風(fēng)城油田SAGD水平井軌跡控制技術(shù)

李 慶，萬教育，李俊勝，姜朝民，張宏阜

（1.新疆油田公司開發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000；2.西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆烏魯木齊830026）

風(fēng)城油田SAGD水平井軌跡控制技術(shù)

李 慶*1，萬教育2，李俊勝2，姜朝民2，張宏阜2

（1.新疆油田公司開發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000；2.西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆烏魯木齊830026）

新疆風(fēng)城油田超稠油資源豐富，采用常規(guī)的開采方式很難將儲層內(nèi)的油氣資源有效開采出來。SAGD水平井技術(shù)是開發(fā)稠油、超稠油、瀝青的一項前沿技術(shù)，能有效解決這一難題，已成為新疆風(fēng)城油田超稠油有效開發(fā)和上產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。SAGD水平井是一組雙筒水平井，對工程質(zhì)量和軌跡控制要求高，在I井造斜段和水平段應(yīng)用磁導(dǎo)向技術(shù)，確保入靶精度及水平段軌跡控制精度，針對SAGD水平井軌跡控制過程中的技術(shù)難點及控制措施進行分析。

SAGD；雙筒水平井；磁導(dǎo)向技術(shù)；軌跡控制

1 地質(zhì)概況

新疆風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)是一個以超稠油為主的油田，位于克拉瑪依市區(qū)東北100km、烏爾禾鎮(zhèn)以東約10km、準(zhǔn)格爾盆地西北緣斷褶帶的夏紅北斷裂上盤中生界超覆尖滅帶上。油田西部、東部分別與烏爾禾油田、夏子街油田相鄰，北以哈拉阿特拉山為界。開發(fā)層位為灰綠色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、淺灰色細(xì)砂巖的侏羅系齊古組。風(fēng)城油田具有油層埋藏淺、稠油粘度高、儲層非均質(zhì)性強的特點，地層膠結(jié)疏松，可鉆性好。

2 國內(nèi)外SAGD水平井發(fā)展現(xiàn)狀

1978年提出SAGD理論，1998加拿大開展了10多個SAGD試驗區(qū)，建成了8個商業(yè)化開采油田，鉆成400余對SAGD水平井，其日產(chǎn)油量均在4000t以上。目前SAGD技術(shù)在加拿大已屬成熟技術(shù)。在美國稠油資源儲量約在114×108t，主要分布在加州和阿拉斯加州，美國的稠油資源特征相比差異較大，加州的稠油油田大而淺，而在中部地區(qū)的油田油層薄，油藏規(guī)模較小，在阿拉斯加州的凍土區(qū)埋藏著相當(dāng)規(guī)模且埋藏深的稠油資源[1]。

我國稠油油藏具有陸相沉積的特點，地質(zhì)構(gòu)造斷層多，埋藏深，深度大于800m的稠油儲量約占已探明儲量的80%。1996年，國內(nèi)在遼河油田首次嘗試了SAGD技術(shù)的實踐[2]。為有效開發(fā)風(fēng)城超稠油資源，自2008年以來，新疆油田在風(fēng)城稠油重32、重37和重18等區(qū)塊陸續(xù)開展了SAGD水平井先導(dǎo)試驗，取得了初步成功。特別是2012年新疆油田在風(fēng)城稠油大力開發(fā)部署SAGD水平井，SAGD水平井儀器、工具、工藝基本配套，進入成熟化、規(guī)?；拈_發(fā)應(yīng)用階段。

3 鉆井難點

軌跡控制的真正意義在于順利中靶，滿足地質(zhì)設(shè)計要求。SAGD水平井對靶區(qū)精度要求非常高，兩井水平段垂向偏差小于5m±0.5m，橫向偏差小于±1m。另外一些客觀因素的制約包括測量井斜、方位等數(shù)據(jù)信息滯后于鉆頭，地質(zhì)因素的不確定性和螺桿鉆具造斜能力的模糊性等因素使得軌跡控制難度加大。

風(fēng)城油田稠油油藏埋藏淺，地質(zhì)膠結(jié)疏松，易造成井眼擴大，影響固井質(zhì)量。SAGD水平井造斜點選擇較淺，鉆機可提供鉆壓較少，鉆進同時需要扭方位，因此螺桿鉆具造斜率低于設(shè)計值。在淺部地層中鉆具摩阻、扭矩相對較小，工具面反扭角受鉆壓影響敏感，穩(wěn)定工具面相對較難。SAGD水平井造斜段造斜率大，部分井眼最大造斜率達(dá)到15°/30m，對造斜工具能力要求較高。

進入水平段后，兩口井縱向、橫向均有嚴(yán)格要求，兩口井位置太近太遠(yuǎn)都會影響注入蒸汽的效果，減少采收率，因此需要高精度的軌跡控制才能滿足地質(zhì)中靶要求。

4 軌跡控制過程中存在的誤差

SAGD水平井需要對井眼軌跡進行精確的控制，因此了解在軌跡控制過程中和軌跡參數(shù)測量的過程中出現(xiàn)的誤差是非常必要的。在SAGD水平井軌跡控制過程軌跡誤差源主要為測量深度誤差、測量儀器系統(tǒng)誤差、測量累計誤差、磁偏角誤差、磁干擾誤差等。通過了解誤差的成因，針對誤差分析進行相應(yīng)的校正方法研究和改進措施是提高軌跡控制精度的重要手段。測量儀器系統(tǒng)誤差主要受儀器加工制造工藝技術(shù)和材料等諸多因素影響，目前幾種常用儀器測量精度對比見表1。

表1 幾種常用儀器測量精度

由表1可以看出GE-MED在測量精度上優(yōu)于其它儀器，因此，在軌跡控制精度要求較高的井上，可使用GE-MWD儀器。

5 軌跡控制技術(shù)及措施

控制井眼軌跡的最終目的是按照地質(zhì)設(shè)計順利中靶，滿足地質(zhì)要求。SAGD水平井實行雙井筒平行鉆探模式，位于下部的為生產(chǎn)井，位于上部的為注氣井。通過“上注下采”的方式，提高稠油油藏的采收率。SAGD水平井軌跡控制不同于常規(guī)水平井的井眼軌跡的技術(shù)要求。上下兩口水平井的軌跡走向要控制在一定的相對誤差之內(nèi)。以前所鉆SAGD水平井中完鉆進至A點后繼續(xù)鉆進10m左右，然后再下入技術(shù)套管，以此來保證井眼姿態(tài)不會出現(xiàn)太大的變化?，F(xiàn)在SAGD水平井軌跡控制技術(shù)有所調(diào)整，為利于三開水平段的鉆進，根據(jù)各區(qū)塊總結(jié)的降斜幅度，二開入靶井斜均較設(shè)計大2°～3°，中完鉆進至A點即完鉆，下入套管后A點井斜會相應(yīng)降低至90°左右，這樣水平段軌跡控制不會出現(xiàn)較大幅度波動。

SAGD水平井軌跡控制技術(shù)中新引入了造斜段磁導(dǎo)向技術(shù)，為避免P井套管磁干擾，影響I井眼軌跡入靶精度，在造斜段入靶前80m,下入磁導(dǎo)向系統(tǒng)測量引導(dǎo)，確保I井入靶著陸軌跡控制的精度。采用強磁接頭配合MGT磁導(dǎo)向儀器，可實現(xiàn)造斜段套管內(nèi)磁導(dǎo)向精確引導(dǎo)鉆進。預(yù)先將磁導(dǎo)向探管下入到P井井斜約60°的位置，I井鉆進至對應(yīng)井深后，此時兩井中心距約為7～8m，探管接收磁接頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的交變磁場信號，通過計算得出兩井平面偏差，從而做出及時的方位調(diào)整，使兩井在A點處時平面偏差控制在1m以內(nèi)。三開進行水平段鉆進時避免了長井段的調(diào)整方位，微調(diào)控制垂距和平面偏移即可滿足，提高了軌跡控制精準(zhǔn)度和工作效率。

在SAGD水平井施工過程中嚴(yán)格控制井眼軌跡，I井造斜段，優(yōu)先調(diào)整方位，最好在井斜15°以內(nèi)方位調(diào)整到位，延遲調(diào)整方位必須在井斜45°之前完成。I井著陸入靶軌跡保持與P井入靶同姿態(tài)，間隔5～5.5m。為避免P井套管磁干擾，影響I井眼軌跡入靶精度，在造斜段入靶前80m,下入磁導(dǎo)向系統(tǒng)測量引導(dǎo)，確保I井入靶著陸軌跡控制的精度。水平段鉆進以微調(diào)為主，盡量減少對井眼軌跡井斜做較大幅度的調(diào)整。I井水平段鉆進前，必須依據(jù)P井水平段軌跡修正I井水平段軌跡，保持兩井間距5m，并注意P井入靶姿態(tài)和水平段控制精度及水平段鉆進效果。在施工中，做到儀器測量與工程的有效結(jié)合，更好地進行軌跡控制，在水平段施工中優(yōu)化鉆具組合，鉆進過程中保證泥漿排量和攜巖能力，結(jié)合定期短程提下鉆、分段洗井等技術(shù)措施，保證鉆井工作的安全。在P井鉆完后，陀螺測量校正軌跡數(shù)據(jù)，并依據(jù)P井水平段實鉆軌跡對I井進行校正，保持P井和I井水平段的平行。

在SAGD軌跡控制中首次引入了電纜走油管外環(huán)空技術(shù)，利用旁側(cè)接頭外接高強度8mm測井電纜，配合拖撬進行起下操作。儀器安裝好后，起下儀器的過程中只需1人操作即可實現(xiàn)，較以前的電纜穿油管作業(yè)大大減少人力，提高了工作效率。

鉆井過程對鉆具造斜率、鉆具抗扭強度、抗拉強度、摩擦阻力等參數(shù)進行分析，根據(jù)分析參數(shù)對鉆具組合及鉆井參數(shù)進行調(diào)整。從2013年施工的SAGD井組效果來看，所鉆井軌跡質(zhì)量完全滿足生產(chǎn)要求，符合地質(zhì)設(shè)計要求，且鉆井機械速度較去年有所提高。

表2 鉆井周期對比

從表2可以看出，2013年度施工一組SAGD水平井的鉆井周期較2012年縮短了4.88d，且井深增加了29.12m。

6 結(jié)論與建議

（1）SAGD水平井造斜段及水平段應(yīng)用磁導(dǎo)向技術(shù)，根據(jù)測量結(jié)果及時調(diào)整方位，確保了I井入靶著陸軌跡控制的精度，也有利于水平段井眼軌跡控制工作。成功解決了風(fēng)城水平井組井眼軌跡的精細(xì)控制難題。

（2）在軌跡控制中引入了電纜走油管外環(huán)空技術(shù)，利用旁側(cè)接頭外接高強度8mm測井電纜，配合拖撬進行起下操作。較以前的電纜穿油管作業(yè)大大減少人力，提高了工作效率。

（3）對風(fēng)城SAGD水平井軌跡控制進行了精細(xì)優(yōu)化，所鉆井組井身質(zhì)量及井眼軌跡質(zhì)量完全符合設(shè)計要求，對水平井后期開發(fā)和上產(chǎn)提供重要支持。

[1]楊明合，夏宏南，屈勝元，朱忠喜，蔣宏偉.磁導(dǎo)向技術(shù)在SAGD雙水平井軌跡精細(xì)控制中的應(yīng)用[J].鉆采工藝，2010，33（3）：12-14.

[2]王佩虎.蒸汽輔助重力泄油SAGD開發(fā)超稠油研究[D].中國大慶，2006.

[3]張世忱.MGT鉆井新技術(shù)在杜229塊SAGD水平井中的應(yīng)用[J].特種油氣藏，2009（16）：105-108.

[4]萬仁溥，羅采俊.采油技術(shù)手冊第八分冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

TE243

B

1004-5716(2015)01-0057-03

2014-03-03

2014-03-04

李慶（1975-），男（漢族），四川資陽人，高級工程師，現(xiàn)從事油藏工程研究工作。