SAGD鉆井工藝的實(shí)踐應(yīng)用與技術(shù)研究

李翔

摘 要：SAGD技術(shù)是開發(fā)超稠油油藏的一項(xiàng)前沿技術(shù)。九十年代末，國內(nèi)遼河油田在中深層稠油的開采中展開了SAGD得先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。2008年，為提高稠油開采的綜合經(jīng)濟(jì)效益，擁有豐富稠油原的新疆油田也開始著手SAGD技術(shù)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用與效果評價(jià)工作。本文介紹SAGD鉆井工藝的技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：SAGD技術(shù)；成對雙水平井；磁定位導(dǎo)向技術(shù)

一、SAGD水平井技術(shù)概述

SAGD技術(shù)，即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，通過熱傳導(dǎo)與熱對流相結(jié)合，實(shí)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。其生產(chǎn)過程分為預(yù)熱、降壓生產(chǎn)和SAGD生產(chǎn)3個階段。首先是上部井與下部水平井同時(shí)吞吐生產(chǎn)，各自形成獨(dú)立的蒸汽腔（預(yù)熱階段）；隨著被加熱原油和冷凝水的不斷采出以及吞吐輪次的增加，蒸汽腔不斷擴(kuò)大，直至相互連通（降壓生產(chǎn)階段）；之后進(jìn)入SAGD生產(chǎn)階段，此時(shí)上部井轉(zhuǎn)為注氣井，持續(xù)向油藏內(nèi)注入蒸汽，蒸汽向上、向下及四周流動，最終形成一個連通的完整的蒸汽腔。蒸汽在蒸汽腔內(nèi)表面冷凝，通過傳導(dǎo)、對流和潛熱形式向周圍油藏釋放熱量，加熱油藏中得原油，原油和冷凝水在重力作用下被驅(qū)向油藏內(nèi)部推進(jìn)，這樣，既可以保持油藏的壓力和驅(qū)動力，又可以提高蒸汽波及范圍。因此，SAGD比蒸汽吞吐的采收率要高。生產(chǎn)過程的后期，蒸汽腔會逐漸到達(dá)油層的頂部，此時(shí)熱擴(kuò)散則在上覆巖層下面的四周進(jìn)行。SAGD可以通過采取一對上下平行的水平井，可根據(jù)油藏及開采特征，進(jìn)行地質(zhì)模擬以選擇合適的兩水平井之間的垂距，轉(zhuǎn)入SAGD階段后，位于上面的水平井作為注入井，下面的作為采油井的方式實(shí)現(xiàn)。

二、新疆油田SAGD技術(shù)需要及鉆井需求

新疆克拉瑪依風(fēng)城油田風(fēng)城超稠油油藏具有粘度大、地層能量低的特點(diǎn)，雖然蒸汽吞吐初期日產(chǎn)能力高，但遞減快，生產(chǎn)周期短，油汽比低，采注比低。若想高效開發(fā)風(fēng)城淺層超稠油，必須探索先進(jìn)開發(fā)技術(shù)，突破原有的開發(fā)方式。2012年，在充分借鑒國外超稠油開發(fā)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，新疆油田公司將風(fēng)城超稠油油藏重32井區(qū)SAGD先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)作為股份公司重大開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體內(nèi)容進(jìn)入實(shí)施階段。根據(jù)開發(fā)方案主要以SAGD成對水平井為主。根據(jù)風(fēng)城油田重32、重18、重1井區(qū)的油藏以及開采特征，對鉆井提出以下幾個方面的具體要求：

2.1為了保證SAGD階段蒸汽腔的穩(wěn)定發(fā)展，縱向水平段軌跡必須保證水平，軌跡距水平靶軸的垂向誤差不得超過正負(fù)1米，平面上水平段軌跡距靶軸的水平誤差不得超過正負(fù)5米；

2.2根據(jù)SAGDG工藝要求，注氣井、生產(chǎn)井均采用雙管柱完井。即一根短注氣管柱的出口設(shè)置在水平段的A點(diǎn)，另一根長注汽管柱的出口端在水平井末端B點(diǎn)。因此，鉆井井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須將Φ244.5mm的技術(shù)套管下至水平段入靶點(diǎn)并固井；

2.3完井工藝必須滿足SAGD要求，表套、技套固井水泥必須反至地面，并確保大斜度段固井質(zhì)量合格，水平段用沖縫篩管完井；

2.4先鉆水平生產(chǎn)井，然后再鉆位于上部的注氣井。其主要基于水平生產(chǎn)井需要部署在靠近油層底部的位置，以便最大限度地利用重力泄油的高度。鉆完生產(chǎn)井后，采用磁性導(dǎo)向系統(tǒng)將水平注汽井的水平段軌跡控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

三、新疆油田SAGD水平井鉆井技術(shù)關(guān)鍵

在SAGD方式中，成對雙水平井的鉆井工藝是較為復(fù)雜和困難。這主要是由于SAGD開采效果的好壞首先取決于兩個水平井的水平段軌跡是否準(zhǔn)確地在設(shè)計(jì)規(guī)定的油層位置，其次兩個水平段之間的空間的位置關(guān)系決定了后期注汽階段蒸汽腔的形成是否能夠合理高效。成對水平井的水平段軌跡除了要保證在預(yù)計(jì)儲層段內(nèi)以一定的角度和方向傳行外，還必須嚴(yán)格控制上下兩個水平段的軌跡在重力垂向和水平方向相對位置關(guān)系。一般，在可能的條件下，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)將水平段軌跡在垂向上的位移控制在1到2米以內(nèi)，水平面方向上的位移在5米以內(nèi)；由于雙水平井SAGD兩井之間的距離很小，要求兩口水平井盡可能平行。因此，對雙水平段軌跡的精確跟蹤測量工藝和隨鉆控制能力都提出了非常高的要求。常規(guī)水平井軌跡測量手段和控制工藝很難達(dá)到這種精度要求。因此，SAGD水平井鉆井必然涉及軌跡精確定向控制、儲層邊界實(shí)時(shí)識別、軌跡精確測量及磁定位導(dǎo)向等核心關(guān)鍵技術(shù)。

3.1軌跡精確定向控制。根據(jù)地質(zhì)及采油要求，鉆井主要是要確保上部分井眼水平段與對應(yīng)下部分井眼水平段井眼軌跡保持平行。

3.2儲層邊界識別技術(shù)。目前的淺層稠油水平井水平段的地質(zhì)軌跡跟蹤主要采用“MWD+隨鉆巖屑錄井”的方式解決，這主要是基于目前稠油井區(qū)地層情況清楚，已鉆井較多，地層層位的深度劃分變化容易把握，且?guī)r性變化在隨鉆過程中比較容易實(shí)現(xiàn)跟蹤判斷。

3.3井眼軌跡的精確測量。軌跡控制的精度取決于測量儀器的精度、測量間距和控制工藝等因素。而且前常規(guī)水平井隨鉆測量工具的工作原理均是以固態(tài)傳感器測量地球自然場，與其相關(guān)的典型獨(dú)立差源有：原始傳感器誤差、磁偏角誤差、磁干擾誤差、以及測量儀器的測量空間姿態(tài)等等。因此，SAGD方式下對井眼軌跡的精度測量具有更高的要求，顯然，必須配套適應(yīng)工況的、高精度的測量儀器。

3.4水平段磁性定位導(dǎo)向技術(shù)。由于SAGD雙水平井兩水平段井眼距離較近，其施工工藝決定了在鉆上部注汽井水平段時(shí)，常規(guī)測量儀器軌跡測量參數(shù)必然會受到下部生產(chǎn)井中已經(jīng)下入完井管柱的磁干擾影響。因此，必須采用精確測量的磁性定位導(dǎo)向技術(shù)。

四、總結(jié)

國內(nèi)外油田的實(shí)際開采經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：SAGD技術(shù)在稠油開采方面具有不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，隨著該項(xiàng)技術(shù)的成熟配套及不斷的推廣實(shí)施，SAGD技術(shù)必將能夠?qū)崿F(xiàn)上下兩口井水平度和平行度的精確控制，高效注氣、提高稠油開采率。因此，在實(shí)施SAGD方式稠油開采時(shí)，水平井鉆井工藝除了必須裝備能夠滿足井眼軌跡靈活控制、實(shí)時(shí)調(diào)整的多種規(guī)格彎外殼井下動力鉆具、鉆具扶正器、無磁鉆鋌等工具外，還必須配套磁性定位導(dǎo)向系統(tǒng)。