二級(jí)分支魚骨型SAGD水平井鉆井技術(shù)

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(duì)流相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)蒸汽和油水之間對(duì)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(jí)分支魚骨型SAGD水平井通過在每個(gè)一級(jí)分支井眼上分別側(cè)鉆一個(gè)二級(jí)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(jí)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(duì)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(jí)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(jí)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(jí)分支井眼軌道為三維單圓弧井段，增斜扭方位；二級(jí)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(jí)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(jí)、二級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)分支井眼Z1再退回至二級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)分支井眼控制技術(shù)

（1）一級(jí)分支井眼采用“前進(jìn)式”打法，主井眼鉆進(jìn)至一級(jí)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(huì)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(jí)分支終點(diǎn)。

2.3 二級(jí)分支井眼控制技術(shù)

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

（2）一級(jí)分支井眼鉆進(jìn)至選好的二級(jí)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(jí)分支井眼在一級(jí)分支井眼左邊）或300°（二級(jí)分支井眼在一級(jí)分支井眼右邊）。

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

（4）二級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)分支井眼劃槽工具面為240°（二級(jí)分支井眼在一級(jí)分支井眼左邊）或120°（二級(jí)分支井眼在一級(jí)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(jí)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(tái)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(duì)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(jí)分支魚骨型SAGD水平井都對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)鉆具進(jìn)行修窗，鉆具活動(dòng)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(jí)分支井眼，3個(gè)二級(jí)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(shí)與結(jié)論

（1）二級(jí)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(jí)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(jí)分支井眼側(cè)鉆方式略有不同，要區(qū)分對(duì)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(duì)不能省略。