煤层气水平井水平段出层后选择追层或侧钻的方法技术领域
本发明属于煤层气开发领域，具体涉及一种煤层气水平井水平段出层后选择追层
或侧钻的方法。
背景技术
目前煤层气水平井钻井作业过程中，一般依据仪器随钻测量的上伽玛和下伽玛差
值(EM-MWD)或深浅电阻率差值(LWD)等判断钻头与煤层的关系，利用井斜、方位等数据调整
井眼轨迹，实现井眼轨迹准确追踪煤层。但仪器测量一般存在很大的盲区，此外邻井资料缺
乏、地震资料精度欠缺、地质构造复杂多变等因素，导致施工中无法保证轨迹始终在煤层中
穿行，此时便存在调整轨迹追层或退回某个位置重新侧钻的两难选择。
水平段施工中，一旦出层后，无论是直接追层或直接侧钻，均可能因选择不当而额
外增加钻井周期，浪费钻井成本，降低煤层钻遇率，甚至因盲目追层而造成的钻井风险，目
前在施工过程中多为人为经验判断，缺少可复制性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤层气水平井水平段出层后选择追层或
侧钻的方法，可利用公式计算预估追层工期，将其与侧钻时间所需工期相比较，合理选择下
步施工方案。
为此，本发明的技术方案如下：
一种煤层气水平井水平段出层后选择追层或侧钻的方法，包括如下步骤：
1)利用如下公式计算追层所需时间T追：
T追＝T定′+T复′+T接′
＝10×(α+β)×T定/b+5×sin1°×(α2+α×b)×T复/(b×sinβ)+10×(α+β)×T接/(b
×h)+5×sin1°×(α2+α×b)×T接/(b×h×sinβ)
式中：T定′为定向调整段所需钻时；T定为当前井段在泥岩中定向钻进的平均钻时；
T复′为复合追层段所需钻时；T复为当前井段在泥岩中复合追层段钻进平均钻时；
T接′为出层至回层段因接单根钻杆和测斜总共所需时间；T接为每次接单根钻杆和
测斜平均时间；
α为出层角差，为正数；β为出层后追层的反向角差，为正数；b为煤层水平段每10m
允许的最大井斜变化率(为了解算方便，b也可以取煤层水平段每特定米允许的最大井斜变
化率)；h为单根钻杆的长度；
2)根据侧钻工艺要求，侧钻前几米需控时钻进，根据控时要求，推算在煤层中侧钻
成功所需时间T侧；比较T追与T侧，
当T追＜T侧时，选择追层；
当T追＞T侧时，选择侧钻。
进一步，β＝3～4°。
进一步，b＝2.5～3.5。
该技术方案有效解决了在水平段出层后选择追层还是侧钻的问题，有效避免了追
层到中途出现复杂工况、无效进尺过多、浪费时间过长而再次选择侧钻，以及即使回层后，
因轨迹质量差，后期无法施工等现象。
附图说明
图1为具体实施方式中顶出煤层至回层轨迹调整曲线示意图。
图中：1是示意图轨迹曲线，2是示意图煤层顶板，3是示意图煤层底板，E是示意图
轨迹出层点，F′为轨迹偏离煤层最远点，E′为井斜调整结束点，F是示意图轨迹入层点，α是
示意图出层角差，β为追层角差，也为回层角差。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。
如图1所示，一种煤层气水平井水平段出层后选择追层或侧钻的方法，包括如下步
骤：
1)根据随钻及邻井资料，确定出层方向，计算出层角差α；出层后以反向角差β追
层；出层角差α为出层时井斜角与地层倾角之差；优选，β＝3～4°，在本次实施时，选用β＝
3°；
记煤层水平段每10m允许的最大井斜变化率为b；将井斜调整至反向角差β所需进
尺，即定向调整段，记定向调整段长度为EE′，EE′＝10×(α+β)/b；优选，b＝2.5～3.5，在本
次实施时，选用b＝3；
记当前井段在泥岩中定向钻进的平均钻时为T定，计算出定向调整段所需钻时T定′
为：
T定′＝EE′×T定
＝10×(α+β)×T定/b
2)将井斜调整为与地层倾角相同时(即图1的F’)，轨迹偏离煤层的最大距离记为
H；
H＝5×sin1°×(α2+α×b)/b
注：H的计算方法为：
第一个10米轨迹偏离煤层的垂直高度为10×sin1°×α(偏离1°时，10m轨迹偏离煤
层的垂直高度为10×sin1°)，第二个10米偏离煤层垂厚为10×sin1°×(α-b)，则第n+1个10
米偏离煤层垂厚为10×sin1°×(α-b×n)
因此，在n+1个10米时，轨迹总偏离煤层垂厚为：
H′＝10×sin1°×α+10×sin1°×(α-b)+……+10×sin1°×(α-b×n)
＝10×sin1°×(n+1)×(2α-b×n)/2
当井斜调整至与地层倾角相同时，α-b×n＝0
则n＝α/b
将n＝α/b代入H′，得出当井斜调整至与地层倾角相同时轨迹偏离煤层垂厚H：
H＝5×sin1°×(α2+α×b)/b
3)当钻进轨迹调整为以反向角差β稳斜复合钻进，直到回层所需进尺，即复合追层
段，记复合追层段长度为EF′；
E′F＝H/sinβ
＝5×sin1°×(α2+α×b)/(b×sinβ)
记当前井段在泥岩中复合追层段钻进平均钻时T复，计算复合追层段所需钻时T复′：
T复′＝E′F×T复
＝5×sin1°×(α2+α×b)×T复/(b×sinβ)
4)根据定向调整段和复合追层段所需总进尺，推算需接单根钻杆次数和中途测斜
次数为：
(EE′+E′F)/h
＝〔10×(α+β)/b+5×sin1°×(α2+α×b)/(b×sinβ)〕/h
＝10×(α+β)/(b×h)+5×sin1°×(α2+α×b)/(b×h×sinβ)
其中，h为单根钻杆的长度；
根据现场实际情况，取每次接单根钻杆和测斜平均时间T接，计算出层至回层段因
接单根和测斜总共所需时间T接′：
T接′＝(EE′+E′F)×T接′/h
＝10×(α+β)×T接/(b×h)+5×sin1°×(α2+α×b)×T接/(b×h×sinβ)
5)计算追层所需时间：
T追＝T定′+T复′+T接′
＝10×(α+β)×T定/b+5×sin1°×(α2+α×b)×T复/(b×sinβ)+10×(α+β)×T接/(b
×h)+5×sin1°×(α2+α×b)×T接/(b×h×sinβ)
根据侧钻工艺要求，侧钻前几米需控时钻进，根据控时要求，推算在煤层中侧钻成
功所需时间T侧；
当T追＜T侧时，选择追层；
当T追＞T侧时，选择侧钻。
在考虑选择侧钻还是追钻时，还需综合考虑出层段对煤层进尺、煤层钻遇率、钻井
后续施工、后期其他作业的影响；本发明提供的方法仅是单纯从时间角度考虑的结果，但是
这种方法为快速、准确判断提供基础。