sagd平行水平井與直井的鉆井試驗(yàn)方案

sagd平行水平井與直井的鉆井試驗(yàn)方案

0試驗(yàn)井組式水平井鉆井技術(shù)蒸汽輔助重力排放（sagd）是指通過(guò)增加地層溫度加熱原油，降低原油粘度，并將原油通過(guò)重力轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)井。SAGD技術(shù)分為4種井網(wǎng)類(lèi)型:①直井井組聯(lián)采;②叢式井/斜直水平井聯(lián)合開(kāi)采;③U形井,直井火燒油層,水平井采油;④平行水平井,上注下采。其中以平行水平井對(duì)采收率的貢獻(xiàn)最大。模擬分析表明,單位水平進(jìn)尺的產(chǎn)量每米為0.1～0.2m3/d。新疆風(fēng)城油田利用直井和水平井熱采開(kāi)發(fā)效果不理想,故在重32井區(qū)首先成功鉆成4對(duì)平行水平井的SAGD試驗(yàn)井組,隨后又在重37井區(qū)部署了7對(duì)雙水平井的試驗(yàn)井組,其中為解決井眼曲率過(guò)大導(dǎo)致的采油泵下入困難、抽油桿磨損以及沉沒(méi)度不夠等問(wèn)題,在2對(duì)水平井中采用了SAGD平行水平井加直井連通的鉆井試驗(yàn)方案,即下方的采油水平井與直井連通,利用直井采油,從而有利于簡(jiǎn)化有桿泵舉升工藝。把井下連通技術(shù)應(yīng)用于新疆油田石油開(kāi)發(fā)和鉆井中在國(guó)內(nèi)尚屬首次,也是一次大膽嘗試,為SAGD開(kāi)發(fā)工藝的逐步成熟提供了新的技術(shù)思路。1平行水平井與直井的連接試驗(yàn)1.1地面脫氣原油溫度a新疆風(fēng)城油田重37井區(qū)依次沉積了侏羅系齊古組和白堊系吐谷魯群地層。吐谷魯群、齊古組底界構(gòu)造形態(tài)基本為東南傾的單斜,地層傾角為4～5°。重37井區(qū)SAGD先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)主要目的層為齊古組,頂部埋深220～250m,沉積厚度82～90m;有效厚度27.0～33.5m。50℃時(shí)地面脫氣原油粘度在25.3～39.2Pa·s之間,屬于超稠油油藏。齊古組平均油層中部壓力為2.88MPa,壓力系數(shù)為0.93,油層溫度為19℃。1.2組合配套方式總體設(shè)計(jì)為:1口注汽水平井、1口泄油水平井和1口采油直井的組合配套方式,如圖1和圖2所示。主要目標(biāo)是通過(guò)段銑和擴(kuò)眼作業(yè)使直井的連通井段的直徑達(dá)到2m,從而保證水平井與直井的有效連通,實(shí)現(xiàn)SAGD水平井泄油和直井開(kāi)采的目標(biāo)。1.3下泵下沉度試驗(yàn)連通試驗(yàn)的主要目的是要解決以下存在的一些問(wèn)題:①采油井所需要的下泵沉沒(méi)度不夠,后期生產(chǎn)測(cè)試?yán)щy。②SAGD技術(shù)開(kāi)采淺層超稠油存在井身軌跡對(duì)泵的下入及正常運(yùn)行的影響、有桿泵桿柱斷落、地層出砂埋生產(chǎn)管柱和雙管作業(yè)工藝復(fù)雜等問(wèn)題。1.4鉆井管井樣品SAGD平行水平井+直井連通井組井身結(jié)構(gòu)如圖3所示。一開(kāi)采用?444.5mm鉆頭鉆至井深40m,下入?339.7mm表層套管,水泥漿返至地面。二開(kāi)采用?311.2mm鉆頭鉆至A點(diǎn),下入?244.5mm技術(shù)套管,水泥漿返至地面。三開(kāi)使用?215.9mm鉆頭鉆至設(shè)計(jì)水平段靶窗終點(diǎn)(B點(diǎn))完鉆,FHW207P井水平段最后50m采用擴(kuò)眼器擴(kuò)眼至?310mm,與直井連通后,完井懸掛?177.8mm尾管(篩管),篩管距FH207VP直井2m。SAGD連通直井的井身結(jié)構(gòu)為:一開(kāi)采用?604.4mm鉆頭鉆至井深30m,下入?508.0mm表層套管,水泥漿返至地面。二開(kāi)采用?444.5mm鉆頭鉆至完鉆井深450m,下入?339.7mm油層套管,水泥漿返至地面。在油層段段銑和擴(kuò)孔與采油水平井連通,再下入?244.5mm防砂管柱(套管+篩管),采用礫石充填完井。1.5sagd雙水平井運(yùn)行距離參數(shù)SAGD雙水平井井眼軌跡參數(shù)見(jiàn)表1。2sagd水平井直接井的連接技術(shù)和主要井的技術(shù)2.1孔段井眼直徑(1)水平距離近600m的水平井與直井實(shí)現(xiàn)完全連通,對(duì)井眼軌跡精度控制要求高。(2)擴(kuò)孔施工難度大。施工中需要對(duì)采油直井下部與水平生產(chǎn)井末端進(jìn)行擴(kuò)孔,擴(kuò)孔段井眼直徑達(dá)到1m,擴(kuò)孔段中部井眼直徑達(dá)到2m。(3)?339.7mm套管段銑國(guó)內(nèi)外很少見(jiàn),因此工具在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中存在很多未知因素。(4)鐵屑循環(huán)出井的問(wèn)題。段銑套管過(guò)程中形成的鐵屑密度大,容易下沉,并且在循環(huán)過(guò)程中貼附在井壁上,對(duì)后期的磁導(dǎo)向作業(yè)有影響。(5)沉砂清理問(wèn)題。沉砂主要是指在擴(kuò)眼過(guò)程中,由于擴(kuò)眼作業(yè)導(dǎo)致井眼直徑急劇加大,致使井眼內(nèi)鉆井液循環(huán)攜帶巖屑的能力大幅下降,由此造成大量的巖屑沉入井底,或依附在已經(jīng)擴(kuò)眼的井段,可能會(huì)引發(fā)井下事故。2.2直井和水平井的連接技術(shù)2.2.1擴(kuò)眼井段地層位置利用仿真坑道泄油原理,解決超淺層稠油開(kāi)采大排量舉升問(wèn)題。SAGD水平井加直井施工主要使用段銑和擴(kuò)眼造穴2種工具。目的是在采油直井中對(duì)特定井段套管段進(jìn)行段銑,然后對(duì)該井段造穴擴(kuò)孔,擴(kuò)孔段井眼直徑達(dá)2m。直井下部留足口袋,其目的是為擴(kuò)孔后更好沉砂和為采油提供更大沉沒(méi)度。擴(kuò)眼井段位置根據(jù)電測(cè)數(shù)據(jù)確定,頂部低于注汽水平井水平段垂深1m,底部在泥巖層上部1m處。SAGD水平井加直井連通方案原理示意圖如圖1所示。2.2.2注汽水平井段施工(1)直井首先鉆至設(shè)計(jì)井深固井;注汽水平井完成造斜,下技術(shù)套管固井,鉆機(jī)搬遷至采油水平井,進(jìn)行造斜鉆進(jìn)并在下技術(shù)套管中完井、固井,等待連通直井施工。(2)直井進(jìn)行套管段銑施工。(3)直井進(jìn)行段銑井段擴(kuò)孔施工。(4)利用磁導(dǎo)向軌跡控制技術(shù)進(jìn)行2井連通,直井中下入磁導(dǎo)向接收儀器,采油水平井帶強(qiáng)磁接頭水平鉆進(jìn)。連通后,水平井先下入?177.8mm篩管完井,然后直井下入?244.5mm篩管完井。(5)利用磁導(dǎo)向技術(shù),完成注汽水平井水平段施工。(6)對(duì)連通直井進(jìn)行礫石填充施工。2.3段銑井的調(diào)整根據(jù)?339.7mm套管段銑要求,研制應(yīng)用TDX-340段銑器,段銑工具最大外徑為310mm,最大段銑外徑465mm,待擴(kuò)眼井井徑為444.5mm,盡管存在一定的井徑擴(kuò)大率,但是段銑器在段銑掉套管的同時(shí),也能夠?qū)⒋蟛糠止叹喹h(huán)清除,有利于下一步擴(kuò)眼作業(yè)。因沒(méi)有段銑?339.7mm套管的經(jīng)驗(yàn),需要根據(jù)實(shí)際情況在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。直井套管切割和段銑工具為隨鉆液壓式結(jié)構(gòu),段銑效果明顯,同時(shí)可以擴(kuò)出較大尺寸的井眼。采用液壓驅(qū)動(dòng)和硬質(zhì)合金高效切削單元,段銑直徑穩(wěn)定。2.4zxq-400擴(kuò)孔工具為滿(mǎn)足大尺寸裸眼擴(kuò)孔的需要,提出分段擴(kuò)孔工藝方案,使用?311.2mm裸眼擴(kuò)孔的加強(qiáng)型工具,研制了ZXQ-280-1000及ZXQ-280-2000這2種規(guī)格擴(kuò)孔工具,分別用于?311.2mm井眼中使擴(kuò)孔段井眼直徑達(dá)到1和2m。該工具的工作原理是利用鉆井液流過(guò)噴嘴產(chǎn)生的壓差,使工具心軸的活塞產(chǎn)生下推力,通過(guò)連桿的傳遞作用,使切刀在切削地層的同時(shí)逐步張開(kāi),擴(kuò)出所需要直徑的洞穴,再通過(guò)上提鉆具擴(kuò)出具有一定直徑和高度的洞穴。2.5采空調(diào)空調(diào)砂井施工為了達(dá)到支撐井壁和防砂的目的,采用礫石充填完井技術(shù),礫石充填完井工藝流程如下:①在直井中下入防砂完井管柱;②在直井中下入防砂服務(wù)管柱;③給采油水平井通井;④在采油水平井中下入防砂服務(wù)管柱;⑤連接地面管線(xiàn);⑥做好防砂施工準(zhǔn)備工作;⑦起出循環(huán)充填防砂服務(wù)管柱;⑧探?jīng)_砂。2.6mwd傳感器系統(tǒng)1993年SperrySun鉆井服務(wù)公司在加拿大第1次使用磁導(dǎo)向系統(tǒng)工具技術(shù)鉆成SAGD平行水平井。磁導(dǎo)向系統(tǒng)工具由一個(gè)MGT磁場(chǎng)發(fā)射源和一個(gè)磁場(chǎng)接收傳感器組成。位于下部采油水平井中的MGT磁場(chǎng)源產(chǎn)生一個(gè)已知強(qiáng)度和方位的磁場(chǎng),在上部注汽水平井中通過(guò)一個(gè)經(jīng)過(guò)特殊改裝過(guò)的MWD傳感器來(lái)檢測(cè)這個(gè)電磁場(chǎng)強(qiáng)度和方位。該技術(shù)是利用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁性接頭在正鉆井中產(chǎn)生一個(gè)可以探測(cè)到的隨時(shí)間變化的主動(dòng)磁場(chǎng)信號(hào)。帶有三軸重力加速度計(jì)和多頻率磁力計(jì)的有線(xiàn)探管在目標(biāo)井中測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向,測(cè)量結(jié)果與井深有關(guān)。圖4為磁導(dǎo)向鉆井技術(shù)應(yīng)用示意圖。利用磁導(dǎo)向鉆井技術(shù),實(shí)現(xiàn)精確定位,但是由于測(cè)量方面的誤差,精度能夠控制在0.5m范圍內(nèi),要實(shí)現(xiàn)2井眼完全連通仍然具有一定難度。為了減小井眼軌跡控制系統(tǒng)誤差,采用擴(kuò)孔技術(shù)來(lái)增大2井連通的概率。3現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖的實(shí)施3.1fhw207井組垂直剖面位置圖5為重37井區(qū)FHW200井組垂直剖面圖,該井組水平段最大間距5.71m,最小間距4.58m;圖6為FHW207井組垂直剖面圖,該井組水平段最大間距6.14m,最小間距4.52m。2井組都滿(mǎn)足了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)要求,實(shí)現(xiàn)了井眼軌跡精細(xì)控制。3.2充填技術(shù)數(shù)據(jù)表2給出了F200VP/F207VP直井實(shí)施段銑和擴(kuò)孔數(shù)據(jù)。水平井與直井連通后,為了保持?jǐn)U孔連通井段井壁的穩(wěn)定性,以及起到防砂的作用,需要對(duì)直井進(jìn)行礫石填充,填充技術(shù)數(shù)據(jù)如表3所示。在水平井水平段后期鉆進(jìn)過(guò)程中需要通過(guò)磁導(dǎo)向鉆井技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)與直井的連通。FHW200P井與F200VP井順利實(shí)現(xiàn)了連通。由于F207VP井段銑套管過(guò)程中,剩余鐵屑較多對(duì)磁導(dǎo)向儀器產(chǎn)生磁干擾,未能將2井直接連通,之后通過(guò)井筒加壓實(shí)現(xiàn)了連通。4sagd水平井加直井鉆井技術(shù)方案(1)針對(duì)淺層超稠油SAGD開(kāi)采技術(shù)存在的問(wèn)題,提出了SAGD水平井加直井連通的技術(shù)方案。即在SAGD生產(chǎn)水平井末端鉆一口直井,水平井和直井形成有效連通,利用直井采油。該技術(shù)可以有效解決抽油泵沉沒(méi)度不夠和油井維護(hù)的難題。(2)直井與采油水平井的有效連通,是SAGD水平井加直井鉆井方案的關(guān)鍵步驟之一。水平井水平段后期鉆進(jìn)過(guò)程中