顺煤层钻进钻屑粒度分布对煤岩天然裂隙发育特征的响应摘要
煤层中天然裂隙的发育程度直接影响煤层气的赋存与渗流能力,同时对煤层气开发时的钻井、压裂和排采效果产生显著的非均质性作用,目前水平井顺煤层段煤层天然裂隙的探查和表征具有极大的困难。本文以鄂东地区的煤岩为研究对象,通过裂隙定量表征、声波测试、钻进实验及基于Rosin-Rammler模型的钻屑分析,系统探究了裂隙参数与声波参数、钻进及钻屑参数的定量关联。结果表明,裂隙线密度ρ1和裂隙面积占比ρ2与平均波速v呈负相关,裂隙发育程度越高,声波传播受阻越显著;钻速w和钻屑速率q与裂隙参数呈弱正相关;钻屑平均粒径d0、中位径d50与裂隙参数呈正相关,与破碎程度指数λ呈负相关关系,而与破碎性指数n无显著关联。现场应用案例中,基于上述研究对地面煤层气井X-2井顺煤层段裂隙发育程度进行了预测,优选出3个适合压裂的区段。最后,依据钻屑特征对裂隙发育程度的响应特征,将煤岩归为三类:第I类煤岩裂隙发育程度低,裂隙类型为外生裂隙与割理共存,钻屑以小粒径为主;第II类煤岩裂隙发育程度中等,裂隙主要为外生裂隙,钻屑粒径分布向粗粒级别偏移;第III类煤岩裂隙发育程度较高,裂隙以密集割理为主,钻屑多为粗颗粒。本研究揭示了顺煤层钻进时煤层裂隙发育程度对的钻屑粒度分布的影响,基于钻屑粒度分布的钻屑录井可作为一种预测含裂隙煤岩的有效辅助方法,为压裂甜点段优选提供科学依据。
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