煤层气水平井导向快速监测技术是煤层气水平井施工中保障地质导向钻井效果的重要技术,是有效提高煤层钻遇率,引导钻头在煤层中顺利钻进的重要手段。目前普遍使用随钻测井工具配合解释软件系统进行导向快速监测,但这种方式成本高昂,不符合国内煤层气低成本开发原则;由于井下测量方式存在测量盲区,当钻头进入煤层后,机械钻速极快,钻头通过测量盲区花费时间极短,远远小于井下数据传输至地面所需时间,因此在地面软件系统响应前,钻头极有可能已经钻出煤层。因此,本文提出了一种适合于煤层气水平井的基于地面测量数据实现导向快速监测的技术手段,通过地面测量间接判识钻头位置地层岩性变化来判断当前层位,同时满足了煤层气水平井导向监测的低成本与快速性需求,通过研究取得如下成果:1.设计并开发了针对煤层气水平井的基于地面测量数据的导向快速监测系统,利用地面仪表与实时数据采集技术,实现了所需地面参数的实时采集分析,通过对地面参数的监测进行地层岩性快速判识,实现了对地质导向的快速监测,有效提高了煤层钻遇率;2.通过对煤层气水平井钻井工艺技术与导向钻井技术进行深入研究,对比评价了基于井下测量数据和基于地面测量数据两种导向监测方式的优劣性,总结出基于地面测量数据的导向监测方式是对于煤层气水平井而言真正快速的导向监测方式,确定了如何利用地面测量实现煤层气水平井导向快速监测的方案,满足煤层气低成本开发需求;3.通过对机械比能与岩石比能理论进行分析研究,建立了机械比能与岩石比能模型,利用地面测量数据得出机械比能与岩石比能,为煤层气水平井导向快速监测多源融合模型奠定了理论基础;4.通过对钻井工程参数研究,优选出最能反映地层性能的参数并将其作为系统监测参数,包括:钻压、钻时、扭矩、转盘转速、机械比能与岩石比能,应用灰色关联聚类算法建立多源信息融合识别模型,利用钻井数据对灰色关联识别模型进行了模拟仿真分析,验证了模型的有效性,为煤层气水平井导向快速监测系统开发提供了理论依据;5.基于导向快速监测技术与灰色关联识别模型完成了煤层气水平井导向快速监测系统技术方案设计,根据监测参数需求完成了硬件仪表装备配套,依据软件系统数据需求分析建立了配套数据库,为实现煤层气水平井导向快速监测提供了数据支撑;6.基于所建立的多源融合模型及配套数据库,完成了煤层气水平井导向快速监测系统软件架构设计与软件系统各功能模块开发,并在沁水盆地两口水平井进行了现场应用,结果表明:该系统在现场运行稳定,根据所采集的地面数据快速判识地层岩性,实现了地质导向快速监测,达到了煤层气水平井钻井现场对地质导向快速监测分析需求。本文所设计并开发的煤层气水平井导向快速监测系统充分发挥了基于地面测量数据进行导向快速监测方法的优势,在满足煤层气水平井低成本开发的基础上,真正实现了导向快速监测,具有较高的应用价值。