SAGD钻井工艺的实践应用与技术研究

李翔

摘 要：SAGD技术是开发超稠油油藏的一项前沿技术。九十年代末，国内辽河油田在中深层稠油的开采中展开了SAGD得先导实验，取得了很好的实验效果。2008年，为提高稠油开采的综合经济效益，拥有丰富稠油原的新疆油田也开始着手SAGD技术的实验应用与效果评价工作。本文介绍SAGD钻井工艺的技术研究。

关键词：SAGD技术；成对双水平井；磁定位导向技术

一、SAGD水平井技术概述

SAGD技术，即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。其生产过程分为预热、降压生产和SAGD生产3个阶段。首先是上部井与下部水平井同时吞吐生产，各自形成独立的蒸汽腔（预热阶段）；随着被加热原油和冷凝水的不断采出以及吞吐轮次的增加，蒸汽腔不断扩大，直至相互连通（降压生产阶段）；之后进入SAGD生产阶段，此时上部井转为注气井，持续向油藏内注入蒸汽，蒸汽向上、向下及四周流动，最终形成一个连通的完整的蒸汽腔。蒸汽在蒸汽腔内表面冷凝，通过传导、对流和潜热形式向周围油藏释放热量，加热油藏中得原油，原油和冷凝水在重力作用下被驱向油藏内部推进，这样，既可以保持油藏的压力和驱动力，又可以提高蒸汽波及范围。因此，SAGD比蒸汽吞吐的采收率要高。生产过程的后期，蒸汽腔会逐渐到达油层的顶部，此时热扩散则在上覆岩层下面的四周进行。SAGD可以通过采取一对上下平行的水平井，可根据油藏及开采特征，进行地质模拟以选择合适的两水平井之间的垂距，转入SAGD阶段后，位于上面的水平井作为注入井，下面的作为采油井的方式实现。

二、新疆油田SAGD技术需要及钻井需求

新疆克拉玛依风城油田风城超稠油油藏具有粘度大、地层能量低的特点，虽然蒸汽吞吐初期日產能力高，但递减快，生产周期短，油汽比低，采注比低。若想高效开发风城浅层超稠油，必须探索先进开发技术，突破原有的开发方式。2012年，在充分借鉴国外超稠油开发先进经验的基础上，新疆油田公司将风城超稠油油藏重32井区SAGD先导实验作为股份公司重大开发实验项目的具体内容进入实施阶段。根据开发方案主要以SAGD成对水平井为主。根据风城油田重32、重18、重1井区的油藏以及开采特征，对钻井提出以下几个方面的具体要求：

2.1为了保证SAGD阶段蒸汽腔的稳定发展，纵向水平段轨迹必须保证水平，轨迹距水平靶轴的垂向误差不得超过正负1米，平面上水平段轨迹距靶轴的水平误差不得超过正负5米；

2.2根据SAGDG工艺要求，注气井、生产井均采用双管柱完井。即一根短注气管柱的出口设置在水平段的A点，另一根长注汽管柱的出口端在水平井末端B点。因此，钻井井身结构的设计必须将Φ244.5mm的技术套管下至水平段入靶点并固井；

2.3完井工艺必须满足SAGD要求，表套、技套固井水泥必须反至地面，并确保大斜度段固井质量合格，水平段用冲缝筛管完井；

2.4先钻水平生产井，然后再钻位于上部的注气井。其主要基于水平生产井需要部署在靠近油层底部的位置，以便最大限度地利用重力泄油的高度。钻完生产井后，采用磁性导向系统将水平注汽井的水平段轨迹控制在设计要求范围内。

三、新疆油田SAGD水平井钻井技术关键

在SAGD方式中，成对双水平井的钻井工艺是较为复杂和困难。这主要是由于SAGD开采效果的好坏首先取决于两个水平井的水平段轨迹是否准确地在设计规定的油层位置，其次两个水平段之间的空间的位置关系决定了后期注汽阶段蒸汽腔的形成是否能够合理高效。成对水平井的水平段轨迹除了要保证在预计储层段内以一定的角度和方向传行外，还必须严格控制上下两个水平段的轨迹在重力垂向和水平方向相对位置关系。一般，在可能的条件下，要求水平段尽可能保持水平，减少水平段轨迹的上下位移，应将水平段轨迹在垂向上的位移控制在1到2米以内，水平面方向上的位移在5米以内；由于双水平井SAGD两井之间的距离很小，要求两口水平井尽可能平行。因此，对双水平段轨迹的精确跟踪测量工艺和随钻控制能力都提出了非常高的要求。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。因此，SAGD水平井钻井必然涉及轨迹精确定向控制、储层边界实时识别、轨迹精确测量及磁定位导向等核心关键技术。

3.1轨迹精确定向控制。根据地质及采油要求，钻井主要是要确保上部分井眼水平段与对应下部分井眼水平段井眼轨迹保持平行。

3.2储层边界识别技术。目前的浅层稠油水平井水平段的地质轨迹跟踪主要采用“MWD+随钻岩屑录井”的方式解决，这主要是基于目前稠油井区地层情况清楚，已钻井较多，地层层位的深度划分变化容易把握，且岩性变化在随钻过程中比较容易实现跟踪判断。

3.3井眼轨迹的精确测量。轨迹控制的精度取决于测量仪器的精度、测量间距和控制工艺等因素。而且前常规水平井随钻测量工具的工作原理均是以固态传感器测量地球自然场，与其相关的典型独立差源有：原始传感器误差、磁偏角误差、磁干扰误差、以及测量仪器的测量空间姿态等等。因此，SAGD方式下对井眼轨迹的精度测量具有更高的要求，显然，必须配套适应工况的、高精度的测量仪器。

3.4水平段磁性定位导向技术。由于SAGD双水平井两水平段井眼距离较近，其施工工艺决定了在钻上部注汽井水平段时，常规测量仪器轨迹测量参数必然会受到下部生产井中已经下入完井管柱的磁干扰影响。因此，必须采用精确测量的磁性定位导向技术。

四、总结

国内外油田的实际开采经验证实：SAGD技术在稠油开采方面具有不可比拟的技术优势，随着该项技术的成熟配套及不断的推广实施，SAGD技术必将能够实现上下两口井水平度和平行度的精确控制，高效注气、提高稠油开采率。因此，在实施SAGD方式稠油开采时，水平井钻井工艺除了必须装备能够满足井眼轨迹灵活控制、实时调整的多种规格弯外壳井下动力钻具、钻具扶正器、无磁钻铤等工具外，还必须配套磁性定位导向系统。