專利名稱：蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種稠油油藏的鉆井方法，尤其有關一種蒸汽輔助重力泄 油油井的鉆井方法。
背景技術：
稠油、特稠油、重油類油藏的粘度極高，開采困難，釆收率低。普通直
井的采收率小于10%，水平井的采收率小于20%。目前出現(xiàn)了蒸汽輔助重力 泄油(stream assisted gravity drainage簡稱SAGD)開采方式，大大提
高了稠油、特稠油、重油類油藏的開采率。
如圖1所示，SAGD油井的開采原理是在靠近油藏儲層A底部的位置鉆 一對上、下平行的水平井，其中位于儲層A上部的水平井是注汽井1，位于儲 層A下部的水平井是生產(chǎn)井2。在開采高粘稠油時，通常先將兩口水平井全部 注高溫蒸汽而形成循環(huán)的加熱帶，以有效的加熱產(chǎn)層；在充分加熱燜井后， 繼續(xù)從注氣井1注蒸汽，如虛線箭頭Fl所示，被蒸汽潛熱加熱的油藏會因自 身的重力作用而延著通道3向儲層A的下部流動并流入至生產(chǎn)井2的篩管內， 如實線箭頭F2所示，再被抽至地面，在從生產(chǎn)井2抽油時，生產(chǎn)井2內不再 注蒸汽。此種SAGD油井利用蒸汽潛熱并輔助油藏重力，有效擴大了控制區(qū)域， 采收率能高達50%左右；另外相對于單井的井下部件壞損無法提升至地面維 修、生產(chǎn)周期不長而言，SAGD油井的井下部件在壞損后可以提升至地面進行 維修，生產(chǎn)周期和使用壽命都有所延長，后續(xù)維護作業(yè)相對簡單。
所述的SAGD油井要想達到欲期的高采收率，需使注汽井1和水平井2的 水平井眼軌跡走向控制在一定的相對誤差范圍之內，即要求兩口井的距離誤差和井眼方向誤差都要滿足一定的要求，保持兩口井的水平井段盡可能趨近 于理想的直線平行關系。如果兩口井的距離過近，容易發(fā)生汽竄，在蒸汽冷 凝后形成蒸汽水錐，堵塞生產(chǎn)井2;而如果由于距離誤差太大或方向跑偏而導 致兩口井相距較遠，加熱效果就會受到影響，影響采收率。
但目前現(xiàn)有的SAGD油井鉆井方法中，通常使兩口井依據(jù)預先完成的設計
圖紙要求各自獨立的進行鉆探，雖然在鉆探每口井的過程中，也會采用勤測 量、勤計算、勤分析和勤調整的方式來精確的控制各井眼的軌跡，但兩口井 的鉆探參考基準點仍是各井本身，雖然兩口井的絕對誤差會盡可能的減小， 但由于兩口井的軌跡誤差控制相互獨立，兩口井的軌跡的絕對誤差沒有內在 聯(lián)系，是一種開環(huán)控制，此種開環(huán)控制誤差的鉆探方法，隨著井眼的加深，
兩口井之間的相對誤差就會不斷累計并被放大，傳統(tǒng)的SAGD油井鉆井方法 的無法有效地消除兩口井的井眼軌跡的相對誤差，所完成的兩個井眼也很難 達到SAGD油井的距離和方位的精度要求，這也是目前國內并沒有成功鉆探 SAGD油井的主要原因。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方 法，能有效地消除兩口水平井的井眼軌跡的相對誤差，保證高采收率。
本發(fā)明提供的一種蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，用來鉆設上、下 平行的兩個水平井，上部的水平井是注氣井，下部的水平井是生產(chǎn)井；其特 征在于，先鉆設兩個水平井當中的一個水平井；然后依據(jù)該已完成的水平井 的井眼軌跡，來鉆設另一個水平井。
優(yōu)選的方案中，可以先鉆設下部的生產(chǎn)井，采用帶有隨鉆測量系統(tǒng)的鉆 具進行鉆探，控制該先鉆設的水平井的絕對誤差；再依據(jù)該己完成的生產(chǎn)井 的井眼軌跡，來鉆設上部的注汽井。當然也可以先鉆設上部的注汽井，再依 據(jù)該已完成的注汽井的井眼軌跡，來鉆設下部的生產(chǎn)井。優(yōu)選的方案中，采用同一套隨鉆測量系統(tǒng)、鉆具和地面井架來先后鉆設 兩個水平井，盡可能地降低測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和整套鉆探系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。
優(yōu)選的方案中，在依據(jù)該已完成的水平井的井眼軌跡來鉆設另一個水平 井的過程中，采用磁導向系統(tǒng)進行導向，所述磁導向系統(tǒng)包括人工強磁性接 頭和接收探管，該人工強磁性接頭下入至已完成的水平井和待鉆的水平井兩 者當中的一者之內，接收探管下入至另一者之內，通過該磁導向系統(tǒng)和隨鉆 測量系統(tǒng)來保證該正在鉆設的水平井相對己完成的水平井的相對誤差。本發(fā) 明以磁導向系統(tǒng)復合隨鉆測量系統(tǒng)聯(lián)合監(jiān)測的方式，能有效的控制了兩井水 平井段的相對位置，實時的控制和保持了兩井水平段的相對誤差在設計范圍
之內。磁導向系統(tǒng)分主云力磁導向系統(tǒng)(active magnetic guidance ranging) 禾口被動磁導向系統(tǒng)(passive magnetic guidance ranging)兩禾中方式，其中 利用現(xiàn)有的生產(chǎn)井套管的自然磁場源作磁導向的為被動磁導向系統(tǒng)，利用添 加的人工強電磁場或人工永久強磁場作為磁場源的為主動磁導向系統(tǒng)。在本 發(fā)明中不作限制，任何方式的磁導向系統(tǒng)都可采用。另外本發(fā)明中也并不限 于磁導向系統(tǒng)導引鉆進，其它能導引鉆具依已完成井的軌跡數(shù)據(jù)鉆探第二口 井的導引方式均可采用。
根據(jù)上述方案，本發(fā)明相對于現(xiàn)有結構的效果是顯著的本發(fā)明的鉆井 方法，在完成上或下水平井的施工后，依據(jù)該已完成井的軌跡走向來鉆設另 一個水平井，不但沒有考慮該完成井的軌跡絕對誤差，反而是以該完成井的 絕對誤差作為鉆探第二口井的鉆探依據(jù)，以偏制偏，完成井向一個方向跑偏 多少，待鉆井就依據(jù)該誤差向這個方向跑偏多少，這樣兩口井的軌跡誤差將 保持同步，從而有效減少兩口井的相對誤差，將兩井眼軌跡的相對誤差控制 在一定的范圍內；本發(fā)明從根本上改變了以往兩口井單獨控制絕對誤差、兩 口井的相對誤差不同步的習慣性思維，克服了以往在兩口井中單井絕對誤差 在不滿足要求時就認定鉆探失敗的技術偏見，克服了現(xiàn)有技術中隨井深擴大 而導致兩個平行井的相對誤差累計放大而無法成功鉆探SAGD油井的技術難題。
本發(fā)明利用磁導向系統(tǒng)和隨鉆測量系統(tǒng)聯(lián)合控制，根據(jù)完成井實鉆的每 一個軌跡數(shù)據(jù)實時引導鉆具鉆探第二口水平井的對應井段，形成了已完成井 和待鉆井之間對應封閉的磁導向閉環(huán)測量鉆探方式，在精確定向控制的同 時，再通過常規(guī)的跟蹤、預測、反演推算第二口待鉆水平井的井眼軌跡數(shù)據(jù)， 在此基礎之上，再實施該待鉆水平井的井眼軌跡的調整，使兩口井的軌跡誤 差同步，從而有效地控制兩個水平井段的相對誤差，兩井相對誤差小，能成
功地鉆探符合理想誤差要求的SAGD油井，大大提高稠油油藏的采收率。


圖1為SAGD油井的開采原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的方法的鉆探過程的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的方法完成的SAGD油井的示意圖。
具體實施方式
實施方式1
如圖2所示，本發(fā)明提供了一種蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，用 來在儲層A底部鉆設上、下平行的兩個水平井，上部的水平井是注氣井l，下 部的水平井是生產(chǎn)井2，具體步驟包括
一、先鉆下面的生產(chǎn)井2。鉆探單井技術相對成熟，可依常規(guī)方法，采 用帶有隨鉆測量系統(tǒng)的鉆具進行鉆探，容易保證生產(chǎn)井的絕對誤差在許可范 圍內，具體操作過程為鉆設一定長度的直井段，之后造斜鉆進，在井斜角 55度左右鉆一 20米左右斜直井段，便于下入采油泵，之后繼續(xù)造斜鉆進至 水平角度90度，井斜角達到90度時，平面距離井口約170米左右，再復合 鉆進300 500米的水平井段，水平井段要求盡可能的平、直，下入防砂篩 管后結束作業(yè)。
7二、后鉆注汽井l。在距離生產(chǎn)井2地面距離L為15 20米的范圍內， 平行于生產(chǎn)井2鉆設注汽井1，在鉆設注汽井1時，可以將先前鉆設生產(chǎn)井 2的鉆具4和地面井架5都移至注汽井1的施工地點，兩口井釆用同一套鉆具 4和地面井架5有利于降低系統(tǒng)誤差，隨鉆測量系統(tǒng)也采用同一套，能降低 測量系統(tǒng)的誤差，當然選擇另外一套鉆具和地面井架也可以。注汽井1同樣 先鉆一定長度的直井段，之后造斜鉆進，至水平角度90度，井斜角達到90 度時，平面距離井口約150米左右，之后即將準備鉆進300 500米的水平 井段，為了保證該注汽井1的水平井段與下部的生產(chǎn)井2的水平井段平行， 該注汽井1的水平井段的具體鉆探過程為
1. 在己完成的生產(chǎn)井2的實鉆軌跡上等距離選擇N個軌跡數(shù)據(jù)，作為N 個目標點。理論上，生產(chǎn)井2的整個水平井段的范圍內的每一個軌跡數(shù)據(jù)均 能作為一個目標點，根據(jù)生產(chǎn)井2的每一個軌跡數(shù)據(jù)來鉆探注汽井1，能實 現(xiàn)實時鉆探，保證兩口井的相對誤差完全同步，但在實際鉆探時過小的軌跡 數(shù)據(jù)間隔并沒有實際意義。例如通?？梢悦扛?米讀取一個軌跡數(shù)據(jù)，這樣 300 500米長的整個水平井段將會包括60 100個目標點；在本發(fā)明中，綜 合考慮后選擇每隔30米獲取一個軌跡數(shù)據(jù)，這樣300 500米的水平井段將 包括10 17個目標點；在此需注意的是選用過少數(shù)量的軌跡數(shù)據(jù)點，不利 于保證注汽井1與生產(chǎn)井2的相對誤差同步的精度。
2. 下入鉆具4和磁導向系統(tǒng)，磁導向系統(tǒng)包括人工強磁性接頭61和接 收探管62，人工強磁性接頭61優(yōu)選安裝在鉆具4上，隨鉆具4下入待鉆的注 汽井1內，在該已完成的生產(chǎn)井2內通過電纜63下入接收探管62，電纜的 濕接頭與接收探管62相連接，電纜外端甩至井口。在此過程中，鉆具4和 接收探管62的下入不分先后順序，可以先下鉆具4，也可以先下接收探管 62，也可以二者同時下入，在本發(fā)明中就選擇了一邊下鉆具4一邊將連接接 收探管62的電纜63下入至套管鞋外30米即第一個目標點的位置。
3. 以該第一目標點C1為目標靶點，引導鉆具4進行注汽井1的第一井段11鉆進，通過調整井斜角及方位角，控制第一井段ll的井眼軌跡位于生
產(chǎn)井2的正上方5米左右，鉆具4在不斷鉆井的過程中，磁導向信號7逐漸 增強，距離接收探管62 3米左右，儀器信號飽和，停止鉆進。在磁導向鉆 進時，根據(jù)磁導向系統(tǒng)的方向伽瑪值，同時判斷井眼軌跡距離儲層A頂部的 位置(在如下的實施方式2中，先鉆上面的注汽井1再鉆下面的生產(chǎn)井2時， 最好判斷井眼軌跡距離儲層A底部的位置，當然判斷待鉆井的井眼軌跡距離 儲層A頂部或底部的位置并沒有實質上的差異，只是數(shù)值大小不同)，在保 持注汽井1的井眼軌跡沿生產(chǎn)井2的實鉆軌跡趨勢鉆進的同時，使注汽井1 的井眼軌跡盡可能的保持水平且位于在儲層A中。聯(lián)合隨鉆測量系統(tǒng)和在磁 導向系統(tǒng)的導引下鉆進，并通過調整井斜角及方位角等來保證井眼軌跡方 位，屬于現(xiàn)有技術的內容，可以通過任何手段保證后鉆井的井眼軌跡，本發(fā) 明不作限制。
4. 將接收探管62繼續(xù)向前再下入30米，即達到第二個目標C2所在的 位置，再以該第二目標點C2為目標靶點，依第3點中的方式繼續(xù)鉆進注汽 井1的第二井段12;之后再將接收探管62繼續(xù)向前再下入30米，即達到第 三個目標C2所在的位置，再以該第三目標點C3為目標靶點，依第3點中的 方式繼續(xù)鉆進注汽井l的第三井段13;重復上述的過程，直至完成注汽井l 的第17個即最后一個水平井段。
5. 起鉆，甩定向工具，通井，下入完井篩管，甩鉆具，安裝井口采油 裝置。
如圖3所示，本發(fā)明利用己鉆生產(chǎn)井2的軌跡數(shù)據(jù)，在傳統(tǒng)隨鉆測量技 術的基礎上，在鉆進注氣井1的水平段時，磁導向系統(tǒng)與隨鉆測量系統(tǒng)兩套 設備聯(lián)合使用，實現(xiàn)閉環(huán)測量的精確定向控制，通過跟蹤、預測、反演推算 注氣井1的井眼軌跡數(shù)據(jù)，在此基礎上，再實施井眼軌跡的調整，有效的控 制了兩井水平井段的相對誤差，使兩口井的軌跡誤差同步，注汽井l的軌跡 靶窗很窄，注汽井l的地質靶窗8在上下0.5米，左右l米的窗口中波動，水平井段平直鉆進，與生產(chǎn)井2同點著陸，著陸點的靶前位移基于井口的偏
差小于3米，使兩口井的水平井段垂向距離H保持在5米左右，兩井相對誤 差很小，大大提高稠油油藏的采收率。
說明一下，由于本發(fā)明中的后鉆井的參考基點不同于現(xiàn)有技術當中的參 考基點，因此鉆成注氣井的軌跡和常規(guī)的定向井施工所獲得的井眼軌跡數(shù)據(jù) 不大相同，方位角的含義也不一樣，在實際施工的過程當中施工人員需加以 注意，但對本發(fā)明的保護并無影響。
實施方式2
該實施方式與實施方式1的鉆探的具體步驟、原理和效果基本相同，不
同之處僅是兩口井的先后鉆探順序有變化，在此實施方式中先鉆設注汽井，
再鉆設生產(chǎn)井，其它內容不再詳述。
但以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，當不能以此限定本發(fā)明實施 的范圍，凡依本發(fā)明的發(fā)明內容所作的等同變化與修飾，即任何他人根據(jù)已 完成井的實鉆軌跡數(shù)據(jù)為參考基點，來鉆探另一口井來保持兩井的誤差同步 以減小兩井的相對誤差，都應屬于本發(fā)明的保護范圍。
10
權利要求
1. 一種蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，用來鉆設上、下平行的兩個水平井，上部的水平井是注氣井，下部的水平井是生產(chǎn)井；其特征在于，先鉆設兩個水平井當中的一個水平井；然后依據(jù)該已完成的水平井的井眼軌跡，來鉆設另一個水平井。
2. 根據(jù)權利要求1所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，先鉆設下部的生產(chǎn)井，再依據(jù)該已完成的生產(chǎn)井的井眼軌跡數(shù)據(jù)，來鉆 設上部的注汽井。
3. 根據(jù)權利要求1所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，先鉆設上部的注汽井，再依據(jù)該已完成的注汽井的井眼軌跡數(shù)據(jù)，來鉆 設下部的生產(chǎn)井。
4. 根據(jù)權利要求1所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，在先鉆設兩個水平井當中的一個水平井的過程中，采用帶有隨鉆測量系 統(tǒng)的鉆具進行鉆探，控制該先鉆水平井的絕對誤差。
5. 根據(jù)權利要求4所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，在先后鉆設兩個水平井的過程當中，采用同一套隨鉆測量系統(tǒng)，能降低 測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差，采用同一個鉆具，降低系統(tǒng)誤差。
6. 根據(jù)權利要求4所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在于，在依據(jù)該已完成的水平井的井眼軌跡來鉆設另一個水平井的過程中，采 用磁導向測量系統(tǒng)進行導向，所述磁導向系統(tǒng)包括人工強磁性接頭和接收探 管，該人工強磁性接頭下入至已完成的水平井和待鉆水平井兩者當中的一者 之內，接收探管下入至另一者之內，通過該磁導向測量系統(tǒng)和隨鉆測量系統(tǒng) 來保證正在鉆設的水平井相對已完成的水平井的相對誤差。
7. 根據(jù)權利要求6所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，具體步驟包括A)在己完成的水平井的實鉆軌跡上獲取N個軌跡數(shù)據(jù)，定義N個目標點；B)將帶有隨鉆測量系統(tǒng)且安裝了人工強磁性接頭的鉆具下入至待鉆的水 平井內，在該己完成的水平井內下入接收探管并伸至第一目標點，引導該鉆 具進行該待鉆水平井的第一井段鉆進，以控制該待鉆水平井的井眼軌跡與已 完成的水平井的井眼軌跡的垂向距離，隨著磁導向信號逐漸增強，在磁信號飽和時停止第一井段的鉆進；將該接收探管向前伸入至第二目標點處，引導 該鉆具進行該待鉆水平井的第二井段鉆進，在磁信號飽和時停止第二井段的 鉆進；依次重復，直至完成該待鉆的水平井的第N井段的鉆進。
8. 根據(jù)權利要求7所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，在步驟A中在己完成的水平井中，以每隔30米的等距離間隔獲取一個 軌跡數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權利要求7所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征在 于，在步驟B中所述磁信號在距離接收探管3米附近時達到飽和，通過調 整井斜角及方位角，從而調整待鉆井的井眼軌跡與已鉆井的井眼軌跡的平面 與垂向偏移距離，控制該待鉆水平井的井眼軌跡與已完成的水平井的井眼軌 跡的垂向距離在5米附近。
10. 根據(jù)權利要求7所述的蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，其特征 在于，在步驟B中鉆具在磁導向系統(tǒng)引導下的磁導向鉆進過程中，同時根 據(jù)磁導向系統(tǒng)的方向伽瑪值，判斷該待鉆水平井的井眼軌跡距離儲層頂部或 底部的位置，在保持該待鉆的水平井的井眼軌跡沿著已完成的水平井的軌跡 趨勢鉆進的同時，保持該待鉆的水平井的井眼軌跡位于在儲層中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蒸汽輔助重力泄油油井的鉆井方法，用來鉆設上、下平行的兩個水平井，上部的水平井是注氣井，下部的水平井是生產(chǎn)井；其特征在于，先鉆設兩個水平井當中的一個水平井；然后依據(jù)該已完成的水平井的井眼軌跡，來鉆設另一個水平井。本發(fā)明利用磁導向測量系統(tǒng)和隨鉆測量系統(tǒng)進行聯(lián)合測量控制，根據(jù)已完成井的水平井段的實鉆軌跡數(shù)據(jù)實時引導鉆進第二口水平井的與之上下平行的水平井段，形成了已完成井和待鉆井之間對應封閉的磁導向閉環(huán)測量鉆探方式，使兩口井的井眼軌跡誤差同步，有效地控制兩個水平井段的相對偏差，能成功地鉆探符合理想誤差要求的SAGD油井，從而大大提高了稠油油藏的采收率。
文檔編號E21B43/00GK101482003SQ200910008879
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權日2009年2月9日
發(fā)明者暢 丁, 張和茂, 李忠君, 鵬 胡 申請人:興和鵬能源技術(北京)有限公司