地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路課件

ProfitizeYourEffortsofDevelopingCBM/CMM地質(zhì)導(dǎo)向工作的基本思路

2024/8/211地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路文章主題導(dǎo)向師作業(yè)前期準(zhǔn)備工作導(dǎo)向師在二開定向井施工階段需注意的事項(xiàng)導(dǎo)向師在主井眼施工階段操作要點(diǎn)導(dǎo)向師在側(cè)鉆分支井眼施工階段操作要點(diǎn)導(dǎo)向作業(yè)應(yīng)注意的問題煤層結(jié)構(gòu)認(rèn)識對導(dǎo)向工作的指導(dǎo)意義2024/8/212地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路內(nèi)容申明與提示申明煤層氣開發(fā)是一個(gè)相對新的領(lǐng)域，本人在此領(lǐng)域工作時(shí)間、認(rèn)識水平的有限,文中觀點(diǎn)大意偏頗、錯誤之處，在所難免，歡迎不吝賜教和并多多指正！文中涉及方式方法為Orion所有，為Orion員工分享，嚴(yán)禁不正當(dāng)轉(zhuǎn)載和傳播。提示地層傾角如無特指均為地層視傾角；導(dǎo)向工具如無特指均為EM-Tool；2024/8/213地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路一、導(dǎo)向師作業(yè)前期準(zhǔn)備工作熟悉水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)，直井地質(zhì)資料；搜集、對比、整理該區(qū)域的鄰井地質(zhì)構(gòu)造資料；了解該區(qū)域主要斷層的走向及發(fā)育情況，煤層的穩(wěn)定性；了解地層的向斜背斜發(fā)育情況，并在構(gòu)造圖上加密等高線；根據(jù)水平井設(shè)計(jì)，構(gòu)造圖上標(biāo)明可能鉆遇斷層點(diǎn)和傾角急變井段；了解作業(yè)區(qū)內(nèi)煤層厚度變化變化及夾矸的發(fā)育情況；導(dǎo)向參考曲線準(zhǔn)備：在直井煤層上下5米以上自然伽馬測井曲線上劃分各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)對應(yīng)地層的具體位置，數(shù)據(jù)精確到分米；確定主分支井眼方位，初步推算著陸點(diǎn)的垂深，煤層的視傾角，為二開定向井施工提供理論依據(jù)。2024/8/214地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路多分支水平井型結(jié)構(gòu)（FZP05-2H井水平井軌跡設(shè)計(jì)）M2主井眼側(cè)鉆點(diǎn)距連通點(diǎn)40～50m；

主井眼井M1、M2夾角10～15度；

分支井眼平距及預(yù)留側(cè)鉆點(diǎn)平距150～180m；

主井眼與側(cè)鉆分支井眼夾角30～40度；

煤層氣多分支水平井型設(shè)計(jì)優(yōu)勢和目的：1、控制最大采氣面積，發(fā)揮建井的最大效率，2、增加同煤層的接觸面積，削弱煤層連通性、滲透性差的缺點(diǎn)，以獲得持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)氣流。2024/8/215地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路地質(zhì)導(dǎo)向參考曲線準(zhǔn)備（FZP05-2V井3#煤層標(biāo)準(zhǔn)伽馬測井曲線）地質(zhì)導(dǎo)向的成功與失敗取決于是否成功判斷鉆頭在煤層中的位置、地層視傾角變化趨勢是否掌握、工具上/下穿切地層判斷是否正確；

使用EM地質(zhì)導(dǎo)向，可供參考的曲線為方向伽馬（Hi-GR、Lo-GR）和平均伽馬（GR）。方向伽馬僅旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)狀態(tài)下可用。利用相鄰平均伽馬的峰值標(biāo)志點(diǎn)理論計(jì)算地層視傾角及判斷鉆頭在煤層中的位置，利用方向伽馬判斷工具相對上、下切過地層，從而選擇適當(dāng)?shù)木闭{(diào)整范圍；無論地層視傾角的計(jì)算如何精確，它只代表鉆頭已鉆煤層的構(gòu)造模型，未鉆地層的構(gòu)造是未知的，要結(jié)合構(gòu)造圖判斷趨勢變化；地層視傾角的理論計(jì)算是導(dǎo)向作業(yè)的必要條件，但不是井斜調(diào)整的充分條件。頂界0.0m底界6.2m上夾矸:0.9~1.1m軟煤中夾矸峰高值:1.9m下夾矸峰高值:3.6m碳質(zhì)泥巖:4.8~1.1m5.4~5.6m頂板砂泥巖段曲線特征：-6.0~0.0m底板砂泥巖段曲線特征：6.2~12.0m2024/8/216地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路同向變化伽馬曲線導(dǎo)向操作經(jīng)驗(yàn)（EM）2024/8/217地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路理論和實(shí)際相統(tǒng)一的導(dǎo)向工作原則對于構(gòu)造拐點(diǎn)（地層視傾角向上或向下急變），劃分?jǐn)鄬颖仨氈?jǐn)慎，錯誤的斷層劃分容易誤導(dǎo)工程分析。構(gòu)造向上/向下急變，井眼軌跡下切/上切煤層，實(shí)際穿過的兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的垂距縮短，并不能判斷存在斷層向上或向下錯斷前方地層；

由于地層并不是水平產(chǎn)狀，存在構(gòu)造起伏，地層視傾角的計(jì)算存在較大偏差。1、構(gòu)造下傾/上傾，工具下切/上切地層，計(jì)算視傾角的兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)實(shí)際穿過煤層的垂厚比標(biāo)準(zhǔn)曲線增加；2、構(gòu)造下傾/上傾,工具上切/下切地層，計(jì)算視傾角的兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)實(shí)際穿過煤層的垂厚比標(biāo)準(zhǔn)曲線減少。2024/8/218地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路二、導(dǎo)向師在二開定向井施工階段需注意的事項(xiàng)根據(jù)直井地質(zhì)成果跟蹤對比定向井煤層上部地層砂泥巖的發(fā)育情況，確定套管的下深；通過跟蹤煤層上部地層視傾角變化情況，為著陸煤層頂部的井斜、方位、垂深計(jì)劃提供理論參考；著陸點(diǎn)后，參考直井煤層頂界垂深、和著陸點(diǎn)的水平距離進(jìn)一步精確煤層視傾角，為連通作業(yè)準(zhǔn)備合適的入靶井斜和方位；連通作業(yè)階段，導(dǎo)向師應(yīng)考慮連通后的井斜、方位、鉆頭在煤層中的位置，以及連通后采用復(fù)合鉆進(jìn)40m以上為主分支井（M2）成功側(cè)鉆準(zhǔn)備良好的井眼條件；傾角計(jì)算應(yīng)注意視傾角跟方位有關(guān)系，方位基本一致井段的視傾角才有參考意義，方位偏差較大的不同井段視傾角無參考價(jià)值。2024/8/219地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路實(shí)時(shí)對比分析煤層上部地層發(fā)育情況（FZP05-1H井連通圖）通過實(shí)時(shí)對比分析煤層上部地層的發(fā)育情況，確定套管下深，理論計(jì)著陸點(diǎn)煤層視傾角及垂深，為連通設(shè)計(jì)提供參考。

著陸后進(jìn)一步確定煤層視傾角，對連通后鉆頭在煤層中的位置、井斜和方位提出要求，確保為M2主井眼成功側(cè)鉆準(zhǔn)備足夠長的良好的井眼條件。2024/8/2110地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路三、導(dǎo)向師在主井眼施工階段操作要點(diǎn)按照設(shè)計(jì)靶點(diǎn)和方位，確保主井眼延伸出去，對多分支井型結(jié)構(gòu)的展布和可采面積的控制做到心中有數(shù)，施工過程中不斷完善煤層底板等值線圖，為側(cè)鉆分支井軌跡設(shè)計(jì)提供理論參考；鉆進(jìn)過程中注意預(yù)留側(cè)鉆點(diǎn)井段的煤層位置，井斜和方位，為預(yù)留側(cè)鉆點(diǎn)準(zhǔn)備良好的井眼軌跡；并計(jì)劃好預(yù)留側(cè)鉆點(diǎn)靶點(diǎn)和方位，側(cè)鉆成功后的井斜要求，做好軌跡模擬模型；實(shí)時(shí)跟蹤鉆頭上、下切地層情況，每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)出現(xiàn)應(yīng)立即判斷鉆頭在煤層中所處位置，并根據(jù)工具切過界面測井曲線的變化趨勢定性判斷工具與地層的夾角大小，結(jié)合上一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)理論計(jì)算地層視傾角，確定井斜調(diào)整的范圍；結(jié)合實(shí)鉆記錄數(shù)據(jù)不斷修正已鉆井段煤層構(gòu)造的理論模型（導(dǎo)向軌跡圖），并適當(dāng)調(diào)整鉆頭位置到有利于應(yīng)變構(gòu)造；結(jié)合構(gòu)造圖和已經(jīng)鉆理論模型適當(dāng)調(diào)整鉆頭在煤層中的位置，以便應(yīng)付煤層突然向上或者向下傾角急變提出的井斜調(diào)整要求；2024/8/2111地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路四、導(dǎo)向師在側(cè)鉆分支井眼施工階段操作要點(diǎn)參考已鉆主井眼理論模型，模擬側(cè)鉆分支井眼的軌跡，隨著側(cè)鉆分支井的成功側(cè)鉆后，模擬軌跡參考意義不大，需要實(shí)時(shí)跟蹤重新建模；側(cè)鉆分支井側(cè)鉆成功后（擺出30～40°方位），主井眼的地層視傾角參考意義不大,需要實(shí)時(shí)跟蹤標(biāo)志點(diǎn)重新計(jì)算；當(dāng)主井眼碰到斷層構(gòu)造不能完成時(shí)，應(yīng)通過側(cè)鉆分支井延伸出去，完成主井眼的地質(zhì)設(shè)計(jì)任務(wù)；分支井鉆進(jìn)過程中，應(yīng)不斷完善和修正構(gòu)造圖上的錯誤，加密構(gòu)造等高線，為下步施工和地質(zhì)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。2024/8/2112地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路五、導(dǎo)向作業(yè)應(yīng)注意的問題導(dǎo)向師應(yīng)考慮井眼軌跡的合理性，施工過程中盡量“少定多動”，確保平滑的井眼軌跡，避免復(fù)雜的產(chǎn)生。工作中一定要踏實(shí)、細(xì)心；結(jié)合鉆井過程中掉塊情況，定性判斷煤層穩(wěn)定性，并適當(dāng)調(diào)整鉆頭脫離不穩(wěn)定煤層，實(shí)現(xiàn)煤層最大鉆遇率和鉆井安全并舉；當(dāng)井斜和煤層夾角很小的時(shí)候，切過界面的曲線變化不太明顯，此時(shí)應(yīng)密切觀察緩慢上切或下切煤層的每一個(gè)細(xì)節(jié)，實(shí)時(shí)跟蹤鉆頭在煤層中的位置，確保鉆頭不太靠近煤層頂?shù)?，以便?gòu)造突變來得及應(yīng)對井斜調(diào)整要求；應(yīng)考慮已搜集到資料的測量誤差，已鉆煤層和未鉆煤層相似但不相同’煤層縱向上垂厚的變化和橫向上的起伏變化的未知性。必須堅(jiān)持謙虛謹(jǐn)慎、實(shí)事求是的工作態(tài)度和探索精神去做導(dǎo)向工作，切忌生搬硬套、“刻舟求劍”；當(dāng)遇到鉆井復(fù)雜不能完成多分支水平井型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況下，應(yīng)提前準(zhǔn)備好水平井分支結(jié)構(gòu)預(yù)案，預(yù)案應(yīng)考慮分支的展布和可采面積的控制。2024/8/2113地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路六、煤層結(jié)構(gòu)認(rèn)識對導(dǎo)向工作的指導(dǎo)意義煤主要分布在碎屑沉積巖內(nèi)（砂、泥巖），而煤層本身并不是碎屑沉積巖；煤層沒有顆粒結(jié)構(gòu)，巖性相對特殊和獨(dú)立。碎屑沉積巖顆粒經(jīng)過風(fēng)化、搬運(yùn)、磨圓、分選、沉積、正常壓實(shí)、膠結(jié)成巖作用，一般處于相同的壓力體系；煤層壓力體系相對特殊和獨(dú)立，一般壓力計(jì)算不適合煤層。對于煤層這種特殊的沉積巖，未經(jīng)上述成巖作用，物理性質(zhì)相對薄弱。煤層內(nèi)間斷的雜質(zhì)和“灰分”富集層在測井中表現(xiàn)為伽馬相對峰值，導(dǎo)向中常稱之為“夾矸”；煤，性硬、脆，韌性差，在不同期次的構(gòu)造活動中，主要以破碎而非變形的形式來應(yīng)對地質(zhì)應(yīng)力的改造，受應(yīng)力破壞嚴(yán)重，所以構(gòu)造拐點(diǎn)多是煤層破碎的地方；由于不同于一般碎屑巖的顆粒結(jié)構(gòu)，煤層自生的微孔隙連通性很差，主要通過構(gòu)造活動產(chǎn)生的裂隙來連通運(yùn)移流體（氣、液）；綜上原因分析：煤層水平井的鉆井風(fēng)險(xiǎn)高，破碎和垮塌是客觀存在并不可避免的。主觀能動性主要表現(xiàn)地方有兩點(diǎn)：1、掌握適度原則，2、解決鉆屑返出保持井眼暢通問題。2024/8/2114地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路水平井返屑效率分析(FZP05-3HL2(L1)井眼軌跡圖）水平井返屑關(guān)鍵問題思考：1、水平井開發(fā)掉快情況由煤層性質(zhì)決定，不可避免；2、煤層連同性差，未不污染煤層，采用“清水”“欠平衡”鉆進(jìn)；3、返屑動能完全“清水”鉆井液提供；4、水平井段垂差變化小，主要需要克服摩擦力做功；5、上直段垂差變化較大H≥10h,返屑動能主要需要克服重力勢能做功；6、鉆屑上返動能取決于鉆井液的密度、流速和粘切，井徑大流速小，反之則大；7、可見，鉆屑易在大井眼處及圖中黃圈區(qū)域堆積。2024/8/2115地質(zhì)導(dǎo)向基本工作思路返屑分析認(rèn)識：通過上圖的分析可見，解決返屑問題主要有以下方法：1、打高粘泥漿（在鉆井液性能不變的條件下，通過間斷性提高泥漿粘切增加返屑效率）；2、控制井眼軌跡（通過對井眼軌跡的控制，避免大井眼井段的產(chǎn)生而降低鉆井液流動速度造成事故）；3、適當(dāng)改變鉆井液體系，提高鉆井液密度，改善返屑效率；4、通過直井注氣，極大提高定向井段和上直段的鉆井液流速，改善返屑效率（鉆井液的流速在流經(jīng)通道橫切面積不變的情況下跟排量成正比，液體的壓縮性很差，充分利用直井注氣、氣體的可壓縮性好的特點(diǎn)，極大的提高了定向井段、上直井段流體速度，改善返屑效率；直井注氣另外一個(gè)特點(diǎn)是破壞了鉆具內(nèi)外的“U形管效應(yīng)”，降低了井底的壓力，鉆具內(nèi)重力附加到立壓提高泵效，環(huán)空氣體快速滑脫改善返屑效力）；5