套管内磁导向技术应用

路宗羽,刘颖彪,罗 增,万教育,李俊胜,姜朝民

（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）

套管内磁导向技术应用

路宗羽*1,刘颖彪1,罗 增1,万教育2,李俊胜2,姜朝民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）

常规SAGD轨迹控制在I井造斜段时，随钻测量仪器受到P井管柱产生的磁场干扰，导致I井着陆时姿态与P井姿态有一定差异。为提高I井入靶着陆时与P井轨迹的一致性，提出I井轨迹造斜控制过程中引入套管内磁导向技术，即在I井钻进至井斜60°左右时采用磁导向系统，指导I井按照P井轨迹钻进。采用套管内磁导向技术引导SAGD水平井着陆时的井斜角、方位角、狗腿度、平面偏差及垂向偏差等数据对比均优于常规SAGD水平井。套管内磁导向技术可有效提升两井眼轨迹着陆时姿态的一致性，减少I井水平段轨迹的调整井段，提高轨迹控制精度和工作效率，在SAGD轨迹控制中可推广应用。

SAGD水平井；套管内磁导向技术；着陆

1 概述

新疆油田公司风城油田超稠油资源丰富，该区块具有油藏埋深较浅、稠油粘度高、储层非均质性强的特点，采用蒸汽吞吐开采，采收率能达到25%左右，很难进一步提高油藏采收率。采用SAGD技术，可有效解决稠油开采的难题，新疆油田公司于2008年将风城超稠油油藏SAGD先导试验作为股份公司重大开发试验项目，通过科技攻关、大力开发应用，SAGD已成为风城油田有效开发和上产的关键技术。风城油田SAGD技术是使用“上注下采”的双水平井模式，轨迹控制关键在于两口井水平段轨迹相对位置的控制，即在已钻井轨迹的基础上，控制正钻井的轨迹，使之与已钻井轨迹的平面偏移和相对垂距在设计围内。但通过陀螺测斜仪对所钻井眼轨迹复测后发现，SAGD水平井轨迹在着陆阶段，两井眼轨迹姿态一致性较差，进入水平段后还需要一定井段进行轨迹调整，对钻井效率及后期注蒸汽开发均有一定影响。

2 常规SAGD水平井轨迹控制技术

SAGD下部水平井是采油井（P井），上部水平井是注蒸汽井（I井），先钻位于下部的P井，完井后再钻位于上部的I井。在I井钻进至水平段时，采用磁导向系统引导，根据P井轨迹的变化，来调整I井轨迹的控制。采用磁导向系统是基于2个方面原因:一是由于普通水平井井眼轨迹控制实行开环控制，随钻测量仪器的累计误差无法满足SAGD水平井靶窗的高精度要求，而磁导向技术的原理是将磁场信号发生源与信号测量位置耦合为一个闭环系统，通过P井中的探管采集I井中磁源的磁场强度，利用软件计算分析出两井眼的空间矢量距离，从而指导I井轨迹控制；二是由于两井水平段相聚很近，P井中下入了完井管柱，管柱产生的磁场会影响I井中的随钻测量仪器，导致方位测量数据失真。

常规SAGD轨迹控制过程中，I井在钻进造斜段时，须在井斜角60°左右位置将闭合方位调整到设计方位，之后在轨迹控制过程中将工具面摆在0°，只调整井斜不调整方位，以此避免P井内管柱产生的磁场对I井随钻测量仪器的干扰。I井钻水平段时，在P井中下入磁导向系统探管，在I井钻头后接入强磁接头，P井中的探管监测来自I井强磁接头产生的磁场，通过软件计算两井的空间矢量距离，以此指导I井轨迹控制，确保上下两井眼轨迹始终在设计要求范围内。

3 套管内磁导向技术简介与应用分析

常规SAGD轨迹控制在理论上可保证两井眼轨迹在方位上的一致性，但在实际控制过程中，由于测量仪器受磁场干扰不能准确测量测点方位，以及钻进过程中存在地层倾角、地质夹层、托压等原因，工具面不能始终稳定在要求的范围内，会导致I井与P井在入靶时姿态相差较大，在进入水平段后还需要大量的井段来调整井眼轨迹。

为保证I井在水平段开始就能与已完钻的P井轨迹平面偏差、垂向偏差始终控制在设计要求内，引入了套管内磁导向技术，即在I井造斜段施工中预先将磁导向探管下入到P井套管内井斜约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，仪器探管接收强磁接头产生的磁场信号，通过软件计算得出两井空间矢量距离，从而及时做出轨迹调整，使两井在入靶着陆时的偏差在设计要求范围内。三开进行水平段钻进时避免了长井段的方位调整，微调控制垂距和平面偏移即可，提高轨迹精度和工作效率。

表1 未使用套管内磁导向技术SAGD水平井入靶着陆姿态统计表

表1统计了未使用套管内磁导向系统引导的SAGD水平井入靶着陆前两个测点及入靶着陆时测点的参数统计。从表1可看出，所统计井P井与I井在入靶前及入靶时的井斜、方位、狗腿度对比均有较大差异，说明I井在造斜阶段由于方位的不确定性导致P井与I井在入靶时轨迹姿态相差较大。

表2 使用套管内磁导向技术SAGD水平井入靶着陆姿态统计表

表2统计了使用套管内磁导向系统引导的SAGD水平井入靶着陆前两个测点及入靶着陆时测点的参数统计。从表2可看出，所统计井P井与I井在入靶前及入靶时的井斜、方位对比差异较小，狗腿度变化趋势基本一致，说明I井在造斜段采用磁导向系统引导，能够实时监测I井与P井的空间轨迹情况，根据P井轨迹的变化来对I井轨迹进行调整。在磁导向系统的引导下，I井轨迹着陆姿态基本与P井轨迹着陆姿态相同，引入磁导向系统可以从方位和井斜两方面保证I井与P井姿态一致，给后续施工提供便利，减少不必要的调整井段。

风城油田SAGD水平井对轨迹控制精度要求非常高，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；风城油田SAGD水平井为1m× 2m的靶窗，为避免两井注蒸汽形成回路，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，即两井眼在入靶着陆时的中心距为5～5.5m之间为最优。为进一步证明该技术使用效果，针对常规SAGD完井数据使用软件进行防碰扫描，得出两井眼空间轨迹数据。

表3 未使用套管内磁导向技术引导两井眼平面、垂向偏差数据表

从表3可看出，统计中的水平井平面偏差全部合格，4号和5号两组SGAD水平井垂向偏差符合设计要求，4号和5号两组SGAD水平井中心距符合设计要求，5号SGAD水平井中心距为最优。

表4 使用套管内磁导向技术引导两井眼平面、垂向偏差数据表

从表4可看出，统计中的水平井平面偏差、垂向偏差、中心距全部符合设计要求，1号和4号两组组SAGD水平井井中心距为最优。从表3、表4对比可看出，采用套管内磁导向技术引导SAGD水平井两井眼无论在入靶着陆时的姿态上，还是在两井眼的空间距离上均优于常规SAGD水平井轨迹控制的效果。

4 结论与建议

(1)新疆油田公司风城油田的实际开采经验证实，SAGD成对水平井开采的方式可大幅提高稠油油藏采收率，SAGD技术已成为风城油田有效开发和上产的关键技术。

(2)套管内磁导向技术可有效解决I井在造斜段随钻测量仪器受磁干扰的问题，在入靶着陆时可提高两井眼姿态的一致性，三开进行水平段钻进时避免了长井段的方位调整，微调控制垂距和平面偏移即可，提高轨迹精度和工作效率。

(3)采用套管内磁导向技术可有效控制两井空间距离，避免2井口过近造成注蒸汽形成回路，通过现场应用证明套管内磁导向技术控制效果优于常规SAGD轨迹控制，建议推广应用。

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TE242

B

1004-5716(2015)12-0046-03

2015-07-14

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。