一种地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法与流程

本发明属于煤层气勘探与开发，涉及一种地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法。

背景技术：

1、地面水平井瓦斯抽采或煤层气开发是煤矿区高效瓦斯治理技术。碎软煤层条件下，若将水平井布设在煤层中，则存在水平段煤层易垮塌、卡钻埋钻、套管下入困难、固井质量难以控制及煤储层污染等问题，限制了储层改造的方式及规模，影响了瓦斯治理效果。而顶板水平井有效解决了上述问题，即，将水平段轨迹布设于目标煤储层的顶板岩层中，采取向下定向射孔、大规模水力分段压裂的储层改造措施。

2、但是，由于受到沉积环境、构造演化影响，煤层顶板起伏、厚度及岩性呈现出复杂的态势，如：受沉积小相影响，顶板岩相组合复杂多变；划定煤层标志层不稳定；煤层与其顶板岩性物性特征差异不明显等，井眼轨迹精确控制难度很大，所以顶板水平井技术也存在技术难点。现有技术中多采用随钻方位伽马测井，进行水平段轨迹控制地质导向。该方法来自煤层中水平井地质导向技术，无法满足顶板水平井的水平段井眼轨迹确定需求。实际判识过程中，仅能明确轨迹是否在煤层中，无法明确轨迹所处煤层的纵向位置及距离。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供一种地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，以解决现有技术中在进行顶板水平井轨迹探测时无法明确井眼轨迹所述煤层的纵向位置及距离的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，包括以下步骤：

4、步骤1、收集目标矿区地质资料，根据收集到的地质资料绘制出水平井水平段的预想地质剖面图；

5、步骤2、根据绘制出的预想地质剖面图确定水平井水平段的着陆点、预设压裂位置间距和预留侧钻点间距，进而确定预压裂位置、预留侧钻点和水平井水平段的待钻轨迹；

6、步骤3、由着陆点开始按照步骤2确定的待钻轨迹进行水平井水平段的探煤钻进，并根据在探煤钻进过程中采集到的随钻测量数据和综合录井数据修正预想地质剖面图，得到实钻地质剖面图；

7、步骤4、在实钻地质剖面图中标注探煤井眼位置，并确定每个压裂位置与煤层顶板的距离，完成地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定。

8、本发明还具有以下技术特征：

9、具体的，所述步骤1具体包括：根据水平段投影方位、纵向比例尺和横向比例尺，结合地质资料勾绘煤层顶板上方各岩层的起伏轮廓和构造位置，然后在勾绘出的各岩层中填充相应的岩性符号和构造符号，绘制出水平井水平段的预想地质剖面图。

10、更进一步的，步骤3包括以下子步骤：

11、步骤3.1、按照步骤2确定的待钻轨迹探，由着陆点开始煤向首个预压裂位置实施探煤钻进；

12、若在钻进至首个预压裂位置之前见煤，且井眼井斜角与煤层倾角的夹角小于等于3°，则自见煤点开始朝地层下倾方向扭方位增井斜继续钻进至首个预压裂位置，并根据采集到的随钻测量数据和综合录井数据确定钻遇煤层的井段位置，进而修正预想地质剖面图；

13、若在钻进至首个预压裂位置之前见煤，且井眼井斜角与煤层倾角的夹角大于3°，将钻具回撤至首个预留侧钻点，继续悬空侧钻施工至首个预压裂位置，并根据采集到的随钻测量数据和综合录井数据确定钻遇煤层的井段位置，进而修正预想地质剖面图；

14、步骤3.2、按照步骤2确定的待钻轨迹按顺序完成压裂段内探煤钻进；

15、若在压裂段内探煤钻进距离小于等于预设压裂位置间距的一半时钻遇煤层，则：

16、若井眼井斜角与煤层倾角的夹角小于等于3°，且已钻进的预压裂位置与煤层顶界的距离小于等于水平井水平段与煤层顶板的设计距离，则自见煤点开始朝地层下倾方向扭方位增井斜继续钻进至下一预压裂位置，并根据采集到的随钻测量数据和综合录井数据确定钻遇煤层的井段位置，进而修正预想地质剖面图；

17、若井眼井斜角与煤层倾角的夹角大3°，或已钻进的预压裂位置与煤层顶界的距离大于水平井水平段与煤层顶板的设计距离，根据采集到的随钻测量数据和综合录井数据确定钻遇煤层的井段位置，修正预想地质剖面图，并回撤钻具至预留侧钻点悬空侧钻施工至下一预压裂位置；

18、若压裂段内探煤钻进距离大于预设压裂位置间距的一半时钻遇煤层，则：

19、根据钻遇煤层的井段位置修正预想地质剖面图，然后将钻具回撤至侧钻点，继续悬空侧钻施工至下一预压裂位置。

20、所述水平井水平段与煤层顶板的设计距离为0～5米。

21、更进一步的，所述预设压裂位置间距为30～150米。

22、更进一步的，所述预留侧钻点间距为30～100米。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明方法首先构建预想地质剖面图，然后在按照预想地质剖面图钻进的过程中，借助实时获取的随钻测量数据和综合录井数据，以及通过判定井眼井斜角与煤层倾角的夹角，及时调整钻头的钻进方向，并实时对预想地质剖面图进行修正，能够大幅提高水平井水平段钻进轨迹确定的准确性，提高了水平段的钻遇率，减少了水平井水平段钻进过程中因轨迹控制精度不够，入煤率高造成的钻井风险，进而大幅降低了分段射孔压裂施工难度，提高了压裂及产气效果。采用本发明方法，现场施工可操作性强，费用低，值得广发推广应用。

技术特征：

1.一种地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：根据水平段投影方位、纵向比例尺和横向比例尺，结合地质资料勾绘煤层顶板上方各岩层的起伏轮廓和构造位置，然后在勾绘出的各岩层中填充相应的岩性符号和构造符号，绘制出水平井水平段的预想地质剖面图。

3.如权利要求1所述的地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，其特征在于，步骤3所述包括以下子步骤：

4.如权利要求3所述的地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，其特征在于，所述水平井水平段与煤层顶板的设计距离为0～5米。

5.如权利要求1所述的地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，其特征在于，所述预设压裂位置间距为30～150米。

6.如权利要求1所述的地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，其特征在于，所述预留侧钻点间距为30～100米。

技术总结
本发明公开一种地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定方法，包括根据收集到的地质资料绘制出水平井水平段的预想地质剖面图；根据绘制出的预想地质剖面图确定水平井水平段的着陆点、预设压裂位置间距和预留侧钻点间距，进而确定预压裂位置、预留侧钻点和水平井水平段的待钻轨迹；根据在探煤钻进过程中采集到的随钻测量数据和综合录井数据修正预想地质剖面图，得到实钻地质剖面图；确定每个实际压裂位置与煤层顶板的距离，完成地面煤层顶板水平井水平段轨迹确定。本发明方法先构建预想地质剖面图，然后在按照预想地质剖面图钻进的过程中，借助实时获取的随钻测量数据和综合录井数据，及时调整钻头的钻进方向，并实时对预想地质剖面图进行修正。

技术研发人员：王成,王正喜,张培河,李林
受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12