煤层气01井钻井地质设计

1引言为了发展我国煤层气产业，扩大煤层气勘探成果，实现煤层气勘探开发的产气突破，同时顺应国家西部大开发的战略部署，加快云南省煤层气勘探开发的步伐。按照《云南省恩洪煤田煤层气勘探总体部署方案》，我公司与云南省143勘探队共同组织人员于2002年3月初进行了现场实地踏勘，搜集有关资料，特编制此《地质设计书》。1基本数据（1）井名：EH—01（2）井别：煤层气参数井兼生产试验井（3）设计井位：云南曲靖市东山镇咱得村北、清水沟井田北部第15勘探线上1501号钻孔以东125米处。（4）构造位置：恩洪矿区清水沟井田咱得向斜西翼（5）设计井深：660米（6）设计座标：纵座标（X）：2802050横座标（Y）：18412825标高（H）：+2005米（7）目的煤层：二叠系龙潭组C9、C16和C21b煤层（8）完井层位：二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β）（9）完井方式：根据采样、试井、测井等综合勘探手段获得的成果研究、分析，若结论显示本井不具有开发潜力，则分段对含水层及井口封固完井；若分析结论显示本井具有开发潜力，则对参数井进行扩孔改造，变成生产试验井，完井方式为套管完井。（10）完钻原则：C21b号煤层底板以下50米完钻。2部署方案及钻探的目的任务2.1部置方案（见图1）2恩洪煤层气勘探项目分为煤层气资源评价，钻井与地震勘探、生产试验三个阶段，为了查清勘探区内煤层赋存状况，根据综合分析与研究以往地质勘探成果资料，结合野外实地踏勘情况，首先在恩洪勘探区南部煤炭勘探区与未勘探区的结合部附近，布置一口参数井，即EH—01；在勘探区北部煤炭普查勘探区内，布置另一口参数井，即EH—02井。以获取不同区域，不同构造部位，不同应力均条件下有关煤层气地质储层参数。同时针对该区构造比较复杂的特点，在煤田普查区及预测区，进行二维地震勘探，提高勘探程度与煤层气储量的控制程度，为下一步的勘探开发提供科学依据。2.2钻探的目的任务①获取该区实际含煤性、含气性，及目标煤层的可采性参数、储层参数等，主要包括煤层厚度、埋深、煤岩及煤质特征、割理发育程度、含气量、含气饱和度、等温吸附曲线、煤的吸附常数，煤及其顶底板的力学性质，储层压力、煤层渗透率、原地应力等煤储层参数。②评价该区煤层气地质条件、储层特征、资源分布与开发条件。③通过储层模拟技术、预测煤层气产能，评价该地区的煤层开发潜力，估算该区的煤层气储量。④根据分析、测试资料决定是否对参数井进行扩孔改造，变成生产试验井；是否对目标煤层进行压裂，排采试验等下步作业，进一步获取煤层气生产数据。⑤寻找煤层气开发有利的高渗富集区，为进一步勘探开发奠定基础。3设计依据①中联煤层气有限责任公司下发的《云南省恩洪煤田煤层气勘探总体部署方案》。②《恩洪煤田清水沟井田地勘报告》。3③以往地质勘探工作及评价研究成果。④有关的煤层气勘探规程、规范与技术规定。⑤现场地表实际踏勘情况。4地质概况4.1地层4.1.1区域地层恩洪矿区地层表表1界系统恩洪矿区地层名称厚度（m）新生界第四系Q0～30第三系上第三系N0～157下第三系E0～148中生界三叠系中统缺失关岭组T2g500下统永宁镇组上段T1y2约250下段T1y2190～205飞仙关组第四段T1f436～86第三段T1f335～85第二段T1f2139～205第一段T1f175～145卡以头组T1k81～125上古生界二叠系上统龙潭组上段P2l341～106中段P2l260～119下段P2l159～146玄武岩组P2β234～460下统茅口组P1m318～634栖霞组P1q37～112梁山组P1l61～116石炭系上统C370～125中统C230～65下统C1240泥盆系上统D3334中统D2423中元古界昆阳群Pt2704恩洪矿区位于古扬子板块康滇古陆东缘，出露最老地层为中元古界昆阳群，其上直接为上古生界（D、C、P）及中生界（T）地层覆盖，缺失震旦系、下古生界及中生界的侏罗系（J）、白垩系（K）地层。晚二叠世含煤地层主要出露于恩洪复向斜东部边缘及区域主干断裂带附近，其下伏地层广泛分布于恩洪矿区外围，上覆地层（T1、T2）主要在恩洪矿区内分布，见表1。4.1.2预计钻井地层剖面（见表2）依据《恩洪清水沟矿区井田精查报告》和恩洪矿区清水沟井田1501号钻孔柱状资料，预计本井地层剖面自上而下为（见表2）：①第四系（Q）井深0～10米，厚10米，为坡积、残积、河流冲积物，与下伏地层呈不整合接触。②三叠系（T）●三叠系下统永宁镇组（T1y）井深10～16米，厚6米，为深灰色灰岩，与下伏地层呈断层接触。●三叠系下统飞仙关组（T1f）井深16—340米，厚324米，为滨海及浅海相沉积。上部以紫色泥岩、粉砂岩、细一中粒砂岩不等厚互层组成，岩屑成份以单斜辉石、斜长石、玄武岩屑为主，铁泥质胶结；下部以紫红色泥岩为主，夹少量细砂岩、粉砂岩、岩屑成份以玄武岩为主，绿泥石、钾长石次之，铁泥质胶结。本组层理复杂，以大型斜层理为主，顶部和下部发育水平层理及小型交错层理，含化石，与下伏地层呈假整合接触。●三叠系下统卡以头组（T1k）井深340—445米，厚105米，顶部一般以紫红色、泥岩、砂质、泥岩细条带重复出现，为与飞仙关组分界标志；中、下部主要以灰绿色砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，底部常夹钙质细砂岩薄层。与下伏地层呈整合接触。③二叠系●二叠系上统龙潭组（P2l）：井深445—650米，厚205米，为绿5设计地层分层预测表表2地层系统代号设计分层与下伏地层接触关系故障提示系统组底界深度（m）厚度（m）第四系Q1010不整合接触防塌、防漏三叠系下统永宁镇组T1y166断层接触防斜、防卡防漏、防涌飞仙关组T1f340324假整合接触卡以头组T1k445105整合接触二叠系上统龙潭组T1l650205假整合接触防斜、防涌防漏玄武岩组T1β66010未穿灰色、灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、菱铁岩、炭质泥岩及煤层组成，含C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11b、C13、C14、C14b、C15b、C16、C17、C18、C19a、C19b、C21a、C21b、C23b、C24煤层，其中C9、C16、C21b为本井的目标煤层。●二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β）：井深650—660米，厚10米，为绿灰色、灰色玄武岩，致密、坚硬，具气孔状方解石，含菱铁质鲕粒。4.2主要目的煤层及煤层气储层条件4.2.1主要目的煤层及分布恩洪矿区煤系地层为上二叠统龙潭组(P2l)，主要可采煤层集中在中部，其基本情况如下：（1）Ｃ9煤层位于P2l上部，为恩洪矿区唯一全区可采的主要可采煤层，煤厚为2.5～2.7米，夹矸0～3层，结构简单，夹矸厚0.02～0.2米，煤层顶、底板岩性主要为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，局部为细砂岩顶板。此煤层对比可靠，全区层位稳定。（2）Ｃ16煤层位于P2l中上部，为本区主采煤层之一，除恩洪矿区龙海沟井田外，6几乎全区可采，仅次于Ｃ9煤层，厚1.48～3.8米，为中～厚煤层，厚度较稳定。本煤层含夹矸1～4层，夹矸厚数厘米至0.63米，结构较简单，一般在煤层中下部有一层稳定高岭石泥岩夹矸。煤层顶、底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主，局部为粉砂岩或细砂岩。（3）Ｃ21b煤层位于P2l中下部，在恩洪矿区可采，层位较稳定，常分叉形成上、下两层，属薄～中厚煤层，厚度不稳定，变化较大，厚2.1～4.2米，含夹矸1～3层，煤层夹矸和顶、底板岩性以泥岩为主，局部为砂岩，煤层对比可靠性较差。4.2.2煤岩煤质(1)煤岩显微组份：有机组份在75～89%之间，其中以镜质组为主（占58～82%），半镜质组较少(4～11%)，稳定组份极微；无机组份以粘土矿物为主（12%），次为石英(１～20%)及硫化物(0～3.6％)。(2)宏观煤岩类型：以亮煤为主，煤的成因类型为陆相煤，其中煤系上部煤层以暗亮煤型（丝质暗亮煤亚型）为主，煤系中部（C8—C9）以亮煤（丝质亮煤亚型）为主，中下部（C10—C16）亮煤型与暗煤型交替出现（以亮煤型、丝质亮煤亚型为主，暗煤型、丝质暗亮煤亚型次之）。（3）煤质恩洪矿区主要煤层煤质汇总表[平均值(点数)]见表３(4)煤阶分布规律恩洪矿区煤阶有明显的分带规律，总体分带线以北东、北北东（局部北西）展布，自北西向南东，依次以1/3焦煤→焦煤→瘦煤→无烟煤有序分布排列。区内无论垂向还是平面上，变化规律明显：在垂向上煤层越深、层位愈老、变质程度愈高，上部Ｃ7—Ｃ13号煤层以焦煤为主，局部为1/3焦煤及瘦煤，中部Ｃ14—Ｃ17号煤层以焦煤为主，次为瘦煤，局部出1/3焦煤。下部Ｃ19—Ｃ24号煤层以瘦煤为主。平面上各煤层有由矿区北西向东南方向变质程度增高的分带规律。煤阶以焦煤为主，矿区显微煤岩组份以镜质组为主，由东南向西北变质程度明显降低。7恩洪矿区主要煤层煤质汇总表[平均值(点数)]表３煤层原煤工业分析(%)全硫St,d(%)固定碳FC(%)视密度（ARD）最大反射率R°max煤阶WadAdVdaf7-10.6024.31(103)24.83(99)0.18(61)56.561.381.390JM70.8121.86(184)22.59(181)0.19(115)60.001.341.504JM90.9016.02(474)22.09(454)0.20(306)64.841.331.437JM110.8422.27(315)21.29(315)0.17(177)61.511.361.446JM130.7922.91(123)23.72(122)0.16(78)58.341.371.529JM140.9122.83(295)20.45(294)0.25(182)60.831.411.41SMJM150.8421.39(454)20.60(402)1.40(254)61.881.371.51SMJM160.8120.55(503)19.94(487)1.28(321)63.11.381.58SMJM170.7522.47(181)19.39(178)0.98(119)62.031.401.486SMJM190.8221.13(335)18.84(332)3.65(216)63.481.421.67SMJM210.8225.49(508)19.34(505)4.29(316)59.61.451.61SMJM230.8226.20(304)20.27(296)5.22(204)58.351.461.701SMJM240.9029.07(202)21.17(202)6.50(113)55.641.451.581SMJM4.2.3煤体结构勘探区内大量的煤田地质勘查钻孔、煤矿井下煤炭开采现况、以及浅部小煤窑井下调查情况表明，本区各煤层的煤体结构主要以原生结构为主，仅在较大断裂附近及受牵引的局部构造部位发育有构造煤。由于构造作用，煤层在受到挤压、搓揉、研磨时，沿层间产生滑动、8蠕动、水平挤压和错动，使煤的原生结构遭到破坏，变成碎粒状、糜棱状、甚至鳞片状或粉状的构造煤。使煤层失去了内生裂隙，割理系统遭到严重破坏，导致煤层的渗透率降低。４.2.4煤层割理、裂缝发育特征根据煤的割理裂隙镜下观测资料，恩洪矿区煤层割理、裂隙发育，割理密度均大于300条/m。参照邻区盘关向斜矿井的实际观测和取样薄片显微分析，具有如下特点：（１）主割理（面割理）走向基本与主构造线方向一致；（２）次割理（端割理）方向与主构造线近于垂直（次构造线）；（３）割理密度大的有三组裂隙，割理密度小的有两组裂隙。此外，矿井观察还发现各矿井内煤层的内生裂隙十分发育。面割理宽度0.1～1.0mm，长度20～85mm，端割理宽度0.05～0.45mm，长度15～54mm，数据表明，割理的开启性较好。4.2.5煤层埋深恩洪矿区总体为－轴向北北东～近南北向的大型复向斜构造，由向斜构造东南边缘向中心煤层埋藏深度逐渐加深，煤层气勘探区煤层埋深在300～700m。本井目的煤层的预计深度、厚度见表4：表4煤层编号深、厚度C9C16C21b底界深度510580610厚度2.8