一种随钻方位伽马地质导向钻进轨迹确定方法与流程

1.本发明属于煤与煤层气开采探测技术领域，具体涉及一种随钻方位伽马地质导向钻进轨迹确定方法。


背景技术：

2.近年来，煤矿井下的近水平定向钻井技术与装备发展迅速。随着煤田综合机械采煤技术的使用，对井下勘探孔、瓦斯抽采孔技术与设备的要求逐渐提高。随钻测井技术也逐渐延伸到煤炭领域，开始发挥重要作用。
3.配合煤矿钻机，随钻方位伽马测井能够实现边打钻边进行不同方位伽马幅值的测量。目前国内针对煤矿用随钻方位伽马测井的研究进展相对比较缓慢，主要集中于仪器的总体设计、相对简单的煤层与顶/底板的界面人工识别。另外，煤矿井下的定向钻井主要以单根钻杆长度为间隔点，煤矿井下钻孔的直径明显偏小。
4.目前，煤矿井下已经能够实现长距离的钻孔钻进以及钻孔轨迹的精确控制，但是如何准确确定煤岩界面位置，以确保钻头顺利钻进煤层仍然是难题，导致在实际操作中无法满足高效抽采瓦斯的要求，因此，亟需一种能够在煤层、顶板及底板的岩性区分、钻头位置及界面距离判断方面发挥重要作用的方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种随钻方位伽马地质导向钻进轨迹确定方法，以解决现有技术中无法准确确定煤岩界面位置、难以确保钻头顺利钻进煤层的技术问题。
6.为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
7.一种随钻方位伽马地质导向钻进轨迹确定方法，该方法包括以下步骤：
8.步骤1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定目标矿区内的伽马射线强度地层吸收校正系数；
9.步骤2、根据收集到的勘探数据确定目标矿区内的伽马射线强度地层厚度校正系数；
10.步骤3、根据步骤1确定的伽马射线强度地层吸收校正系数和步骤2确定的伽马射线强度地层厚度校正系数，确定目标矿区内不同数据收集扇区的伽马曲线幅值，所述伽马曲线幅值包括上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值；
11.步骤4、根据收集到的勘探数据确定钻头到煤岩界面的钻遇距离和垂直距离；
12.步骤5、根据步骤3得到的上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值，以及步骤4得到的钻遇距离和垂直距离，确定地质导向钻进轨迹。
13.本发明还具有以下技术特征：
14.具体的，步骤1所述的伽马射线强度地层吸收校正系数根据下式确定：
[0015][0016]
式中，j(ac)为伽马射线强度地层吸收校正系数，ac为地层吸收系数，η为位置参数，σ为尺度参数。
[0017]
更进一步的，步骤2所述的伽马射线强度地层厚度校正系数根据下式确定：
[0018][0019]
式中，j(h)伽马射线强度地层厚度校正系数，h为煤层顶板或底板厚度，单位为m，η为位置参数，σ为尺度参数。
[0020]
更进一步的，步骤3所述的标矿区内不同数据收集扇区的伽马曲线幅值根据下式确定：
[0021]
f(s
i
)＝j(h)*j(ac)*n
j
[0022]
式中，f为伽马曲线幅值，单位为api，s
i
为第i个数据收集扇区的伽马计数值，且i为取值范围为1～8的整数，n
j
为在s
i
数据收集扇区内的探测深度j的伽马射线强度计数值；
[0023][0024]
其中，g
1j
、g
2j
、g
3j
、g
4j
分别为随钻方位测井仪在深度j且工具面向角为0
°
、90
°
、180
°
、和270
°
的伽马射线强度计数值的贡献值，θ为随钻方位测井仪的工具面向角，单位为
°
，v为随钻方位测井仪的钻进速度，单位为m/s，r为随钻方位测井仪的转速，单位为r/s。
[0025]
更进一步的，步骤4所述的钻头到煤岩界面的钻遇距离和垂直距离通过下式确定：
[0026]
l＝d/sin(α)
‑
l
ac
[0027]
l
c
＝l
·
sin(α)
[0028]
d
n 1
＝d
n
‑
dep
·
sin(α)
[0029]
其中，α＝α
地层
‑
dev
n
[0030]
式中，l为钻头到煤岩界面的钻遇距离，单位为m；l
c
为钻头到煤岩界面的垂直距离，单位为m；l
ac
为随钻方位测井仪到钻头的距离，单位为m；d为开孔点处探测器到煤岩界面距离，单位为m；α为煤岩界面与仪器的夹角，单位为
°
；dep为测量间距，单位为m；n为测量次数，n为≥1的正整数，dev
n
为随钻方位测井仪第n次测量的测量倾角，单位为
°
，取值范围为0～360
°
；a
地层
为地层倾角，单位为
°
，取值范围0～360
°
；d
n
为第n次测量时探测器到煤岩界面距离，单位为m，d
n 1
为第n 1次测量时探测器到煤岩界面距离，单位为m。
[0031]
更进一步的，所述的步骤5具体包括：
[0032]
当钻头从煤层钻进到煤层顶板时，上下伽马曲线幅值均逐渐变大且上伽马曲线幅值先增大，并且钻遇距离逐渐增大，当钻遇距离小于5～8m或垂直距离为0.1～0.5m、上下伽马曲线幅值均超过70api时，调整钻头沿原钻进方向工具面向角180
°
钻进；
[0033]
当钻头从煤层钻进到煤层底板时，上下伽马曲线幅值均逐渐变大且下伽马曲线幅值先增大，并且钻遇距离逐渐增大，当钻遇距离小于5～8m或垂直距离为0.1～0.5m、上下伽马曲线幅值均超过70api时，调整钻头沿原钻进方向仪器工具面向角180
°
钻进；
[0034]
当钻头顺煤层钻进时，若上下伽马曲线幅值均超过70api，则说明钻头进入煤层顶/底板；若上下伽马曲线幅值均小于50api时，则说明钻头顺煤层钻进。
[0035]
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0036]
本发明方法利用方位伽马地质导向方法进行地质导向钻进，从而确定合理的钻进轨迹，通过在钻进过程中实时调整钻进轨迹，有效解决了实际施工过程中钻进轨迹无法实时监测，且钻进轨迹调整过程繁琐、不直观和有效性不足的问题，采用本发明方法，钻头对目标层位的钻遇率达到95％以上，从而有效减少了钻进时间，提高了钻进效率，可有效降低施工企业的支出。
附图说明
[0037]
图1为本发明方法的流程示意图；
[0038]
图2为本发明的地层吸收系数与伽马射线强度关系示意图；
[0039]
图3为本发明的方位伽马地质导向中钻头到界面的距离示意图；
[0040]
图4为本发明的地质导向钻进轨迹示意图；
[0041]
图5为本发明实施例1得到的上下伽马曲线幅值及钻进轨迹；
[0042]
图6为实施例2中随钻方位测井仪到钻头的距离为1米时得到的上下伽马曲线幅值及钻进轨迹。
[0043]
图7为实施例2中对水平井水平段进行多簇笼统压裂的效果图；
[0044]
图8为实施例2中对水平井水平段进行多簇暂堵转向分段压裂的效果图。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，以便本领域的技术人员更好的理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0046]
在采用随钻方位测井仪测量的过程中，随钻方位测井仪在钻孔中测量时，伽马曲线幅值除受到煤层伽马射线影响外，还会受到煤层顶/底板岩性、厚度和地层吸收系数的影响。利用设置在随钻方位测井仪上的探头实现方位测量，测量的方位数据分8个扇区记录，然后合成上下左右四个方位自然伽马强度测量值实时上传到地面，可以根据得到的数据实时调整钻头的钻进轨迹，完成钻进。
[0047]
以下对本技术所涉及的术语加以解释：
[0048]
钻遇距离：钻头沿钻进方向到煤岩界面的距离。
[0049]
垂直距离：钻头到煤岩界面的垂线距离。
[0050]
工具面向角：是指造斜工具下到井底以后，工具面所在的角度。
[0051]
煤岩界面：煤层顶/底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层，按照沉积顺序，在下常情况下，位于煤层之下，先于煤层生成的岩层是底板；位于煤层之上，在煤层形成之后的岩层叫顶板，煤层与岩层的交界面称为煤岩界面。
[0052]
实施例1
[0053]
遵循上述技术方案，本实施例提供了一种随钻方位伽马地质导向钻进轨迹确定方法，该方法包括以下步骤：
[0054]
步骤1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定目标矿区内的伽马射线强度地层吸收校正系数；收集的勘探数据具体包括目标煤层的厚度、目标煤层顶/底板厚度、布置在钻头上的随钻方位测井仪到钻头的距离、测量间距、煤岩界面与仪器的夹角、地层倾角、地层吸收系数、开孔点处探测器到煤岩界面距离等。
[0055]
在本实施例中，首先建立一个三层的地层模型进行模拟实验，设煤层顶板厚度为5m，煤层底板厚度为3m，煤层厚度为5m，随钻方位测井仪到钻头的距离lac为1m，开孔点处探测器到煤岩界面距离d＝2m，测量间距dep为0.3m，地层吸收系数ac为0.15，位置参数η为0，尺度参数σ为1，煤层的自然伽马幅值为15api，煤层顶板的自然伽马幅值为60api，煤层底板的自然伽马幅值为90api，开孔井斜角为0
°
，通过开孔井斜角计算得到的煤岩界面与仪器的夹角为0
°
，其中，煤岩界面与仪器(随钻方位测井仪)的夹角a＝开孔井斜角
‑
地层倾角a
地层
。
[0056]
所述伽马射线强度地层吸收校正系数通过下式确定：
[0057][0058]
式中，j(ac)为伽马射线强度地层吸收校正系数，ac为地层吸收系数，η为位置参数，σ为尺度参数。
[0059]
将前述参数代入以上公式，得出伽马射线强度地层吸收校正系数j(ac)为10.95。
[0060]
步骤2、根据收集到的勘探数据确定目标矿区内的伽马射线强度地层厚度校正系数；所述伽马射线强度地层厚度校正系数根据下式确定：
[0061][0062]
将前述参数代入以上公式，得出伽马射线强度地层厚度校正系数j(h)为4.567。
[0063]
步骤3、根据步骤1确定的伽马射线强度地层吸收校正系数和步骤2确定的伽马射线强度地层厚度校正系数，确定目标矿区内不同数据收集扇区的伽马曲线幅值，所述伽马曲线幅值包括上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值；将得到的上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值进行连线操作，即可得到上伽马曲线和下伽马曲线。
[0064]
所述不同数据收集扇区的伽马曲线幅值根据下式确定：
[0065]
f(s
i
)＝j(h)*j(ac)*n
j
[0066]
式中，f为伽马曲线幅值，单位为api，s
i
为第i个数据收集扇区的伽马计数值，且i为取值范围为1～8的整数，n
j
为在s
i
数据收集扇区内的探测深度j的伽马射线强度计数值；
[0067]
在煤层气勘探开发中，随钻方位测井仪顺着煤层钻进，通常煤层顶/底板的天然放射性与煤层的差异较大，因此，当钻头遇到煤岩界面时，能够通过上下伽马曲线幅值的变换顺序及测斜数据，判别煤岩界面，从而及时调整钻头方向，维持顺煤层钻进，上面公式中，在煤层厚度、煤层顶/底板厚度固定的情况下，j(h)和j(ac)即为固定值，但是n
j
为变量，所以伽马曲线幅值为随着n
j
变化而发生变化的变量，n
j
可以通过下式求得，
[0068][0069]
其中，g
1j
、g
2j
、g
3j
、g
4j
分别为随钻方位测井仪在深度j且工具面向角为0
°
、90
°
、
180
°
、和270
°
的伽马射线强度计数值的贡献值，θ为随钻方位测井仪的工具面向角，单位为
°
，v为随钻方位测井仪的钻进速度，单位为m/s，r为随钻方位测井仪的转速，单位为r/s。
[0070]
步骤4、根据收集到的勘探数据确定钻头到煤岩界面的钻遇距离和垂直距离；
[0071]
l＝d/sin(α)
‑
l
ac
[0072]
l
c
＝l
·
sin(α)
[0073]
d
n 1
＝d
n
‑
dep
·
sin(α)
[0074]
其中，α＝α
地层
‑
dev
n
[0075]
式中，l为钻头到煤岩界面的钻遇距离，单位为m；l
c
为钻头到煤岩界面的垂直距离，单位为m；l
ac
为随钻方位测井仪到钻头的距离，单位为m；d为开孔点处探测器到煤岩界面距离，单位为m；α为煤岩界面与仪器的夹角，单位为
°
；dep为测量间距，单位为m；n为测量次数，n为≥1的正整数，dev
n
为随钻方位测井仪第n次测量的测量倾角，单位为
°
，取值范围为0～360
°
；a
地层
为地层倾角，单位为
°
，取值范围0～360
°
；d
n
为第n次测量时探测器到煤岩界面距离，单位为m，d
n 1
为第n 1次测量时探测器到煤岩界面距离，单位为m。
[0076]
步骤5、根据步骤3得到的上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值，以及步骤4得到的钻遇距离和垂直距离，确定地质导向钻进轨迹。
[0077]
当钻头从煤层钻进到煤层顶板时，上下伽马曲线幅值均逐渐变大且上伽马曲线幅值先增大，并且钻遇距离逐渐增大，当钻遇距离小于5～8m或垂直距离为0.1～0.5m、上下伽马曲线幅值均超过70api时，调整钻头沿原钻进方向工具面向角180
°
钻进；
[0078]
当钻头从煤层钻进到煤层底板时，上下伽马曲线幅值均逐渐变大且下伽马曲线幅值先增大，并且钻遇距离逐渐增大，当钻遇距离小于5～8m或垂直距离为0.1～0.5m、上下伽马曲线幅值均超过70api时，调整钻头沿原钻进方向仪器工具面向角180
°
钻进；
[0079]
当钻头顺煤层钻进时，若上下伽马曲线幅值均超过70api，则说明钻头进入煤层顶/底板；若上下伽马曲线幅值均小于50api时，则说明钻头顺煤层钻进。
[0080]
按照上述方法计算得到不同数据收集扇区的伽马曲线幅值，所述的伽马曲线幅值包括上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值，进而得到钻进轨迹曲线，结果如图5所示，从图中可以看出，开孔后，钻头逐渐调整轨迹向顶板钻进，当钻进深度达到50m时，随钻方位测井仪测量到的测量倾角(即图中的井斜角)dev
n
为2.5
°
，当随钻方位测井仪到钻头的距离l
ac
＝1m时，钻头到煤岩界面的钻遇距离l大于l
ac
，上下伽马曲线幅值均为15api，上下伽马曲线幅值均小于50api时，说明钻头顺煤层钻进。
[0081]
当钻进深度达到70m时，测斜仪显示的测量倾角为4
°
，随钻方位测井仪显示下伽马曲线幅值为15api，而上伽马曲线幅值为30api，钻头到煤岩界面的钻遇距离为l
70
＝0.5m，由曲线值及钻头到煤岩界面的钻遇距离分析可知，上伽马曲线幅值大于下伽马曲线幅值且钻头到煤岩界面的钻遇距离减小，说明钻头正逐渐靠近煤层顶板，但是上下伽马曲线幅值均小于50api时，说明钻头顺煤层钻进。
[0082]
当钻进深度达到85m时，测斜仪显示的测量倾角为5
°
，随钻方位测井仪测量显示上下伽马曲线幅值均为60api，钻头到煤岩界面的钻遇距离为l
85
＝2.1m，由曲线值及钻头到煤岩界面的钻遇距离分析可知，说明钻头已进入煤层顶板中。
[0083]
当上下伽马曲线幅值均超过70api时，调整钻头沿原钻进方向仪器工具面向角180
°
钻进，使钻进轨迹重新回到煤层。
[0084]
当钻进深度达到270m时，测斜仪显示的测量倾角为
‑5°
，随钻方位测井仪测量显示上下伽马曲线幅值均为60api，钻头到煤岩界面的钻遇距离为1.2m，由曲线值及钻头到煤岩界面的钻遇距离分析可知，钻头依然处于煤层顶板中且逐渐靠近煤层。
[0085]
当钻进深度达到290m时，测斜仪显示的测量倾角为
‑6°
，随钻方位测井仪测量显示下伽马曲线幅值为30api，而上伽马曲线幅值为40api，钻头到煤岩界面的钻遇距离为1m，由曲线值及钻头到煤岩界面的钻遇距离分析可知，钻头已进入煤层。
[0086]
当钻进深度达到300m时，测斜仪显示的测量倾角为
‑
6.2
°
，随钻方位测井仪测量显示上下伽马曲线幅值均为15api，钻头到煤岩界面的钻遇距离为2m，由曲线值及钻头到煤岩界面的钻遇距离分析可知，钻头仍处于煤层内。
[0087]
当钻进深度达到340m时，测斜仪显示当前测量的测量倾角为
‑
8.2
°
，随钻方位测井仪测量显示上下伽马曲线幅值均为90api，钻头到煤岩界面的钻遇距离为2m，由曲线值及钻头到煤岩界面的钻遇距离分析，可知钻头已进入煤层底板。
[0088]
此时，上下伽马曲线幅值均已经超过70api时，调整钻头沿原钻进方向仪器工具面向角180
°
钻进，使钻头重新回到煤层。
[0089]
采用本发明方法可以得到如图4所示的本发明的地质导向钻进轨迹示意图。应用本发明方法能够实时计算钻头到煤岩界面距离，及时判断及预测钻进顶层状态，第一时间调整轨迹向目标方向钻进，提高了钻遇率及钻井效率，避免现有钻进过程中出现的无效钻进。
[0090]
同样工况下，采用现有的常规方法进行钻进，需要10天能够完成1500m水平井的钻进，而采用本发明方法能够提前5天完成钻进，效率提升达到一倍，大大缩短了工期，提高了施工效率，减少了企业的成本。
[0091]
实施例2
[0092]
在本实施例中，目标矿区为淮北某矿区，该矿区是我国典型的高瓦斯突出矿区，地质构造复杂，瓦斯灾害严重，曾发生过多起瓦斯突出和爆炸事故，因此，采煤前开展瓦斯预抽极为必要。通常井下常规采用底板岩巷穿层钻孔或煤巷顺层水平钻孔预抽瓦斯，由于煤层碎软低渗，单孔瓦斯抽采量低，抽采达标时间长，采掘接替矛盾十分突出。初期采用垂直压裂直井进行地面煤层气抽采，取得了一定的效果，但是该方式存在抽采时间长、单井控制面积小、外围工程量大等缺陷。
[0093]
因此，对目标矿区前期的勘探井、煤层气开发井的数据进行了收集，选择8年后的采煤区域施工顶板水平井。
[0094]
本实施例中提供了一种碎软低渗煤层顶板或底板分段压裂水平井煤层气抽采方法，具体包括以下步骤：
[0095]
步骤s1、由于目标矿区前期地质勘探数据较少，勘探孔平均井距为400～500m，并且无工作面全覆盖要求，因此，对于目标矿区，确定水平井井型为u型。
[0096]
步骤s2、根据收集到的勘探数据确定水平井井位；
[0097]
保证水平井水平段所处的煤层顶板等高线应比直井井位所处的煤层顶板等高线高出5m，以利于后期排水采气。
[0098]
步骤s3、根据前期收集到的目标矿区的勘探数据，确定淮北矿的井田内二叠系含煤19～58层，可采及局部可采煤层共8层，其中，上部的3、4、5、6、7煤层为薄煤层，灰分高，煤
层稳定性较差，仅可局部可采，平均可采总厚度为31.75m。8、9、10煤层为该矿区的主采煤层。8煤层与9煤层在纵向上距离较近，所以将8煤层和9煤层作为本次煤层气开发的目标煤层，水平井布置在8煤顶面以上的煤层顶板中。
[0099]
在本实施例中，采用三维压裂数值模拟软件mfrac suite进行了压裂模拟试验，将水平井水平段布置在煤层顶板中，以获取水平井水平段与煤层顶面距离为0.5m～8m时压裂缝的延伸数据，结果如下：
[0100]
在水平井水平段与煤层顶面距离为0.5m时，压裂缝半长为：91.23米，压裂缝总高度为：55.297米，煤层顶面以上裂缝高度为：29.702米，煤层顶面以下压裂缝高度为：25.595米；
[0101]
在水平井水平段与煤层顶面距离为1.0m时，压裂缝半长为：86.109米，压裂缝总高度为：58.964米，煤层顶面以上裂缝高度为：31.915米，煤层顶面以下压裂缝高度为：27.049米；
[0102]
在水平井水平段与煤层顶面距离为2.0m时，压裂缝半长为：85.132米，压裂缝总高度为：61.068米，煤层顶面以上裂缝高度为：33.084米，煤层顶面以下压裂缝高度为：27.984米；
[0103]
在水平井水平段与煤层顶面距离为4.0m时，压裂缝半长为：80.155米，压裂缝总高度为：66.728米，煤层顶面以上裂缝高度为：36.361米，煤层顶面以下压裂缝高度为：30.367米；
[0104]
在水平井水平段与煤层顶面距离为8.0m时，压裂缝半长为：74.356米，压裂缝总高度为：74.621米，煤层顶面以上裂缝高度为：41.161米，煤层顶面以下压裂缝高度为：33.46米。
[0105]
由上述数据可以看出，将水平井水平段布置在煤层顶板中，裂缝能够跨过煤层与煤层顶板的界面实现穿层扩展，从而沟通下部的煤层，为煤层气进入井筒提供通道。
[0106]
当水平井水平段与煤层顶面的距离为0.5m向8m增加时，裂缝高度小幅度增加，并且煤层顶面以上的裂缝高度也逐渐增大，其对于煤层气渗流进入水平井水平段的井筒帮助不大。
[0107]
当水平井水平段与煤层顶面的距离小于0.5m时，水平井水平段钻进时易钻入目标碎软煤层，一方面易发生埋钻、卡钻等井下事故，另一方面也易污染煤层。
[0108]
当水平井水平段与煤层顶面的距离大于8m时，压裂时煤层顶面以上的无效裂缝长度将大幅度增加，会使压裂施工时的无效投入增加，另一方面距离越大，水平井水平段井筒与煤层间的地层情况也会更加复杂，地层间接触界面增多，增大水力压裂裂缝沟通煤层的难度。
[0109]
此外，水平井水平段与煤层顶面的距离越小，裂缝从顶板起裂后越能快速穿层扩展进入下部煤层，裂缝穿层扩展时间越短，并且煤层顶面以上裂缝高度越小，即产生的无效裂缝的长度越小。
[0110]
本实施例中预设煤层顶面以下裂缝高度h
coal
为15m，这是因为，在目标区域内8煤层顶面至9层煤底面的总厚度平均约为15m，当煤层顶面以下裂缝高度≥15m时，能够为8煤层和9煤层的煤层气流动提供通道。预设压裂缝半长l为80～100m，这是由于结合该矿区以往施工经验和产能数值模拟，当裂缝半长在该区间内时能够获得较好的抽采效果。
[0111]
为使裂缝长度和煤层顶面以上裂缝高度达到预设值，水平井水平段与煤层顶面的距离应小于4.0m，并且为促进裂缝从煤层顶板向下部煤层中延伸。
[0112]
因此，在本实施例中，水平井水平段与煤层顶/底面的垂直距离设定为0.5～2.0m。作为优选，水平井水平段与煤层顶/底面的垂直距离为1.5米。
[0113]
步骤s4、结合中国地应力分布图，根据交叉偶极子声波测井解释得到的矿区地应力方向，将水平井水平段布设方位角设置为0
°
。
[0114]
步骤s5、完成直井钻井，完成水平井一开、二开钻井；；
[0115]
在本实施例中，直井属于煤层气参数井和生产井，也是后期水平井的排采井，直井的设计井深为816.00m，实际完钻井深806.00m。在钻井的过程中，需要获取煤层的埋深、厚度、结构等质参数，并完成煤层气含量和注入/压降试井测试。
[0116]
直井采用二开井身结构。一开井深256.50m，二开钻至井深806.00m完钻。完钻后下入ф177.8mm生产套管并固井。
[0117]
为便于后期水平井对接和扩孔造穴作业，在724.9m～733.15m处采用玻璃钢套管完井，并且对726.65～731.15m处共计4.50m进行扩孔造穴，穴的直径为0.5m。
[0118]
然后依次施工导眼井、进行随钻测井、确定导向层位、填埋导眼井，并在侧钻至着陆点后下套管固井；为保证水平井水平段与煤层顶/底面的垂直距离为1.5m左右，在施工过程中，先钻斜导眼井探测煤层的位置，以实现水平井水平段钻进时着陆点的精确控制。
[0119]
步骤s6、利用随钻方位伽马地质导向钻进轨迹确定方法进行水平井水平段地质导向钻进，实时调整水平井水平段的钻进轨迹，使钻头的钻进轨迹位于目标煤层中，并使水平井水平段与煤层顶/底面之间保持步骤s3所确定的垂直距离；
[0120]
包括以下子步骤：
[0121]
步骤s6.1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定目标矿区内的伽马射线强度地层吸收校正系数；
[0122]
步骤s6.2、根据收集到的勘探数据确定目标矿区内的伽马射线强度地层厚度校正系数；
[0123]
步骤s6.3、根据步骤s6.1确定的伽马射线强度地层吸收校正系数和步骤s6.2确定的伽马射线强度地层厚度校正系数，确定目标矿区内不同数据收集扇区的伽马曲线幅值，所述伽马曲线幅值包括上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值；
[0124]
步骤s6.4、根据收集到的勘探数据确定钻头到煤岩界面的钻遇距离和垂直距离；
[0125]
步骤s6.5、根据步骤s6.3得到的上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值，以及步骤s6.4得到的钻遇距离和垂直距离，确定地质导向钻进轨迹。
[0126]
在本实施例中，在使用随钻方位测井仪进行水平井水平段地质导向钻进时，将随钻方位测井仪设置在钻铤上，获得实时伽马曲线幅值，所述伽马曲线幅值包括上伽马曲线幅值和下伽马曲线幅值，具体结果参见图6，需要说明的是，在图6中深度单位为百米，如图6所示，钻头首先顺煤层钻进，当钻进深度达到700米左右时，上下伽马曲线幅值均出现逐渐变大，且上伽马曲线幅值先于下伽马曲线幅值变大，在此过程中，钻遇距离先减小后增大，指示此时钻头钻遇煤岩界面，在上下伽马曲线幅值均达到约78api、钻进深度达到800米左右时，上下伽马曲线幅值不再发生变化，说明此时钻头已经穿出煤层并在煤层顶板中钻进，此时需要对钻头的钻进轨迹进行调整，沿原钻进方向仪器工具面向角180
°
钻进。
[0127]
当钻进深度为800～2850米时，上下伽马曲线幅值并未发生变化，指示此时钻头仍在煤层顶板中钻进。
[0128]
当钻进深度达到2850～2950米时，上下伽马曲线幅值从约78api逐渐变为小于20api，且下伽马曲线幅值先于上伽马曲线幅值变小，在此过程中，钻遇距离先减小后增大，上/下伽马曲线幅值出现明显降低，说明此时钻头进入了煤层。
[0129]
当钻进深度达到2950～3300米时，上下伽马曲线幅值保持不变，指示此时钻头仍在煤层中钻进。
[0130]
当钻进深度超过3300米时，上下伽马曲线幅值再次出现逐渐变大且下伽马曲线幅值先于上伽马曲线幅值变大，指示此时钻头钻遇煤层底板，在上下伽马曲线幅值均达到120api左右，上下伽马曲线幅值不再发生变化，指示此时钻头在煤层底板中钻进，需要对钻头的钻进轨迹进行调整。
[0131]
实际施工中，根据经验，当顺煤层钻进时，若上下伽马曲线幅值均超过70api，则说明钻头进入煤层顶/底板；若上下伽马曲线幅值均小于50api时，则说明钻头顺煤层钻进，或者当钻遇距离小于5～8m或垂直距离为0.1～0.5m时，需要调整钻头的钻进方向。
[0132]
步骤s7、对水平井水平段进行分段封隔、向煤层方向实施定向射孔或多簇定向射孔，然后进行多簇暂堵转向分段压裂施工；
[0133]
在本实施例中，要布设的水平井水平段的长度约为800m，设置的压裂段间距为80m，每段内暂堵射孔簇为3簇，簇间距为20m，第一个桥塞下入位置距离直井井筒20m。
[0134]
在分段压裂施工过程中，水平井水平段的第一段采用电缆泵送桥塞射孔联作方式进行射孔，桥塞到达设计井深后，打压测试5min，若压力未降低，则第一段射孔簇坐封完成；然后上提射孔枪点火射孔；继续上提射孔枪至第一段第二簇的射孔位置，点火射孔；继续上提射孔枪至第一段第三簇的射孔位置，点火射孔，共计射孔3簇，每段射孔1.5m，射孔密度为14孔/米。射孔成功后，泵注前置液、携砂液和顶替液，进行第一段的压裂施工，前置液比例为40％，压裂液配方为：清水 1％kcl 0.05％杀菌剂，支撑剂为兰州石英砂，压裂液注入排量为10m3/min，平均砂比为为10～15％。
[0135]
完成所有压裂段的压裂施工后，水平井水平段共计压裂9段27簇。
[0136]
为验证注入排量变化对压裂缝的影响，进行了对比实验，结果如图7和图8所示，其中，图7给出了以30ml/min的恒定排量注入时的裂缝形态，图8给出了初始排量为30ml/min，煤层破裂后30s立即切换到20ml/min时的裂缝形态。
[0137]
从对比结果可以看出，相对于常规的多簇笼统压裂施工，在多簇暂堵转向分段压裂施工中，前置的液初始阶段注入排量11～15m3/min，随后降至8～10m3/min，从而可以实现“大排量促进裂缝穿层、中低排量促进裂缝均匀扩展”的目的。在两种注入模式下，压裂缝均实现了跨煤岩界面的穿层扩展，但是在以30ml/min的恒定排量注入的情况下，煤层顶板内的裂缝面积小，而当初始排量为30ml/min，煤层破裂后30s立即切换到20ml/min时，煤层顶板和煤层内的裂缝发育更加充分，裂缝面积更大，更有利于后期排采。
[0138]
步骤s8、完成多簇暂堵转向分段压裂施工后进行返排、通洗井作业，然后进行煤层气排水采气。
[0139]
步骤s8.1、放喷返排作业结束后，下入磨铣管柱将桥塞统一钻铣，将水平井水平段的所有桥塞全部磨铣结束后，继续下磨铣管柱至水平井人工井底，正循环1.5倍水平井井筒
容积的清水，然后提出磨铣管柱；
[0140]
步骤s8.2、对水平井筒进行循环洗井作业，观察出口返出液情况至进出口水质一致，且出口液体干净无杂质污物，停止洗井作业；
[0141]
步骤s8.3、按照排采设计规范要求，安装水平井排采设备，对水平井进行排采作业。