CN101482003A - 蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，用来钻设上、下平行的两个水平井，上部的水平井是注气井，下部的水平井是生产井；其特征在于，先钻设两个水平井当中的一个水平井；然后依据该已完成的水平井的井眼轨迹，来钻设另一个水平井。本发明利用磁导向测量***和随钻测量***进行联合测量控制，根据已完成井的水平井段的实钻轨迹数据实时引导钻进第二口水平井的与之上下平行的水平井段，形成了已完成井和待钻井之间对应封闭的磁导向闭环测量钻探方式，使两口井的井眼轨迹误差同步，有效地控制两个水平井段的相对偏差，能成功地钻探符合理想误差要求的SAGD油井，从而大大提高了稠油油藏的采收率。

Description

蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法

技术领域

本发明有关于一种稠油油藏的钻井方法，尤其有关一种蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法。

背景技术

稠油、特稠油、重油类油藏的粘度极高，开采困难，采收率低。普通直井的采收率小于10％，水平井的采收率小于20％。目前出现了蒸汽辅助重力泄油(stream assisted gravity drainage简称SAGD)开采方式，大大提高了稠油、特稠油、重油类油藏的开采率。

如图1所示，SAGD油井的开采原理是：在靠近油藏储层A底部的位置钻一对上、下平行的水平井，其中位于储层A上部的水平井是注汽井1，位于储层A下部的水平井是生产井2。在开采高粘稠油时，通常先将两口水平井全部注高温蒸汽而形成循环的加热带，以有效的加热产层；在充分加热焖井后，继续从注气井1注蒸汽，如虚线箭头F1所示，被蒸汽潜热加热的油藏会因自身的重力作用而延着通道3向储层A的下部流动并流入至生产井2的筛管内，如实线箭头F2所示，再被抽至地面，在从生产井2抽油时，生产井2内不再注蒸汽。此种SAGD油井利用蒸汽潜热并辅助油藏重力，有效扩大了控制区域，采收率能高达50％左右；另外相对于单井的井下部件坏损无法提升至地面维修、生产周期不长而言，SAGD油井的井下部件在坏损后可以提升至地面进行维修，生产周期和使用寿命都有所延长，后续维护作业相对简单。

所述的SAGD油井要想达到欲期的高采收率，需使注汽井1和水平井2的水平井眼轨迹走向控制在一定的相对误差范围之内，即要求两口井的距离误差和井眼方向误差都要满足一定的要求，保持两口井的水平井段尽可能趋近于理想的直线平行关系。如果两口井的距离过近，容易发生汽窜，在蒸汽冷凝后形成蒸汽水锥，堵塞生产井2；而如果由于距离误差太大或方向跑偏而导致两口井相距较远，加热效果就会受到影响，影响采收率。

但目前现有的SAGD油井钻井方法中，通常使两口井依据预先完成的设计图纸要求各自独立的进行钻探，虽然在钻探每口井的过程中，也会采用勤测量、勤计算、勤分析和勤调整的方式来精确的控制各井眼的轨迹，但两口井的钻探参考基准点仍是各井本身，虽然两口井的绝对误差会尽可能的减小，但由于两口井的轨迹误差控制相互独立，两口井的轨迹的绝对误差没有内在联系，是一种开环控制，此种开环控制误差的钻探方法，随着井眼的加深，两口井之间的相对误差就会不断累计并被放大，传统的SAGD油井钻井方法的无法有效地消除两口井的井眼轨迹的相对误差，所完成的两个井眼也很难达到SAGD油井的距离和方位的精度要求，这也是目前国内并没有成功钻探SAGD油井的主要原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，能有效地消除两口水平井的井眼轨迹的相对误差，保证高采收率。

本发明提供的一种蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，用来钻设上、下平行的两个水平井，上部的水平井是注气井，下部的水平井是生产井；其特征在于，先钻设两个水平井当中的一个水平井；然后依据该已完成的水平井的井眼轨迹，来钻设另一个水平井。

优选的方案中，可以先钻设下部的生产井，采用带有随钻测量***的钻具进行钻探，控制该先钻设的水平井的绝对误差；再依据该已完成的生产井的井眼轨迹，来钻设上部的注汽井。当然也可以先钻设上部的注汽井，再依据该已完成的注汽井的井眼轨迹，来钻设下部的生产井。

优选的方案中，采用同一套随钻测量***、钻具和地面井架来先后钻设两个水平井，尽可能地降低测量***的***误差和整套钻探***的***误差。

优选的方案中，在依据该已完成的水平井的井眼轨迹来钻设另一个水平井的过程中，采用磁导向***进行导向，所述磁导向***包括人工强磁性接头和接收探管，该人工强磁性接头下入至已完成的水平井和待钻的水平井两者当中的一者之内，接收探管下入至另一者之内，通过该磁导向***和随钻测量***来保证该正在钻设的水平井相对已完成的水平井的相对误差。本发明以磁导向***复合随钻测量***联合监测的方式，能有效的控制了两井水平井段的相对位置，实时的控制和保持了两井水平段的相对误差在设计范围之内。磁导向***分主动磁导向***(active magnetic guidance ranging)和被动磁导向***(passive magnetic guidance ranging)两种方式，其中利用现有的生产井套管的自然磁场源作磁导向的为被动磁导向***，利用添加的人工强电磁场或人工永久强磁场作为磁场源的为主动磁导向***。在本发明中不作限制，任何方式的磁导向***都可采用。另外本发明中也并不限于磁导向***导引钻进，其它能导引钻具依已完成井的轨迹数据钻探第二口井的导引方式均可采用。

根据上述方案，本发明相对于现有结构的效果是显著的：本发明的钻井方法，在完成上或下水平井的施工后，依据该已完成井的轨迹走向来钻设另一个水平井，不但没有考虑该完成井的轨迹绝对误差，反而是以该完成井的绝对误差作为钻探第二口井的钻探依据，以偏制偏，完成井向一个方向跑偏多少，待钻井就依据该误差向这个方向跑偏多少，这样两口井的轨迹误差将保持同步，从而有效减少两口井的相对误差，将两井眼轨迹的相对误差控制在一定的范围内；本发明从根本上改变了以往两口井单独控制绝对误差、两口井的相对误差不同步的***行井的相对误差累计放大而无法成功钻探SAGD油井的技术难题。

本发明利用磁导向***和随钻测量***联合控制，根据完成井实钻的每一个轨迹数据实时引导钻具钻探第二口水平井的对应井段，形成了已完成井和待钻井之间对应封闭的磁导向闭环测量钻探方式，在精确定向控制的同时，再通过常规的跟踪、预测、反演推算第二口待钻水平井的井眼轨迹数据，在此基础之上，再实施该待钻水平井的井眼轨迹的调整，使两口井的轨迹误差同步，从而有效地控制两个水平井段的相对误差，两井相对误差小，能成功地钻探符合理想误差要求的SAGD油井，大大提高稠油油藏的采收率。

附图说明

图1为SAGD油井的开采原理示意图。

图2为本发明的方法的钻探过程的示意图。

图3为根据本发明的方法完成的SAGD油井的示意图。

具体实施方式

实施方式1

如图2所示，本发明提供了一种蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，用来在储层A底部钻设上、下平行的两个水平井，上部的水平井是注气井1，下部的水平井是生产井2，具体步骤包括：

一、先钻下面的生产井2。钻探单井技术相对成熟，可依常规方法，采用带有随钻测量***的钻具进行钻探，容易保证生产井的绝对误差在许可范围内，具体操作过程为：钻设一定长度的直井段，之后造斜钻进，在井斜角55度左右钻一20米左右斜直井段，便于下入采油泵，之后继续造斜钻进至水平角度90度，井斜角达到90度时，平面距离井口约170米左右，再复合钻进300～500米的水平井段，水平井段要求尽可能的平、直，下入防砂筛管后结束作业。

二、后钻注汽井1。在距离生产井2地面距离L为15～20米的范围内，平行于生产井2钻设注汽井1，在钻设注汽井1时，可以将先前钻设生产井2的钻具4和地面井架5都移至注汽井1的施工地点，两口井采用同一套钻具4和地面井架5有利于降低***误差，随钻测量***也采用同一套，能降低测量***的误差，当然选择另外一套钻具和地面井架也可以。注汽井1同样先钻一定长度的直井段，之后造斜钻进，至水平角度90度，井斜角达到90度时，平面距离井口约150米左右，之后即将准备钻进300～500米的水平井段，为了保证该注汽井1的水平井段与下部的生产井2的水平井段平行，该注汽井1的水平井段的具体钻探过程为：

1、在已完成的生产井2的实钻轨迹上等距离选择N个轨迹数据，作为N个目标点。理论上，生产井2的整个水平井段的范围内的每一个轨迹数据均能作为一个目标点，根据生产井2的每一个轨迹数据来钻探注汽井1，能实现实时钻探，保证两口井的相对误差完全同步，但在实际钻探时过小的轨迹数据间隔并没有实际意义。例如通常可以每隔5米读取一个轨迹数据，这样300～500米长的整个水平井段将会包括60～100个目标点；在本发明中，综合考虑后选择每隔30米获取一个轨迹数据，这样300～500米的水平井段将包括10～17个目标点；在此需注意的是选用过少数量的轨迹数据点，不利于保证注汽井1与生产井2的相对误差同步的精度。

2.下入钻具4和磁导向***，磁导向***包括人工强磁性接头61和接收探管62，人工强磁性接头61优选安装在钻具4上，随钻具4下入待钻的注汽井1内，在该已完成的生产井2内通过电缆63下入接收探管62，电缆的湿接头与接收探管62相连接，电缆外端甩至井口。在此过程中，钻具4和接收探管62的下入不分先后顺序，可以先下钻具4，也可以先下接收探管62，也可以二者同时下入，在本发明中就选择了一边下钻具4一边将连接接收探管62的电缆63下入至套管鞋外30米即第一个目标点的位置。

3.以该第一目标点C1为目标靶点，引导钻具4进行注汽井1的第一井段11钻进，通过调整井斜角及方位角，控制第一井段11的井眼轨迹位于生产井2的正上方5米左右，钻具4在不断钻井的过程中，磁导向信号7逐渐增强，距离接收探管623米左右，仪器信号饱和，停止钻进。在磁导向钻进时，根据磁导向***的方向伽玛值，同时判断井眼轨迹距离储层A顶部的位置(在如下的实施方式2中，先钻上面的注汽井1再钻下面的生产井2时，最好判断井眼轨迹距离储层A底部的位置，当然判断待钻井的井眼轨迹距离储层A顶部或底部的位置并没有实质上的差异，只是数值大小不同)，在保持注汽井1的井眼轨迹沿生产井2的实钻轨迹趋势钻进的同时，使注汽井1的井眼轨迹尽可能的保持水平且位于在储层A中。联合随钻测量***和在磁导向***的导引下钻进，并通过调整井斜角及方位角等来保证井眼轨迹方位，属于现有技术的内容，可以通过任何手段保证后钻井的井眼轨迹，本发明不作限制。

4.将接收探管62继续向前再下入30米，即达到第二个目标C2所在的位置，再以该第二目标点C2为目标靶点，依第3点中的方式继续钻进注汽井1的第二井段12；之后再将接收探管62继续向前再下入30米，即达到第三个目标C2所在的位置，再以该第三目标点C3为目标靶点，依第3点中的方式继续钻进注汽井1的第三井段13；重复上述的过程，直至完成注汽井1的第17个即最后一个水平井段。

5.起钻，甩定向工具，通井，下入完井筛管，甩钻具，安装井口采油装置。

如图3所示，本发明利用已钻生产井2的轨迹数据，在传统随钻测量技术的基础上，在钻进注气井1的水平段时，磁导向***与随钻测量***两套设备联合使用，实现闭环测量的精确定向控制，通过跟踪、预测、反演推算注气井1的井眼轨迹数据，在此基础上，再实施井眼轨迹的调整，有效的控制了两井水平井段的相对误差，使两口井的轨迹误差同步，注汽井1的轨迹靶窗很窄，注汽井1的地质靶窗8在上下0.5米，左右1米的窗口中波动，水平井段平直钻进，与生产井2同点着陆，着陆点的靶前位移基于井口的偏差小于3米，使两口井的水平井段垂向距离H保持在5米左右，两井相对误差很小，大大提高稠油油藏的采收率。

说明一下，由于本发明中的后钻井的参考基点不同于现有技术当中的参考基点，因此钻成注气井的轨迹和常规的定向井施工所获得的井眼轨迹数据不大相同，方位角的含义也不一样，在实际施工的过程当中施工人员需加以注意，但对本发明的保护并无影响。

实施方式2

该实施方式与实施方式1的钻探的具体步骤、原理和效果基本相同，不同之处仅是两口井的先后钻探顺序有变化，在此实施方式中：先钻设注汽井，再钻设生产井，其它内容不再详述。

但以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明的发明内容所作的等同变化与修饰，即任何他人根据已完成井的实钻轨迹数据为参考基点，来钻探另一口井来保持两井的误差同步以减小两井的相对误差，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，用来钻设上、下平行的两个水平井，上部的水平井是注气井，下部的水平井是生产井；其特征在于，先钻设两个水平井当中的一个水平井；然后依据该已完成的水平井的井眼轨迹，来钻设另一个水平井。

2.根据权利要求1所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，先钻设下部的生产井，再依据该已完成的生产井的井眼轨迹数据，来钻设上部的注汽井。

3.根据权利要求1所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，先钻设上部的注汽井，再依据该已完成的注汽井的井眼轨迹数据，来钻设下部的生产井。

4.根据权利要求1所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，在先钻设两个水平井当中的一个水平井的过程中，采用带有随钻测量***的钻具进行钻探，控制该先钻水平井的绝对误差。

5.根据权利要求4所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，在先后钻设两个水平井的过程当中，采用同一套随钻测量***，能降低测量***的***误差，采用同一个钻具，降低***误差。

6.根据权利要求4所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，在依据该已完成的水平井的井眼轨迹来钻设另一个水平井的过程中，采用磁导向测量***进行导向，所述磁导向***包括人工强磁性接头和接收探管，该人工强磁性接头下入至已完成的水平井和待钻水平井两者当中的一者之内，接收探管下入至另一者之内，通过该磁导向测量***和随钻测量***来保证正在钻设的水平井相对已完成的水平井的相对误差。

7.根据权利要求6所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，具体步骤包括：

A)在已完成的水平井的实钻轨迹上获取N个轨迹数据，定义N个目标点；

B)将带有随钻测量***且安装了人工强磁性接头的钻具下入至待钻的水平井内，在该已完成的水平井内下入接收探管并伸至第一目标点，引导该钻具进行该待钻水平井的第一井段钻进，以控制该待钻水平井的井眼轨迹与已完成的水平井的井眼轨迹的垂向距离，随着磁导向信号逐渐增强，在磁信号饱和时停止第一井段的钻进；将该接收探管向前伸入至第二目标点处，引导该钻具进行该待钻水平井的第二井段钻进，在磁信号饱和时停止第二井段的钻进；依次重复，直至完成该待钻的水平井的第N井段的钻进。

8.根据权利要求7所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，在步骤A中：在已完成的水平井中，以每隔30米的等距离间隔获取一个轨迹数据。

9.根据权利要求7所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，在步骤B中：所述磁信号在距离接收探管3米附近时达到饱和，通过调整井斜角及方位角，从而调整待钻井的井眼轨迹与已钻井的井眼轨迹的平面与垂向偏移距离，控制该待钻水平井的井眼轨迹与已完成的水平井的井眼轨迹的垂向距离在5米附近。

10.根据权利要求7所述的蒸汽辅助重力泄油油井的钻井方法，其特征在于，在步骤B中：钻具在磁导向***引导下的磁导向钻进过程中，同时根据磁导向***的方向伽玛值，判断该待钻水平井的井眼轨迹距离储层顶部或底部的位置，在保持该待钻的水平井的井眼轨迹沿着已完成的水平井的轨迹趋势钻进的同时，保持该待钻的水平井的井眼轨迹位于在储层中。

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