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煤层气水平井地质导向技术研究与应用

2023-03-04

西部探矿工程 2023年7期
关键词:本井邻井斜角

丁 雷

(大庆钻探工程公司地质录井二公司,吉林 松原 138000)

1 概述

改革开放以来,中国经济社会得到了日新月异的发展,经济体量跃居全球第二,高质量发展对油气资源的依附度严重,近年来年均油气消耗当量不断攀升,油气进口依赖度长期徘徊在70%的红色警戒线附近,为响应习近平总书记“能源的饭碗必须端在自己手里”的号召,扩大国内油气勘探开发领域,不断丰富油气藏来源,具有重要意义。煤层气作为近年来能源领域的新贵,储量丰富,勘探开发前景广阔。

1.1 煤层气简述

煤层气俗称“瓦斯”,是一种非常规天然气,与煤炭伴生并以吸附态形势在煤层内储存,成分以甲烷(CH4)为主,具有标准煤的2~5 倍的热值。1m3煤层气的热值相当于1.13kg 汽油、1.21kg 标准煤,其热值与天然气相当,可以与天然气混输混用,燃烧洁净,废气产生率低,是较好的工业和居民生活能源。另外,开发利用煤层气的优点众多:一是煤层气温室效应约为CO2的21 倍,开发利用可降低对生态环境的污染;二是开采煤层气可有效降低煤矿瓦斯爆炸率等。因此煤层气勘探开发具有巨大的经济和社会效益。

中国煤层气资源禀赋,总储量位居世界第三。据统计每年随开采原煤的伴生气排放达130×108m3以上,合理抽放的量应可达到35×108m3左右,除去现已利用部分,每年仍有30×108m3左右的剩余量,加上地面钻井开采的煤层气50×108m3,可利用的总量达80×108m3,约折合标煤1000×104t。如用于发电,每年可发电近300×108kWh,勘探开发潜力巨大。

1.2 煤层气勘探地质导向施工难点

(1)通过临井实钻,进入目的层顶部前有0.5m 左右的30~70 的伽马,继续往下走0.6m 左右钻遇2 号夹矸。

(2)通过邻井分析,2 号夹矸伽马值较高,厚度约0.6m,水平段轨迹尽量控制在1~2号夹矸之间。

(3)AB 靶点之间构造整体呈上倾趋势,但局部构造存在变化,需通过实钻不断的校正。

(4)水平段缺少预测点,局部微构造可能存在变化,地震剖面上前段上倾后段缓慢变为水平不好预测,存在一定的风险,关键节点是控制好上倾倾转水平的转换,过渡期的整体控制。所以在实钻过程中要结合东方物探专家的地震追踪做到井震结合,在靠近微构造部的时候将井斜提前做调整避免触顶。

2 地质录井技术简述

在油气藏勘探开发和评价过程中,地质录井技术是最及时、最直接的手段之一,其特点是能够及时、准确地采集和录取地下信息,并通过各种仪器设备进行分析解释,从而掌握地下的油气藏情况。随着科技的不断发展,录井技术也得到了日新月异的发展,在原有综合录井技术的基础之上,衍生出元素、色谱等一系列新的技术,丰富了录井技术的种类,同时也为更好地录取地下资料、解释地层地质成分、获取油气资源的信息提供更多的渠道和手段。其中的综合录井技术是以气测录井和地质录井为基础,兼顾对钻井工程参数的检测与录入,经过技术的不断发展完善,演变为录井技术的主体。综合录井技术对油气资源的发现起到了至关重要的作用。早期受限于国内科技的发展水平,相关仪器全部需要进口,制约了油气资源的勘探开发。后经过不断引入国外先进仪器和管理技术,使我国录井技术得到了长足的发展。尤其是进入新世纪后,伴随我国科技水平的提高,国内录井仪器企业得到了较大的进步与发展,如神开、德玛等,在主导国内油气的市场同时,也开拓了国外市场。

3 现场地质导向技术应用

3.1 邻井资料收集

J 深8-7 平01 井8#煤层顶面构造图选取沿设计轨迹方向的DJ4-6~DJ3-3~DJ3-4~DJ3-4 向2~DJ3-4向6~DJ27井的邻井资料,主要包括:井基本数据、录井资料、测井及解释数据等。

3.2 地层对比分析

根据邻井地层对比分析,该区目标气层上部有几套明显标志层:H8 底部砂岩、5#煤顶、TY 组灰岩顶,MK灰岩顶。本井从位置上与DJ3-3井较为接近。

实钻过程中,首先卡准SH组底界垂深。而后卡准5#煤顶,TY组灰岩顶,第三套灰岩顶距8#煤层厚度,逐步进行对比,及时调整井斜,最终按要求准确入靶。

3.3 地质录井导向施工

3.3.1 着陆点轨迹控制

(1)探层角度的选择。从邻井看,目的层虽然厚度达到了8~9m,为更好的保证钻遇率,入层下切3~4m最佳,建议探层角度控制在85°,入层后5~6根单根(一根0.9°~1.1°),将井斜增到90.5°稳斜观察钻进,垂深下切2.6m左右。

(2)轨迹控制过程。2023 年1 月1 日,钻进至2126m(垂深:2039.08m,海拔:-1203.80m)与邻井与J深8-7平02井、DJ3-3井进行对比,分析判断5#煤顶到8#煤顶垂厚为78.7m,通过计算预测本井8#煤顶海拔为-1273.46m(设计8#煤顶海拔-1269.50m),汇报甲方后,下指令1:暂按钻至垂深2106.77m(海拔-1271.46m)井斜达到85°预算轨迹执行。

2023 年1 月4 日,钻 至 井 深2243.00m(垂 深2091.87m,海拔-1256.59m),根据本井MK灰岩顶海拔与J 深8-7 平02 井、DJ3-3 井进行对比,分析判断5#煤顶到8#煤顶垂厚为18m,通过计算预测本井8#煤顶海拔为-1273m,汇报甲方后,下指令2:暂按钻至垂深2106.77m,海拔-1271.46m(设计8#煤顶海拔-1269.50m)井斜达到85°预算轨迹执行。

3.3.2 水平段轨迹控制

(1)水平段轨迹控制原则。根据邻井目的层顶底的曲线特征,结合岩性、GR、气测、钻时等参数把轨迹控制在1 ~2 之间为最佳(煤层)。预计轨迹在水平段前段维持在距煤顶2.5~3m(海拔-1269.58m)的位置钻进,同时观察各项参数变化,如发现下切过深,及时调整井斜。

(2)水平段轨迹控制过程。2023 年1 月6 日,定A靶点井深:2340m,垂深:2106.62m,海拔:-1271.34m,井斜:84.59°,方位:174.92°,闭合距:217.51m。

2023年1月6日本井于井深2340.00m开始水平段施工。依据DJ3-3井实钻数据与本井实钻数据对比水平段先以井斜91°钻进,密切关注现场岩屑、伽马值和气测值变化,是否有明显下切地层的效果及时汇报,根据现场实际情况再做调整(地震预测底层倾角+1.0°)。

2023 年1 月6 日钻进至井深2346m(垂深2107.16m,海拔:-1271.88m),井斜85.00°。方位角175.14°,闭合距212.76m,预测井底井斜为85°,本井探层钻至井深2340m 后煤含量明显增多,全烃由0.7%增至5%,判断已钻入目的层,决定增斜。下指令3:决定6个单根将井斜角增至91°稳斜钻进观察,吃入垂深2.6m(地震预测地层倾角+1.0°)。控制好井斜轨迹,钻进过程中及时观察岩性、气测及GR 值变化情况,并做出相应调整。

2023 年1 月8 日 钻 进 至2475.00m(垂 深2107.03m),井斜91°,本井进层后钻至2414m时钻遇伽马连续降低点,认为轨迹在下切地层,汇报甲方后,下指令4:将井斜角调整至91°~91.5°稳斜钻进,观察岩屑岩性变化及时调整井斜。

2023 年1 月9 日 钻 进 至2576.00m(垂 深2105.29m),井斜91.2°。地震预测地层倾角+1.5°,当前井斜小于地层倾角,准备增斜,汇报甲方后,下指令5:准备将井斜角调整至91.5°稳斜钻进,匹配地层倾角钻进。

2023 年1 月10 日 钻 进 至2744.00m(垂 深2100.50m),井斜91°。钻头位置预测在8#2煤层上部附近,根据地震预测前方地层倾角约1.3°上倾,汇报甲方后,下指令6:准备将井斜角调整至91°稳斜钻进。控制好井斜轨迹,钻进过程中及时观察岩性、气测及GR 值变化情况,并做出相应调整。

2023 年1 月12 日 钻 进 至 井 深3061.00m(垂 深2093.86m),井斜91.4°。地震预测前方地层倾角+0.9°且有逐渐变缓趋势,为了优化本井轨迹,准备提前降斜,下指令7:准备将井斜角降至90.5°,以井斜角90.5°~91°稳斜钻进观察。控制好井斜轨迹,钻进过程中及时观察岩性、气测及GR值变化情况,并做出相应调整。

2023 年1 月14 日 钻 至 井 深3306.00m(垂 深2090.67m),井斜91.30°,参考B 靶点邻井吉深10-7 平04井实钻B点海拔-1253.27m,预测本井钻头位置在1号矸附近,根据地震预测前方地层倾角约0.5°上倾,准备降斜。下指令8:准备将井斜角降至90.5°钻进观察。控制好井斜轨迹,钻进过程中及时观察岩性、气测及GR值变化情况,并做出相应调整。

2023年1月15日钻至井深3333m,垂深2090.24m,海拔-1254.96m,井斜角90.80°,方位角174.24°,闭合距1138.57m,参考B 靶点邻井J 深10-7 平04 井实钻B 点海拔-1253.27m,预测本井钻头位置在1 号矸附近,为迅速回到煤层内,准备继续降斜。下指令9:准备将井斜角降至90°钻进观察。控制好井斜轨迹,钻进过程中及时观察岩性、气测及GR 值变化情况,并做出相应调整。

2023年1月17日钻至井深3355m,垂深2090.33m,海拔-1255.05m,井斜角89.70°,方位角174.24°,闭合距1160.36m,参考B 靶点邻井J 深10-7 平04 井实钻B 点海拔-1253.27m,预测本井钻头位置在1 号矸附近,根据地震预测前方地层倾角约0.3°上倾,为迅速回到煤层内要求定向1根降斜至89.5°钻进观察,下指令10:准备将井斜角降至89.5°钻进观察。控制好井斜轨迹,钻进过程中及时观察岩性、气测及GR 值变化情况,并做出相应调整。

2023 年1 月17 日 钻 至 井 深3363.00m(垂 深2090.34m),接甲方通知提前完钻,导向施工结束。

4 认识与建议

(1)落实了钻井部位构造,本井地层倾角整体为上倾0.9°,井段2340~2400m,地层上倾约+1.2°,2400~2582m 地 层 上 倾 约+1.5°,2582~2842m 地 层 上 倾约+1.2°,2842~3244m地层上倾约+0.5°。

(2)通过本井的实施,对本井沉积模式有了深入的认识。

(3)通过实钻分析,本井煤层发育好且稳定;对储层的分布及构造有了新的认识。

(4)本井水平段储层气测峰值49.6689%,平均气测值9.2571%,煤层钻遇率94.32%。

(5)本井水平段井斜最小89.78°,最大92°,方位174.14°~175.84°,钻井过程中克服了施工困难,保证了水平段轨迹平滑,为后期完井作业及压裂投产奠定良好的基础。

(6)地质导向与录井、定向、钻井的有效沟通和密切配合,保证了本井的顺利实施。

(7)通过本井的实施,对本区域地层有了深入的认识,为将来水平井施工积累了经验。

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