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文檔簡介
ProfitizeYourEffortsofDevelopingCBM/CMM地質導向工作的基本思路
2024/8/211地質導向基本工作思路文章主題導向師作業(yè)前期準備工作導向師在二開定向井施工階段需注意的事項導向師在主井眼施工階段操作要點導向師在側鉆分支井眼施工階段操作要點導向作業(yè)應注意的問題煤層結構認識對導向工作的指導意義2024/8/212地質導向基本工作思路內容申明與提示申明煤層氣開發(fā)是一個相對新的領域,本人在此領域工作時間、認識水平的有限,文中觀點大意偏頗、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,嚴禁不正當轉載和傳播。提示地層傾角如無特指均為地層視傾角;導向工具如無特指均為EM-Tool;2024/8/213地質導向基本工作思路一、導向師作業(yè)前期準備工作熟悉水平井地質設計,直井地質資料;搜集、對比、整理該區(qū)域的鄰井地質構造資料;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,并在構造圖上加密等高線;根據水平井設計,構造圖上標明可能鉆遇斷層點和傾角急變井段;了解作業(yè)區(qū)內煤層厚度變化變化及夾矸的發(fā)育情況;導向參考曲線準備:在直井煤層上下5米以上自然伽馬測井曲線上劃分各個標志點對應地層的具體位置,數據精確到分米;確定主分支井眼方位,初步推算著陸點的垂深,煤層的視傾角,為二開定向井施工提供理論依據。2024/8/214地質導向基本工作思路多分支水平井型結構(FZP05-2H井水平井軌跡設計)M2主井眼側鉆點距連通點40~50m;
主井眼井M1、M2夾角10~15度;
分支井眼平距及預留側鉆點平距150~180m;
主井眼與側鉆分支井眼夾角30~40度;
煤層氣多分支水平井型設計優(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,以獲得持續(xù)穩(wěn)產、高產氣流。2024/8/215地質導向基本工作思路地質導向參考曲線準備(FZP05-2V井3#煤層標準伽馬測井曲線)地質導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地質導向,可供參考的曲線為方向伽馬(Hi-GR、Lo-GR)和平均伽馬(GR)。方向伽馬僅旋轉鉆進狀態(tài)下可用。利用相鄰平均伽馬的峰值標志點理論計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,從而選擇適當的井斜調整范圍;無論地層視傾角的計算如何精確,它只代表鉆頭已鉆煤層的構造模型,未鉆地層的構造是未知的,要結合構造圖判斷趨勢變化;地層視傾角的理論計算是導向作業(yè)的必要條件,但不是井斜調整的充分條件。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地質導向基本工作思路同向變化伽馬曲線導向操作經驗(EM)2024/8/217地質導向基本工作思路理論和實際相統(tǒng)一的導向工作原則對于構造拐點(地層視傾角向上或向下急變),劃分斷層必須謹慎,錯誤的斷層劃分容易誤導工程分析。構造向上/向下急變,井眼軌跡下切/上切煤層,實際穿過的兩個標志點的垂距縮短,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狀,存在構造起伏,地層視傾角的計算存在較大偏差。1、構造下傾/上傾,工具下切/上切地層,計算視傾角的兩個標志點實際穿過煤層的垂厚比標準曲線增加;2、構造下傾/上傾,工具上切/下切地層,計算視傾角的兩個標志點實際穿過煤層的垂厚比標準曲線減少。2024/8/218地質導向基本工作思路二、導向師在二開定向井施工階段需注意的事項根據直井地質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、垂深計劃提供理論參考;著陸點后,參考直井煤層頂界垂深、和著陸點的水平距離進一步精確煤層視傾角,為連通作業(yè)準備合適的入靶井斜和方位;連通作業(yè)階段,導向師應考慮連通后的井斜、方位、鉆頭在煤層中的位置,以及連通后采用復合鉆進40m以上為主分支井(M2)成功側鉆準備良好的井眼條件;傾角計算應注意視傾角跟方位有關系,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值。2024/8/219地質導向基本工作思路實時對比分析煤層上部地層發(fā)育情況(FZP05-1H井連通圖)通過實時對比分析煤層上部地層的發(fā)育情況,確定套管下深,理論計著陸點煤層視傾角及垂深,為連通設計提供參考。
著陸后進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主井眼成功側鉆準備足夠長的良好的井眼條件。2024/8/2110地質導向基本工作思路三、導向師在主井眼施工階段操作要點按照設計靶點和方位,確保主井眼延伸出去,對多分支井型結構的展布和可采面積的控制做到心中有數,施工過程中不斷完善煤層底板等值線圖,為側鉆分支井軌跡設計提供理論參考;鉆進過程中注意預留側鉆點井段的煤層位置,井斜和方位,為預留側鉆點準備良好的井眼軌跡;并計劃好預留側鉆點靶點和方位,側鉆成功后的井斜要求,做好軌跡模擬模型;實時跟蹤鉆頭上、下切地層情況,每個標志點出現應立即判斷鉆頭在煤層中所處位置,并根據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,結合上一個標志點理論計算地層視傾角,確定井斜調整的范圍;結合實鉆記錄數據不斷修正已鉆井段煤層構造的理論模型(導向軌跡圖),并適當調整鉆頭位置到有利于應變構造;結合構造圖和已經鉆理論模型適當調整鉆頭在煤層中的位置,以便應付煤層突然向上或者向下傾角急變提出的井斜調整要求;2024/8/2111地質導向基本工作思路四、導向師在側鉆分支井眼施工階段操作要點參考已鉆主井眼理論模型,模擬側鉆分支井眼的軌跡,隨著側鉆分支井的成功側鉆后,模擬軌跡參考意義不大,需要實時跟蹤重新建模;側鉆分支井側鉆成功后(擺出30~40°方位),主井眼的地層視傾角參考意義不大,需要實時跟蹤標志點重新計算;當主井眼碰到斷層構造不能完成時,應通過側鉆分支井延伸出去,完成主井眼的地質設計任務;分支井鉆進過程中,應不斷完善和修正構造圖上的錯誤,加密構造等高線,為下步施工和地質設計提供參考依據。2024/8/2112地質導向基本工作思路五、導向作業(yè)應注意的問題導向師應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,避免復雜的產生。工作中一定要踏實、細心;結合鉆井過程中掉塊情況,定性判斷煤層穩(wěn)定性,并適當調整鉆頭脫離不穩(wěn)定煤層,實現煤層最大鉆遇率和鉆井安全并舉;當井斜和煤層夾角很小的時候,切過界面的曲線變化不太明顯,此時應密切觀察緩慢上切或下切煤層的每一個細節(jié),實時跟蹤鉆頭在煤層中的位置,確保鉆頭不太靠近煤層頂底,以便構造突變來得及應對井斜調整要求;應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。必須堅持謙虛謹慎、實事求是的工作態(tài)度和探索精神去做導向工作,切忌生搬硬套、“刻舟求劍”;當遇到鉆井復雜不能完成多分支水平井型結構設計的情況下,應提前準備好水平井分支結構預案,預案應考慮分支的展布和可采面積的控制。2024/8/2113地質導向基本工作思路六、煤層結構認識對導向工作的指導意義煤主要分布在碎屑沉積巖內(砂、泥巖),而煤層本身并不是碎屑沉積巖;煤層沒有顆粒結構,巖性相對特殊和獨立。碎屑沉積巖顆粒經過風化、搬運、磨圓、分選、沉積、正常壓實、膠結成巖作用,一般處于相同的壓力體系;煤層壓力體系相對特殊和獨立,一般壓力計算不適合煤層。對于煤層這種特殊的沉積巖,未經上述成巖作用,物理性質相對薄弱。煤層內間斷的雜質和“灰分”富集層在測井中表現為伽馬相對峰值,導向中常稱之為“夾矸”;煤,性硬、脆,韌性差,在不同期次的構造活動中,主要以破碎而非變形的形式來應對地質應力的改造,受應力破壞嚴重,所以構造拐點多是煤層破碎的地方;由于不同于一般碎屑巖的顆粒結構,煤層自生的微孔隙連通性很差,主要通過構造活動產生的裂隙來連通運移流體(氣、液);綜上原因分析:煤層水平井的鉆井風險高,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地方有兩點: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地質導向基本工作思路水平井返屑效率分析(FZP05-3HL2(L1)井眼軌跡圖)水平井返屑關鍵問題思考:1、水平井開發(fā)掉快情況由煤層性質決定,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;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地質導向基本工作思路返屑分析認識: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生而降低鉆井液流動速度造成事故);3、適當改變鉆井液體系,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,極大的提高了定向井段、上直井段流體速度,改善返屑效率;直井注氣另外一個特點是破壞了鉆具內外的“U形管效應”,降低了井底的壓力,鉆具內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
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