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《能源與節(jié)能雜志》2014年第八期

1隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)體系

1.1前期地質(zhì)分析收集井區(qū)已有的地質(zhì)資料，已鉆井的測錄井資料，鉆井層位信息。盡可能地收集齊全，加以分析利用。主要分析工作有以下幾個方面：a)建立地層模型。建立煤層頂?shù)装蹇蚣苣Ｐ停坍嬆康拿簩訕?gòu)造形態(tài)，對水平井鉆井實施過程中提供宏觀構(gòu)造約束；b)鄰井地層對比。利用鄰井測錄井資料，建立沿水平井軌跡的地質(zhì)導(dǎo)向模型。掌握主要層位的厚度、巖性特征；c)掌握隨鉆測錄井設(shè)備工程參數(shù)。測井設(shè)備測點局鉆頭距離，氣測錄井、巖屑錄井遲到時間，以便于預(yù)測井底鉆頭鉆遇位置。

1.2隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向分析

1.2.1著陸段隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向以合適的井斜角度進入目的煤層，避免損失水平段長度。利用隨鉆伽馬測井?dāng)?shù)據(jù)，參考巖屑及全烴數(shù)據(jù)計算目的煤層頂部表標(biāo)志層厚度，并更新單井地質(zhì)導(dǎo)向模型，指導(dǎo)水平段鉆進。

1.2.2水平段隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向煤層頂?shù)讎鷰r以泥巖為主，煤層內(nèi)部發(fā)育夾矸。井區(qū)泥巖、夾矸的伽馬測井響應(yīng)值在100API以上，煤層的伽馬測井響應(yīng)值在30API以下，檢測隨鉆伽馬數(shù)據(jù)，判斷已鉆地層所處位置，通過三維層面模型判斷鉆頭前部地層走勢，利用隨鉆氣測錄井、巖屑驗證已鉆揭示地層信息。綜合推斷井底鉆頭鉆遇位置，并及時下達鉆井軌跡調(diào)整指令，以保證鉆井軌跡始終處于煤層有利位置。

1.3鉆后地質(zhì)評價通過對已鉆地層資料的分析，更新完鉆的地質(zhì)導(dǎo)向模型，并將水平段模型中已揭示的煤層厚度進行統(tǒng)計，用于井區(qū)三維框架模型的更新，刻畫目的煤層頂?shù)装鍢?gòu)造形態(tài)，以指導(dǎo)后續(xù)調(diào)整井的實施。

2在煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用

T-1井組是在沁北某煤礦布置的第一組U型連通井組，由排采井T-1V和工程井T-1H兩口井組成。通過實施U型水平井，驗證U型水平井技術(shù)在七元礦區(qū)的實用性，為本區(qū)下一步的開發(fā)提供井型選擇依據(jù)。

2.1作業(yè)描述T-1V井眼于井深741.62m～745.93m鉆遇15＃煤層，厚4.31m。T-1H井井口距T-1V井洞穴水平位移823.98m，閉合方位270.33°。T-1H井于井深872.00m（垂深699.17m）進入15＃煤層，于井深1423.41m（垂深690.05m）與T-1V井洞穴連通。

2.2地質(zhì)導(dǎo)向分析

2.2.1鄰井分析與前導(dǎo)建模現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向師根據(jù)收集到鄰近煤田鉆孔數(shù)據(jù)及鉆井測錄井?dāng)?shù)據(jù)，分析目的層15#煤層上部地層信息，并以T-1V井測井資料為主要參考，建立區(qū)塊地層模型及T-1H井著陸段地質(zhì)導(dǎo)向模型。根據(jù)地震資料獲取的目的煤層高程圖，T-1H井設(shè)計軌跡A靶點垂深為765.25m，而通過鄰井鉆井分層數(shù)據(jù)約束建立的設(shè)計軌跡地質(zhì)導(dǎo)向剖面顯示（如圖2），A靶并未進入目的煤層，因此鉆井作業(yè)前，地質(zhì)導(dǎo)向工程師重新設(shè)計水平井軌跡，A靶加深至770.89m，重新建立著陸段地質(zhì)導(dǎo)向模型圖。

2.2.2隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向調(diào)整作業(yè)現(xiàn)場可提供判斷鉆遇地層的有效參數(shù)為以下四個：a)方位伽馬。在頂?shù)装鍑鷰r伽馬測井響應(yīng)數(shù)值大于煤層伽馬測井響應(yīng)數(shù)值，當(dāng)鉆頭從煤層頂部鉆出時，頂伽馬曲線值變高，低伽馬曲線值不變，鉆具從頂部鉆出煤層過程中后，低伽馬值逐漸變高[3]。當(dāng)鉆頭從煤層底部鉆出時，低伽馬曲線值變高，頂伽馬曲線值不變，鉆具從底部鉆出煤層過程中后，頂伽馬值逐漸變高；b)氣測錄井。據(jù)本區(qū)以往鉆井經(jīng)驗，目的煤層15#中，全烴范圍在30%～50%之間；氣測值受鉆時、循環(huán)時間、開關(guān)泵等因素影響；c)巖屑錄井。根據(jù)巖屑資料來驗證井下鉆遇的地層信息，目的煤層同時通過滴酸實驗來判斷是否鉆遇本井頂板的灰?guī)r；d)鉆時。據(jù)以本區(qū)往鉆井經(jīng)驗，煤層中復(fù)合鉆進時，鉆時為1.5min/m左右；煤層中滑動鉆進時，鉆時為5min/m左右。鉆時受鉆壓、井底摩阻等因素影響。實鉆過程中，現(xiàn)場工程師根據(jù)隨鉆測錄井參數(shù)的變化，判斷鉆頭鉆遇地層，更新地質(zhì)導(dǎo)向模型以預(yù)測鉆頭前方所鉆遇地層[4]。通過向現(xiàn)場定向井工程師下達調(diào)整軌跡指令，提高保證實鉆軌跡始終處于目的煤層內(nèi)部，水平段煤層鉆遇率。

2.3煤層鉆遇效果T-1H井水平段進尺751.4m，其中全部鉆遇在15#煤層的層內(nèi)，全井段鉆遇15#煤層內(nèi)部夾矸長度56.2m，優(yōu)質(zhì)煤層鉆遇率為92.52%，符合鉆井設(shè)計要求（如圖4）。

3結(jié)語

實踐證明，隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)指導(dǎo)煤層氣開發(fā)有著重要作用，在區(qū)域地質(zhì)資料不完備的情況下，通過對煤田鉆孔數(shù)據(jù)、鄰近鉆井資料的綜合利用，建立三維地質(zhì)模型，在地質(zhì)模型宏觀約束條件下，建立沿井軌跡的地質(zhì)導(dǎo)向模型，用于指導(dǎo)水平井的鉆井實施，通過利用隨鉆伽馬和錄井資料，能夠高效、直觀地判斷井下鉆頭鉆遇地層位置，進而更新地質(zhì)導(dǎo)向模型，指導(dǎo)水平井的軌跡調(diào)整，保證了煤層鉆遇率。

作者：張春澤單位：中海油田服務(wù)股份有限公司