外。施工现场应划出安全区,并设立醒目标志,严禁无关人员靠近。
射孔装炮人员操作时必须穿着防静电服装,不得使用化学纤维制品擦拭起爆装置。
进行传输射孔时,射孔作业队必须有人在井口值班,及时发现下钻过程中可能出现的异常情况,对下钻速度、下钻平稳情况做好记录。
电缆射孔及井下工程爆炸作业的井下爆炸物品在入井前和未引爆的爆炸物品起出井口前,应停止井场附近的微波通信,以免造成不良后果。
射孔完成后要检查射孔工作的质量,发射率>80%为合格,否则需要补孔。