SAGD水平井軌跡控制評(píng)價(jià)

路宗羽,劉穎彪,羅 增,姜朝民,葛 娜

（1.中國(guó)石油新疆油田公司工程技術(shù)研究院，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）

SAGD水平井軌跡控制評(píng)價(jià)

路宗羽*1,劉穎彪1,羅 增1,姜朝民2,葛 娜2

（1.中國(guó)石油新疆油田公司工程技術(shù)研究院，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）

SAGD水平井技術(shù)能有效地解決稠油、超稠油、瀝青等開發(fā)難的問(wèn)題，新疆油田公司自2008年開展SAGD先導(dǎo)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)以來(lái)，取得了一定的效果，但隨著開發(fā)規(guī)模的增大，原有技術(shù)已不能滿足開發(fā)精度要求。為實(shí)現(xiàn)風(fēng)城稠油水平井軌跡精細(xì)控制以及驗(yàn)證軌跡控制效果，通過(guò)研究提出了軌跡精細(xì)控制技術(shù)及軌跡評(píng)價(jià)方法。通過(guò)對(duì)水平井著陸姿態(tài)進(jìn)行分析、引用套管內(nèi)磁導(dǎo)向技術(shù)、優(yōu)化SAGD水平井軌跡控制措施、引入新工具以及研究軌跡評(píng)價(jià)方法等形成風(fēng)城油田水平井軌跡精細(xì)控制技術(shù)和軌跡評(píng)價(jià)方法。該技術(shù)可有效提高軌跡控制精度，滿足控制要求，可采用軌跡評(píng)價(jià)方法對(duì)軌跡控制效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，對(duì)風(fēng)城油田SAGD水平井開發(fā)及軌跡評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。

SAGD水平井；磁導(dǎo)向技術(shù)；軌跡控制；軌跡評(píng)價(jià)

1 概述

SAGD蒸汽輔助重力泄油技術(shù)，適合于開采原油粘度非常高的超稠油油藏或天然瀝青。該技術(shù)是以蒸汽作為熱源，通過(guò)熱傳導(dǎo)與熱對(duì)流相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)蒸汽和油水之間的對(duì)流，再依靠原油和凝析液的重力作用采油。2008年，在充分借鑒國(guó)內(nèi)外超稠油開發(fā)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，新疆油田公司確定風(fēng)城超稠油油藏開發(fā)方案主要以SAGD成對(duì)水平為井主。SAGD水平井技術(shù)要求水平段盡可能保持水平，減少水平段軌跡的上下位移，應(yīng)將兩水平段垂向偏差控制在5m±0.5m，橫向偏差±1m以內(nèi)，要求兩口水平井盡可能平行。常規(guī)水平井軌跡測(cè)量手段和控制工藝很難達(dá)到這種精度要求的特殊水平井工藝要求，因此SAGD水平井中涉及軌跡精確測(cè)量及精細(xì)控制問(wèn)題。

2 鉆井難點(diǎn)

（1）SAGD水平井為高精度軌跡控制井，水平段控制過(guò)程中要求兩井水平段垂向偏差控制在5m±0.5m之內(nèi)，橫向偏差控制在±1m之內(nèi)，軌跡控制過(guò)程中稍有疏忽就會(huì)導(dǎo)致個(gè)別測(cè)點(diǎn)超出設(shè)計(jì)范圍；

（2）風(fēng)城油田SAGD水平井造斜率相對(duì)較高，而造斜點(diǎn)相對(duì)較淺，造斜點(diǎn)地層疏松，軌跡控制前期造斜率提升有很大難度；

（3）SAGD水平井為1m×2m的靶窗，設(shè)計(jì)要求P井著陸控制過(guò)程中入設(shè)計(jì)下靶窗，I井入設(shè)計(jì)上靶窗，避免兩井注蒸汽形成回路，大大提高了軌跡控制難度；

（4）現(xiàn)場(chǎng)使用隨鉆測(cè)量?jī)x器零長(zhǎng)為15m左右，鉆頭處的鉆井參數(shù)不能實(shí)時(shí)測(cè)得，需要不斷預(yù)測(cè)鉆頭處的鉆井參數(shù)，加大了軌跡入靶難度。

3 軌跡控制技術(shù)

3.1 著陸入靶姿態(tài)的確定

SAGD水平井軌跡控制難度遠(yuǎn)大于常規(guī)水平井，在水平井施工過(guò)程中需要優(yōu)選高精度隨鉆測(cè)量?jī)x器，提高軌跡控制精度，軌跡在著陸時(shí)由于不能測(cè)得鉆頭處的鉆井參數(shù)，需要在軌跡著陸前期掌握好螺桿的造斜規(guī)律，通過(guò)軟件預(yù)測(cè)出鉆頭處的井斜、方位。中完時(shí)適當(dāng)提高入靶時(shí)的井斜1.5°～2°，消除中完作業(yè)對(duì)井斜的影響。

3.2 套管內(nèi)磁導(dǎo)向技術(shù)

常規(guī)SAGD水平井軌跡控制只是在水平段使用磁導(dǎo)向系統(tǒng)，為了提高SAGD上下兩井入靶時(shí)姿態(tài)的一致性，在I井井斜60°左右時(shí)使用磁導(dǎo)向系統(tǒng)，通過(guò)P井軌跡的變化來(lái)引導(dǎo)I井軌跡施工，確保兩井在入靶時(shí)軌跡姿態(tài)的一致，可減少水平段對(duì)井斜、方位的調(diào)整，增加了水平段復(fù)合鉆的比例，提高機(jī)械鉆速。

4 軌跡評(píng)價(jià)

SAGD水平井軌跡評(píng)價(jià)，主要是評(píng)價(jià)雙水平段軌跡符合率情況，軌跡符合率是指一口井的實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌道符合的程度。首先，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)軌道是在設(shè)計(jì)給定條件下的最優(yōu)路線，長(zhǎng)度最短。軌跡符合率越好，則全井的實(shí)鉆井眼長(zhǎng)度越短；軌跡符合率越差，則全井的實(shí)鉆井眼長(zhǎng)度越長(zhǎng)，必然要多打進(jìn)尺，增大鉆井成本。其次，設(shè)計(jì)軌道對(duì)于井內(nèi)管柱的起下和后續(xù)的采油作業(yè)來(lái)說(shuō)是最優(yōu)曲線。軌跡符合率越差，則鉆井過(guò)程中起下管柱的難度就越大，對(duì)后續(xù)的采油作業(yè)來(lái)說(shuō)也造成很大的困難。軌跡符合率越高，說(shuō)明施工單位的定向井軌跡控制水平越高。當(dāng)然，在一定的硬件條件限制下，也不能盲目追求軌跡符合率。因?yàn)橐胩岣哕壽E符合率，勢(shì)必要求頻繁地測(cè)斜、更換鉆具等，反而會(huì)拖長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本。

4.1 P井軌跡符合率評(píng)價(jià)

根據(jù)生產(chǎn)井實(shí)鉆軌跡的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果，通過(guò)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)軌道進(jìn)行法面距離掃描（圖1），從而計(jì)算出每個(gè)測(cè)點(diǎn)到設(shè)計(jì)軌道的法面距離Ji，并列成數(shù)據(jù)表，如表1所示。

圖1 法面距離掃描

表1 實(shí)鉆軌跡對(duì)設(shè)計(jì)軌道的法面距離掃描結(jié)果

根據(jù)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的法面距離Ji和井深Li，利用下式，可以計(jì)算全井法面距離的加權(quán)平均法面距離JJ：

軌跡符合率FJ可用下式計(jì)算：

式中：A——允許的最大加權(quán)平均法面距離。

A值的確定應(yīng)該通過(guò)對(duì)大量實(shí)鉆資料的統(tǒng)計(jì)分析，提出合理的數(shù)值。

4.2 I井軌跡符合率評(píng)價(jià)

注汽井直井段和斜井段的軌跡評(píng)價(jià)方法與一般定向井軌跡評(píng)價(jià)方法一致，把注汽井和生產(chǎn)井在水平井段的兩井垂直方向和水平方向符合設(shè)計(jì)要求的程度，稱為兩井垂直方向符合率和水平方向符合率。

4.2.1 兩井垂直方向符合率的計(jì)算

假設(shè)利用磁導(dǎo)向工具在水平井段各測(cè)點(diǎn)測(cè)得的注汽井與生產(chǎn)井的垂距為ΔVi，左右偏移為ΔHi，并列成數(shù)據(jù)表，如表2所示。

表2 磁導(dǎo)向工具在水平井段測(cè)量的結(jié)果

根據(jù)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的垂距ΔVi和井深Li，利用下式，可以計(jì)算水平井段垂距的加權(quán)平均垂距誤差VV：

式中：ΔVd——注汽井與生產(chǎn)井的設(shè)計(jì)垂距，在新疆風(fēng)城稠油油田一般取5m。

兩井垂直方向符合率FV可用下式計(jì)算：

式中：ε——注汽井與生產(chǎn)井的垂距誤差限，在新疆風(fēng)城稠油油田一般取1.25m。

4.2.2 兩井水平方向符合率的計(jì)算

如表2所示，根據(jù)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的左右偏移為ΔHi和井深Li，利用下式，可以計(jì)算水平井段垂距的加權(quán)平均左右偏移誤差HH：

兩井水平方向符合率FH可用下式計(jì)算：

式中：τ——注汽井與生產(chǎn)井的垂距誤差限，在新疆風(fēng)城稠油油田一般取2.5m。

4.2.3 注汽井水平井段軌跡的評(píng)價(jià)方法

根據(jù)蒸汽輔助重力泄油技術(shù)的要求，注汽井水平井段與生產(chǎn)井最好嚴(yán)格平行鉆進(jìn)，兩井垂距誤差不大于0.5m，左右偏移誤差不大于1m。因此，評(píng)價(jià)注汽井軌跡的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是注汽井與生產(chǎn)井的平行程度、兩井垂距誤差的大小和兩井左右偏移誤差的大小。由上面兩節(jié)可知，兩井垂直方向符合率和水平方向符合率不但反映了注汽井與生產(chǎn)井的平行程度，而且反映了兩井垂距誤差的大小和兩井左右偏移誤差的大小。因此，可以用兩井垂直方向符合率和水平方向符合率評(píng)價(jià)注汽井水平井段的軌跡質(zhì)量。

當(dāng)兩井垂直方向符合率和水平方向符合率為100%時(shí)，說(shuō)明注汽井水平井段嚴(yán)格符合SAGD雙水平井技術(shù)要求；當(dāng)兩井垂直方向符合率和水平方向符合率小于60%時(shí)，此時(shí)兩井垂距或左右偏移已超出誤差限，說(shuō)明注汽井水平井段軌跡不合格。當(dāng)兩井垂直方向符合率和水平方向符合率同時(shí)大于60%時(shí)，我們可以用注汽井水平井段符合率來(lái)評(píng)價(jià)注汽井水平井段的軌跡質(zhì)量。注汽井水平井段符合率可以用下式求得：

5 應(yīng)用案例分析

FHW3014P為西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司服務(wù)的一口SAGD水平井，該井中完時(shí)測(cè)得FHW3014P井井斜為90.56°，通井下套管后復(fù)測(cè)井斜為88.15°，F(xiàn)HW3014I為91.05°，通井下套管后復(fù)測(cè)井斜為88.67°。I井鉆進(jìn)過(guò)程中引入套管內(nèi)磁導(dǎo)向技術(shù)引導(dǎo)，使得I井與P井姿態(tài)基本相同。采用電纜走油管外環(huán)空技術(shù)，利用旁側(cè)接頭外接高強(qiáng)度8mm測(cè)井電纜，配合撬裝電纜進(jìn)行起下操作，減少人力，提高了工作效率。對(duì)該井組軌跡符合率進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 FHW3014井組軌跡符合率

通過(guò)軌跡符合率可看出，生產(chǎn)井（P井）在鉆進(jìn)過(guò)程中采用常規(guī)水平井方法鉆進(jìn)，隨鉆測(cè)量?jī)x器為磁性測(cè)量?jī)x器，在鉆進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)存在磁干擾使得生產(chǎn)井軌跡符合率不是很高。注氣井（I井）軌跡符合率明顯高于P井軌跡符合率。其主要原因?yàn)镮井軌跡符合率主要考慮的是I井水平段與P井水平段的平行程度，由于I井軌跡控制過(guò)程中使用磁導(dǎo)向系統(tǒng)，磁導(dǎo)向系統(tǒng)精度明顯高于隨鉆測(cè)量?jī)x器精度，實(shí)時(shí)指導(dǎo)I井按照P井姿態(tài)鉆進(jìn)，因此使得軌跡符合率大幅度提高。

6 結(jié)論與建議

（1）在造斜段引入磁導(dǎo)向技術(shù)，解決了I井軌跡控制過(guò)程中受磁干擾導(dǎo)致方位不準(zhǔn)的問(wèn)題。通過(guò)磁導(dǎo)向系統(tǒng)引導(dǎo)，使得I井軌跡入靶姿態(tài)與P井姿態(tài)相同，提高軌跡符合率。

（2）入靶著陸井斜適當(dāng)提高1.5°～2°，可消除中完時(shí)通井作業(yè)、下套管等對(duì)井斜的影響，進(jìn)入水平段后井斜能控制在90°左右，可推廣應(yīng)用。

（3）本文提出了軌跡評(píng)價(jià)方法，可對(duì)已鉆水平井軌跡控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，為后續(xù)水平井鉆進(jìn)技術(shù)持續(xù)改進(jìn)提供理論支持。

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TE243

A

1004-5716(2015)11-0056-04

2015-07-10

2015-07-14

路宗羽（1968-），男（漢族），吉林磐石人，工程師，現(xiàn)從事科研和設(shè)計(jì)工作。