地质录井技术在陕晋煤层气钻井施工中的应用

刘 麒

（大庆钻探工程公司地质录井二公司录井分公司，黑龙江 大庆 138000）

*收稿日期：2022-08-29

作者简介：刘麒（1985-），男（汉族），新疆焉耆人，工程师，现从事地质录井工作。

1 煤层气施工的难点

随着我国经济的不断发展，对能源的需求愈发迫切，国家一再强调能源安全的问题，煤层气开发进入蓬勃发展的阶段，但是在煤层气勘探开发施工中存在诸多的问题，煤层垮塌问题仍没有有效解决，煤储层保护技术仍有待加强（目前国内发生垮塌的井数占已钻水平井总数的32.65%），适合不同区块煤层特点的井型多样化和增产效果问题，煤层气多分支水平井和U 型井技术还缺乏规模化应用，煤层气欠平衡钻井的适应性有待提高，可循环微泡沫钻井及气体钻井技术应用井次较少，煤层气专用钻井装备及工具不成熟，与国外相比尚有一定差距，国内煤层气单井产量低、钻井成本高，开发效益低的局面仍未得到有效解决。

1.1 陕晋煤层气井下复杂情况提示

（1）上部地层成岩性差，胶结疏松，易漏易塌，应做好钻井液维护和处理工作；

(2) ML 组钻孔时曾发生过井喷。应做好防喷工作；

(3)CZ段、CX段地层多为砂泥互层或砂岩夹泥岩，易吸水水化膨胀剥落，应防止防泥包钻具和井塌卡钻；

(4)煤层部位注意防止煤层垮塌，并减少钻井液对煤层的污染。

1.2 难点分析

（1）地层砂泥岩互层、倾角大，井身质量难以控制。地层砂泥岩互层，存在一定地层倾角（13.2°），直井施工过程中采用常规钻井工艺井斜容易超标，而且由于钻具在井下“甩开”，也容易造成脱扣、断钻具等井下事故，处理井下事故工程风险及成本极高。

对倾角较大的地层施工定向井过程中也存在着直井段井斜不易控制和稳斜段井斜和方位漂移等问题，井身质量不易控制。

（2）两套主力煤层组间距大，如何控制井网间距是难点。区块主力煤层有两层，间距较大，垂深超过300m，要求在满足排采要求的前提下入煤层的井斜角尽可能小，使各目的煤层间距不会相差太大，保证两个主力煤层在开发过程中的井网间距均匀分布，满足整体压降。

（3）煤层段长，易垮塌，易受钻井液污染。主力煤层组厚度大，加上煤层本身性脆、机械强度低，易垮塌掉块，形成扩径或“大肚子”井段。为保护煤层，钻井液需使用低固相聚合物钻井液体系，煤层段存在井壁垮塌的可能。若煤层垮塌，测井时必须多次通井，同时在通井过程中造成井径再度扩大，使固井水泥环变大，影响后期射孔和压裂作业。

（4）导向难点分析。

①通过邻井钻探资料分析，预测S 深14-6 井台4口水平井所处区域7#煤层比较发育，且邻井大S14-5井排采见到良好排采效果，钻探风险相对较小。但应注意，煤层也存在因沉积环境的变化而有导致变薄、变差的可能，因而也存在一定的地质风险。

②井控程度低，水平段缺少预测点，局部微构造变化（小褶皱、小断层等）不能事先识别，设计参数与实钻结果可能存在一定的误差。

2 资料准备及施工前分析

2.1 邻井资料收集

根据S深14-6井区BX 组7#煤层顶面构造图选取沿设计轨迹方向的DJ12 井，DJ6-5B 井、DJ6-6AX6井、DJ7-6AX1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。

2.2 地层对比分析

根据邻井地层对比分析（表1），该区目标气层上部有几套明显标志层：H8 底部砂岩、5#煤顶、DDY 灰岩顶、MEG 灰岩顶、MG 灰岩顶。本井从位置上与DJ12井较为接近。

表1 邻井地层对比分析表

区域上4#煤顶至7#煤顶厚度相对稳定，厚度78.76m；实钻过程中，首先卡准SHZ 组底界垂深。而后卡准4#煤顶，距目的层气顶厚度为75.57m，逐步进行对比，及时调整井斜，最终按要求准确入靶。

3 地质导向施工过程

3.1 着陆点轨迹控制

2022 年4 月23 日钻至井深2291.32.00m（垂 深2082.25m，海拔-1073.13m），与邻井DJ12井SHZ 组底井深2074.52m（垂深2074.50m，海拔-1069.90m）对比海拔下降7.75m，根据此对比趋势预测目的层顶垂深1822.75m（海拔-933.78m），通过预测判断设计A靶点（垂深2253.62m，海拔-1244.50m）与目的层相距偏差不大。汇报甲方后，指令山23 顶部的4#煤钻穿后根据实钻对比情况再做相应的调整。根据SHZ底的趋势预测相对于邻井DJ12井4#煤层顶的本井4#煤层顶垂深为2176.30m（海拔-1167.18m）。

钻至井深2420.00m（垂深2178.99m，海拔-1169.87m），判断此处为山23顶部的5#煤层，与邻井DJ12井4#煤顶井深2168.52m（垂深2168.50m，海拔-1163.90m）相对比海拔滞后5.97m，根据此对比趋势预测目的层顶垂深2261.00m（海拔-1251.88m），通过预测判断设计A 靶点（垂深2253.62m，海拔-1244.50m）与目的层相差较大。由于山23顶部的4#煤为主要标志对比层，现场在钻穿山23顶部的4#煤后A靶点要及时对比，对比分析后认为此层位较稳定，考虑到地层上倾，厚度发生变化，为了轨迹能够顺利着陆，指令1：于井深2440.00m，预测井底井斜53.50°时建议设计着陆点垂深下调4.38m 至2259.00m，海拔下调至-1249.88m，汇报甲方后，同意现场的调整建议，批准执行，现场通知井队及定向部门实施调整。由于轨迹离靶点垂深还有大约80多米、不排除下部砂泥岩沉积厚度互补导致设计靶点位置会发生变化，期间根据下部地层对比变化情况及时做出相应的调整。根据4#煤顶的趋势预测相对于邻井DJ12 井TY 组DDY 灰岩顶的本井标志层顶垂深为2213.26m（海拔-1204.14m）。

钻 至 井 深 2550.00m（ 垂 深 2236.24m，海拔-1227.12m），判断此处为MEG 灰岩顶，与邻井DJ12 井MEG 灰岩顶井深2233.81m（垂深2233.79m，海拔-1229.19m）相对比海拔提前2.07m，根据此对比趋势预测目的层顶垂深2254.80m（海拔-1245.68m）。考虑到地层上倾，为了轨迹能够顺利着陆，指令2：于垂深2253.12m，海拔-1244.00m，井斜达到83°；垂深2256.12m，海拔-1247.00m，井斜达到85°调整井斜轨迹。汇报甲方后，同意现场的调整建议，批准执行，现场通知井队及定向部门实施调整。

钻 至 井 深 2622.00m（ 垂 深 2251.67m，海拔-1227.12m），判断此处已进入MG灰岩，与邻井DJ12井对比趋势，预测目的层顶垂深2255.00m（海拔-1245.00m），钻头位置，已接近目的层顶部。考虑到地层上倾，为了轨迹能够顺利着陆，指令3：于垂深2252.90m，海拔-1244.00m，井斜达到83.5°后，复合钻进探层。汇报甲方后，同意现场的调整建议，批准执行，现场通知井队及定向部门实施调整。

钻至井深2633.00m（垂深2252.69m，预测海拔-1243.37m），与邻井DJ12 井目的层顶井深2250.52m（垂深2250.50m，海拔-1245.90m）相对比海拔提前2.70m，岩性由灰褐色灰岩变为半亮煤。伽马值由115.69API 下降至43.00API，气测全烃由基值5.3498%增至峰值30.1508%，峰基比5.64。判断轨迹揭开目的层顶，汇报甲方后，指令4：要求定向工程师按1根单根增斜1.5°，于井深2680.00m，井斜达到90.5°后，稳斜钻进。

3.2 水平段轨迹控制

2022 年5 月4 日10:00 甲 方 通 知A 靶 点 井 深：2675.00m，井斜90.59°，方位175.40°，垂深2254.98m。2022年5月4日6:00本井于井深2675.00m开始水平段施工。依据实钻导眼数据与本井实钻数据对比水平段先以井斜90.50°钻进，密切关注现场岩屑、伽马值和气测值变化及时汇报，根据现场实际情况再做调整。

2022 年5 月5 日 实 测：井 深2771.82m（垂 深2254.00m），井斜92.20°。伽马值由32.49API 升至158.38API，气测全烃由29.5123%降至峰值11.0387%，碳酸盐含量由1.3%升至11.3%。现场岩性由半亮煤降至暗淡煤，现场判断为接近目的层顶部。指令4：按1根单根0.5°，降斜至89.0°后稳斜钻进，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。

2022 年5 月5 日 钻 进 至2845.00m（垂 深2253.65m），井 斜89.22°。伽 马 值 由160API 降 至40API，气测至由10.5214%涨至28.1248%，现场岩性由暗淡煤升至半亮煤。现场判断以回到目的层中。汇报甲方后，甲方通知指令6：按1 根单根增斜0.5°，于井深2865m，增斜至90.0°后，按90°～90.5°稳斜钻进。控制好井斜轨迹，避免大幅度上升或下降，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。

2022 年5 月7 日 钻 进 至3101.00m（垂 深2251.94m），井斜88.50°。伽马 值由50.41API 升至131.21API，气测全烃由24.0618%降至峰值4.6649%，碳酸盐含量由0.8%升至40.1%。现场岩性由半亮煤降至暗淡煤，现场判断为接近目的层顶部。汇报甲方后，甲方通知指令7：按1 根单根增斜0.5°，于井深3120m，增斜至89.0°～89.5°后，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。

2022 年5 月8 日 钻 进 至3233.00m（垂 深2252.20m），井斜89.50°。研究院地震研究成果显示地层倾角为上倾趋势，轨迹已在目的层中部，考虑到后期倾角变大及轨迹的平滑性。甲方决定：井斜增斜至90.50°稳斜钻进控制好井斜轨迹，有变化及时沟通。

2022 年5 月9 日 钻 进 至 井 深3510.00m（垂 深2251.12m），井斜90.44°。研究院地震研究成果显示地层倾角为上倾趋势且倾角为91.5°。甲方决定：井斜增斜至91.50°稳斜钻进控制好井斜轨迹，有变化及时沟通。

2022 年5 月9 日18:00，钻至井深3610.00m（垂深1795.64m），接甲方通知本井加深200.00m 至井深3875.00m。

2022 年5 月10 日 钻 进 至 井 深3682.00m（垂 深2248.76m），井斜89.30°。伽马值由38.51API 升至90.52API，气测全烃由18.9522%降至峰值10.3251%，现场岩性由半亮煤降至暗淡煤，井斜由91.19°突然降至89.30°。从地震剖面成果显示底层倾角为上倾1.5°，目前轨迹有底出的危险。汇报甲方后，甲方通知指令8：增斜至91.5°～92.0°后稳斜钻进。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。

2022 年5 月11 日 钻 至 井 深3840.00m（垂 深2242.91m），接甲方通知完钻，导向施工结束。

4 认识与建议

（1）落实了钻井部位构造，沿井位方向DJ12 至本井.地层倾角上倾0.30°,井段2628～3081m，地层上倾约0.3°，3081～3510m 地层上倾约0.5°，3510～3875m 地层上倾约1.5°。

（2）通过本井的实施，对本井沉积模式有了深入的认识（如下“轨迹分析”所述）。

（3）通过实钻分析，本井煤发育好且稳定；对储层的分布及构造有了新的认识（如下“煤层分析”所述）。

（4）本井水平段砂体最大峰值50.6699%，平均气测值19.4306%，油气显示良好；煤层钻遇率100%。

（5）本井水平段井斜最小88.02°，最大92.64°，方位169.80°～176.00°，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。