1、Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.Profitize Your Efforts of Developing CBM/CMM 1Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.文章主题文章主题导向师作业前期准备工作导向师在二开定向井施工阶段需注意的事项导向师在主井眼施工阶段操作要点导向师在侧钻分支井眼施工阶段操作要点导向作业应注意的问题煤层结构认识对导向工作的指导意义2Orion Expert on CBM/CM
2、M Development Orion Energy International Inc.内容申明与提示申申 明明l煤层气开发是一个相对新的领域，本人在此领域工作时间、认识水平的有限,文中观点大意偏颇、错误之处，在所难免，欢迎不吝赐教和并多多指正！l文中涉及方式方法为Orion所有，为Orion员工分享，严禁不正当转载和传播。提提 示示l地层倾角如无特指均为地层视倾角；l导向工具如无特指均为 EM-Tool；3Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.一、导向师作业前期准备工作一、导向师作业前期准备工作
3、l熟悉水平井地质设计，直井地质资料；l搜集、对比、整理该区域的邻井地质构造资料；l了解该区域主要断层的走向及发育情况，煤层的稳定性；l了解地层的向斜背斜发育情况，并在构造图上加密等高线；l根据水平井设计，构造图上标明可能钻遇断层点和倾角急变井段；l了解作业区内煤层厚度变化变化及夹矸的发育情况；l导向参考曲线准备：在直井煤层上下5米以上自然伽马测井曲线上划分各个标志点对应地层的具体位置，数据精确到分米；l确定主分支井眼方位，初步推算着陆点的垂深，煤层的视倾角，为二开定向井施工提供理论依据。4Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy Inte
4、rnational Inc.多分支水平井型结构（多分支水平井型结构（FZP05-2H井水平井轨迹设计）井水平井轨迹设计）lM2主井眼侧钻点距连通点4050m；主井眼井M1、M2夹角1015度；分支井眼平距及预留侧钻点平距150180m；主井眼与侧钻分支井眼夹角3040度；煤层气多分支水平井型设计优势和目的：1、控制最大采气面积，发挥建井的最大效率，2、增加同煤层的接触面积，削弱煤层连通性、渗透性差的缺点，以获得持续稳产、高产气流。5Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.地质导向参考曲线准备（地质导向
5、参考曲线准备（FZP05-2VFZP05-2V井井3#3#煤层标准伽马测井曲线）煤层标准伽马测井曲线）l地质导向的成功与失败取决于是否成功判断钻头在煤层中的位置、地层视倾角变化趋势是否掌握、工具上/下穿切地层判断是否正确；使用EM地质导向，可供参考的曲线为方向伽马（Hi-GR、Lo-GR）和平均伽马（GR）。方向伽马仅旋转钻进状态下可用。利用相邻平均伽马的峰值标志点理论计算地层视倾角及判断钻头在煤层中的位置，利用方向伽马判断工具相对上、下切过地层，从而选择适当的井斜调整范围；无论地层视倾角的计算如何精确，它只代表钻头已钻煤层的构造模型，未钻地层的构造是未知的，要结合构造图判断趋势变化；地层视倾
6、角的理论计算是导向作业的必要条件，但不是井斜调整的充分条件。顶界0.0m底界6.2m上夹矸:0.91.1m软煤中夹矸峰高值:1.9m下夹矸峰高值:3.6m碳质泥岩:4.81.1m5.45.6m顶板砂泥岩段曲线特征：-6.00.0m底板砂泥岩段曲线特征：6.212.0m6Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.同向变化伽马曲线导向操作经验（同向变化伽马曲线导向操作经验（EM）7Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International I
7、nc.理论和实际相统一的导向工作原则l对于构造拐点（地层视倾角向上或向下急变），划分断层必须谨慎，错误的断层划分容易误导工程分析。构造向上/向下急变，井眼轨迹下切/上切煤层，实际穿过的两个标志点的垂距缩短，并不能判断存在断层向上或向下错断前方地层；由于地层并不是水平产状，存在构造起伏，地层视倾角的计算存在较大偏差。1、构造下倾/上倾，工具下切/上切地层，计算视倾角的两个标志点实际穿过煤层的垂厚比标准曲线增加；2、构造下倾/上倾,工具上切/下切地层，计算视倾角的两个标志点实际穿过煤层的垂厚比标准曲线减少。8Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Ene
8、rgy International Inc.二、导向师在二开定向井施工阶段需注意的事项二、导向师在二开定向井施工阶段需注意的事项l根据直井地质成果跟踪对比定向井煤层上部地层砂泥岩的发育情况，确定套管的下深；l通过跟踪煤层上部地层视倾角变化情况，为着陆煤层顶部的井斜、方位、垂深计划提供理论参考；l着陆点后，参考直井煤层顶界垂深、和着陆点的水平距离进一步精确煤层视倾角，为连通作业准备合适的入靶井斜和方位；l连通作业阶段，导向师应考虑连通后的井斜、方位、钻头在煤层中的位置，以及连通后采用复合钻进40m以上为主分支井（M2）成功侧钻准备良好的井眼条件；l倾角计算应注意视倾角跟方位有关系，方位基本一致井
9、段的视倾角才有参考意义，方位偏差较大的不同井段视倾角无参考价值。9Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.实时对比分析煤层上部地层发育情况（实时对比分析煤层上部地层发育情况（FZP05-1HFZP05-1H井连通图）井连通图）通过实时对比分析煤层上部地层的发育情况，确定套管下深，理论计着陆点煤层视倾角及垂深，为连通设计提供参考。着陆后进一步确定煤层视倾角，对连通后钻头在煤层中的位置、井斜和方位提出要求，确保为M2主井眼成功侧钻准备足够长的良好的井眼条件。10Orion Expert on CBM/CM
10、M Development Orion Energy International Inc.三、导向师在主井眼施工阶段操作要点三、导向师在主井眼施工阶段操作要点l按照设计靶点和方位，确保主井眼延伸出去，对多分支井型结构的展布和可采面积的控制做到心中有数，施工过程中不断完善煤层底板等值线图，为侧钻分支井轨迹设计提供理论参考；l钻进过程中注意预留侧钻点井段的煤层位置，井斜和方位，为预留侧钻点准备良好的井眼轨迹；并计划好预留侧钻点靶点和方位，侧钻成功后的井斜要求，做好轨迹模拟模型；l实时跟踪钻头上、下切地层情况，每个标志点出现应立即判断钻头在煤层中所处位置，并根据工具切过界面测井曲线的变化趋势定性判断
11、工具与地层的夹角大小，结合上一个标志点理论计算地层视倾角，确定井斜调整的范围；l结合实钻记录数据不断修正已钻井段煤层构造的理论模型（导向轨迹图），并适当调整钻头位置到有利于应变构造；l结合构造图和已经钻理论模型适当调整钻头在煤层中的位置，以便应付煤层突然向上或者向下倾角急变提出的井斜调整要求；11Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.四、导向师在侧钻分支井眼施工阶段操作要点四、导向师在侧钻分支井眼施工阶段操作要点l参考已钻主井眼理论模型，模拟侧钻分支井眼的轨迹，随着侧钻分支井的成功侧钻后，模拟轨迹参
12、考意义不大，需要实时跟踪重新建模；l侧钻分支井侧钻成功后（摆出3040方位），主井眼的地层视倾角参考意义不大,需要实时跟踪标志点重新计算；l当主井眼碰到断层构造不能完成时，应通过侧钻分支井延伸出去，完成主井眼的地质设计任务；l分支井钻进过程中，应不断完善和修正构造图上的错误，加密构造等高线，为下步施工和地质设计提供参考依据。12Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.五、导向作业应注意的问题五、导向作业应注意的问题l导向师应考虑井眼轨迹的合理性，施工过程中尽量“少定多动”，确保平滑的井眼轨迹，避免复杂
13、的产生。工作中一定要踏实、细心；l结合钻井过程中掉块情况，定性判断煤层稳定性，并适当调整钻头脱离不稳定煤层，实现煤层最大钻遇率和钻井安全并举；l当井斜和煤层夹角很小的时候，切过界面的曲线变化不太明显，此时应密切观察缓慢上切或下切煤层的每一个细节，实时跟踪钻头在煤层中的位置，确保钻头不太靠近煤层顶底，以便构造突变来得及应对井斜调整要求；l应考虑已搜集到资料的测量误差，已钻煤层和未钻煤层相似但不相同煤层纵向上垂厚的变化和横向上的起伏变化的未知性。l必须坚持谦虚谨慎、实事求是的工作态度和探索精神去做导向工作，切忌生搬硬套、“刻舟求剑”；l当遇到钻井复杂不能完成多分支水平井型结构设计的情况下，应提前准
14、备好水平井分支结构预案，预案应考虑分支的展布和可采面积的控制。13Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.六、煤层结构认识对导向工作的指导意义六、煤层结构认识对导向工作的指导意义l煤主要分布在碎屑沉积岩内（砂、泥岩），而煤层本身并不是碎屑沉积岩；煤层没有颗粒结构，岩性相对特殊和独立。l碎屑沉积岩颗粒经过风化、搬运、磨圆、分选、沉积、正常压实、胶结成岩作用，一般处于相同的压力体系；煤层压力体系相对特殊和独立，一般压力计算不适合煤层。l对于煤层这种特殊的沉积岩，未经上述成岩作用，物理性质相对薄弱。煤层内间
15、断的杂质和“灰分”富集层在测井中表现为伽马相对峰值，导向中常称之为“夹矸”；l煤，性硬、脆，韧性差，在不同期次的构造活动中，主要以破碎而非变形的形式来应对地质应力的改造，受应力破坏严重，所以构造拐点多是煤层破碎的地方；l由于不同于一般碎屑岩的颗粒结构，煤层自生的微孔隙连通性很差，主要通过构造活动产生的裂隙来连通运移流体（气、液）；l综上原因分析：煤层水平井的钻井风险高，破碎和垮塌是客观存在并不可避免的。主观能动性主要表现地方有两点：1、掌握适度原则，2、解决钻屑返出保持井眼畅通问题。14Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy Inter
16、national Inc.水平井返屑效率分析水平井返屑效率分析(FZP05-3H L2(L1)井眼轨迹图）井眼轨迹图）水平井返屑关键问题思考：1、水平井开发掉快情况由煤层性质决定，不可避免；2、煤层连同性差，未不污染煤层，采用“清水”“欠平衡”钻进；3、返屑动能完全“清水”钻井液提供；4、水平井段垂差变化小，主要需要克服摩擦力做功；5、上直段垂差变化较大H10h,返屑动能主要需要克服重力势能做功；6、钻屑上返动能取决于钻井液的密度、流速和粘切，井径大流速小，反之则大；7、可见，钻屑易在大井眼处及图中黄圈区域堆积。15Orion Expert on CBM/CMM Development Ori
17、on Energy International Inc.返屑分析认识：l通过上图的分析可见，解决返屑问题主要有以下方法：1、打高粘泥浆（在钻井液性能不变的条件下，通过间断性提高泥浆粘切增加返屑效率）；2、控制井眼轨迹（通过对井眼轨迹的控制，避免大井眼井段的产生而降低钻井液流动速度造成事故）；3、适当改变钻井液体系，提高钻井液密度，改善返屑效率；4、通过直井注气，极大提高定向井段和上直段的钻井液流速，改善返屑效率（钻井液的流速在流经通道横切面积不变的情况下跟排量成正比，液体的压缩性很差，充分利用直井注气、气体的可压缩性好的特点，极大的提高了定向井段、上直井段流体速度，改善返屑效率；直井注气另外一个特点是破坏了钻具内外的“U形管效应”，降低了井底的压力，钻具内重力附加到立压提高泵效，环空气体快速滑脱改善返屑效力）；5、直井注液（该方法想改变上直段的返屑效率，实际上不可取：a、“U形管效应”，该方法与正常开泵无明显优势；b、打破了活动泥浆池体积平衡）；l破碎煤层的突然垮塌不可预测，及时有效地判断并迅速撤离，对水井段煤层破碎情况分析跟踪（主要通过返屑情况定性分析，存在难度），避免撤离到破碎煤层开泵引发新的突然垮塌。16Orion Expert on CBM/CMM Development Orion Energy International Inc.谢 谢！17
