预测区钻探验证井设计简述

预测区野外钻探施工简述~

4.2.2.1 钻孔施工技术要求
钻探工程必须严格按照《煤田钻探规程》的规定，开工前编写《钻探工程施工设计》，完工后严格按照《煤田地质勘探钻孔工程质量标准》进行验收。要求钻孔质量达特、甲级，可采煤层优质、合格率100%。为提高钻孔质量。特要求如下:
(1) 煤心采取
采取目的煤层3#煤层煤心煤样及瓦斯煤样，其煤心长度采取率不低于75%，重量采取率不低于60%。
(2) 岩心采取
取心控制Q底界，Q底界至J3底界面之间每50m取心，煤层顶、底板取心，适当采取岩心量取岩层倾角。岩心采取率平均达到如下要求:含煤地层采取率≥70%，非含煤地层采取率≥60%。
(3) 终孔层位
钻孔打到3#煤层底20m方可停钻。
(4) 钻孔封闭
钻孔封孔严格按照钻孔质量标准实施细则的要求进行。自3#煤层顶板以上200m向下到终孔位置全部封闭，Q、J3(E)界面上、下各封30m。封孔水泥标号不低于R32.5，水泥、砂、清水的质量配比为1∶1∶0.65，灰砂浆用水泵送到封闭段，并对砂浆顶面取样检查，若砂浆面低于设计要求5m者必须补封，并埋设好孔口标志。
(5) 孔深验证
钻孔每钻进100m和煤层顶、底板及终孔时要丈量钻具全长，并合理平差。
(6) 孔斜测量
钻孔应尽量保持直孔，应达到《煤田勘查钻孔工程质量标准》的特、甲级标准。
(7) 简易水文观测
做好简易水文观测工作，钻进时遇有涌水、漏水、溶洞等现象应及时记录其孔深，观测其涌、漏水量。
(8) 钻探原始记录
班报表要求记录及时、内容齐全、数据准确、填写清楚、保存完整。
(9) 钻孔要求
钻孔为直孔，终孔口径93mm。
(10) 煤样采集
可采煤层均按照规范要求采取全层煤心煤样及瓦斯煤样。采取的煤心煤样和瓦斯煤样均不得有混入、污染、烧结物质存在。
(11) 常规测井
进行常规数字测井、简易测温、声波测井。
4.2.2.2 钻探施工过程
1) 2008年11月29日开孔，用Ф91mm口径的三翼无心钻头钻进至孔深329.47m，已过基岩界面。然后用Ф89mm的圆径取心钻头或者Ф91mm口径的金刚石无心钻头钻进至孔深921.68m时出现沟槽，平槽后于2008年12月31日进行了一次常规测井。用Ф168mm径的扩孔器括至315.19m后，下入Ф127mm的护壁管，并用1∶0.6的水泥浆将套管及孔壁间的环状间隙封闭，封闭段距为0～315.19m。静停70h等待水泥浆凝固。
2) 顺孔至原孔深921.68m后，用Ф91mm金刚石无心钻头或者Ф73mm肋骨取心钻头继续间断取心钻进至孔深1384.77m，因设备能力不足，于2009年3月6日更换钻机为XB-1600型。用Ф91mm金刚石无心钻头或者Ф73mm肋骨取心钻头间断取心钻进至1449.90m时钻孔出现事故，于2009年3月10日至3月26日处理事故完毕。
3) 继续用Ф91mm金刚石无心钻头或者Ф73mm肋骨取心钻头钻进至孔深1606.57m。进行第二次常规测井后，钻进至孔深1670.09m时钻孔出现全漏水，堵漏后继续钻进至终孔深度1781.50m。其中于孔深1737.87m和1753.38m处两次见煤，换用Ф89mm长双筒进行取煤钻进。
4) 2009年5月11日进行常规测井，经项目部现场验收，于2009年5月12日停钻终孔，并按封孔设计对该钻孔进行封闭(封孔情况见后)。

通过上述对成藏要素及成藏过程的分析可知，在断陷湖盆沉积背景下，砂岩透镜体油藏成藏的基本条件是：坡折带岩性砂体（主要为滑塌浊积扇和深水浊积扇）、具有一定供排烃能力的烃源岩和较高孔渗的砂岩储集体。当一个岩性砂体该三方面均满足一定条件时，圈闭才具备形成油藏的条件，且这三方面条件越优越，圈闭含油性就越好。当一个圈闭形成时的构造位置、沉积环境、源岩生排烃特征、砂体类型、埋深及物性条件等已知的情况下，根据这三方面条件好坏就可以判断该圈闭是否成藏。
因此，在对研究区烃源岩排烃强度、层序地层发育、沉积相平面展布分析和储层综合评价的基础上，预测出本区3个有利区域：辛168井北区、永89井西区和莱60北区（图7-3）。

图7-3 目标区预测及井位部署图

1.辛168井北区
该井区南临永89井区，通过钻井证实该井区是发育沙三中亚段浊积岩和沙四上亚段深水浊积岩的有利场所（图7-4）。由图7-4可知，均方根振幅（RMS）属性的沿层切片上该区为中－强振幅，属砂岩范畴（图7-4a），且该区域砂体厚度较大（达16m，图7-4b），又处于该套砂体的较高部位（图7-4c），该区域南部辛168井在沙四上亚段钻遇的浊积砂体有很好的油气显示（图7-4d），因此推断本区应具有一定的潜力。分析并利用地震反演技术对该井区的储层进行了反演，描述出沙四上砂体 4个，圈闭面积4.33km2，在反演剖面上的设计井如图7-5。该井区可同时钻探沙三中和沙四上多套储层，最大程度提高经济效益。

图7-4 辛168井北部的有利区域（沙四上亚段）

2.永89井西区
目前的勘探开发已经证实，永89 井区沙四上亚段、沙三中亚段发育深水浊积扇体。由图7-6可知，均方根振幅（RMS）属性的沿层切片上该区为中－强振幅，属砂岩范畴（图7-6a），且该区域砂体厚度较大（图7-6c），又处于该套砂体的较高部位（图7-6b），该区西部的永89井在沙四上亚段钻遇的浊积砂体有很好的油气显示（图7-6d），因此推断本区应具有一定的潜力。从反演剖面上可以看出：砂体的形态变化自然，尖灭点清楚，易于追踪。通过描述，发现了两个较有利的沙四上亚段砂体，圈闭面积1.45km2。沙三中亚段浊积砂体圈闭面积2km2。可在永89西部部署井位1口，预计可增加地质储量（300～400）×104t。在反演剖面上的设计井如图7-7所示。

图7-5 辛168北目标区设计井的反演剖面


图7-6 永89井西有利区域（沙四上亚段）

3.莱60井北区
该区位于广利构造北翼，由图7-8可知，均方根振幅（RMS）属性的沿层切片上该区为中－强振幅，属砂岩范畴（图7-8a），且该区域砂体厚度较大（达30m）如图7-8b，又处于该套砂体的较高部位（图7-8c），该区南部的莱60井在沙四上亚段试油的结果有较好的油气显示（图7-8d）。通过和永89侧的连井剖面对比可以看出：该砂体和永89侧砂体并不连通，有断层发育，因此该砂体的成藏可能性较大。建议在其有利部位部署一口探井，钻探该区沙四段的含油气情况，进一步扩大该区的含油气面积。该探井在反演剖面上的设计如图7-9。

图7-7 永89西目标区设计井的反演剖面


图7-8 莱60井西有利区域（沙四上亚段）


图7-9 莱60井北目标区设计井的反演剖面

4.2.1.1 目标任务

钻探工程是煤炭资源勘查的主要手段。在对区域成矿规律综合研究及二维地震初步解释成果的基础上，设计施工YJ＃验证钻井，其目标和任务包括：

1）验证二维地震初步解释成果。

2）获取济宁凹陷深部煤系地球物理资料，为预测区精细地震解释提供依据。

3）实际揭示预测区的含煤性，了解深部含煤地层和煤层，为济宁凹陷深部煤炭资源预测提供依据。

4.2.1.2 预测区岩石的机械性与可钻性分析

（1）预测区岩石的机械性分析

本预测区基岩段一般为砂岩、泥岩。砂岩矿物成分多为长石、石英，钙质或泥质胶结，有时为硅质胶结，当为钙、泥质胶结时，硬度较小，易于钻进；当为硅质胶结时，岩石较坚硬，钻进效率低。泥岩一般硬度较小，较易钻进。在砂岩层中一般含裂隙，且有时较发育，尤其当岩性较粗时，可能出现漏水。

本区侏罗系下部有呈岩床状岩浆岩侵入体，全区多分布，厚度大小不等，平均120余米，呈灰黑色、灰绿色，主要成分为辉石、斜长石、黑云母，硬度大，裂隙发育，岩性为辉长岩，钻进难度大，且在钻进过程中可能漏水。

另外，本区在进入太原组后所见3灰呈块状，坚硬，裂隙发育，有时见燧石结核，钻进时进尺慢，且常常漏水。

（2）预测区岩层可钻性分类

本预测区第四系地层一般由黏土、砂质黏土及中、细砂层组成，均未成岩，钻进时进尺快，但黏土层易吸水膨胀，砂层易坍塌，施工过程中应注意护孔壁。

基岩段按岩石坚硬程度划分，岩浆岩硬度最大，在施工过程中进尺最慢，其次是石灰岩，硅质胶结的砂岩也较坚硬。这几类岩石不但硬度大，而且多裂隙，钻进过程还易漏水，应注意防漏。其他岩石硬度均较小。

本预测区大部分地段位于济宁断层和嘉祥断层组成的地堑构造单元内，地层倾角4°～14°。

4.2.1.3 钻探验证工程质量要求

本预测区设计施工1个验证钻孔，孔位选择在地震反映效果良好、煤层埋深较浅的地段。预计终孔深度为1400m，终孔层位为3灰。钻孔要求取心控制基岩界面、侏罗系底界面，终孔层位取心证实，采取各可采煤层煤心煤样，全孔进行常规数字测井，简易地温测量。

由于预测区岩（煤）层受构造影响，各组地层厚度有所变化，在钻探施工过程中要求地质与钻探密切协作，充分了解周边地质情况和钻孔资料，把好质量关、保证钻孔质量。钻孔根据本次工作目的主要是采取山西组煤层，终孔层位以穿见3灰为准。

施工过程中，钻探及地质技术人员要亲赴现场对现场整备情况进行检查，看是否具备开工条件，符合条件后可发出施工通知书准予开钻。地质编录前首先要检查班报表记录是否正确，然后对岩（煤）心长度及编号是否准确进行详细校对，并实际丈量岩（煤）心长度，并对岩（煤）心进行详细观察，做地质编录的准备工作，不同岩性、不同煤层进行分层记录，逐项填入地质记录表中，并将回次岩（煤）心分层情况在记录中予以注记，其格式为回次号上原岩煤心及编号，厚度大的单一岩（煤）层必须进行系统观察，以免遗漏地质现象。

岩（煤）心描述一般内容为：岩（煤）名称、颜色、结构、矿物成分、古生物化石、构造破碎情况；测量标志面（层面、片理面、断裂面、条带、接触界线）与岩心轴夹角。岩（煤）心描述要求做到繁简适度、重点突出、针对性强，对煤及顶底板、构造部位等重要地段要详细描述，对具有特殊地质现象的岩（煤）心可以做大比例尺岩（煤）心素描图或者照相，以补充文字描述的不足。水文地质人员应做好有关水文地质特征的描述，内容包括岩性、成分粒度、胶结物及其胶结情况，节理裂隙性质及其发育情况，岩心破碎情况，严重坍塌掉块情况，钻孔中遇溶洞、老巷、大裂隙、流沙与钻具突然掉落等情况。然后根据钻孔资料统一格式编制钻孔柱状图。

具体要求如下：

1）全孔进行系统测斜，第四系底界、侏罗系底界、各可采煤层顶或底10m内及终孔分别丈量一次钻具全长，丈量误差不大于0.15％，且应进行合理平差。

2）岩心采取率：煤心长度采取率不低于75％，重量采取率不低于60％，岩心采取率非煤系地层不低于60％，煤系地层不低于70％。

3）钻机地质人员及时下达见煤预告书，指导钻机打煤钻进，并严格执行守煤制度，认真填写好打煤报告书。

4）认真填写班报表，数据要准确，字迹要清晰，表格要整洁，不能在班报表上随意涂改，否则将影响综合质量评价；此外对孔内特殊情况（如塌、掉块、漏、涌水等）一律填入班报表的相应栏目内，做到班报表无缺项。

5）煤心煤样必须保证清洁，做到不污染、不磨烧，如有上述情况发生，必须对所涉及煤层进行补斜采样工作。

6）岩心应认真编号，按上下顺序装箱，岩心箱统一按 《煤田钻探规程》 依次编号。

7）封孔：钻机在接到终孔通知书和封孔设计书后方可对施工钻孔进行封孔。封孔严格按照封孔设计和钻探有关操作规程规定进行并埋设标石，标石用红油漆标注孔号，如实提交封孔报告，否则不予验收。封孔具体要求如下：基岩段全部用水泥砂浆封闭（水泥全部用425号以上标号），水泥砂浆由水泥、沙子、水按1：1：0.65比例配制，搅拌均匀后，用钻具将专用砂浆送至孔底，由下至上逐渐封闭。新生界松散地层一般用黄泥封闭，但孔口以下5m范围内用水泥封闭并连接标石。封孔检查可以在全孔封闭完后进行。

8）终孔后岩心待到综合验收完毕后方可处理。

9）钻孔验收：终孔后，钻机地质人员根据实际情况，按照钻孔质量8项标准填写好钻孔质量验收单，以备检查验收。总体要求如下：(1)可采煤层，优质、合格率为100％；(2)钻孔质量，特、甲级孔率达100％ 。

4.2.1.4 钻孔坐标及终孔层位

钻孔位置及坐标：YJ^＃钻孔位于山东省济宁市运河煤矿杨集预测区内，地理位置在济宁市任城区喻屯镇南部。钻孔设计坐标如下：

X ＝3891580.19

Y＝20455587.44

终孔层位：根据地震资料，设计本钻孔终孔深度为1670m，终孔层位为3^＃煤层下20m。

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