水平井火驱辅助重力泄油钻井工艺技术.pdf

一 3 8 一 石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 3年第 4 1卷 第 7期 ●钻 井技术与装备 水 平井火驱辅助重力泄油钻 井工艺技术 路宗羽 刘颖彪 周基贤 罗 增 邢林壮。 1 ．新疆 油田公 司工程技术研 究院2 ．新 疆油田公 司实验检测研 究院3 ．新疆油 田公 司工程技术处 摘要 针对水平井火驱辅助重力泄油钻井技术存在 的井眼轨迹精细控制、直井和水平井间距 的有效控制、套管下入技术、套管防腐技术 以及水泥环 的抗高温性能等技术难点，从基本原理 、 井身结构、摩 阻以及套管和水泥浆体系优选等方面进行 了分析研究。现场试验 中，成功控制 2井 间距离为 2 ． 8 4 m。水平井水平段采用多点控制保证沿油层底部 1 m距离平稳前进 ，并且井斜角大 于9 O 。 ，实钻轨迹完全在靶窗范围内，满足水平井火驱辅助重力泄油试验的要求。 关键词 水平井火驱；重力泄油 ；套管防腐 ；间距控制；S A G D 中图分类号T E 2 4 2 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 4 5 7 8 ． 2 0 1 3 ． 0 7 ． 0 1 0 Fi r e f l o o di n g As s i s t e d Gr a v i t y Dr a i na g e Dr i l l i n g Te c hn o l o g y f o r Ho r i z o n t a l W e l l L u Z o n g y u L i u Yi n g b i a o Z h o u J i x i a n 。L u o Z e n g Xi n g L i n z h u a n g 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y ，X i n j i a n g O i e l d C o m p a n y 2 ． R e s e a r c h I ns t i t u t e o f E x p e r i m e n t a l D e t e c t i o n ， X i n fi a n g O i lfi e l d C o m p a n y 3 ． D e p a r t m e n t of E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y ， X i n j i a n g O i e l d C o m p a n y Ab s t r a c t Th e r e e x i s t t e c h no l o g i c a l di ffi c u l t i e s i n fir e flo o d i n g a s s i s t e d g r a v i t y o i l d r a i n a g e d r i l l i n g t e c h n o l o g y i n h o r i z o n t a l w e l l s ，s u c h a s fi n e c o n t r o l o f h o l e t r a j e c t o r y ，e f f e c t i v e c o n t r o l o f s p a c i n g b e t w e e n s t r a i g h t w e l l a n d h o r i z o n t a l we l l ， c a s i n g r u n n i n g t e c hn o l o g y， c a s i ng a n t i C O I T O S i O n t e c h no l o gy a n d a n t i - h i g h t e mp e r a t u r e p e r f o r ma n c e o f c e me n t s h e a t h ． T o d e a l w i t h t h e s e d i ffic u l t i e s ，t h e a n a l y s i s a n d s t u d y w e r e c o n d u c t e d wi t h r e g a r d t o b a s i c p r i n c i p l e， c a s i n g p r o g r a m ， f r i c t i o n a n d o pt i mi z a t i o n o f c e me n t s l u r r y s y s t e m． I n t h e fie l d t e s t ， t h e s p a c i n g b e t we e n t wo we l l s wa s c o n t r o l l e d a s 2 ． 8 4 m s u c c e s s f u l l y ．Mu hi p o i nt c o nt r o l a t t he h o r i z o n t a l s e c t i o n o f h o r i z o n t a l we l l wa s a d o p t e d t o e n s u r e s mo o t h a d v a n c i n g a l o n g t h e p l a c e 1 m f r o m r e s e r v o i r b o t t o m． Th e h o l e d e v i a t i o n a n g l e wa s g r e a t e r t h a n 9 0。 ． T h e p r a c t i c a l d r i l l i n g t r a j e c t o r y w a s c o mp l e t e l y w i t h i n t h e s c o p e o f t a r g e t w i n d o w， t h u s s a t i s f y i n g t h e r e q u i r e me n t o f fir e flo o d i n g a s s i s t e d g r a v i t y d r a i na g e d r i l l i n g t e s t ． Ke y wo r d s h o r i z o n t a l fir e flo o d i n g； g r a v i t y o i l d r a i n a g e； c a s i n g c o r r o s i o n p r e v e nt i o n； s p a c i ng c o n t r o l ； S AGD 0 引 言 目前研究最热的从水平井端部到跟部注空气技 术 T H A I 是一种新 的火烧油层工艺技术。T H A I 技术始于 1 9 9 3年 ，经过了大量反复物模试验 以及 真实油 田规模上数值模拟试验。加拿大 、美国和委 内瑞拉获得 此项技术 的专利。WH I T E S A N D S先导 试验项 目2 0 0 3年启动 ，首先对先导性试验进行设 计 ，由 3口水平井 长 5 0 0 m，问隔 1 0 0 m 、3口 垂直注气井和 1 9口垂直观察井 1 7口测温度 ，2 口测压力 组成。2 0 0 6年第 1季度 ，首先 向中间 那 口垂直井注人蒸汽。在注空气和点火前 ，为使井 筒周围地层的沥青流动 ，对其预热约9 0 d ，预计空 气一旦注入就会产油 ，就可以点火 ，目前试验正在 进行。由于火 驱技术具有低能耗 、低排放 的特点， 2 0 1 1年新疆油 田开始水平井火驱辅助重力泄油试 验。从钻井技术角度 出发 ，钻井试验存 在以下难 点 ①水平井和直井间距离小于 3 m，对井眼轨迹 精细控制提 出了更 高要求 ；②垂深 浅 2 5 0～2 7 0 m 、水平段长 5 0 0 m 、井 眼曲率大对套管能否 下人提 出了新的挑战；③直气井点火温度较高 2 0 1 3年 第4 l卷 第7期 路 宗羽等水平井火驱辅助重力泄油钻井工艺技术 速度约为 3 3 m ／ a 。C O ， 腐蚀速率按照 0 ． 2 mm ／a 计 算 ，根据方案设计井组生产年限 ，预计全寿命周期 内管柱腐蚀壁厚为 3 m m。因此直井 1 7 7 ． 8 m m油 层套管壁厚优选 9 ． 1 9 mm，水平井 4 4 ． 5 m m二开 油层套管壁厚优选 1 0 ． 0 3 m m，0 1 7 7 ． 8 mm油层尾 管壁厚优选 8 ． 0 5 m m。 3 火驱试验 井水 泥浆体 系优选 固井常用的水泥为硅酸盐水泥 ，其主要成分是 硅酸钙 ，遇水后水化成浆状水化硅酸钙 ，同时生成 一 些氢氧化钙 ，凝 固后 的水 化硅酸钙有 一定 的强 度。温度升高到 1 1 0 o C 后 ，水化硅酸钙的结晶发生 转变 ，体积缩小 ，强度下降 ，渗透率升高。 经过试验研究分析可知 ，在油井 水泥 4 5或 7 5℃、G级中掺入质量分数 3 0 ％ ～ 4 0 ％的无机 质的、强度稳定的石英粉 粒度 4 0 Ix m或石英 砂 S i O 质量 分数 9 0 ％ 以上 ，可以提高水泥 的 耐热性 ，其根 本 原 因在 于 S i O 能 和水 泥 熟料 中 C S 、C S和 C A F等 的水化物相互作用 ，在注蒸汽 高温作用下进行水热合成反应 ，形成新 的水化物。 新 的水化物是能赋予水泥石 以高强度的低碱性水化 硅酸钙C S H B 、雪硅钙 石 C S H 和硬 硅钙石 C s S 6 H 。 室 内试验结果表明，稠油热采井常用 的加砂水 泥适用温度在 2 5 0～ 3 0 0℃之 间，温度超过 3 5 0℃ 水泥石会 出现 开裂 、强度衰 减 ；加砂水 泥模块 在 3 O℃条件下养护 4 8 h，再经 4 5 0℃烘烤 5 d ，水泥 石模块出现开裂，强度衰减 6 4 ％。因此 G级加砂 水泥无法满足火驱试验要求 ，需要耐高温水泥浆有 效封隔油层 ，保障油井长期正常生产。 为满足火驱试验现场生产要求 ，新疆油田和西 南石油大学联合研制了新型耐高温水泥浆体系 ，耐 高温水泥试验模块在 3 0℃条件下养护 4 8 h ，再经 4 5 0℃烘烤 5 d ，水泥石模块未 出现开裂 ，强度增 加 8 ％。环空水泥浆柱结构设计 为油层封 固段采 用耐高温水泥 ，油层顶部 5 0 m 以上封 固井段采用 加砂水泥固井。 4现场试验情况 2 0 1 1年 已完钻水 平井火驱辅 助重力 泄油 F H HWO 0 2试验井组 ，成功控制 2井 间距离为 2 ． 8 4 m。 水平井水平段采用多点控制保证沿油层底部 1 m距 离平稳前进 ，并且井斜 角大于 9 0 。 ，有利于原油通 过重力作用从水平段 B点流至 A点 见 图 6 ，实 钻轨迹完全在靶窗范围内，满足水平井火驱辅助重 力泄油试验 的要求。 图 6 水平井轨迹垂直投影 图 F i g ． 6 V e r t i c a l p r o j e c t i o n o f h o ri z o n t a l h o l e t r a j e c t o r y 5 结论与认识 1 采用磁导 向控制技术 可以有效控制直井 和水平井间距小于 3 m。 2 套管 的防腐蚀性能研究需要 在后期 的生 产过程 中进行现场试验 ，以取得适合风城超稠油火 驱开发 的套管腐蚀速率 曲线并 对套管 的管材 进行 优选。 3 水平井火驱辅助重力泄油钻井试验取得 成功 ，可以用于指导现场生产。 参考文献 [ 1 ] 杨 睿，关志 刚，蒋 刚，等 ．新疆 风城油 田 S A G D平 行水 平 井 钻 井技 术[ J ]．石 油机 械 ， 2 0 0 9 ，3 7 8 7 9 8 2 ． [ 2 ] 杨 明合，夏宏南 ，屈胜 元，等 ．磁 导 向技术 在 S A G D双水平井轨迹精细控制中的应用 [ J ]．钻采 工艺 ，2 0 1 0 ，3 3 3 1 21 4 ． [ 3 ] 张文波 ，陆宗羽 ，王朝飞，等 ． S A G D平行水平井和 直井 连通钻 井技术 [ J ]．石油机 械，2 0 1 1 ，3 9 6 81 1 ． 第一作者简介路宗羽，工程师，2 0 0 8年毕业于大庆 石油学院油气井工程专业 ，获硕士学位，现从事钻井工程 科研和设计工作。地址 8 3 4 0 0 0 新疆克拉玛依市。电话 0 9 9 0 6 8 6 8 5 7 2 。E ma i l l u z y p e t r o e h i n a ． c o rn． e n 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 31 4 本文 编辑刘峰