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        二級分支魚骨型SAGD水平井鉆井技術(shù)

        2022-12-22 08:31:30郝新宇馬振旭成鵬飛
        西部探礦工程 2022年10期

        王 歡,殷 峰,郝新宇,馬振旭,成鵬飛

        (1.西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司,新疆烏魯木齊 830026;2.新疆油田公司開發(fā)公司,新疆克拉瑪依 834000)

        新疆風(fēng)城油田侏羅系齊古組油藏為超稠油油藏。多年來,為提高采油效果,該區(qū)逐漸形成了成熟的SAGD水平井技術(shù):I井為注汽井,用于注蒸汽;P井為采油井,用于采油,以蒸汽作為熱源通過熱傳導(dǎo)和熱對流相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)蒸汽和油水之間對流,再依靠原油和凝析液的重力作用采油。

        常規(guī)SAGD水平井井組,I井水平段僅有幾百米,注汽效果有限;魚骨型SAGD水平井組,通過在I井水平段側(cè)鉆四個(gè)分支井眼,以擴(kuò)大蒸汽腔輻射范圍,從而提高采油效果;二級分支魚骨型SAGD水平井通過在每個(gè)一級分支井眼上分別側(cè)鉆一個(gè)二級分支井眼,進(jìn)一步擴(kuò)大蒸汽腔輻射范圍,從而提供更優(yōu)的采油效果。二級分支魚骨型SAGD水平井的特點(diǎn),決定了其施工工藝上的難點(diǎn)在于如何保證注汽井水平段各井眼按設(shè)計(jì)要求鉆完以及主井眼順利重入。本文主要針對此難點(diǎn)進(jìn)行討論。

        1 井身結(jié)構(gòu)及軌道剖面

        1.1 井身結(jié)構(gòu)

        二級分支魚骨型SAGD注汽水平井為三開井,一開采用?660.4mm鉆頭鉆至井深64.7m,下入?508mm表層套管,水泥漿返至地面,封隔地表松散易塌地層及水層,為井口控制和后續(xù)安全鉆井創(chuàng)造條件;二開采用?311.2mm鉆頭造斜鉆進(jìn)至A靶點(diǎn),下入?339.7mm+?244.5mm復(fù)合套管,固井水泥漿返至地面,以利于三開下部地層安全鉆進(jìn)和完井作業(yè);三開采用?215.9mm鉆頭鉆至完鉆,水平段側(cè)鉆分支井眼,主井眼下入?177.8mm篩管至井底,分支井眼裸眼完井。以FHW****I井為例,見表1。

        表1 FHW****I井井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表

        1.2 軌道剖面

        二級分支魚骨型SAGD注汽井主井眼設(shè)計(jì)井眼軌道剖面為“直—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)”五段制;一級分支井眼軌道為三維單圓弧井段,增斜扭方位;二級分支井眼軌道為穩(wěn)斜井段,側(cè)鉆成功后穩(wěn)斜穩(wěn)方位鉆進(jìn)。

        仍以FHW****I井為例,軌道剖面見表2~表4。

        表2 FHW****I井主井眼設(shè)計(jì)軌道剖面

        表3 FHW****I井Z1分支設(shè)計(jì)軌道剖面

        表4 FHW****I井Z1-1分支設(shè)計(jì)軌道剖面

        其他分支設(shè)計(jì)軌道剖面類似,此處不再贅述。

        各分支井眼與主井眼相互關(guān)系見圖1、圖2。

        圖1 FHW****I井垂直投影圖

        圖2 FHW****I井水平投影圖

        2 關(guān)鍵技術(shù)

        二級分支魚骨型SAGD水平井組采油井及注汽井造斜段和常規(guī)SAGD水平井施工要求一樣,難點(diǎn)在于注汽井水平段施工。施工中除了考慮各一級、二級分支如何順利鉆井,還要考慮如何施工更利于后續(xù)完井過程中主井眼的重入。

        注汽井水平段為二級分支魚骨型井眼,主井眼鉆進(jìn)時(shí)采用前進(jìn)式打法,即:主井眼先鉆進(jìn)至一級分支井眼Z1的爬坡點(diǎn),開始鉆進(jìn)Z1分支井眼及該分支井眼上的二級分支井眼Z1-1,全部完成后,退回到主井眼在Z1分支井眼上的側(cè)鉆點(diǎn),開始側(cè)鉆,成功后繼續(xù)鉆進(jìn)主井眼;以此類推完成主井眼在Z2、Z3、Z4等一級分支井眼上的側(cè)鉆工作。分支井眼采用后退式打法,即:先鉆完一級分支井眼Z1再退回至二級分支井眼Z1-1在Z1上的側(cè)鉆點(diǎn),進(jìn)行Z1-1分支井眼側(cè)鉆,側(cè)鉆成功后進(jìn)行Z1-1分支井眼鉆進(jìn);以此類推分別完成Z2-1、Z3-1、Z4-1等二級分支井眼。在實(shí)際鉆井中存在如下關(guān)鍵點(diǎn)。

        2.1 側(cè)鉆點(diǎn)選擇

        不論主井眼側(cè)鉆還是二級分支井眼側(cè)鉆,側(cè)鉆點(diǎn)的選擇都極為關(guān)鍵。主要考慮如下幾點(diǎn):(1)根據(jù)I井設(shè)計(jì)軌道剖面及鉆具表確定側(cè)鉆點(diǎn)。(2)保證側(cè)鉆點(diǎn)在整單根位置或單根中部,以確保側(cè)鉆初期施工的連續(xù)性。

        2.2 一級分支井眼控制技術(shù)

        (1)一級分支井眼采用“前進(jìn)式”打法,主井眼鉆進(jìn)至一級分支井眼起點(diǎn)(爬坡點(diǎn))前,根據(jù)軌跡狀態(tài),提前調(diào)整好軌跡。

        (2)爬坡點(diǎn)之前一個(gè)單根不能降斜,否則會導(dǎo)致后續(xù)進(jìn)行主井眼側(cè)鉆時(shí),側(cè)鉆成的主井眼井斜偏低,不利于控制主井眼在設(shè)計(jì)靶框內(nèi)(縱向±0.5m,橫向±1m)。

        (3)遵循“先爬坡后偏移”原則:爬坡前5m控制工具面在30°(分支井眼在主井眼右邊)或330°(分支井眼在主井眼左邊),之后分別控制工具面在70°或290°。

        (4)爬坡井段長短視當(dāng)前井斜及主井眼側(cè)鉆點(diǎn)確定,確保側(cè)鉆點(diǎn)井斜控制在91°~92°左右(比設(shè)計(jì)大1°~2°),主井眼軌跡在上靶窗。從而保證側(cè)鉆后,主井眼仍然在設(shè)計(jì)靶窗內(nèi)。

        (5)采用定向+復(fù)合的方式,控制井斜、方位,鉆進(jìn)至一級分支終點(diǎn)。

        2.3 二級分支井眼控制技術(shù)

        (1)鉆一級分支井眼時(shí),提前選好二級分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)。

        (2)一級分支井眼鉆進(jìn)至選好的二級分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)時(shí),自該井深開始至少5m必須處于定向爬坡狀態(tài),工具面在60°(二級分支井眼在一級分支井眼左邊)或300°(二級分支井眼在一級分支井眼右邊)。

        (3)一級分支井眼鉆完后,上提鉆具至二級分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)進(jìn)行側(cè)鉆。

        (4)二級分支井眼側(cè)鉆成功后,按設(shè)計(jì)調(diào)整軌跡平穩(wěn)后,穩(wěn)斜至二級分支井眼終點(diǎn)。

        2.4 懸空側(cè)鉆技術(shù)

        無論是主井眼側(cè)鉆還是二級分支井眼側(cè)鉆,都需采用懸空側(cè)鉆技術(shù)。側(cè)鉆中都要遵循劃槽、打窩、控時(shí)側(cè)鉆的操作步驟。

        (1)起鉆至側(cè)鉆點(diǎn),核實(shí)井深無誤后,開始劃槽。

        (2)劃槽井段控制在側(cè)鉆點(diǎn)以上5~10m,工具面為爬坡的反方向。即:主井眼劃槽工具面為210°(分支井眼在主井眼右邊)或150°(分支井眼在主井眼左邊),二級分支井眼劃槽工具面為240°(二級分支井眼在一級分支井眼左邊)或120°(二級分支井眼在一級分支井眼右邊)。

        (3)劃槽速度控制在1m/min,劃槽時(shí)間控制在30~60min。

        (4)劃槽結(jié)束后采取“打窩”技術(shù)措施,將鉆具放至側(cè)鉆點(diǎn),保持工具面穩(wěn)定,排量不低于30L/s,循環(huán)時(shí)間不少于15min。

        (5)控時(shí)側(cè)鉆。主井眼側(cè)鉆以降井斜為主,便于主井眼重入;二級分支井眼側(cè)鉆以扭方位為主。

        側(cè)鉆過程中關(guān)注鉆壓、泵壓和工具面的變化,如果鉆壓持續(xù)增大、泵壓上升、工具面減小,證明已側(cè)鉆形成臺階。一般6m以后可加壓鉆進(jìn)。側(cè)鉆12m后,復(fù)合鉆進(jìn)5~6m,測斜。把測斜數(shù)據(jù)和原井眼數(shù)據(jù)對比,可判斷是否側(cè)鉆成功。側(cè)鉆成功后,在20m井段內(nèi)把井斜、方位調(diào)整到設(shè)計(jì)井斜、方位。

        2.5 主井眼軌跡控制技術(shù)

        為了保證注蒸汽效果,無論是常規(guī)SAGD水平井還是二級分支魚骨型SAGD水平井都對井組內(nèi)兩口井水平段井眼間距有嚴(yán)格要求:縱向間距5±0.5m,橫向間距±1m。由于鉆注汽井時(shí),采油井已完井,其下入的篩管對注汽井測量時(shí)的磁方位存在磁干擾,影響軌跡的測量及控制。所以,需要借助于磁定位技術(shù)(如圖3所示)對注汽井進(jìn)行軌跡控制。即運(yùn)用隨鉆頭旋轉(zhuǎn)的磁源產(chǎn)生周期性旋轉(zhuǎn)磁場,由采油井內(nèi)的磁場探測器測量并將數(shù)據(jù)傳輸至地面,通過軟件計(jì)算,顯示兩井井眼相對空間的精確距離,實(shí)時(shí)指導(dǎo)注汽井井眼軌跡的控制。

        圖3 磁定位技術(shù)示意圖

        2.6 修窗技術(shù)

        為保證后續(xù)完井作業(yè)期間主井眼順利重入,在短起下或起鉆過程中,第一次通過側(cè)鉆點(diǎn)時(shí),要進(jìn)行修窗。具體操作如下:

        (1)提前算好修窗井段并在鉆具表上標(biāo)注好,一般取側(cè)鉆點(diǎn)上下5m范圍;

        (2)接方鉆桿,以低于鉆進(jìn)排量開泵,工具面擺在側(cè)鉆工具面,上下緩慢活動鉆具進(jìn)行修窗,鉆具活動速度控制在1m/min,時(shí)間控制60min以上。

        3 現(xiàn)場應(yīng)用

        以FHW****I井為例,該井設(shè)計(jì)4個(gè)一級分支井眼,3個(gè)二級分支井眼。該井三開施工過程如下所述。

        3.1 鉆具組合及鉆井參數(shù)

        ?215.9mmPDC鉆 頭+?172mm強(qiáng) 磁 接 頭+?172mm螺桿(1.5°/?212mm螺扶)+?172mmMWD短節(jié)+?127mm無磁承壓鉆桿(2根)+?127mm加重鉆桿(2根)+?127mm斜坡鉆桿(60根)+?127mm加重鉆桿(20根)+?158.8mm隨鉆震擊器+?127mm加重鉆桿(4根)+?127mm斜坡鉆桿(注:水平段采用倒裝鉆具,倒裝斜坡鉆桿數(shù)量視水平段長短,適當(dāng)增減)。

        鉆井參數(shù):鉆壓:30~60kN;轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速:40~60r/min;泵壓:8~10MPa;排量:28~30L/s。

        3.2 分支施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

        該井施工中,各分支井眼爬坡及側(cè)鉆井段、工具面如表5所示。

        表5 FHW****I井分支井眼側(cè)鉆關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表

        3.3 修窗

        該井完鉆后,短起至套管,在此過程中,嚴(yán)格執(zhí)行修窗操作,通井及下篩管過程順利。各修窗點(diǎn)修窗井段及工具面如表6所示。

        表6 FHW****I井修窗數(shù)據(jù)表

        4 認(rèn)識與結(jié)論

        (1)二級分支魚骨型SAGD水平井施工,側(cè)鉆點(diǎn)選擇很重要,既要考慮側(cè)鉆的連續(xù)性,又要保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        (2)懸空側(cè)鉆是決定二級分支魚骨型SAGD水平井施工成敗的關(guān)鍵技術(shù)。懸空側(cè)鉆操作一定要細(xì)心、耐心,嚴(yán)格執(zhí)行既定技術(shù)措施。

        (3)考慮到完井方式的不同,主井眼側(cè)鉆和二級分支井眼側(cè)鉆方式略有不同,要區(qū)分對待。

        (4)修窗是關(guān)系后續(xù)完井作業(yè)能否重入主井眼的關(guān)鍵環(huán)節(jié),絕對不能省略。

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