地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用_孙佃金.pdf

第43卷第2期 2015年4月 煤田地质与勘探Vol. 43 No.2 Apr. 2015 COALGEOLC阳Y geosteering technology; integrated application 目前，国内勘探开发煤层气普遍采用水平井钻 井技术与工艺，它与直井比较具有集气面积大、产 气量高、投资低及经济效益高等优点。但是由于水平 井目标煤层厚度一般为3-6m，故在实施水平井水平 段过程中，钻头极易钻穿目标煤层的顶板或底板岩层， 牺牲水平段进尺而降低了煤层钻遇率，影响煤层气水 平井的开发效果。所以施工煤层气水平井成功的关键 在于如何调控井眼轨迹保持在目标煤层中。 本文应用地质导向技术，在煤层气水平井水平 段钻进中综合分析地质录井资料和气测资料，判定 地层层位和目标煤层数据，用随钻伽玛测量曲线解 释煤层顶底板岩性，并调控实钻轨迹在目标煤层中 水平钻进，顺利完成了煤层气水平井的施工［J-2］。 1 地质导向技术原理和作用 在煤层气水平井施工中，对岩屑录井、钻时、 气测录井、自然伽马曲线及无线随钻MWD等技术 所获取的各种资料信息综合分析和解释，提出地质 收稿日期2014-01-14 导向决策，以控制钻头在目标煤层中水平钻进，最 大限度的提高煤层钻遇率。 岩屑录井能够快速直观的实时反映地层岩性及 组合特征，根据返出的岩屑，连续鉴定描述，实时 绘制地层岩性剖面，再与区域地层对比，结合钻时、 气测等导向资料，预测下部钻遇地层和目标煤层的 位置，对钻进起到指导作用。 不同岩性的岩层其钻时表现不一，钻时录井实 时反映了井下岩石的可钻性，利用钻时曲线、结合 岩屑、气测等资料，分析井下钻遇的不同地层，起 到地质导向的作用［3］。 气测录井是测量井内循环介质中目标煤层所散 逸的气体，并分析出气体成分含量，解释和判定含 气层位置的方法。沉积地层中一般砂岩、泥质岩中 气测值较低，煤层的气测值则最高［4］。 一般情况下地层随着泥质含量的增加，其自然 放射性就增加，自然伽马值就增大；煤层的伽马值 低，泥岩伽马值最大，砂岩及石灰岩伽马值则居中。 作者简介孙徊金1963一），男，山东济宁人，本科，工程师，从事煤田地质与勘探工作.E-mail sdjdyxd 引用格式孙佣金，孙蕾．地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用［J］.煤田地质与勘探，2015,432 106一108. ChaoXing 第2期孙但金等地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用107 根据地层自然伽马值的大小，结合岩屑、钻时及气 测资料来分析和判断钻头是在煤层中还是在岩层 中，对施工作出正确的指导及地质导向决策。 采用无线随钻MWD进行定向作业，通过实时 测量钻进过程的井斜角和方位角的变化，控制钻头 按照设计的轨迹造斜并达到着陆点；在水平段钻进 中监控钻头的钻进情况，结合岩屑、钻时、气测和 自然伽马值等资料，实时分析和判断实际井眼轨迹 状态，发现钻头有偏出目标煤层顶或底板的趋势时， 及时调整定向参数控制钻头回到目标煤层中，从而 起到地质导向的作用（5-6］。 2 综合分析地质导向资料 对地质导向技术获得的多种资料信息进行综合 解释和分析。 a.煤层岩屑录井为煤块及颗粒，钻时最小、 全短及甲皖气汩值大，自然伽马值小，幅值低。 b.岩层当钻进煤层顶板或底板（泥质岩）时， 岩屑录井为泥质岩屑及颗粒，钻时较大，全；怪及甲 皖气测值较小，自然伽马值一般最大，曲线幅值最 高，其他岩层则相对较小，幅值也低（表l）。 一般情况下，水平段井眼轨迹若钻出目标煤 层进入顶板或底板时，伴随着地质录井数据变化 的是钻时迅速增大，气测值明显降低，返出的岩屑 中泥岩屑数量迅速增多，自然伽马值由低增高，此 时技术人员要及时分析判断，快速做出地质导向决 策，调整定向参数，控制实际井眼轨迹在目标煤层中 延伸［7］。 表1地质导向方法综合应用评价表 Table 1 uation of integrated application of geosteering 地质导向方法 钻时录井／（minm1 岩屑录井 岩屑录井／ 伽马录井／AP 3 应用实例 煤层 最小（1-3 煤屑或块粉 全经10～84 c, 973 中低值 砂岩 大（10-30 石英颗粒 全炬。，l～0.3 C, I 中值 陕西某煤层气开发区施工的HCMS-2水平井， 目标煤层为石炭系太原组11号煤层，设计造斜点430 m,A靶点井深837.17m，垂深703m，井斜85.91。， 方位328.51。，水平位移250m;B靶点井深l468.83 m，井斜85.91，方位328.51。，垂深748m，水平 位移880.05m。 a.绘制预想钻遏地层和井眼轨迹剖面图 施工前技术人员首先要了解区域或邻井地层岩 性剖面、岩性组合特征、煤层深度和厚度、标志层 特征及构造等情况；再根据工程设计和预测地层资 料，绘制水平井预想钻遇地层和井眼轨迹剖面图［8-9] （图l）。 b.这斜段 ①在施工中根据岩屑录井所获取的岩屑岩性资 料和随钻定向井斜角、方位角资料，计算出钻遇岩层 垂深和真厚度，并与预想钻遇地层和轨迹剖面图相对 比，实时校正实钻井眼轨迹及钻遇地层层位，及时修 正定向钻进参数，以保证A点中靶精度。 ②从430m造斜点钻至830m时，根据地质录井 资料、标志层间距及气测资料分析，判断钻头已 岩性与指标 560 580 600 E 620 萨。 660 680 700 720 灰岩泥岩 最大（20～50较大（8～20 灰岩块或屑泥岩屑 全经0.7～0.8全经0.63～0.99 C, I C1 I 较低值高值 P,sh 方位.329。＼ P,x 50 100 150 200 250 水平位移Im 图lHCMS-2水平井预测钻遇地层及井眼轨迹图 300 Fig. I Predicted drilled strata and well tr句“toryof horizontal well HCMS-2 钻近目标煤层（I I号煤层）着陆点（IO］。 c.水平段 技术人员利用地质录井资料、气测值、自然伽马 曲线及无线随钻MWD等资料进行分析，为水平段施 工提供地质导向。 830833 m录井为泥岩，钻时4-2minim，气 测值全；怪为0.71～12.74，甲院0.06～1.34，无 线随钻MWD定向数据为79.37。～83.6增斜钻 进，在井深833m钻遇ll号煤层中A靶点。 833940 m进入煤层水平段，岩屑录井为煤 ChaoXing 108 煤田地质与勘探第43卷 屑，钻时1-2minim，气测值全怪为22.28～19.86, 甲烧10.36～23.28无线随钻MWD定向井斜 88.68。～91。，经分析认为钻头是在目标煤层中钻进。 ③在940～975m井段，岩屑录井为煤屑与岩屑的 混合样，钻时由3minim增大到7minim，气测值全 ；怪由10.64降到0.94，甲烧从8.64降到0.08, 自然伽马值从111.57 API增到217.98API，通过分析各 项资料信息，认为钻头已经钻出目标煤层，进入顶板泥 岩中，此时及时采取降斜措施钻进（井斜”。～88。），调 整钻头重新钻回目标煤层中（图2）。 斜深Im 11号煤层 I 000 1 100 I 200 1 1号 煤层 I 300 I 400 I 500 图2HCMS-2井水平段伽马曲线导向图 Fig.2 Steering with gamma log in the horizontal interval of well HCMS-2 9761270 m井段，自然伽马值在60～100API 变化，表明钻头在目标煤层的上部钻进，1271-1 450 m 井段，自然伽马值在20-40API，表明钻头是在目标 煤层中部钻进，钻时较小，一般为1-2 minim，岩屑 录井为煤粒或煤块，气测值全；怪为15.41～29.9, 甲烧值为13.74～23.96，多种地质导向资料显示， 钻头是在目标煤层中平稳钻进，无线随钻MWD控制 井斜角在86。～88。、方位323。～317降方位的导向措 施，控制井眼轨迹沿着目标煤层延伸，并与设计的井 眼轨迹基本符合（图3）。 4 几点认识 运用地质导向技术进行煤层气水平井施工中应 重点做好以下几点 200 实际方位.325.88 ....._ 300 线 迹 轨 计 设 uπH ∞∞ A斗F3 5路喇 实钻，见1 1号；煤斜深 833.00 m，重塑702.78m 600 700 I 00 200 300 400 500 600 700 800 水平位移Im 图3HCMS-2水平井设计与实际井眼轨迹示意图 Fig.3 The designed and the actual well tr句“toryof horizontal well HCMS-2 a.搜集地质资料，做好施工井预测钻遇地层及 井眼轨迹图； b.加强地质录井工作，提高录井质量，保证录 井资料的准确性、及时性； c.及时进行地层对比，校正地层设计数据及修 正设计井眼轨迹； d.充分利用各种地质导向资料，综合解释和分 析钻进情况，及时做出地质导向决策。 综上所述，地质导向技术的综合应用是煤层气水 平井成功的关键，需要各专业的相互配合、密切协作， 根据地质导向资料各自的表现特征和作用，综合分析、 判断和决策，为实钻井眼轨迹提供技术服务。 参考文献 [I］贾存富，余卫江，王继鹏水平井地质导向技术在相洲油田的 应用［J］.中外能源，2011, 169 43-46. [2］李一超，王志战，秦黎明，等．水平井地质导向录井关键技 术［月．石油勘探与开发，2010,395 620-624. [3］刘岩松，衡万富，XJJ斌，等水平井地质导向方法［巧，石油钻 采工艺，2007,29（增刊194-96. 4］方锡贤，牛卫刚，施昌瑞，等．气测录井资料在泌阳凹陷稠汹 区钻井中的导向及评价作用［耳录井工程，2007,182 35-38. [5］任菊玲，陈俊男，张以军．应用综合录井技术进行水平井地质 导向［月．中国石汹和化工标准与质量，20114230. [6］赵斌，周宝义，李述祥地质录井在水平井的导向作用［巧．录 井工程，2010,213 9-13 [7］杨明华，综合录井技术在水平井钻进的导向作用（J］.录井技 术，2003,141 53-58 [8］荣延善．水平井地质导向技术的应用［耳江汉石油职工大学学 报，2003,163 50--51. [9］王述权水平井地质导向技术探讨［J］.内江科技，2010,134 47-48. 10］吴福邹．水平井地质导向的难点与技术对策问．内蒙古石油化 工，201218104-108. （责任编辑末震炎） ChaoXing