風城油田SAGD水平井軌跡控制技術

李 慶，萬教育，李俊勝，姜朝民，張宏阜

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

風城油田SAGD水平井軌跡控制技術

李 慶*1，萬教育2，李俊勝2，姜朝民2，張宏阜2

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

新疆風城油田超稠油資源豐富，采用常規的開采方式很難將儲層內的油氣資源有效開采出來。SAGD水平井技術是開發稠油、超稠油、瀝青的一項前沿技術，能有效解決這一難題，已成為新疆風城油田超稠油有效開發和上產的關鍵技術。SAGD水平井是一組雙筒水平井，對工程質量和軌跡控制要求高，在I井造斜段和水平段應用磁導向技術，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難點及控制措施進行分析。

SAGD；雙筒水平井；磁導向技術；軌跡控制

1 地質概況

新疆風城油田作業區是一個以超稠油為主的油田，位于克拉瑪依市區東北100km、烏爾禾鎮以東約10km、準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。開發層位為灰綠色泥巖、泥質粉砂巖、淺灰色細砂巖的侏羅系齊古組。風城油田具有油層埋藏淺、稠油粘度高、儲層非均質性強的特點，地層膠結疏松，可鉆性好。

2 國內外SAGD水平井發展現狀

1978年提出SAGD理論，1998加拿大開展了10多個SAGD試驗區，建成了8個商業化開采油田，鉆成400余對SAGD水平井，其日產油量均在4000t以上。目前SAGD技術在加拿大已屬成熟技術。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，而在中部地區的油田油層薄，油藏規模較小，在阿拉斯加州的凍土區埋藏著相當規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，地質構造斷層多，埋藏深，深度大于800m的稠油儲量約占已探明儲量的80%。1996年，國內在遼河油田首次嘗試了SAGD技術的實踐[2]。為有效開發風城超稠油資源，自2008年以來，新疆油田在風城稠油重32、重37和重18等區塊陸續開展了SAGD水平井先導試驗，取得了初步成功。特別是2012年新疆油田在風城稠油大力開發部署SAGD水平井，SAGD水平井儀器、工具、工藝基本配套，進入成熟化、規模化的開發應用階段。

3 鉆井難點

軌跡控制的真正意義在于順利中靶，滿足地質設計要求。SAGD水平井對靶區精度要求非常高，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、方位等數據信息滯后于鉆頭，地質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。

風城油田稠油油藏埋藏淺，地質膠結疏松，易造成井眼擴大，影響固井質量。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、橫向均有嚴格要求，兩口井位置太近太遠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測量的過程中出現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。測量儀器系統誤差主要受儀器加工制造工藝技術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 軌跡控制技術及措施

控制井眼軌跡的最終目的是按照地質設計順利中靶，滿足地質要求。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水平井的井眼軌跡的技術要求。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。以前所鉆SAGD水平井中完鉆進至A點后繼續鉆進10m左右，然后再下入技術套管，以此來保證井眼姿態不會出現太大的變化。現在SAGD水平井軌跡控制技術有所調整，為利于三開水平段的鉆進，根據各區塊總結的降斜幅度，二開入靶井斜均較設計大2°～3°，中完鉆進至A點即完鉆，下入套管后A點井斜會相應降低至90°左右，這樣水平段軌跡控制不會出現較大幅度波動。

SAGD水平井軌跡控制技術中新引入了造斜段磁導向技術，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,下入磁導向系統測量引導，確保I井入靶著陸軌跡控制的精度。采用強磁接頭配合MGT磁導向儀器，可實現造斜段套管內磁導向精確引導鉆進。預先將磁導向探管下入到P井井斜約60°的位置，I井鉆進至對應井深后，此時兩井中心距約為7～8m，探管接收磁接頭旋轉產生的交變磁場信號，通過計算得出兩井平面偏差，從而做出及時的方位調整，使兩井在A點處時平面偏差控制在1m以內。三開進行水平段鉆進時避免了長井段的調整方位，微調控制垂距和平面偏移即可滿足，提高了軌跡控制精準度和工作效率。

在SAGD水平井施工過程中嚴格控制井眼軌跡，I井造斜段，優先調整方位，最好在井斜15°以內方位調整到位，延遲調整方位必須在井斜45°之前完成。I井著陸入靶軌跡保持與P井入靶同姿態，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,下入磁導向系統測量引導，確保I井入靶著陸軌跡控制的精度。水平段鉆進以微調為主，盡量減少對井眼軌跡井斜做較大幅度的調整。I井水平段鉆進前，必須依據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合，更好地進行軌跡控制，在水平段施工中優化鉆具組合，鉆進過程中保證泥漿排量和攜巖能力，結合定期短程提下鉆、分段洗井等技術措施，保證鉆井工作的安全。在P井鉆完后，陀螺測量校正軌跡數據，并依據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空技術，利用旁側接頭外接高強度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，較以前的電纜穿油管作業大大減少人力，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、摩擦阻力等參數進行分析，根據分析參數對鉆具組合及鉆井參數進行調整。從2013年施工的SAGD井組效果來看，所鉆井軌跡質量完全滿足生產要求，符合地質設計要求，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 結論與建議

（1）SAGD水平井造斜段及水平段應用磁導向技術，根據測量結果及時調整方位，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。成功解決了風城水平井組井眼軌跡的精細控制難題。

（2）在軌跡控制中引入了電纜走油管外環空技術，利用旁側接頭外接高強度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大大減少人力，提高了工作效率。

（3）對風城SAGD水平井軌跡控制進行了精細優化，所鉆井組井身質量及井眼軌跡質量完全符合設計要求，對水平井后期開發和上產提供重要支持。

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

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

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

[4]萬仁溥，羅采俊.采油技術手冊第八分冊[M].北京：石油工業出版社，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，現從事油藏工程研究工作。