套管內磁導向技術應用

路宗羽,劉穎彪,羅 增,萬教育,李俊勝,姜朝民

（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）

套管內磁導向技術應用

路宗羽*1,劉穎彪1,羅 增1,萬教育2,李俊勝2,姜朝民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）

常規(guī)SAGD軌跡控制在I井造斜段時，隨鉆測量儀器受到P井管柱產(chǎn)生的磁場干擾，導致I井著陸時姿態(tài)與P井姿態(tài)有一定差異。為提高I井入靶著陸時與P井軌跡的一致性，提出I井軌跡造斜控制過程中引入套管內磁導向技術，即在I井鉆進至井斜60°左右時采用磁導向系統(tǒng)，指導I井按照P井軌跡鉆進。采用套管內磁導向技術引導SAGD水平井著陸時的井斜角、方位角、狗腿度、平面偏差及垂向偏差等數(shù)據(jù)對比均優(yōu)于常規(guī)SAGD水平井。套管內磁導向技術可有效提升兩井眼軌跡著陸時姿態(tài)的一致性，減少I井水平段軌跡的調整井段，提高軌跡控制精度和工作效率，在SAGD軌跡控制中可推廣應用。

SAGD水平井；套管內磁導向技術；著陸

1 概述

新疆油田公司風城油田超稠油資源豐富，該區(qū)塊具有油藏埋深較淺、稠油粘度高、儲層非均質性強的特點，采用蒸汽吞吐開采，采收率能達到25%左右，很難進一步提高油藏采收率。采用SAGD技術，可有效解決稠油開采的難題，新疆油田公司于2008年將風城超稠油油藏SAGD先導試驗作為股份公司重大開發(fā)試驗項目，通過科技攻關、大力開發(fā)應用，SAGD已成為風城油田有效開發(fā)和上產(chǎn)的關鍵技術。風城油田SAGD技術是使用“上注下采”的雙水平井模式，軌跡控制關鍵在于兩口井水平段軌跡相對位置的控制，即在已鉆井軌跡的基礎上，控制正鉆井的軌跡，使之與已鉆井軌跡的平面偏移和相對垂距在設計圍內。但通過陀螺測斜儀對所鉆井眼軌跡復測后發(fā)現(xiàn)，SAGD水平井軌跡在著陸階段，兩井眼軌跡姿態(tài)一致性較差，進入水平段后還需要一定井段進行軌跡調整，對鉆井效率及后期注蒸汽開發(fā)均有一定影響。

2 常規(guī)SAGD水平井軌跡控制技術

SAGD下部水平井是采油井（P井），上部水平井是注蒸汽井（I井），先鉆位于下部的P井，完井后再鉆位于上部的I井。在I井鉆進至水平段時，采用磁導向系統(tǒng)引導，根據(jù)P井軌跡的變化，來調整I井軌跡的控制。采用磁導向系統(tǒng)是基于2個方面原因:一是由于普通水平井井眼軌跡控制實行開環(huán)控制，隨鉆測量儀器的累計誤差無法滿足SAGD水平井靶窗的高精度要求，而磁導向技術的原理是將磁場信號發(fā)生源與信號測量位置耦合為一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過P井中的探管采集I井中磁源的磁場強度，利用軟件計算分析出兩井眼的空間矢量距離，從而指導I井軌跡控制；二是由于兩井水平段相聚很近，P井中下入了完井管柱，管柱產(chǎn)生的磁場會影響I井中的隨鉆測量儀器，導致方位測量數(shù)據(jù)失真。

常規(guī)SAGD軌跡控制過程中，I井在鉆進造斜段時，須在井斜角60°左右位置將閉合方位調整到設計方位，之后在軌跡控制過程中將工具面擺在0°，只調整井斜不調整方位，以此避免P井內管柱產(chǎn)生的磁場對I井隨鉆測量儀器的干擾。I井鉆水平段時，在P井中下入磁導向系統(tǒng)探管，在I井鉆頭后接入強磁接頭，P井中的探管監(jiān)測來自I井強磁接頭產(chǎn)生的磁場，通過軟件計算兩井的空間矢量距離，以此指導I井軌跡控制，確保上下兩井眼軌跡始終在設計要求范圍內。

3 套管內磁導向技術簡介與應用分析

常規(guī)SAGD軌跡控制在理論上可保證兩井眼軌跡在方位上的一致性，但在實際控制過程中，由于測量儀器受磁場干擾不能準確測量測點方位，以及鉆進過程中存在地層傾角、地質夾層、托壓等原因，工具面不能始終穩(wěn)定在要求的范圍內，會導致I井與P井在入靶時姿態(tài)相差較大，在進入水平段后還需要大量的井段來調整井眼軌跡。

為保證I井在水平段開始就能與已完鉆的P井軌跡平面偏差、垂向偏差始終控制在設計要求內，引入了套管內磁導向技術，即在I井造斜段施工中預先將磁導向探管下入到P井套管內井斜約60°的位置，I井鉆進至對應井深后，此時兩井中心距約為7～8m，儀器探管接收強磁接頭產(chǎn)生的磁場信號，通過軟件計算得出兩井空間矢量距離，從而及時做出軌跡調整，使兩井在入靶著陸時的偏差在設計要求范圍內。三開進行水平段鉆進時避免了長井段的方位調整，微調控制垂距和平面偏移即可，提高軌跡精度和工作效率。

表1 未使用套管內磁導向技術SAGD水平井入靶著陸姿態(tài)統(tǒng)計表

表1統(tǒng)計了未使用套管內磁導向系統(tǒng)引導的SAGD水平井入靶著陸前兩個測點及入靶著陸時測點的參數(shù)統(tǒng)計。從表1可看出，所統(tǒng)計井P井與I井在入靶前及入靶時的井斜、方位、狗腿度對比均有較大差異，說明I井在造斜階段由于方位的不確定性導致P井與I井在入靶時軌跡姿態(tài)相差較大。

表2 使用套管內磁導向技術SAGD水平井入靶著陸姿態(tài)統(tǒng)計表

表2統(tǒng)計了使用套管內磁導向系統(tǒng)引導的SAGD水平井入靶著陸前兩個測點及入靶著陸時測點的參數(shù)統(tǒng)計。從表2可看出，所統(tǒng)計井P井與I井在入靶前及入靶時的井斜、方位對比差異較小，狗腿度變化趨勢基本一致，說明I井在造斜段采用磁導向系統(tǒng)引導，能夠實時監(jiān)測I井與P井的空間軌跡情況，根據(jù)P井軌跡的變化來對I井軌跡進行調整。在磁導向系統(tǒng)的引導下，I井軌跡著陸姿態(tài)基本與P井軌跡著陸姿態(tài)相同，引入磁導向系統(tǒng)可以從方位和井斜兩方面保證I井與P井姿態(tài)一致，給后續(xù)施工提供便利，減少不必要的調整井段。

風城油田SAGD水平井對軌跡控制精度要求非常高，要求兩井水平段垂向偏差控制在5m±0.5m之內，橫向偏差控制在±1m之內；風城油田SAGD水平井為1m× 2m的靶窗，為避免兩井注蒸汽形成回路，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，即兩井眼在入靶著陸時的中心距為5～5.5m之間為最優(yōu)。為進一步證明該技術使用效果，針對常規(guī)SAGD完井數(shù)據(jù)使用軟件進行防碰掃描，得出兩井眼空間軌跡數(shù)據(jù)。

表3 未使用套管內磁導向技術引導兩井眼平面、垂向偏差數(shù)據(jù)表

從表3可看出，統(tǒng)計中的水平井平面偏差全部合格，4號和5號兩組SGAD水平井垂向偏差符合設計要求，4號和5號兩組SGAD水平井中心距符合設計要求，5號SGAD水平井中心距為最優(yōu)。

表4 使用套管內磁導向技術引導兩井眼平面、垂向偏差數(shù)據(jù)表

從表4可看出，統(tǒng)計中的水平井平面偏差、垂向偏差、中心距全部符合設計要求，1號和4號兩組組SAGD水平井井中心距為最優(yōu)。從表3、表4對比可看出，采用套管內磁導向技術引導SAGD水平井兩井眼無論在入靶著陸時的姿態(tài)上，還是在兩井眼的空間距離上均優(yōu)于常規(guī)SAGD水平井軌跡控制的效果。

4 結論與建議

(1)新疆油田公司風城油田的實際開采經(jīng)驗證實，SAGD成對水平井開采的方式可大幅提高稠油油藏采收率，SAGD技術已成為風城油田有效開發(fā)和上產(chǎn)的關鍵技術。

(2)套管內磁導向技術可有效解決I井在造斜段隨鉆測量儀器受磁干擾的問題，在入靶著陸時可提高兩井眼姿態(tài)的一致性，三開進行水平段鉆進時避免了長井段的方位調整，微調控制垂距和平面偏移即可，提高軌跡精度和工作效率。

(3)采用套管內磁導向技術可有效控制兩井空間距離，避免2井口過近造成注蒸汽形成回路，通過現(xiàn)場應用證明套管內磁導向技術控制效果優(yōu)于常規(guī)SAGD軌跡控制，建議推廣應用。

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TE242

B

1004-5716(2015)12-0046-03

2015-07-14

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。