风城油田SAGD水平井轨迹控制技术

2015-12-17万教育李俊胜姜朝民张宏阜

西部探矿工程 2015年1期

关键词：稠油井眼水平井

李庆，万教育，李俊胜，姜朝民，张宏阜

（1.新疆油田公司开发公司，新疆克拉玛依834000；2.西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

风城油田SAGD水平井轨迹控制技术

李庆*1，万教育2，李俊胜2，姜朝民2，张宏阜2

（1.新疆油田公司开发公司，新疆克拉玛依834000；2.西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

新疆风城油田超稠油资源丰富，采用常规的开采方式很难将储层内的油气资源有效开采出来。SAGD水平井技术是开发稠油、超稠油、沥青的一项前沿技术，能有效解决这一难题，已成为新疆风城油田超稠油有效开发和上产的关键技术。SAGD水平井是一组双筒水平井，对工程质量和轨迹控制要求高，在I井造斜段和水平段应用磁导向技术，确保入靶精度及水平段轨迹控制精度，针对SAGD水平井轨迹控制过程中的技术难点及控制措施进行分析。

SAGD；双筒水平井；磁导向技术；轨迹控制

1 地质概况

新疆风城油田作业区是一个以超稠油为主的油田，位于克拉玛依市区东北100km、乌尔禾镇以东约10km、准格尔盆地西北缘断褶带的夏红北断裂上盘中生界超覆尖灭带上。油田西部、东部分别与乌尔禾油田、夏子街油田相邻，北以哈拉阿特拉山为界。开发层位为灰绿色泥岩、泥质粉砂岩、浅灰色细砂岩的侏罗系齐古组。风城油田具有油层埋藏浅、稠油粘度高、储层非均质性强的特点，地层胶结疏松，可钻性好。

2 国内外SAGD水平井发展现状

1978年提出SAGD理论，1998加拿大开展了10多个SAGD试验区，建成了8个商业化开采油田，钻成400余对SAGD水平井，其日产油量均在4000t以上。目前SAGD技术在加拿大已属成熟技术。在美国稠油资源储量约在114×108t，主要分布在加州和阿拉斯加州，美国的稠油资源特征相比差异较大，加州的稠油油田大而浅，而在中部地区的油田油层薄，油藏规模较小，在阿拉斯加州的冻土区埋藏着相当规模且埋藏深的稠油资源[1]。

我国稠油油藏具有陆相沉积的特点，地质构造断层多，埋藏深，深度大于800m的稠油储量约占已探明储量的80%。1996年，国内在辽河油田首次尝试了SAGD技术的实践[2]。为有效开发风城超稠油资源，自2008年以来，新疆油田在风城稠油重32、重37和重18等区块陆续开展了SAGD水平井先导试验，取得了初步成功。特别是2012年新疆油田在风城稠油大力开发部署SAGD水平井，SAGD水平井仪器、工具、工艺基本配套，进入成熟化、规模化的开发应用阶段。

3 钻井难点

轨迹控制的真正意义在于顺利中靶，满足地质设计要求。SAGD水平井对靶区精度要求非常高，两井水平段垂向偏差小于5m±0.5m，横向偏差小于±1m。另外一些客观因素的制约包括测量井斜、方位等数据信息滞后于钻头，地质因素的不确定性和螺杆钻具造斜能力的模糊性等因素使得轨迹控制难度加大。

风城油田稠油油藏埋藏浅，地质胶结疏松，易造成井眼扩大，影响固井质量。SAGD水平井造斜点选择较浅，钻机可提供钻压较少，钻进同时需要扭方位，因此螺杆钻具造斜率低于设计值。在浅部地层中钻具摩阻、扭矩相对较小，工具面反扭角受钻压影响敏感，稳定工具面相对较难。SAGD水平井造斜段造斜率大，部分井眼最大造斜率达到15°/30m，对造斜工具能力要求较高。

进入水平段后，两口井纵向、横向均有严格要求，两口井位置太近太远都会影响注入蒸汽的效果，减少采收率，因此需要高精度的轨迹控制才能满足地质中靶要求。

4 轨迹控制过程中存在的误差

SAGD水平井需要对井眼轨迹进行精确的控制，因此了解在轨迹控制过程中和轨迹参数测量的过程中出现的误差是非常必要的。在SAGD水平井轨迹控制过程轨迹误差源主要为测量深度误差、测量仪器系统误差、测量累计误差、磁偏角误差、磁干扰误差等。通过了解误差的成因，针对误差分析进行相应的校正方法研究和改进措施是提高轨迹控制精度的重要手段。测量仪器系统误差主要受仪器加工制造工艺技术和材料等诸多因素影响，目前几种常用仪器测量精度对比见表1。

表1 几种常用仪器测量精度

由表1可以看出GE-MED在测量精度上优于其它仪器，因此，在轨迹控制精度要求较高的井上，可使用GE-MWD仪器。

5 轨迹控制技术及措施

控制井眼轨迹的最终目的是按照地质设计顺利中靶，满足地质要求。SAGD水平井实行双井筒平行钻探模式，位于下部的为生产井，位于上部的为注气井。通过“上注下采”的方式，提高稠油油藏的采收率。SAGD水平井轨迹控制不同于常规水平井的井眼轨迹的技术要求。上下两口水平井的轨迹走向要控制在一定的相对误差之内。以前所钻SAGD水平井中完钻进至A点后继续钻进10m左右，然后再下入技术套管，以此来保证井眼姿态不会出现太大的变化。现在SAGD水平井轨迹控制技术有所调整，为利于三开水平段的钻进，根据各区块总结的降斜幅度，二开入靶井斜均较设计大2°～3°，中完钻进至A点即完钻，下入套管后A点井斜会相应降低至90°左右，这样水平段轨迹控制不会出现较大幅度波动。

SAGD水平井轨迹控制技术中新引入了造斜段磁导向技术，为避免P井套管磁干扰，影响I井眼轨迹入靶精度，在造斜段入靶前80m,下入磁导向系统测量引导，确保I井入靶着陆轨迹控制的精度。采用强磁接头配合MGT磁导向仪器，可实现造斜段套管内磁导向精确引导钻进。预先将磁导向探管下入到P井井斜约60°的位置，I井钻进至对应井深后，此时两井中心距约为7～8m，探管接收磁接头旋转产生的交变磁场信号，通过计算得出两井平面偏差，从而做出及时的方位调整，使两井在A点处时平面偏差控制在1m以内。三开进行水平段钻进时避免了长井段的调整方位，微调控制垂距和平面偏移即可满足，提高了轨迹控制精准度和工作效率。

在SAGD水平井施工过程中严格控制井眼轨迹，I井造斜段，优先调整方位，最好在井斜15°以内方位调整到位，延迟调整方位必须在井斜45°之前完成。I井着陆入靶轨迹保持与P井入靶同姿态，间隔5～5.5m。为避免P井套管磁干扰，影响I井眼轨迹入靶精度，在造斜段入靶前80m,下入磁导向系统测量引导，确保I井入靶着陆轨迹控制的精度。水平段钻进以微调为主，尽量减少对井眼轨迹井斜做较大幅度的调整。I井水平段钻进前，必须依据P井水平段轨迹修正I井水平段轨迹，保持两井间距5m，并注意P井入靶姿态和水平段控制精度及水平段钻进效果。在施工中，做到仪器测量与工程的有效结合，更好地进行轨迹控制，在水平段施工中优化钻具组合，钻进过程中保证泥浆排量和携岩能力，结合定期短程提下钻、分段洗井等技术措施，保证钻井工作的安全。在P井钻完后，陀螺测量校正轨迹数据，并依据P井水平段实钻轨迹对I井进行校正，保持P井和I井水平段的平行。

在SAGD轨迹控制中首次引入了电缆走油管外环空技术，利用旁侧接头外接高强度8mm测井电缆，配合拖撬进行起下操作。仪器安装好后，起下仪器的过程中只需1人操作即可实现，较以前的电缆穿油管作业大大减少人力，提高了工作效率。

钻井过程对钻具造斜率、钻具抗扭强度、抗拉强度、摩擦阻力等参数进行分析，根据分析参数对钻具组合及钻井参数进行调整。从2013年施工的SAGD井组效果来看，所钻井轨迹质量完全满足生产要求，符合地质设计要求，且钻井机械速度较去年有所提高。