煤层气01井钻井地质设计Word格式.docx
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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
第四系
Q
0～30
第三系
上第三系
N
0～157
下第三系
E
0～148
中
三
叠
中统
缺失
关岭组T2g
>
500
下统
永宁镇组
上段T1y2
约250
下段T1y2
190～205
飞仙关组
第四段T1f4
36～86
第三段T1f3
35～85
第二段T1f2
139～205
第一段T1f1
75～145
卡以头组T1k
81～125
上
古
二
上统
龙潭组
上段P2l3
41～106
中段P2l2
60～119
下段P2l1
59～146
玄武岩组P2β
234～460
茅口组P1m
318～634
栖霞组P1q
37～112
梁山组P1l
61～116
石
炭
C3
70～125
C2
30～65
C1
240
泥盆系
D3
334
D2
423
中元
古界
昆阳群Pt2
70
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
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
组
底界深度（m）
厚度
（m）
10
不整合接触
防塌、防漏
三叠系
下统
T1y
16
6
断层接触
防斜、防卡防漏、防涌
T1f
340
324
假整合接触
卡以头组
T1k
445
105
整合接触
二叠系
上统
龙潭组
T1l
650
205
防斜、防涌防漏
玄武岩组
T1β
660
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，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。
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
Wad
Ad
Vdaf
7-1
0.60
24.31（103）
24.83（99）
0.18（61）
56.56
1.38
1.390
JM
7
0.81
21.86（184）
22.59（181）
0.19（115）
60.00
1.34
1.504
9
0.90
16.02（474）
22.09（454）
0.20（306）
64.84
1.33
1.437
11
0.84
22.27（315）
21.29（315）
0.17（177）
61.51
1.36
1.446
13
0.79
22.91（123）
23.72（122）
0.16（78）
58.34
1.37
1.529
14
0.91
22.83（295）
20.45（294）
0.25（182）
60.83
1.41
SM
15
21.39（454）
20.60（402）
1.40（254）
61.88
1.51
20.55（503）
19.94（487）
1.28（321）
63.1
1.58
17
0.75
22.47（181）
19.39（178）
0.98（119）
62.03
1.40
1.486
19
0.82
21.13（335）
18.84（332）
3.65（216）
63.48
1.42
1.67
21
25.49（508）
19.34（505）
4.29（316）
59.6
1.45
1.61
23
26.20（304）
20.27（296）
5.22（204）
58.35
1.46
1.701
24
29.07（202）
21.17（202）
6.50（113）
55.64
1.581
4.2.3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、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
C9
C16
C21b
底界深度
510
580
610
厚度
2.85
3.30
4.40
4.3煤层含气性及分布规律
4.3.1煤层含气性显示
恩洪矿区在以往煤炭勘探中，发现了６个钻孔有煤层气显示。
如清水沟井田42/CK6孔有煤层气逸出，孔口用火柴点燃，火焰高达2—3米；
同时探煤钻具提至地面时，煤层气将煤芯从取煤管中冲出；
煤芯刚从钻具中取出时，可听见煤层气嗤嗤逸出声，并常见沿裂缝带不断有气泡涌出的现象。
有一些生产矿井中也有大量的瓦斯涌出现象，井下低洼积水处不断有涌出的气泡，显示煮沸现象。
经常发生井下煤与瓦斯突出，及瓦斯燃烧与爆炸事故，矿区内绝大多数生产矿井为高沼矿井。
4.3.2含气量分布特征
通过对恩洪矿区内煤田勘探钻孔煤层气样中甲烷成份含量大于或等于70%样品，进行分勘查区或构造单元统计，其结果是各勘查区煤层气含量最小值为0.18～7.79m3/t，最大值为3.92～31.71m3/t，平均值为3.32～20.13m3/t之间。
恩洪矿区煤层气含量为0.45～30.23m3/t,平均为7.37m3/t，显示出恩洪矿区煤层气开发前景较好。
恩洪矿区随埋深的增加，煤层气成分含量呈现规律性的变化，自上而下按其成分不同，可分为三个带：
①氮气带：
N2≥70%，CO2≤20%，CH4≤10%,煤层垂深一般为0～100米。
②氮气—沼气带：
N2<
70%，CH4<
70%,一般埋深为100～140米。
③沼气带：
CH4≥70%,垂深一般大于140米。
4.3.3煤层气含量与埋深关系
恩洪矿区煤层气含量变化大，根据多年的煤田地质勘探和煤矿生产井的实践认识，以及近年来的研究成果，总结得出该区煤层气含量具有一定的规律性。
总的看来，煤层气含量与埋深呈正相关系，即煤层气含量开始时随着深度的增加而逐渐增大，但增加到一定程度，煤层气含量则不再增加。
这一结论与与模拟试验的结果相一致。
4.3.4主要煤层含气量特征
恩洪矿区主要煤层平均气含量6.40～9.65m3/t，一般大于8m3/t。
气含量与埋深在各勘查区表现正或负相关，其中表现为负相关的有：
中段南部普查区、老书桌井田，其余地域以正相关为主，相关系数绝对值变化在0.13～0.95之间，一般在0.13～0.21之间，表明两者关系不甚明显，其干扰因素较多特点，因此，依据各区域甲烷梯度变化值推测制作煤炭予测区含量等值线仅供参考。
但在无煤层气样点勘查区和样点较少的浅部区域，根据相关类比，其可靠程度较高。
该煤层气含量的富集区主要分布于恩洪矿区清水沟井田的东部、7井田和老书桌井田（东西两侧高、中部低），其它勘查区也有部份小片富集区分布，一般在中深部较多。
（1）Ｃ9煤层含气量
该煤层在本区广泛分布，为恩洪矿区主要煤层。
各勘查区平均气含量6.40～9.65m3/t，一般大于8m3/t。
气含量与埋深在各勘查区表现正或负相关，相关系数绝对值变化在0.13～0.95之间，一般在0.13～0.21之间，表现两者关系不甚明显，其干扰因素较多的特点。
该煤层气含量的富集区主要分布于恩洪矿区清水沟井田的东部、7井田和老书桌井田（东西两则高、中部低），其它勘查区也有部份小片富集区分布，一般在中深部较多。
（2）C16煤层含气量
该煤层本区广泛分布，为主要煤层之一。
各勘查区平均气含量7.92～10.33m3/t，变化幅度不大。
气含量与埋深以负相关为主，如老书桌井田、清水沟井田。
相关系数的绝对值在0.10～0.61之间，平均0.38，表明有一定相关性。
该煤层气含量富集带分布与Ｃ9煤层相似。
（3）C21b煤层含气量
该煤层在本区广泛分布，煤层气平均含量5.24～7.86m3/t，与埋深关系基本表现为相关系数绝对值变化在0.13～0.67之间，一般在0.13～0.21之间，表明两者关系不甚明显，其干扰因素较多的特点。
4.4地质录井项目及要求
由于本区构造比较复杂，为了高质量的建立本井的地层剖面和获得更多的地质信息，为评价本井甚至本区的煤层气开发潜力提供依据，因此参数井要求自二开全井绳索取芯；
第四系原则上不要求捞砂样，但必须判定基岩界面，进入基岩至一开完钻，要求每1米捞1包砂样，并做好鉴定，建立地层剖面。
4.4.1岩芯编录
岩芯编录除按煤田地质所要求的内容外，还应特别注意岩层中每组裂隙的发育情况，包括倾向、倾角、结构面形态、裂隙长度、张开宽度、充填物、充填类型及裂隙组合类型，研究裂隙与钻井液消耗量的关系，统计岩石RQD值。
4.4.2煤芯编录
煤芯编录除按煤田地质所要求的内容及上述岩芯编录的要求外，应详细描述和统计煤芯中面割理、端割理及割理面的密度、视倾角、充填物及充填程度、割理组合类型，同时提出煤层结构柱状。
具体要求煤芯描述以下内容：
①煤层结构
②宏观煤岩成分及特征
③宏观煤岩类型及特征
④煤的结构、构造及其物理性质（颜色、光泽、硬度、强度、断口等）
⑤煤的裂隙（内生、外生）发育情况、含有物（包体、结核、化石）、火焰试验等
⑥顶、底板岩芯要特别注意描述其裂隙发育特征
4.4.3钻时录井
①间距要求：
全井自二开每1米记录1个点，临近目标煤层和煤层为0.5米记录一点。
②要随时记录钻时突变点，以便及时发现煤层，卡准煤层深、厚度等。
③尽量保持钻井参数的相对稳定，以便提高钻时参数反映地层岩性的有效性，并记录造成假钻时的非地质因素。
④必须经常核对钻具长度和井深，每打完一个单根和起钻前必须校对井深，井深误差不得超过0.1米。
⑤全井漏取钻时点数不得超过总数的0.5%，目的层井段钻时点不得漏取。
4.4.4钻井液录井
（1）要求每8小时做一次全性能测定；
每2小时测定一次一般性能（密度、粘度）。
（2）煤层井段或发现气体显示异常时，要连续测定钻井液密度、粘度，并做好记录。
（3）取煤芯前，要对钻井液作一次全套性能测定。
4.5简易水文观测
①全井钻探过程中，均要做好简易水文观测，要求每10米记录一次泥浆罐或泥浆池的液面变化，并换算为消耗量。
②每次起钻后，下钻前要测量井筒水位，同时记录有关数据。
③注意记录井漏、井涌层位和当时井深以及井内液面变化情况。
如遇井漏，要测量其漏失量，记录漏失井段；
如遇井涌，要测量井涌层的压力和涌出量，并取水样测定水质类型、总矿化度、氯根含量等。
4.6构造
恩洪矿区主体为一轴向北北东～近南北向的大型复向斜构造，其间密集展布的次级向、背斜褶皱构造，并以压扭性、压性主干断裂分隔，以及众多伴生及派生的断裂构造穿插切割。
表明主干构造具有多期性活动及力学性质转化的特点，地质构造较复杂。
（1）褶曲
矿区次级褶曲构造自西向东依次为恩洪复向斜、大水咎背斜、平关～大坪向斜，轴向近南北向，皆向北倾伏，向南跷起，延伸15～30km，展布面积数十至数百公里。
向斜核部出露最新地层为T2g或T1y，背斜轴部最老地层为P2β或P1m层位，两翼地层倾角一般10°
～30°
，唯矿区西北部地层为急倾斜。
恩洪复向斜：
西起富源—弥勒断裂，东至平关—阿岗断裂，两翼宽6～12km，南宽北狭，展布面积约400km2,为矿区主要褶皱构造。
两翼次一级褶曲构造发育。
煤层气勘探区就位于恩洪复向斜西翼，对勘探区造成影响的次级褶曲有：
燕麦山向斜、法乌向斜、九河～新村向斜、朵把朵向斜、墨红～卑舍向斜、独木背斜等；
褶曲延伸方向与主轴线平行，南端与东侧主干断裂锐角相交，褶皱形迹明显，向北逐渐消失。
（2）断裂
本区主干大断裂为富源～弥勒断裂，两侧次级断裂发育，与主干断裂呈锐角相交，远离主干断裂则逐渐消失，其中西侧以压扭性断裂为主，而东侧张扭性断裂较为发育。
煤层气勘探区内，近南北向、北东向压扭、张扭性断裂发育，自北向南依次作右旋雁行斜列展布。
4.7水文地质条件
本区处于高原山区，以中低山为主，一般地形切割较强烈，沟谷发育，排泄条件较好。
煤系及上覆地层T1k、T1f和下伏地层P2β富水性弱，T1y及T2g以灰岩为主，岩溶裂隙较发育，富水性较强，但与煤系地层有数百米的隔水层或弱含水层相隔，对煤系地层影响较小，总体看各水文地质单元地下水力联系不强，水文地质条件属简单类型。
按岩性、岩溶裂隙发育程度及富水性将本区划分为以下含水层：
●栖霞、茅口组（P1q+m）为裂隙岩溶含水层
●峨眉山玄武岩组（P2β）为孔隙裂隙极弱含水层
●龙潭组（P2l）为裂隙弱含水层
●卡以头组下段（T1k1）为裂隙极弱含水层
●卡以头上段与飞仙关组（T1k2+T1f）为裂隙弱含水层
●永宁镇组、个旧组（T1y+T2g）为裂隙岩溶含水层
4.8地球物理测井
（1）地面测井仪器必须使用数控测井仪，同时记录数字文件和模拟曲线。
（2）整个二开井段进行标准测井。
测井项目有：
自然伽码、自然电位、深双侧向、双井径。
深度比例为1：
500。
（3）在煤系地层和甲方现场代表认为有意义的其它井段进行综合测井。
深、浅双侧向、微球形聚焦、自然伽玛、自然电位、双井径、补偿密度、补偿中子、补偿声波和井温（连续或点测，点间距20m），深度比例为1：
200。
（4）在目的煤层上下20米（含煤层）井段测1：
50放大曲线，加密采样点。
（5）井斜测量：
原则上要求全井连续进行井斜测量，包括井斜角和方位角。
如点测，点间距为25米。
（6）生产套管固井后要进行固井质量检查测井。
测井项目有声幅、自然伽玛、磁定位、声波变密度。
深度比例1：
（7）试井前必须进行井径测量。
（8）测井作业规程及其它，均按中联公司颁发的《煤层气井测井作业规程》执行。
4.8地层测试
（1）地层测试目的
①了解主要煤层的裂隙发育情况和煤层渗透率；
②了解主要煤层的地层压力及其边界；
③了解主要煤层的原地应力状况。
（2）地层测试目标煤层
C9、C16、C21b号煤层
（3）地层测试项目
●注入/压降试井
●原地应力测试
（4）地层测试应获取的主要参数
●煤层渗透
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