SAGD水平井軌跡控制評價

路宗羽,劉穎彪,羅 增,姜朝民,葛 娜

（1.中國石油新疆油田公司工程技術研究院，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）

SAGD水平井軌跡控制評價

路宗羽*1,劉穎彪1,羅 增1,姜朝民2,葛 娜2

（1.中國石油新疆油田公司工程技術研究院，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）

SAGD水平井技術能有效地解決稠油、超稠油、瀝青等開發(fā)難的問題，新疆油田公司自2008年開展SAGD先導試驗實驗以來，取得了一定的效果，但隨著開發(fā)規(guī)模的增大，原有技術已不能滿足開發(fā)精度要求。為實現(xiàn)風城稠油水平井軌跡精細控制以及驗證軌跡控制效果，通過研究提出了軌跡精細控制技術及軌跡評價方法。通過對水平井著陸姿態(tài)進行分析、引用套管內(nèi)磁導向技術、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價方法等形成風城油田水平井軌跡精細控制技術和軌跡評價方法。該技術可有效提高軌跡控制精度，滿足控制要求，可采用軌跡評價方法對軌跡控制效果進行有效評價，對風城油田SAGD水平井開發(fā)及軌跡評價提供技術支持。

SAGD水平井；磁導向技術；軌跡控制；軌跡評價

1 概述

SAGD蒸汽輔助重力泄油技術，適合于開采原油粘度非常高的超稠油油藏或天然瀝青。該技術是以蒸汽作為熱源，通過熱傳導與熱對流相結合，實現(xiàn)蒸汽和油水之間的對流，再依靠原油和凝析液的重力作用采油。2008年，在充分借鑒國內(nèi)外超稠油開發(fā)先進經(jīng)驗的基礎上，新疆油田公司確定風城超稠油油藏開發(fā)方案主要以SAGD成對水平為井主。SAGD水平井技術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)水平井軌跡測量手段和控制工藝很難達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量及精細控制問題。

2 鉆井難點

（1）SAGD水平井為高精度軌跡控制井，水平段控制過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)，軌跡控制過程中稍有疏忽就會導致個別測點超出設計范圍；

（2）風城油田SAGD水平井造斜率相對較高，而造斜點相對較淺，造斜點地層疏松，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，設計要求P井著陸控制過程中入設計下靶窗，I井入設計上靶窗，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)場使用隨鉆測量儀器零長為15m左右，鉆頭處的鉆井參數(shù)不能實時測得，需要不斷預測鉆頭處的鉆井參數(shù)，加大了軌跡入靶難度。

3 軌跡控制技術

3.1 著陸入靶姿態(tài)的確定

SAGD水平井軌跡控制難度遠大于常規(guī)水平井，在水平井施工過程中需要優(yōu)選高精度隨鉆測量儀器，提高軌跡控制精度，軌跡在著陸時由于不能測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，通過軟件預測出鉆頭處的井斜、方位。中完時適當提高入靶時的井斜1.5°～2°，消除中完作業(yè)對井斜的影響。

3.2 套管內(nèi)磁導向技術

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

4 軌跡評價

SAGD水平井軌跡評價，主要是評價雙水平段軌跡符合率情況，軌跡符合率是指一口井的實鉆軌跡與設計軌道符合的程度。首先，一般來說，設計軌道是在設計給定條件下的最優(yōu)路線，長度最短。軌跡符合率越好，則全井的實鉆井眼長度越短；軌跡符合率越差，則全井的實鉆井眼長度越長，必然要多打進尺，增大鉆井成本。其次，設計軌道對于井內(nèi)管柱的起下和后續(xù)的采油作業(yè)來說是最優(yōu)曲線。軌跡符合率越差，則鉆井過程中起下管柱的難度就越大，對后續(xù)的采油作業(yè)來說也造成很大的困難。軌跡符合率越高，說明施工單位的定向井軌跡控制水平越高。當然，在一定的硬件條件限制下，也不能盲目追求軌跡符合率。因為要想提高軌跡符合率，勢必要求頻繁地測斜、更換鉆具等，反而會拖長鉆井周期，增大鉆井成本。

4.1 P井軌跡符合率評價

根據(jù)生產(chǎn)井實鉆軌跡的測量和計算結果，通過每一個測點對設計軌道進行法面距離掃描（圖1），從而計算出每個測點到設計軌道的法面距離Ji，并列成數(shù)據(jù)表，如表1所示。

圖1 法面距離掃描

表1 實鉆軌跡對設計軌道的法面距離掃描結果

根據(jù)每個測點的法面距離Ji和井深Li，利用下式，可以計算全井法面距離的加權平均法面距離JJ：

軌跡符合率FJ可用下式計算：

式中：A——允許的最大加權平均法面距離。

A值的確定應該通過對大量實鉆資料的統(tǒng)計分析，提出合理的數(shù)值。

4.2 I井軌跡符合率評價

注汽井直井段和斜井段的軌跡評價方法與一般定向井軌跡評價方法一致，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計要求的程度，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算

假設利用磁導向工具在水平井段各測點測得的注汽井與生產(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 磁導向工具在水平井段測量的結果

根據(jù)每個測點的垂距ΔVi和井深Li，利用下式，可以計算水平井段垂距的加權平均垂距誤差VV：

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

兩井垂直方向符合率FV可用下式計算：

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

4.2.2 兩井水平方向符合率的計算

如表2所示，根據(jù)每個測點的左右偏移為ΔHi和井深Li，利用下式，可以計算水平井段垂距的加權平均左右偏移誤差HH：

兩井水平方向符合率FH可用下式計算：

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

4.2.3 注汽井水平井段軌跡的評價方法

根據(jù)蒸汽輔助重力泄油技術的要求，注汽井水平井段與生產(chǎn)井最好嚴格平行鉆進，兩井垂距誤差不大于0.5m，左右偏移誤差不大于1m。因此，評價注汽井軌跡的評價標準是注汽井與生產(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價注汽井水平井段的軌跡質量。

當兩井垂直方向符合率和水平方向符合率為100%時，說明注汽井水平井段嚴格符合SAGD雙水平井技術要求；當兩井垂直方向符合率和水平方向符合率小于60%時，此時兩井垂距或左右偏移已超出誤差限，說明注汽井水平井段軌跡不合格。當兩井垂直方向符合率和水平方向符合率同時大于60%時，我們可以用注汽井水平井段符合率來評價注汽井水平井段的軌跡質量。注汽井水平井段符合率可以用下式求得：

5 應用案例分析

FHW3014P為西部鉆探定向井技術服務公司服務的一口SAGD水平井，該井中完時測得FHW3014P井井斜為90.56°，通井下套管后復測井斜為88.15°，F(xiàn)HW3014I為91.05°，通井下套管后復測井斜為88.67°。I井鉆進過程中引入套管內(nèi)磁導向技術引導，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，利用旁側接頭外接高強度8mm測井電纜，配合撬裝電纜進行起下操作，減少人力，提高了工作效率。對該井組軌跡符合率進行計算，計算結果見表3。

表3 FHW3014井組軌跡符合率

通過軌跡符合率可看出，生產(chǎn)井（P井）在鉆進過程中采用常規(guī)水平井方法鉆進，隨鉆測量儀器為磁性測量儀器，在鉆進過程中可能會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。其主要原因為I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井軌跡控制過程中使用磁導向系統(tǒng)，磁導向系統(tǒng)精度明顯高于隨鉆測量儀器精度，實時指導I井按照P井姿態(tài)鉆進，因此使得軌跡符合率大幅度提高。

6 結論與建議

（1）在造斜段引入磁導向技術，解決了I井軌跡控制過程中受磁干擾導致方位不準的問題。通過磁導向系統(tǒng)引導，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）入靶著陸井斜適當提高1.5°～2°，可消除中完時通井作業(yè)、下套管等對井斜的影響，進入水平段后井斜能控制在90°左右，可推廣應用。

（3）本文提出了軌跡評價方法，可對已鉆水平井軌跡控制效果進行評價分析，為后續(xù)水平井鉆進技術持續(xù)改進提供理論支持。

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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)從事科研和設計工作。