引用本文
唐振国, 吕建才. 古龙页岩油水平井随钻导向与钻后评价方法及其应用效果[J]. 录井工程, 2025,36(3): 137-145.
TANG Zhenguo, LYU Jiancai. Methods of guiding while drilling and post drilling evaluation for horizontal wells in Gulong shale oil and their application effects[J]. Mud Logging Engineering, 2025,36(3): 137-145.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2025.03.019  
Permissions
Copyright©2025, 《录井工程》杂志社
《录井工程》杂志社 所有
古龙页岩油水平井随钻导向与钻后评价方法及其应用效果
唐振国①,②, 吕建才①,②
①多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室
②中国石油大庆油田公司勘探开发研究院

作者简介：唐振国 高级工程师,1972年生,1993年毕业于西南石油大学勘查物理专业,硕士,现在中国石油大庆油田公司勘探开发研究院主要从事油田勘探开发一体化研究工作。通信地址：163412 黑龙江省大庆市大庆油田勘探开发研究院非常规勘探研究室。E-mail：tangzg@petrochina.com.cn

收稿日期: 2025-04-29
基金: 中国石油天然气股份公司重大科技专项“陆相页岩油规模增储上产与勘探开发技术研究”（编号：2023ZZ15）
摘要

大庆油田古龙页岩Q9油层下靶层测井曲线纵向特征差异性小,导致水平井钻井跟踪难度大。通过优选和细分核心靶层,明确测井曲线特征,形成了水平井随钻导向方法,入靶相对误差平均1.1‰,核心靶层钻遇率提高到90%以上。同时初步建立适用于古龙页岩油水平井的钻后评价方法,通过水平段地质细分有效指导了压裂设计。该研究成果在古龙页岩油钻井开发中得到全面应用,水平井拉链式整体压裂取得了较好的增产效果。

关键词: 古龙页岩油; 水平井; 随钻导向; 钻后评价; 应用效果; 压裂设计
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Methods of guiding while drilling and post drilling evaluation for horizontal wells in Gulong shale oil and their application effects
TANG Zhenguo①,②, LYU Jiancai①,②
①State Key Laboratory of Continental Shale Oil,Daqing,Heilongjiang 163412,China
②Exploration and Development Research Institute of CNPC Daqing Oilfield,Daqing,Heilongjiang 163412,China
Abstract

The vertical characteristics of the logging curves of the lower target bed in Q9 oil layer of Gulong shale in Daqing Oilfield are small,which make it difficult to track the drilling of horizontal wells. By optimizing and subdividing the core target bed,the logging curve characteristics are clarified,and a method of horizontal well guiding while drilling is formed. The average relative error of entering the target is 1.1‰,and the drilling rate of the core target bed has been increased to over 90%. Meanwhile,a post drilling evaluation method applicable to Gulong shale oil horizontal wells has been preliminary established,which effectively guides the fracturing design through geological subdivision of horizontal sections. The research results have been overall applied in the drilling and development of Gulong shale oil,and the zipper type integral fracturing of horizontal wells has achieved good stimulation effects.

Keyword: Gulong shale oil; horizontal well; guiding while drilling; post drilling evaluation; application effect; fracturing design
0 引言

松辽盆地北部古龙页岩油属于典型的陆相页岩型页岩油[1, 2]。古龙页岩油田勘探开发历程总体上可划分3个阶段。2018-2021年为勘探评价阶段, 部署探井和评价水平井18口, 其中13口井获得高产, 第一年单井平均日产油量均在10 t以上, 2021年在古页A区块Q1-Q4油层规模提交预测储量12.68× 108 t; 2021-2023年为先导试验阶段, 部署5个井组73口水平井, 制定了“ 分批实施, 逐步迭代” 的战略, 探索页岩油配套开发技术, 确定了主体压裂工艺和开发对策, 从水平井压裂投产情况看, 凹陷中心产量优于斜坡区, Q9油层产量高于其他油层; 2023年至今为扩大试验阶段, 基于前期探评井及5个先导井组试验效果, 开辟了Q9油层古页B扩大试验区, 部署54口水平井, 分两批实施, 提交探明储量2.04× 108 t, 首批16口井全面投产均获得高产, 已稳定上产6个月以上, 预计第一年平均单井日产油21.2 t, 实现效益开发[3, 4]。目前古龙页岩油Q9油层进入规模开发阶段, 2024-2025年计划钻井312口, 实现2025年年产油100× 104 t目标。

古龙页岩油富集层厚度大, 平面上发育稳定, 纵向上非均质性强。页岩具有“ 三高一低” 的特征, 即高自然伽马、高声波时差、高中子孔隙度、低密度; 粉砂岩、介壳灰岩、白云岩厚度整体较薄, 相对于页岩具有低自然伽马、高电阻率特征[5]。水平井核心靶层测井曲线整体具有中高自然伽马、中高电阻率特征, 纵向变化幅度小。由于随钻测井曲线只有自然伽马和深、浅电阻率曲线, 井眼轨迹在核心靶层内的位置对测井曲线的变化敏感性较低, 容易造成判断和决策失误, 从而降低水平井核心靶层钻遇率。针对古龙页岩油Q9油层下靶层的核心靶层, 根据自然伽马和电阻率测井曲线变化特征进行细分, 指导水平井的随钻导向以提高核心靶层钻遇率; 同时开展水平井钻后评价, 满足压裂方案设计需求。

1 古龙页岩油Q9油层靶层特征

古龙页岩油Q9油层分为上靶层和下靶层, 上、下靶层含油性均较好, 核磁大孔发育, 且下靶层整体好于上靶层; 两层间发育纹层状页岩与泥质粉砂岩互层（表1）。

表1 古页C井区导眼井Q9油层靶层参数
1.1 古龙页岩油Q9油层靶层优选

以古页C井区为例, 该区部署6口导眼井, 与53口水平井。导眼井上靶层厚度大于下靶层, 上靶层厚度10.4~13.6 m, 下靶层厚度7.5~9.0 m; 但从含油性和物性上看, 下靶层好于上靶层。上靶层测井游离烃含量（S1）恢复值5.6~7.1 mg/g, 弛豫时间大于8 ms的核磁孔隙度为4.1%~4.4%; 下靶层测井S1恢复值5.4~8.8 mg/g, 弛豫时间大于8 ms的核磁孔隙度为4.8%~5.6%（表1）。综合导眼井电性、含油性、物性分析表明, 下靶层更具开采优势, 因此古页C井区选择下靶层作为水平井目的层。

1.2 古龙页岩油Q9油层靶层细分

以古页C井区标准导眼井B井为例, 介绍Q9油层下靶层特征及核心靶层的细分方案。B井Q9油层下靶层厚度9.0 m, 岩屑录井显示为灰黑色或黑灰色纹层状页岩, 电成像测井显示靶层顶、底部夹层较发育, 中部夹层少且厚度薄。其中, 下靶层上部岩性纯, 夹层少, 整体表现为中高自然伽马、中高电阻率特征; 下部夹层相对发育, 表现为低自然伽马、高电阻率特征。因此, 选择下靶层上部作为核心靶层, 厚度5.0 m。

在保障井眼轨迹光滑前提下, 为进一步提高水平井核心靶层钻遇率, 需要在水平段钻进过程中及时对井斜进行微调, 使钻头在核心靶层内的优质含油层段沿地层平行钻进, 这就凸显及时跟踪调整井眼轨迹的重要性。因此, 根据核心靶层自然伽马、电阻率测井曲线的变化将其进一步细分, 从而实现及时精准调整的目的。核心靶层从上到下可细分成3段：第1段位于上部, 厚度2.1 m, 岩性以灰黑色纹层状页岩为主, 夹层不发育, 电性特征自上而下为自然伽马由低到中等、电阻率呈现高-低-中等的变化, 含油性较好, 核磁大孔发育; 第2段位于中部, 厚度1.4 m, 岩性为灰黑色纹层状页岩, 电性特征为中高自然伽马、中高电阻率, 含油性最好, 核磁大孔较发育, 微球聚焦及电成像测井曲线显示底部发育薄的高阻夹层, 该段为主要的目的段, 高阻夹层可作为钻井轨迹跟踪的标志层; 第3段位于下部, 岩性以灰黑色纹层状页岩为主, 电性特征同第2段相近, 但含油性变差, 核磁大孔较发育, 电成像测井显示夹层相对发育（图1）。

图1 B井Q9油层下靶层综合解释成果

通过导眼井曲线对比, 确定了古页C井区内6口导眼井Q9油层下靶层核心靶层的细分方案。核心靶层厚度4.3~5.0 m, 其中核心靶层第2段底部的高阻夹层作为水平段跟踪的标志层（图2）。

图2 古页C井区6口导眼井核心靶层细分连井剖面

2 水平井随钻导向方法

入靶前, 主要通过常规水平井与导眼井的测井曲线对比进行跟踪调整, 确保精准入靶; 入靶后, 根据导眼井的核心靶层精细划分结果以及自然伽马和电阻率测井曲线特征, 通过水平井与导眼井核心靶层的测井曲线拟合, 判断钻头位置, 进行井眼轨迹的跟踪与调整。

2.1 水平井精准入靶调整方法

首先, 构建井区导眼井标志层对比剖面, 结合岩心、测井资料选择标准导眼井, 以岩性界面或自然伽马、电阻率曲线突变点确定对比标志。

水平井造斜前, 建立导眼井、正钻水平井与邻近已完钻水平井的连井剖面。造斜钻进时, 通过正钻水平井与导眼井、邻近已完钻水平井的标志点对比, 确定当前钻头的位置, 并结合地震预测地层倾角变化, 预估靶点垂深[6, 7], 与设计靶点垂深进行对比和修正, 重点把控井斜角为40° 、60° 和80° 的3个关键点, 及时调整井斜。井斜达80° 后, 每钻进一根钻杆进行一次分析, 结合邻井图进行剖面对比拟合地层倾角, 同时分析待钻轨迹和核心靶层交点的井深与设计靶点井深相比是否损失水平段长度, 如果有损失则重新设计待钻轨迹并导入模型。若以3° 角差探顶会损失水平段时, 则需增大角差探顶部夹层, 探到夹层后再增斜缩小角差探核心靶层顶, 从随钻测井见到进层特征后再增斜。

如GY 2-A1水平井在造斜过程中主要分3个阶段进行精细对比和A靶点垂深预测。

第一阶段（井斜40° 以前）：井深2 096 m（预计井底井斜36° ）, 测深2 072.52 m（井斜34.07° , 垂深2 056.17 m）, 通过标志层与邻井GY 2-A2井、A导眼井等厚对比, 预测A靶点垂深分别为2 190.6、2 200.0 m, 暂时不做调整, 继续按原设计A靶点垂深2 191.5 m施工。

第二阶段（井斜40° ~60° ）：井深2 218 m（预计井底井斜61° ）, 测深2 208.22 m（井斜59.3° , 垂深2 150.12 m）, 通过标志层Q9油层顶与邻井GY 2-A2井、A导眼井等厚对比, 预测A靶点垂深分别为2 190.0、2 191.7 m, 维持原设计垂深施工。

第三阶段（井斜60° ~80° ）：井深2 295 m（预计井底井斜78.3° ）, 测深2 285.88 m（井斜76.22° , 垂深2 179.57 m）, 通过标志层与邻井GY 2-A 2井、A导眼井等厚对比, 预测A靶点垂深分别为2 189.2、2190.2 m, 将设计A靶点垂深上提1.5 m至2 190.0 m, 并重新设计轨迹。

井深2 295.57 m（井斜78.33° ）之后每钻进一根钻杆进行一次对比, 通过地质-地震联动分析, 该井于测深2 384 m、垂深2 189.7 m入靶, 实测井斜87.06° 。与预测地层倾角89.3° 角差2.24° , 入靶绝对误差0.3 m, 相对误差0.14‰ , 实现精准入靶（图3）。

图3 GY 2-A1水平井入靶阶段对比剖面（局部）

2.2 水平段随钻导向跟踪、调整方法

井区导眼井测井曲线显示, 核心靶层中部（第2段底部至第3段顶部）稳定发育一个低自然伽马、高电阻率的岩性夹层, 夹层以上自然伽马和电阻率相对较高, 夹层以下自然伽马和电阻率值相对降低。从水平井对应层段测井响应看, 自然伽马和电阻率特征与导眼井相似, 且高阻层之上深、浅电阻率幅度差大, 高阻层之下深、浅电阻率幅度差变小（图4）。

图4 A导眼井与GY 2-A1井水平段随钻曲线关系

水平井井眼轨迹跟踪、调整主要包括5方面。

（1）进入水平段后, 以1° 角度差探穿核心靶层中部的高阻夹层, 待随钻测井曲线显示探穿后, 立即增斜沿着构造钻进。

（2）确定导向跟踪目标是在核心第2段内沿层钻进, 尽量贴近中部高阻夹层, 并设定一个较高电阻率或较高自然伽马数值作为跟踪目标值, 一旦发现曲线数值变化, 井眼轨迹发生偏离, 及时微调, 防止偏离过远, 并逐步调整回到设定的目标值, 再沿着构造钻进（自然伽马及电阻率数值处于一个恒定值, 代表轨迹与构造平行）, 以此提高核心第2段层内钻进比例, 应对构造频繁变化导致的井眼轨迹被动调整及轨迹波动问题。

（3）井眼轨迹调整应尽量平滑, 多微调以摸清构造, 减少大幅度调整, 为后期下套管提供优质井眼。

（4）井眼轨迹靠近层顶、层底及构造拐点等关键节点要单根控制, 例如井眼轨迹一直沿着高阻夹层钻进, 没有切层现象, 在未调整角度时突然穿过高阻夹层, 或穿过高阻夹层过程中井眼轨迹走的距离非常短, 有可能是构造拐点, 这时要单根控制, 快速调整井斜。

（5）针对构造起伏较大的井, 当井眼轨迹钻遇层边界时, 需结合后续地震倾角变化趋势统筹考虑决策, 避免大幅度反复调整井斜的情况发生。

例如, GY 2-B1水平井设计水平段长2 000 m, 地震预测地层整体下倾且地层倾角局部存在变化, 其中靶点A-靶点C地层下倾0.6° ~0.8° , 靶点C-靶点D地层下倾0.5° ~1.1° , 靶点D-靶点E地层下倾1.0° ~1.1° , 靶点E-靶点F地层下倾0.7° ~1.6° （图5）。GY 2-B1井于2 542 m入靶后, 首先下探高阻标志层, 摸清随钻测井曲线变化特征, 于2 579 m探穿高阻标志层, 同时增斜回探标志层确定地层倾角（图6）。

图5 GY 2-B1井轨迹设计剖面

图6 GY 2-B1井水平段井斜变化

参照地震预测的地层下倾趋势和地层倾角, 以高阻夹层为标志, 通过测井曲线拟合及录井主要参数响应特征确定地层倾角, 判断钻头位置以及井眼轨迹与地层的切割关系, 及时进行井斜调整, 确保井眼轨迹在核心靶层内既平滑又沿构造顺层钻进（图7）。

图7 GY 2-B1井水平段随钻曲线拟合图

3 水平井钻后评价

古龙页岩油为纯页岩型页岩油, 国内外尚无现成可用的评价方法和流程。按照古龙页岩油水平井拉链式整体压裂的需求, 初步建立了水平井钻后评价方法, 主要包括水平段综合解释、电性异常点的识别、断裂点分布分析, 从而进行水平段的地质细分, 为压裂段的进一步划分提供依据。

3.1 水平井综合解释

水平井综合解释主要考虑地质和工程两类参数。其中地质参数包括3项核心参数, 即游离烃含量、可动孔隙度和总孔隙度; 工程参数主要考虑脆性矿物含量。目前古龙页岩油水平井综合解释标准见表2。

表2 古龙页岩油水平井综合解释标准
3.2 电性异常点的识别

电性异常点主要反映夹层岩性, 一般与导眼井薄层的泥质粉砂岩、灰岩和白云岩对应。电性呈现低自然伽马、高电阻率特征, 含油性差, 破裂压力高, 压裂难度大。因此, 10~20 m厚度的电性异常点层段可作为压裂段间隔层, 20 m以上的层段压裂时原则上单独分段, 并适当加大压裂规模。

3.3 断裂点分布分析

断裂点包括天然裂缝发育层段和曲率较大、压裂过程中易造成井间连通的层段。通常应用三维地震蚂蚁体属性[8, 9]预测小尺度天然裂缝的空间分布, 从而确定其在水平井段上的分布。

例如, GY 2-C1井通过三维地震蚂蚁体属性识别出天然裂缝2条, 长度分别为53 m和159 m（图8）; 应用三维曲率体属性预测技术[10]识别断裂点1条, 长度79 m（图9）。同时, 古页C井区蚂蚁体裂缝以南北向为主, 不发育井间连通的天然裂缝, 如果井间存在蚂蚁体裂缝连通的情况, 就需要在压裂时采取减小规模或暂堵措施。

图8 过GY 2-C1井蚂蚁体剖面图

图9 过GY 2-C1井曲率体剖面

3.4 水平井地质细分段

根据“ 同品质储层分段, 性质相近储层同时改造, 含油性好、物性好和天然裂缝带等重点层段强化改造” 的压裂总体要求, 以测井综合解释层段为基础, 断裂点、电性异常点（岩性夹层）单独划段为原则, 对水平层段进行地质细分。例如, GY 2-C1井水平段测井综合解释20层, 电性异常点解释9段, 天然裂缝发育3段, 按上述原则, 该井水平段共细分24段（图10）。

图10 GY 2-C 1井水平段地质细分综合图

4 应用效果
4.1 水平井随钻导向应用效果

2023年, 古页B井区完钻水平井47口, 入靶点A深度绝对误差0.1~16.9 m, 平均2.8 m, 相对误差0.1‰ ~7.0‰ , 平均1.3‰ 。2024年, 古页C井区应用水平井精准入靶调整方法后, 47口完钻井入靶点A深度绝对误差0.1~6.0 m, 平均2.6 m, 相对误差0.1‰ ~2.7‰ , 平均1.1‰ , 入靶精度实现一定程度提升（表3）。

表3 Q9油层2023年、2024年入靶精度

2023年, 古页B井区47口完钻井核心靶层钻遇率56.1%~100%, 平均91.5%。2024年古页C井区应用水平段随钻导向跟踪、调整方法后, 47口完钻井核心靶层钻遇率82.8%~100%, 平均98.2%, 提高了6.7%（表4）。

表4 Q9油层2023年、2024年核心靶层钻遇率分类
4.2 水平井压裂投产开发效果

根据上述水平井钻后评价方法, 在水平井地质细分段的基础上, 结合水平井压裂段簇组合原则, 2023-2024年先后完成了两个区块水平井的压裂投产, 初步取得了较好的开发效果。

2023年, 古页B井区陆续投产53口井, 初期单井日产油22.7 t、日产气5 780 m3, 日产油气当量27.3 t; 目前已开井49口, 平均见油生产天数394 d, 平均单井日产油13.6 t、日产气3 961 m3, 单井日产油气当量16.8 t; 区块累计产油35.9× 104 t、产气1.12× 108 m3, 累计产油气当量44.8× 104 t。

2024年以来, 古页C井区水平井陆续压裂投产。截至目前, 见油生产天数超过180 d的井有42口, 平均见油生产天数228 d, 平均单井日产油17.6 t、日产气5 463 m3, 单井日产油气当量22.0 t; 区块累计产油17.7× 104 t、产气0.50× 108 m3, 累计产油气当量21.7× 104 t。

5 结论

（1）通过对古龙页岩油Q9油层下靶层岩电特征、含油性及物性分析, 确定了导眼井下靶层的核心靶层, 并结合自然伽马和电阻率变化特征进行了核心靶层细分, 有效指导了水平井钻进过程中的轨迹调整和钻后评价。

（2）构建了古龙页岩油水平井随钻导向方法, 入靶精度得到提高（相对误差1.1‰ ）, 核心靶层钻遇率提高6.7%, 达到了98.2%。

（3）根据拉链式整体压裂的需求, 初步建立了水平井钻后评价方法, 应用水平段地质层段细分成果指导个性化压裂设计, 压后单井初期日产油达到20 t以上, 日产油气当量24 t以上, 初步见到了较好的压裂效果。

（编辑 陈 娟）

参考文献
[1] 杨志会, 赵海波, 黄勇, 等. 地震信息约束的三维建模技术及其在松辽盆地古龙页岩油地质工程一体化中的应用[J]. 大庆石油地质与开发, 2022, 41(3): 103-111.
YANG Zhihui, ZHAO Haibo, HUANG Yong, et al. Three-dimensional modeling technique constrained by seismic information and its application in geology-engineering integration of Gulong shale oil in Songliao Basin[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2022, 41(3): 103-111. [本文引用:1]
[2] 蒙启安, 林铁峰, 张金友, 等. 页岩油原位成藏过程及油藏特征: 以松辽盆地古龙页岩油为例[J]. 大庆石油地质与开发, 2022, 41(3): 24-37.
MENG Qi′an, LIN Tiefeng, ZHANG Jinyou, et al. In-situ accumulation process and reservoir characteristics of shale oil: A case study of Gulong shale oil in Songliao Basin[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2022, 41(3): 24-37. [本文引用:1]
[3] 崔宝文, 赵莹, 张革, 等. 松辽盆地古龙页岩油地质储量估算方法及其应用[J]. 大庆石油地质与开发, 2022, 41(3): 14-23.
CUI Baowen, ZHAO Ying, ZHANG Ge, et al. Estimation method and application for OOIP of Gulong shale oil in Songliao Basin[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2022, 41(3): 14-23. [本文引用:1]
[4] 崔宝文, 王瑞, 白云风, 等. 古龙页岩油勘探开发进展及发展对策[J]. 大庆石油地质与开发, 2024, 43(4): 125-136.
CUI Baowen, WANG Rui, BAI Yunfeng, et al. Exploration and development progress and development strategies of Gulong shale oil[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2024, 43(4): 125-136. [本文引用:1]
[5] 郑建东, 王春燕, 章华兵, 等. 松辽盆地古龙页岩油储层七性参数和富集层测井评价方法[J]. 大庆石油地质与开发, 2021, 40(5): 87-97.
ZHENG Jiand ong, WANG Chunyan, ZHANG Huabing, et al. Logging evaluating methods of seven property parameters and enriched layers for Gulong shale oil reservoir in Songliao Basin[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2021, 40(5): 87-97. [本文引用:1]
[6] 齐振勤, 周风艳, 姜萍, 等. 录井在水平井地质导向中的作用与应用实例[J]. 录井工程, 2013, 24(4): 7-1023.
QI Zhenqin, ZHOU Fengyan, JIANG Ping, et al. The role and application examples of mud logging in horizontal well geosteering[J]. Mud Logging Engineering, 2013, 24(4): 7-1023. [本文引用:1]
[7] 查树贵, 刘利平, 廖鹏, 等. 水平井地震地质导向技术及其在涪陵页岩气田的应用[J]. 石油物探, 2018, 57(3): 369-377.
ZHA Shugui, LIU Liping, LIAO Peng, et al. Seismic geo-steering technology of horizontal well and its application in Fuling shale gas field[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum, 2018, 57(3): 369-377. [本文引用:1]
[8] 徐淼. 基于蚂蚁体追踪的裂缝预测技术在静北地区的应用[J]. 内蒙古石油化工, 2015, 41(增刊1): 106-108.
XU Miao. Application of fracture prediction technology based on ant body tracking in Jingbei area[J]. Inner Mongolia Petrochemical Industry, 2015, 41(S1): 106-108. [本文引用:1]
[9] 周江辉, 左田昕, 吴益名. 基于蚂蚁体属性约束的地质力学裂缝建模技术及其应用[J]. 石化技术, 2024, 31(5): 313-315.
ZHOU Jianghui, ZUO Tianxin, WU Yiming. Geomechanical fracture modeling technology based on ant body attribute constraints and its application[J]. Petrochemical Industry Technology, 2024, 31(5): 313-315. [本文引用:1]
[10] 孔选林, 李军, 徐天吉, 等. 三维曲率体地震属性提取技术研究及应用[J]. 石油天然气学报(江汉石油学院学报), 2011, 33(5): 71-75.
KONG Xuanlin, LI Jun, XU Tianji, et al. Research and application of 3D volumetric curvatureseismic attribute extraction technology[J]. Journal of Oil and Gas Technology(J. JPI), 2011, 33(5): 71-75. [本文引用:1]