地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用

强明宇

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用

强明宇

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

地质导向技术在我国各个油田水平井钻井中得到了广泛的应用，并且在长期的应用实践和摸索中，形成拥有自身特色的技术系统和配套工艺技术，得到了长足的发展。受煤层展布不稳定、非均质性强等特征影响，能否做好井眼轨迹控制、保证煤层钻遇率成为了煤层气水平井成功与否的关键。依靠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，能够为实钻井眼轨迹的控制提供技术支撑。本文结合实例对地质导向技术在煤层气水平井中的应用进行了介绍，为后续煤层气水平井实施提供了参考依据。

地质导向技术；煤层气水平井；应用

1 、地质导向技术

地质导向技术是通过对随钻测井数据和录井、定向数据等参数的处理、分析，实时控制、调整井眼轨迹，使钻头准确钻达目的层并始终保持在目标储层中最佳位置的技术。地质导向技术的优势主要体现在：时效性，可实现地质参数的实时获取；地质导向功能，主要依据测井数据来实现；效率性，利用此导向技术可对风险进行一定程度地回避，可以使勘探开发的效率得到大幅的提高。

1.1 基本原理

地质导向技术的核心是地层对比和深度校正。首先利用随钻测井资料和邻近井的测井资料，可对目的井和邻近井标志层电性组合特征进行对比、分析，从而对标志层进行识别；然后以此为基础，预测目的层位置，并结合随钻数据和各类测量数据，实时校正，通过调整井眼轨迹保证准确钻达目的层，并使井眼轨迹始终保持在目标储层中的最佳位置。

1.2 地质导向工具

与常规控制井眼轨迹方法(几何方法)不同的是，地质导向技术是通过地层随钻测量数据和测井数据，对其碳氢化合物的含量进行分析，从而对井眼轨迹进行控制，达到导向的作用。

由于传统地质评价仪器的测量点和钻头之间有20～30m的距离，测量数据无法准确描述已钻达区域的地质、油藏信息，从而无法实现实时、准确导向。

2 、地质导向要求

地质导向是煤层气水平井尤其是羽状分支井钻进中的重要环节之一。当钻至着陆点及水平段时，地质导向是保证顺利中完、提高水平段煤层钻遇率的关键。因此，对地质导向工作提出以下3点基本要求：①做好钻前资料收集及分析。②详细了解地质设计、工程设计，在执行设计的基础上，编制现场钻井施工设计，根据实钻情况进行调整，优质、高效地完成钻探任务。③施工过程中，通过随钻参数，判断钻头位置，识别断层、褶曲等井段，绘制井眼轨迹实时跟踪图，及时调整井眼轨迹，提高水平段煤层钻遇率，确保顺利完钻。

3 、地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用

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430m，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1468.83m，井斜85.91°，方位328.51°，垂深748m，水平位移880.05m。

3.1 绘制预想钻遇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(图1)。

3.2 造斜段

①在施工中根据岩屑录井所获取的岩屑岩性资料和实钻井斜角、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，判断钻头钻近目标煤层(11号煤层)着陆点。

图1 HCMS-2水平井预测钻遇地层及井眼轨迹图

3.3 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。

①830～833m录井为泥岩，钻时4～2min/m，气测值全烃为0.71%～12.74%，甲烷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11号煤层中A靶点。②在940～975m井段，岩屑录井为煤屑与泥岩的混合样，钻时由3min/m增大到7min/m，气测值全烃由10.64%降到0.94%，甲烷 从8.64%降 到0.08%，自然伽马值从111.57API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89°～88°)，调整钻头重新钻回目标煤层中(图2)。

④976～1270m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，1271～1450m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1～2min/m，岩屑录井为煤粒或煤块，气测值全烃为15.41%～29.9%，甲烷值为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2 HCMS-2井水平段伽马曲线导向图

[1]孙林，柳金钟，侯鲁亮，田桂凌，牛增海.中原油田水平井地质导向技术研究与应用[J].录井工程，2010.

[2]胡安.煤层气水平井与定向井连通技术研究与应用[D].中国石油大学(华东)，2013.

[3]邢书超.地质导向技术在江汉油田广华区块中的应用[D].长江大学，2012.