地質導向技術在煤層氣水平井施工中的應用

強明宇

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司

地質導向技術在煤層氣水平井施工中的應用

強明宇

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司

地質導向技術在我國各個油田水平井鉆井中得到了廣泛的應用，并且在長期的應用實踐和摸索中，形成擁有自身特色的技術系統和配套工藝技術，得到了長足的發展。受煤層展布不穩定、非均質性強等特征影響，能否做好井眼軌跡控制、保證煤層鉆遇率成為了煤層氣水平井成功與否的關鍵。依靠地質導向資料各自的表現特征和作用，綜合分析、判斷和決策，能夠為實鉆井眼軌跡的控制提供技術支撐。本文結合實例對地質導向技術在煤層氣水平井中的應用進行了介紹，為后續煤層氣水平井實施提供了參考依據。

地質導向技術；煤層氣水平井；應用

1 、地質導向技術

地質導向技術是通過對隨鉆測井數據和錄井、定向數據等參數的處理、分析，實時控制、調整井眼軌跡，使鉆頭準確鉆達目的層并始終保持在目標儲層中最佳位置的技術。地質導向技術的優勢主要體現在：時效性，可實現地質參數的實時獲取；地質導向功能，主要依據測井數據來實現；效率性，利用此導向技術可對風險進行一定程度地回避，可以使勘探開發的效率得到大幅的提高。

1.1 基本原理

地質導向技術的核心是地層對比和深度校正。首先利用隨鉆測井資料和鄰近井的測井資料，可對目的井和鄰近井標志層電性組合特征進行對比、分析，從而對標志層進行識別；然后以此為基礎，預測目的層位置，并結合隨鉆數據和各類測量數據，實時校正，通過調整井眼軌跡保證準確鉆達目的層，并使井眼軌跡始終保持在目標儲層中的最佳位置。

1.2 地質導向工具

與常規控制井眼軌跡方法(幾何方法)不同的是，地質導向技術是通過地層隨鉆測量數據和測井數據，對其碳氫化合物的含量進行分析，從而對井眼軌跡進行控制，達到導向的作用。

由于傳統地質評價儀器的測量點和鉆頭之間有20～30m的距離，測量數據無法準確描述已鉆達區域的地質、油藏信息，從而無法實現實時、準確導向。

2 、地質導向要求

地質導向是煤層氣水平井尤其是羽狀分支井鉆進中的重要環節之一。當鉆至著陸點及水平段時，地質導向是保證順利中完、提高水平段煤層鉆遇率的關鍵。因此，對地質導向工作提出以下3點基本要求：①做好鉆前資料收集及分析。②詳細了解地質設計、工程設計，在執行設計的基礎上，編制現場鉆井施工設計，根據實鉆情況進行調整，優質、高效地完成鉆探任務。③施工過程中，通過隨鉆參數，判斷鉆頭位置，識別斷層、褶曲等井段，繪制井眼軌跡實時跟蹤圖，及時調整井眼軌跡，提高水平段煤層鉆遇率，確保順利完鉆。

3 、地質導向技術在煤層氣水平井施工中的應用

某煤層氣開發區施工的HCMS-2水平井，目標煤層為石炭系太原組11號煤層，設計造斜點430m，A靶點井深837.17m，垂深703m，井斜85.91°，方位328.51°，水平位移250m；B靶點井深1468.83m，井斜85.91°，方位328.51°，垂深748m，水平位移880.05m。

3.1 繪制預想鉆遇地層和井眼軌跡剖面圖

施工前技術人員首先要了解區域或鄰井地層巖性剖面、巖性組合特征、煤層深度和厚度、標志層特征及構造等情況；再根據工程設計和預測地層資料，繪制水平井預想鉆遇地層和井眼軌跡剖面圖(圖1)。

3.2 造斜段

①在施工中根據巖屑錄井所獲取的巖屑巖性資料和實鉆井斜角、方位角資料，計算出鉆遇巖層垂深和真厚度，并與預想鉆遇地層和軌跡剖面圖相對比，實時校正實鉆井眼軌跡及鉆遇地層層位，及時修正定向鉆進參數，以保證A點中靶精度。

②從430m造斜點鉆至830m時，根據地質錄井資料、標志層間距及氣測資料分析，判斷鉆頭鉆近目標煤層(11號煤層)著陸點。

圖1 HCMS-2水平井預測鉆遇地層及井眼軌跡圖

3.3 水平段

技術人員利用地質錄井資料、氣測值、自然伽馬曲線及無線隨鉆MWD等資料進行分析，為水平段施工提供地質導向。

①830～833m錄井為泥巖，鉆時4～2min/m，氣測值全烴為0.71%～12.74%，甲烷0.06%～1.34%，無線隨鉆MWD定向數據為79.37°～83.6°增斜鉆進，在井深833m鉆遇11號煤層中A靶點。②在940～975m井段，巖屑錄井為煤屑與泥巖的混合樣，鉆時由3min/m增大到7min/m，氣測值全烴由10.64%降到0.94%，甲烷 從8.64%降 到0.08%，自然伽馬值從111.57API增到217.98API，通過分析各項資料信息，認為鉆頭已經鉆出目標煤層，進入頂板泥巖中，此時及時采取降斜措施鉆進(井斜89°～88°)，調整鉆頭重新鉆回目標煤層中(圖2)。

④976～1270m井段，自然伽馬值在60～100API變化，表明鉆頭在目標煤層的上部鉆進，1271～1450m井段，自然伽馬值在20～40API，表明鉆頭是在目標煤層中部鉆進，鉆時較小，一般為1～2min/m，巖屑錄井為煤粒或煤塊，氣測值全烴為15.41%～29.9%，甲烷值為13.74%～23.96%，多種地質導向資料顯示，鉆頭是在目標煤層中平穩鉆進，無線隨鉆MWD控制井斜角在86°～88°、方位323°～317°降方位的導向措施，控制井眼軌跡沿著目標煤層延伸，并與設計的井眼軌跡基本符合。

圖2 HCMS-2井水平段伽馬曲線導向圖

[1]孫林，柳金鐘，侯魯亮，田桂凌，牛增海.中原油田水平井地質導向技術研究與應用[J].錄井工程，2010.

[2]胡安.煤層氣水平井與定向井連通技術研究與應用[D].中國石油大學(華東)，2013.

[3]邢書超.地質導向技術在江漢油田廣華區塊中的應用[D].長江大學，2012.