1、 化学工程与装备 2022 年 第 12 期 70 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 MGTMGT 钻井新技术在水平井中的应用钻井新技术在水平井中的应用 殷 宏（长庆油田公司第六采油厂，陕西 西安 410200）摘摘 要要：目前，SAGD 钻井技术已经成为油藏开发的超端技术，但是随着社会上对稠油和超稠油的开发力度越来越大，传统的 SAGD 技术已经无法满足开发需求，最大的一个问题就是对水平井轨迹的精细控制。MGT 磁导向工具作为探索 10-30m 厚的油层超稠油蒸汽吞吐后期转换开发式、提高采收率而开发的最新钻井设备，在使用过程中可以消除绝对误
2、差，使数据精确到最小差额，以便更好地达到设计要求。本文笔者将主要研究 MGT 钻井新技术在水平井中的钻井方法。关键词：关键词：MGT 磁导向工具；SAGD 钻井技术；电磁 MWD；水平井 目前世界经济正不断发展，对石油的需求也不断提升，因此可预见的是未来对稠油和超稠油油藏的开发将会有更大的力度。蒸汽辅助重力泄油（Steam Assistance Gravity Drive）技术就是开发超稠油藏的重要手段，随着对石油开发力度的加大，SAGD 技术已经无法满足油藏开发的需求，这时磁导向技术逐渐被运用。国外以加拿大为代表，1993年，Sperry Sun 钻井服务公司在加拿大首次试图通过使用磁导向技
3、术钻 SAGD 双水平井。在我国，辽河油田的 SAGD技术发展较快，比较具有代表性。1 SAGD1 SAGD 双水平井的概况双水平井的概况 SAGD 技术按照不同的钻探方式和井型有明显的类别区分，主要可以分为直井井组联采、U 型井（直井或水平井）联采、从式井/（斜直）水平井联动助采和双水平井开采等多种类型，这其中尤以双平行水平井井组开采方式的采收率最好，对石油业的贡献最大。SAGD 双水平井是由上下两个平行的井组构成的，上面是蒸汽注入井，下面是生产井。其主要原理是凭借蒸汽这一加热的介质，向蒸汽注入井连续注入高干度的蒸汽，依据气流的热传导和热对流的作用，使得地下层形成一个蒸汽腔，在蒸汽腔边缘加热
4、原油，与此同时，蒸汽冷凝化为水与原油一同依靠重力作用流入水平生产井，这样稠油就得以开采。2 MGT2 MGT 电磁导向技术的工作原理电磁导向技术的工作原理 MGT 电磁导向技术是通过在双水平井已完钻水平井（生产井杜 32-兴 H313-1 井）造斜段初始 下入磁导向工具 MGT，在钻开第 2 口水平井（注汽井杜 32-H313-2 井）造斜段和水平段过程中，使用 EMWD 电磁 MWD 随钻测量系统，配合带有近钻头井斜 ABI 的导向马达，检测 MGT 磁导向仪所在处井眼的磁场强度的大小、方位（图 1)。根据采集的测点数据，判断当前井眼轨迹,实时计算当 前测点闭合方位并预测钻头方位变化，调整工
5、具面和钻井参数施工，以满足与完钻水平井的轨迹空间位置。本文将以杜 229 块为例，研究 MGT钻井新技术在水平井中的钻井方法应用。3 3 电磁电磁 MWDMWD 的特点的特点 3.1 电磁 MWD 数据的传输方式 电磁 MWD 数据的传输主要通过电磁波老穿过地面和钻具来实现的。具体而言，由电磁 MWD 所产生的信号可以通过电子绝缘空隙接头，也就是天线接头，传输到地面，钻机与地面天线之间的电压电位的差值发生变化，地面就可以接收信号。3.2 电磁 MWD 的优点 传统的钻井技术一般采用泥浆脉冲 MWD 来传输信号，而采用 MGT 技术则通过电磁 MWD 来传输数据，相较而言，存在诸多优势：（1）电
6、磁 MWD 利用电磁波传输数据，数据传输速率是泥浆脉冲 MWD 的 4 倍，实时曲线取样密度大大提高，测斜数据的传输时间大大减少。（2）接立柱时可以传输测斜数据，实时传输不需要考虑控制机械的钻速，与泥浆脉冲 MWD 系统相比，可以节省10%以上的钻机时间。（3）电磁 MWD 不需要开泵传递数据，可以实现边接立柱边测斜的作业。（4）电磁 MWD 可用于欠平衡和过平衡钻井系统，而泥浆脉冲 MWD 无法进行欠平衡钻井。（5）电磁 MWD 仍然可以满足所需求数据采集、传输的要求，提供足够的地层评价数据，从而可进行地质导向服务。泥浆脉冲 MWD 则无法达到这项要求。4 4 杜杜 229229 块钻井施工
7、难点块钻井施工难点 杜229块类储量SAGD先导试验是为探索1020m厚的油层超稠油蒸汽吞吐后期转换开发方式、提高采收率而开展的试验。采用双水平井 SAGD 开发方式，生产井位于储层的下部，水平注汽井位于生产井斜上方，即水平段平面距离5m，垂向距离为上方 4 m。垂向允许范围为0.5 m，左右允许范围为1m，水平段长度为 450m。为保证该块 SAGD 试验取得成功，确保钻井工程达到设计要求，实现地质目的，引进国际先进的 MGT 磁导向工具，完成双水平井中水平注汽井的施工。该钻井施工存在以下诸多难题必须克服：（1）SAGD 双水平井开发试验，要求水平注汽井的轨迹控制精度高。注汽井的井眼轨迹形状
8、依赖于生产井的井眼轨DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.117 殷 宏：MGT 钻井新技术在水平井中的应用 71 迹形，并受生产井的磁干扰，施工难度大。（2）该区块油层为扇三角洲相沉积，成岩性差，土质层疏松，便于钻井工具的操作，但是造斜性能偏低，较不稳定，另外，对于轨迹的控制也非常不容易。（3）井壁的稳定性较差，容易发生坍塌，另外，部分井段承压能力较低，易漏失，不利于井下工作人员的安全。（4）MGT/EMWD 测量数据精度比 LWD 精度高，两者有一定的误差，给后续轨迹控制造成一定难度。（5）邻井防碰问题严峻，空间中心距离范围在 6m 左右，最近距离不到 1m，给注
9、汽井的平衡作业带来更多的不利因素。5 5 钻井工程设计钻井工程设计 5.1 井眼剖面优化设计 为有利于安全钻井和轨迹控制,减小热应力对完井套管的破坏，该类型井设计为五段制剖面“直一增一稳一增一水平段”。这种剖面在施工中井眼轨迹控制有充分的调整井段，可以适时弥补工具实际造斜率的误差1。5.2 井深结构优化设计 为保证全井安全，满足 SAGD 技术的有效实施，SAGD 水平井采用如下井身结构：一开:444.5mm 钻头 x339.7mm 表层套管 x 完钻井深，采用内管注水泥浆工艺固井，水泥浆返至地面，封固上部松散易塌、易漏的砂砾层。二开:311.1mm钻头x244.5mm技术套管x靶窗A点井深，
10、封固靶窗 A 点以上井段，水泥返至地面。三开:215.9mm 钻头 X177.8mm 筛管 x 完钻井深。不固井，采用与地层配伍较好地处理剂顶替钻井液。该方案的优点:在大斜度井段下 244.5mm 技术套管，可以封固上部的不稳定井壁，确保水平段的钻井施工安全，有效延缓顶、底、边水的侵入，能够有效地控制目的层钻井液密度，提高钻机速度，减少油气层浸泡时间，同时简化套管程序，降低操作成本，也为下一步利用侧钻水平井调整层位做好准备。5.3 钻井工艺技术（1）开井段(0210m)钻具组合为:444.5mm 钻头 XHP2+托盘接头+203 mm 无磁铤 1 根+203mm 稳定器+178 mm 钻铤 9
11、 根+127.0mm 钻杆。钻井参数:钻压为 50-100kN,排量为 50L/s，转盘转速为90r/min。钻进中，每 30m 测 1 个单点数据。（2）二开直井段（210 540 m)钻具组合为：311mm 钻头+630/410+177.8mm 无磁铤 1 根+4A11/4A10+165mm 螺纹钻铤 6 根+4A11/410+127.0mm加重钻杆20根+127.0mm钻杆。钻井参数:钻压为5 10t,排量为 45L/s，转盘转速为 110r/min0 钻进中，每 30 m 测 1个单点数据,每 50 m 测 1 点电子多点数据,以保证直井段钻直。（3）造斜井段（540 1 164 m)
12、钻具组合 钻具组合为：311 mm 钻头 HA517G+203 mm 螺杆（1.83。）+631/410+177.8mm 无磁 1 根+Index 接头+无线接头+127.0mm 无磁加重 1 根+127.0mm 加重钻杆 2 根+127.0mm钻杆 38 根+127.0mm 钻杆 38 根+127.0mm 加重钻杆 38 根+127.0mm 钻杆。钻井参数：钻压为 50-200kN，排量为10-50L/s，转盘转速为 3050r/min，水眼为 3x22mm。井眼轨迹控制技术 在造斜段初始，及时分析工具在不同井斜及滑动钻进和钻动钻进的造斜能力，制订合理的钻进方式。钻进初期，由于上部地层可钻性
13、好,为避免机械钻速的波动对井眼轨迹的影响，采用控时钻井技术，控制机械钻速，以便得到比较稳定的造斜率。随着井深和斜井段的增加，逐渐增加钻压，来消除钻具摩阻对钻头施压的影响。在钻进过程中，每钻完一个单根，利用 EMWD 随钻测量系统测量该点 MGT 磁场强度值，通过数据结果及时数据处理，绘围跟踪，预测待钻井眼的发展趋势，不断调整钻井参数、工具面和钻井方式，控制垂深、井斜和方位。同时加强与邻井地层对比分析工作,及时吸收 2 口井不同种仪器的精度误差对井眼轨迹的影响,保证在 A 点前着陆，避免水平段的牺牲。（4）水平段（11641637m)钻具组合 钻具组合为:215mmLHJ517G+l77.8mm
14、 螺杆（1.5)+127.0mm 无磁加重钻杆 1 根+Index 接头+无线接头+127.0mm 加重钻杆 2 根+127.0mm 钻杆 76 根+127.0 mm 加重钻杆 38 根+127.0mm 钻杆。钻井参数:钻压为 50 100kN,排量为 30I/S，转盘转速为 30-40r/rain。井眼轨迹控制技术 为保证 2 口水平井实现地质目的，水平段钻进过程中，根据油层伽马和电阻率的特征，结合岩屑、气测和荧光定量分析，判断钻头已进入油层;根据防碰原理,利用专用的轨迹计算软件，对空间中心距离较近的井进行柱面法扫描,防止井眼相撞事故的发生;根据井眼轨迹的需求，通过连续滑动的钻进方法实现增斜
15、、降斜，采用复合钻进的方法稳斜，既可以调整井眼轨迹状态，又能够提高钻井速度和轨迹控制精度;通过接收仪器收到的当前磁场强度值，预测钻头处的方位变化，如稍有疑义，即加密测量，及时修正，确保 2 口井水平段平行。在井深 1261.86m(测量深度 1249.86m)处，MGT/EMWD 测斜后，发现该点与生产井杜 32-兴 H313-1 井的垂向 MGT 实测距离增加 0.89m，即相对井斜为 5.4,而数据显示井斜变化量为 1.8。钻进至 1304m 后，起钻 8 柱，复测 6 个点数据，结果是复测数据与原数据完全吻合，最大空间距离相差0.09m，判断生产井数据精度较低。继续钻进，在井深 1558
16、m钻时开始变慢，硬夹层出现，考虑井下钻头接近寿命后期起钻，更换同型号的牙轮钻头，原钻具继续下钻。下钻到底继续钻进 1558.11m(测量深度 1546.11m)，MGT/EMWD 测斜之后，发现该点与生产井杜 32-兴 H313-1 井的横向 MGT 实测距离减少 1.24m，即相对方位变化 7.5。（下转第（下转第 7878 页）页）78 杨雪娇：优化堵水工艺技术提高机械堵水成功率 图图 1 31 3 组胶筒示意图组胶筒示意图 图图 2 42 4 组胶筒示意图组胶筒示意图 自验封堵水工艺降低解封拉力：采用两段式外套，解封剪钉设计在工具上部，增大胶筒收缩位移空间，实现逐级解封。上提过程中封隔器上部外套受拉力，剪钉剪短，胶筒收缩，达到位移后，通过连接机构带动中心管向上，能实现单个封隔器独立解封。实现堵水工艺“起得出”。现场试验 2 口井，措施前平均单井日产液 11.9 吨，平均单井日产油 0.25 吨，含水 98%，实施后平均单井日产液5.5 吨，平均单井日产油 0.9 吨，含水 79.4%，前后对比，平均单井日降液 6.4 吨，平均单井日增油 0.65 吨，含水下降 18.6 个百分点
