0 引言

不同于北美地区的海相页岩油藏，中国页岩油藏多为陆相沉积，地质条件极为复杂（谷红陶和刘江涛，2022；黄余金，2022）。以胜利油田 FY1 井区页岩油藏为例，其主要产自陆相深水地层，页岩发育厚度大、非均质性强、黏土矿物含量高、有机质成熟度低、原油流动性差，加之地层产状变化大、断裂带发育、局部微构造复杂，严重制约着该区水平井钻井时效与优质储层钻遇率（梁斌等，2021；张鹏云等，2021）。该区页岩油开发起步较晚，尚未针对水平井钻井总结出一套完整的地质导向方法（常天全等，2020；秦海，2021）。本文综合研究区地震、录井、随钻测井及测量数据，依据油藏地质情况，建立钻前精细地质模型、着陆段精准把控、水平段动态调整的地质导向方法，最终达到优化井身质量、提高钻井时效和储层钻遇率的目的。

1 地质概况

博兴洼陷为东营凹陷内次级构造单元，位于高青平南断层以东，石村断层以西，南接鲁西南隆起，周边分布有青城凸起、广饶凸起（图1）。研究区碎屑物质来源丰富，沙三下、沙四上油页岩及暗色泥岩发育，为有利生油洼陷。据前人钻井分析，井区沙三段、沙四段暗色泥岩发育且为成熟的烃源岩，特别是沙四上的生油岩，有机质丰富，转化程度高，油源丰富。邻井 FYP1HF 井、F119井在沙四上已获得工业油流（操延辉等，2020；杨彬等，2020）。

2 地质工程施工难题

FY1井组区断层较发育，地质条件复杂，目的层岩性以富有机质纹层状隐晶灰质页岩、富有机质纹层状隐晶含灰质页岩为主，具储层非均质性强、岩相复杂、地层倾角变化大、裂缝发育、埋藏深、压力高、温度高等特征，对现有工程技术提出了巨大挑战。实钻地质工程施工难点如下：

（1）地震时深存在较大误差，导致设计轨迹偏差大。FY1 井组作为先导性试验井组，周边可参考井少，地层层速度变化快，地震时深误差大，造成设计靶点垂深和实钻靶点垂深误差大，实钻影响轨迹着陆，甚至可能造成脱靶，存在填井侧钻的风险（何贵松等，2019；房云峰，2020）。

（2）断层发育，构造变化幅度大，水平段追层调整幅度大、易出靶；综合地质、地震及邻井实钻数据分析，FY1 井组周边断层发育，地层产状变化大，盲目追层会造成轨迹出层段长，降低优质储层钻遇率 （梁兴等，2019；张乐和王海涛，2019），其地震剖面如图2所示。

（3）储层非均质强，富含灰质夹层可钻性差、定向仪器震动高；沙三下—纯上亚段滨浅湖滩坝相成因砂体广泛发育，不同地区和不同层位，储层发育和分布有较大差别，且岩石组分以灰质纹层为主，造成地层可钻性差，定向仪器震动高，影响数据采集及定向仪器的使用时效（杨志会等，2022；于荣泽等，2022）。

（4）地温梯度高，平均为 3.6～4. 0℃/100 m，水平段温度＞150℃。

针对上述井眼轨迹控制难点，在 FY1井组使用水平综合地质导向钻井技术。利用邻井随钻测量数据、录井数据和定向数据等资料，分析构造和储集层横向变化，对原设计轨迹进行实时调整，从而最大限度提高优质储层的钻遇率和后期开发效益 （林昕等，2021a）。

3 水平井综合地质导向技术

在随钻测井数据中，伽马测井曲线对泥页岩最为敏感，页岩气、页岩油油气藏勘探开发时，随钻测井仅随钻测量伽马数据，结合钻时、气测、岩性、元素等资料，通过精细地质小层对比，采用逐层逼近的方法，确保顺利着陆，水平段依据油藏地质模型和实钻情况，判断层位，动态调整轨迹，提高优质储层钻遇率（邵才瑞等，2021；张传文等，2021）。

3.1 钻前地质建模

钻前收集邻井地震、地质、测井、录井、定向等资料，对导眼井及周边井层位进行精细分层，了解目的层岩电特征，对小层岩性、电性赋值，利用地层对比、构造分析、目的层横向及垂向变化，掌握目的层电性曲线特征、构造特征、沉积特征、油气水特征，依托地质导向软件建立二维地质模型，直观的了解目的层产状、储层空间展布等地质情况。

在二维地质模型基础上，结合深度域地震剖面、设计轨迹、实钻轨迹等属性，刻画目的层在三维空间的展布形态、深度位置和边界特征，在轨迹调整、甜点识别等方面为导向工程师提供依据。

3.2 着陆段轨迹优化

水平井轨迹顺利着陆关乎整口井施工质量，精准的计算地层倾角、靶点垂深对于着陆至关重要。着陆段靶点提前，会造成轨迹提前着陆，轨迹与地层夹角较大时，甚至低出目的层；着陆段靶点滞后，造成轨迹飘在目的层上，追层影响目的层钻遇率 （图3，林昕等，2021b；阎荣辉等，2021）。

着陆段施工过程中，导向工程师将随钻测井、随钻录井等资料实时加载到地质导向软件中，再结合物探资料、区域地质等信息，通过多井对比、分析，及时掌握井底层位。在对比小层、标志层基础上，根据钻遇地层特征点，计算地层视倾角，预测目的层埋深，继而决定是否调整原设计轨迹，通过不断调整目的层埋深，持续优化钻井轨迹，引导钻头以较理想角度准确入靶。

3.3 水平段轨迹调整

在水平段地质导向过程中，需要依据各项测井、录井参数判断轨迹是否在目的层中，根据测录实时参数的变化、地震资料、地层对比判断井底所处的位置以及轨迹与地层的关系，实钻融合地震解释成果和实钻井资料，建立动态三维、二维地质动态模型，实现了构造形态、储层纵横向变化的精细表征，建立台阶状下倾型、上倾渐陡型等复杂形态下导向实用技术，形成区块提速工具+精准导向方案，有效提高水平段目的层钻遇率（王鑫锐等， 2020；林昕等，2021c）。

针对轨迹平滑问题，进入目的层中部后，可将轨迹与地层夹角控制在±2°以内，以 0.5°为最优，若钻穿目的层，距离最优油气层5 m以内，控制轨迹与地层夹角 2°～4°，穿回目的层。轨迹与地层夹角小于 2°，会在目的层外浪费大量进尺，轨迹与地层夹角大于 4°，切入目的层后，夹角过大，需要频繁调整轨迹，使井眼轨迹不平滑，增加施工风险。

4 现场应用

应用水平井综合地质导向技术，通过钻前地质分析、在着陆段轨迹优化及水平段轨迹调整，在 FY1-7HF井实际应用中取得了良好的效果。

4.1 钻前地质建模

FY1-7HF井设计目的层厚度10 m，顶深相当于 FY1 导眼井垂深 3296 m，目的层底深相当于 FY1 导眼井垂深 3306 m。入靶位置选择在脆性矿物含量较高、单层厚度大的有利岩相集中段的中部，深度相当于FY1导眼井垂深3302 m位置，电性特征为中低伽马、中高电阻高尖（图4）。

参考 FY1 导眼井、F171 井及地质构造、地震等资料，按照构造建模的方式建模，进行地层详细对比划分。通过对比邻井地层，将目的层之上地层进行细分，根据 GR 曲线及电阻特征，选取 10 个特征点，将地层划分出 10个小层。这些小层在这 3口井展布稳定（表1，图4）。

依据地震深度剖面图提取井口→A点方向地层倾角和 A 点→控制点→B 点方向地层倾角，建立本井构造模型。本井水平段地层倾角大致分为 4 段，视平移 700～1300 m 目的层平均下倾 3. 0°；视平移 1300～1750 m目的层平均下倾7.5°；视平移1750～2780 m 目的层下倾变陡至 15.5°；视平移 2780～3050 m目的层平均下倾1.5°，从而形成本井构造形态模型，并结合邻井测井资料和区域上各小层厚度从而得到FY1-7HF井钻前地质导向模型图（图5、图6）。

4.2 钻中模型动态调整

钻中过程分为着陆、水平段阶段，地层对比是这两个阶段的主要工作。通过地层对比，实时掌握地层倾角、靶点垂深、轨迹与地层的上下切关系等关键参数，从而确保轨迹准确着陆和水平段井眼在目的层穿行（吴宏山等，2020；于荣泽等，2020）。

4.2.1 着陆段标精准入靶

着陆段的井斜控制非常重要，井斜过大可能着陆时靶前距超标，井斜过小可能导致钻遇目的层时不能及时增斜到位而钻穿靶体进入下部地层。在着陆过程中，利用着陆前的标志层与导眼井、邻井对比，实时计算地层倾角及靶点垂深，进行精细小层对比，滚动式逼近探层，分段控制轨迹，不断提高靶点预测精度，控制轨迹以最合理的姿态着陆入靶。FY1-7HF 井主要参考导眼井特征控制点来随时跟踪校正本井实钻 A 点位置，钻至井深 3720 m，井底层位为对比标志层Ⅱ砂组中部，设计目的层顶，确定进入A靶点，成功着陆。

4.2.2 水平段动态控制

水平段轨迹控制的三要素为井斜、地层倾角、井底位置。利用方位伽马、曲线特征实时计算地层倾角，结合地震分析后续地层产状变化，控制轨迹与地层的夹角，防止轨迹钻穿目的层。

钻进至井深3967 m，预计垂深3323.27 m，井斜 88.9°，伽玛曲线呈锯齿形，伽马值范围为 30～70 API，根据邻井曲线对比分析，井底轨迹位于导眼井垂深 3300.20 m，轨迹略上切地层。为调整轨迹在目的层内位置，下步按照 3°/30 m 的狗腿度降斜至 85°稳斜钻进。

钻进至井深4299 m，预计垂深3350.56 m，井斜降至84.4°，伽玛曲线逐步抬升，伽马值范围为50～80 API，根据邻井曲线对比分析，井底轨迹位于目的层下部，对应导眼井垂深 3305 m，开始缓慢增斜钻进。钻进至井深5888 m，预计垂深3661.28 m，井斜 78°，轨迹在目的层中部穿行，根据邻井曲线对比分析，井底轨迹位于目的层以上。

4.3 钻井数据分析

4.3.1 实钻与设计靶点对比分析

FY1-7HF井设计参数和实钻参数对比如表2所示。设计 A 靶点及控制点与实钻埋深误差较小，设计靶点深度对于着陆及水平段轨迹调整有一定参考意义，水平段段长2168 m，轨迹调整14次，由于井底井漏、轨迹调整等复杂工况，较设计提前 60 m 完钻，未钻至设计 B 靶点。设计与实钻靶点参数对比来看（表2），达到了设计要求，实现了地质目的。

4.3.2 储层落实

本井实钻水平段岩性为深灰色纹层状泥灰岩、深灰色纹层状灰质泥岩、深灰色块状泥岩，水平段主要在相当于导眼井井深 3459～3484 m（有利目的层）井段内穿行，气测值一般在2%～38%，局部最高达 100%，总体看来轨迹保持在目的层优质储层较好的位置钻进。

4.3.3 轨迹控制

在复杂构造区，应用随钻方位伽马数据，动态落实地层层位及轨迹与地层的上、下切关系，优化待钻轨迹，减少轨迹调整次数，优质完成了本井的着陆与水平段在目的层中的钻进任务。

5 结论

（1）针对FY1-7HF井复杂构造区页岩油勘探开发，制定了一套使用于该区块的水平井着陆段和水平段轨迹的调整方法，对钻前精细地质建模、着陆段分段轨迹控制、水平段动态调整 3 个关键环节进行精准把控；

（2）克服了地震时深误差大、断层发育、构造变化幅度大、储层非均质强、富含灰质夹层可钻性差、定向仪器震动高及井底温度高等钻井施工难点，减少钻井的盲目性，在钻遇复杂构造情况时，能及时调整井眼轨迹，提高了优质储层钻遇率，钻井周期较设计节约26%。

参考文献