SAGD水平井轨迹控制评价

路宗羽,刘颖彪,罗 增,姜朝民,葛 娜

（1.中国石油新疆油田公司工程技术研究院，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）

SAGD水平井轨迹控制评价

路宗羽*1,刘颖彪1,罗 增1,姜朝民2,葛 娜2

（1.中国石油新疆油田公司工程技术研究院，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）

SAGD水平井技术能有效地解决稠油、超稠油、沥青等开发难的问题，新疆油田公司自2008年开展SAGD先导试验实验以来，取得了一定的效果，但随着开发规模的增大，原有技术已不能满足开发精度要求。为实现风城稠油水平井轨迹精细控制以及验证轨迹控制效果，通过研究提出了轨迹精细控制技术及轨迹评价方法。通过对水平井着陆姿态进行分析、引用套管内磁导向技术、优化SAGD水平井轨迹控制措施、引入新工具以及研究轨迹评价方法等形成风城油田水平井轨迹精细控制技术和轨迹评价方法。该技术可有效提高轨迹控制精度，满足控制要求，可采用轨迹评价方法对轨迹控制效果进行有效评价，对风城油田SAGD水平井开发及轨迹评价提供技术支持。

SAGD水平井；磁导向技术；轨迹控制；轨迹评价

1 概述

SAGD蒸汽辅助重力泄油技术，适合于开采原油粘度非常高的超稠油油藏或天然沥青。该技术是以蒸汽作为热源，通过热传导与热对流相结合，实现蒸汽和油水之间的对流，再依靠原油和凝析液的重力作用采油。2008年，在充分借鉴国内外超稠油开发先进经验的基础上，新疆油田公司确定风城超稠油油藏开发方案主要以SAGD成对水平为井主。SAGD水平井技术要求水平段尽可能保持水平，减少水平段轨迹的上下位移，应将两水平段垂向偏差控制在5m±0.5m，横向偏差±1m以内，要求两口水平井尽可能平行。常规水平井轨迹测量手段和控制工艺很难达到这种精度要求的特殊水平井工艺要求，因此SAGD水平井中涉及轨迹精确测量及精细控制问题。

2 钻井难点

（1）SAGD水平井为高精度轨迹控制井，水平段控制过程中要求两井水平段垂向偏差控制在5m±0.5m之内，横向偏差控制在±1m之内，轨迹控制过程中稍有疏忽就会导致个别测点超出设计范围；

（2）风城油田SAGD水平井造斜率相对较高，而造斜点相对较浅，造斜点地层疏松，轨迹控制前期造斜率提升有很大难度；

（3）SAGD水平井为1m×2m的靶窗，设计要求P井着陆控制过程中入设计下靶窗，I井入设计上靶窗，避免两井注蒸汽形成回路，大大提高了轨迹控制难度；

（4）现场使用随钻测量仪器零长为15m左右，钻头处的钻井参数不能实时测得，需要不断预测钻头处的钻井参数，加大了轨迹入靶难度。

3 轨迹控制技术

3.1 着陆入靶姿态的确定

SAGD水平井轨迹控制难度远大于常规水平井，在水平井施工过程中需要优选高精度随钻测量仪器，提高轨迹控制精度，轨迹在着陆时由于不能测得钻头处的钻井参数，需要在轨迹着陆前期掌握好螺杆的造斜规律，通过软件预测出钻头处的井斜、方位。中完时适当提高入靶时的井斜1.5°～2°，消除中完作业对井斜的影响。

3.2 套管内磁导向技术

常规SAGD水平井轨迹控制只是在水平段使用磁导向系统，为了提高SAGD上下两井入靶时姿态的一致性，在I井井斜60°左右时使用磁导向系统，通过P井轨迹的变化来引导I井轨迹施工，确保两井在入靶时轨迹姿态的一致，可减少水平段对井斜、方位的调整，增加了水平段复合钻的比例，提高机械钻速。

4 轨迹评价

SAGD水平井轨迹评价，主要是评价双水平段轨迹符合率情况，轨迹符合率是指一口井的实钻轨迹与设计轨道符合的程度。首先，一般来说，设计轨道是在设计给定条件下的最优路线，长度最短。轨迹符合率越好，则全井的实钻井眼长度越短；轨迹符合率越差，则全井的实钻井眼长度越长，必然要多打进尺，增大钻井成本。其次，设计轨道对于井内管柱的起下和后续的采油作业来说是最优曲线。轨迹符合率越差，则钻井过程中起下管柱的难度就越大，对后续的采油作业来说也造成很大的困难。轨迹符合率越高，说明施工单位的定向井轨迹控制水平越高。当然，在一定的硬件条件限制下，也不能盲目追求轨迹符合率。因为要想提高轨迹符合率，势必要求频繁地测斜、更换钻具等，反而会拖长钻井周期，增大钻井成本。

4.1 P井轨迹符合率评价

根据生产井实钻轨迹的测量和计算结果，通过每一个测点对设计轨道进行法面距离扫描（图1），从而计算出每个测点到设计轨道的法面距离Ji，并列成数据表，如表1所示。

图1 法面距离扫描

表1 实钻轨迹对设计轨道的法面距离扫描结果

根据每个测点的法面距离Ji和井深Li，利用下式，可以计算全井法面距离的加权平均法面距离JJ：

轨迹符合率FJ可用下式计算：

式中：A——允许的最大加权平均法面距离。

A值的确定应该通过对大量实钻资料的统计分析，提出合理的数值。

4.2 I井轨迹符合率评价

注汽井直井段和斜井段的轨迹评价方法与一般定向井轨迹评价方法一致，把注汽井和生产井在水平井段的两井垂直方向和水平方向符合设计要求的程度，称为两井垂直方向符合率和水平方向符合率。

4.2.1 两井垂直方向符合率的计算

假设利用磁导向工具在水平井段各测点测得的注汽井与生产井的垂距为ΔVi，左右偏移为ΔHi，并列成数据表，如表2所示。

表2 磁导向工具在水平井段测量的结果

根据每个测点的垂距ΔVi和井深Li，利用下式，可以计算水平井段垂距的加权平均垂距误差VV：

式中：ΔVd——注汽井与生产井的设计垂距，在新疆风城稠油油田一般取5m。

两井垂直方向符合率FV可用下式计算：

式中：ε——注汽井与生产井的垂距误差限，在新疆风城稠油油田一般取1.25m。

4.2.2 两井水平方向符合率的计算

如表2所示，根据每个测点的左右偏移为ΔHi和井深Li，利用下式，可以计算水平井段垂距的加权平均左右偏移误差HH：

两井水平方向符合率FH可用下式计算：

式中：τ——注汽井与生产井的垂距误差限，在新疆风城稠油油田一般取2.5m。

4.2.3 注汽井水平井段轨迹的评价方法

根据蒸汽辅助重力泄油技术的要求，注汽井水平井段与生产井最好严格平行钻进，两井垂距误差不大于0.5m，左右偏移误差不大于1m。因此，评价注汽井轨迹的评价标准是注汽井与生产井的平行程度、两井垂距误差的大小和两井左右偏移误差的大小。由上面两节可知，两井垂直方向符合率和水平方向符合率不但反映了注汽井与生产井的平行程度，而且反映了两井垂距误差的大小和两井左右偏移误差的大小。因此，可以用两井垂直方向符合率和水平方向符合率评价注汽井水平井段的轨迹质量。

当两井垂直方向符合率和水平方向符合率为100%时，说明注汽井水平井段严格符合SAGD双水平井技术要求；当两井垂直方向符合率和水平方向符合率小于60%时，此时两井垂距或左右偏移已超出误差限，说明注汽井水平井段轨迹不合格。当两井垂直方向符合率和水平方向符合率同时大于60%时，我们可以用注汽井水平井段符合率来评价注汽井水平井段的轨迹质量。注汽井水平井段符合率可以用下式求得：

5 应用案例分析

FHW3014P为西部钻探定向井技术服务公司服务的一口SAGD水平井，该井中完时测得FHW3014P井井斜为90.56°，通井下套管后复测井斜为88.15°，FHW3014I为91.05°，通井下套管后复测井斜为88.67°。I井钻进过程中引入套管内磁导向技术引导，使得I井与P井姿态基本相同。采用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，配合撬装电缆进行起下操作，减少人力，提高了工作效率。对该井组轨迹符合率进行计算，计算结果见表3。

表3 FHW3014井组轨迹符合率

通过轨迹符合率可看出，生产井（P井）在钻进过程中采用常规水平井方法钻进，随钻测量仪器为磁性测量仪器，在钻进过程中可能会存在磁干扰使得生产井轨迹符合率不是很高。注气井（I井）轨迹符合率明显高于P井轨迹符合率。其主要原因为I井轨迹符合率主要考虑的是I井水平段与P井水平段的平行程度，由于I井轨迹控制过程中使用磁导向系统，磁导向系统精度明显高于随钻测量仪器精度，实时指导I井按照P井姿态钻进，因此使得轨迹符合率大幅度提高。

6 结论与建议

（1）在造斜段引入磁导向技术，解决了I井轨迹控制过程中受磁干扰导致方位不准的问题。通过磁导向系统引导，使得I井轨迹入靶姿态与P井姿态相同，提高轨迹符合率。

（2）入靶着陆井斜适当提高1.5°～2°，可消除中完时通井作业、下套管等对井斜的影响，进入水平段后井斜能控制在90°左右，可推广应用。

（3）本文提出了轨迹评价方法，可对已钻水平井轨迹控制效果进行评价分析，为后续水平井钻进技术持续改进提供理论支持。

[1]杨明合，夏宏南，屈胜元，等.磁导向技术在SAGD双水平井轨迹精细控制中的应用[J].钻采工艺，2010，33（3）：12-14.

[2]王佩虎.蒸汽辅助重力泄油SAGD开发超稠油研究[D].中国大庆，2006. [3]张世忱.MGT钻井新技术在杜229块SAGD水平井中的应用[J].特种油气藏，2009，16：105-108.

[4]万仁溥，罗采俊.采油技术手册第八分册[M].北京：石油工业出版社，1999.

[5]刘保良.薄层稠油油藏SAGD物理模拟研究[J].化学工程师，2010（8）.

[6]杨睿,关志刚,蒋刚.新疆风城油田SAGD平行水平井钻井技术[J].石油机械，2009（8）.

[7]张兴龙，徐华冬.水平井钻井技术在克拉玛依风城油田的应用[J].西部探矿工程，2012,24（4）.

[8]林晶，宋朝晖，罗煜恒,等.SAGD水平井钻井技术[J].新疆石油天然气，2009（9）.

[9]范志国,尹国栋,鱼永云,等.浅层稠油水平井轨迹控制及套管柱下入技术[J].钻采工艺,2006(4):23-27.

[10]章敬,易灿,张龙,等.SAGD双水平井入靶控制技术[J].石油钻采工艺，2013(6).

TE243

A

1004-5716(2015)11-0056-04

2015-07-10

2015-07-14

路宗羽（1968-），男（汉族），吉林磐石人，工程师，现从事科研和设计工作。