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