遼河油田雙分支魚骨水平井鉆井優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

周勇

魚骨水平井是分支水平井中的一種，是結(jié)合水平井和儲(chǔ)層特征發(fā)展起來(lái)的一種新型鉆井技術(shù)，屬于目前國(guó)際上先進(jìn)的MRC(Maximum Reservoir Contact)技術(shù)。

魚骨；水平井；鉆井；優(yōu)化；應(yīng)用

2010年遼河油田在安1-安97潛山區(qū)塊應(yīng)用了一口雙分支魚骨水平井鉆井技術(shù)。該區(qū)基質(zhì)平均孔隙度為4.52%，滲透率分布在1.0～4.0?0-3um2，裂縫傾角主要在30皛80爸間，平均裂縫密度?9.6條/m，孔隙度分布范圍在1%～11%，大多分布在2～8%，平均孔隙度為4.52%，滲透率分布在1.0～4.0?0-3um2。

1.鉆井設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

設(shè)計(jì)原則：儲(chǔ)層分布要穩(wěn)定，油砂體井控程度高，同時(shí)要有一定的單井控制地質(zhì)儲(chǔ)量，儲(chǔ)層描述清楚，避免鉆進(jìn)過程中的盲目性。距油水邊界應(yīng)有一定距離，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避開邊底水，以求得最佳開發(fā)效果。(油層應(yīng)該有一定厚度，以便為鉆進(jìn)分支井眼預(yù)留空間。水平段長(zhǎng)度直接影響水平井的泄油面積和控制可采儲(chǔ)量，對(duì)于安1-安97潛山區(qū)塊，合理水平段長(zhǎng)度取500m左右。針對(duì)該油層特征分支與主井眼夾角在30白笥銥采效果最佳。為了減少鉆井風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)雙分?魚骨比較適宜。

井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分支一（Z1）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)該鉆區(qū)的地質(zhì)情況，安1-H8井分支一采用三次開鉆的井身結(jié)構(gòu)，一開用444.5mm的鉆頭開鉆，下入339.7mm的表層套管；二開用311.1mm鉆頭開鉆，下入244.5mm套管固井；三開用215.9mm鉆頭開鉆，側(cè)鉆一魚骨井眼，水平段主井眼下入139.7mm完井篩管，魚骨分支井眼采用裸眼完井的井身結(jié)構(gòu)。

安1-H8Z1整體施工方案。一開施工方案；一開采用444.5 mm鉆頭鉆進(jìn)至穩(wěn)定泥巖段完鉆，下339.7mm表層套管，封隔館陶組及東營(yíng)組上部松散地層，固井。二開施工方案：二開采用311.1mm鉆頭鉆進(jìn)，從2526m處開始造斜，鉆至2943m完鉆，下244.5mm技術(shù)套管至第二分支（Z2）開窗點(diǎn)以下100m處，預(yù)留開窗短節(jié)，固井。

三開施工方案：三開采用215.9mm鉆頭進(jìn)行安1-H8Z1主井眼水平段鉆進(jìn)，鉆至3657.0m；進(jìn)行Z1-1魚刺分支鉆進(jìn)，按Z1-1分支設(shè)計(jì)軌跡鉆至完鉆井深，采用柴油或完井液替凈泥漿裸眼完井；繼續(xù)進(jìn)行主井眼水平井段鉆進(jìn)，鉆至完鉆井深，水平井段篩管完井（不固井）。

分支二（Z2）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：安1-H8Z2井是在原安1-H8內(nèi)（開窗套管：244.5mm套管，鋼級(jí)N-80，壁厚11.99mm）進(jìn)行側(cè)鉆井，分支井眼采用139.7mm篩管完井。

安1-H8Z2整體施工方案：開窗后采用215.9mm鉆頭進(jìn)行安1-H8Z2主井眼水平段鉆進(jìn)，鉆至3361.0m；進(jìn)行Z2-1魚刺分支鉆進(jìn)，按Z2-1分支設(shè)計(jì)軌跡鉆至完鉆井深，采用柴油或完井液替凈泥漿裸眼完井；繼續(xù)進(jìn)行主井眼水平井段鉆進(jìn)，鉆進(jìn)169.31m；進(jìn)行Z2-2魚刺分支鉆進(jìn)，按Z2-2分支設(shè)計(jì)軌跡鉆至完鉆井深，采用柴油或完井液替凈泥漿裸眼完井；繼續(xù)進(jìn)行主井眼水平井段鉆進(jìn)，鉆至完鉆井深，潛山大斜度段、水平井段篩管完井（不固井）。

鉆具組合優(yōu)化設(shè)計(jì)：在充分認(rèn)識(shí)地層特點(diǎn)、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)造斜鉆具造斜能力的前提下，根據(jù)鄰井實(shí)鉆情況，進(jìn)行鉆具組合力學(xué)分析，并下入合適的鉆具組合。由于多數(shù)魚骨狀水平分支井在油層中鉆進(jìn)，所以要滿足快速側(cè)鉆、井眼軌跡控制以及主井眼中的鉆具或完井管柱下入時(shí)摩阻力適中的要求，進(jìn)行鉆井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使鉆具不產(chǎn)生自鎖和彎曲。通過鉆具組合與完井管柱的剛性分析對(duì)比，保持導(dǎo)向鉆具的剛性大于完井管柱的剛性，以保證鉆具及完井管柱順利下入主井眼。采用優(yōu)質(zhì)螺桿鉆具及高效能鉆頭，確保主井眼及分支井眼的順利鉆進(jìn)[4]。最終采用的主井眼與分支井眼鉆具組合為:215.9mm鉆頭+165mm1.5埃ɑ?.25埃┑ネ瀆莞?195mm無(wú)磁穩(wěn)定器+159mm無(wú)磁鉆鋌1根+MWD保護(hù)座+ 159mm無(wú)磁鉆鋌1根+210mm球形穩(wěn)定座+127mm鉆桿(40～ 120)根+127mm加重鉆桿15根+165mm震擊器+127mm加重鉆桿15根+159mm鉆鋌9根+127mm鉆桿。

安1-H8Z2完井設(shè)計(jì)：安1-H8Z2主井眼用139.7mm帶懸掛器的篩管完井，各分支井段裸眼完井。

篩管完井施工工藝。完鉆通井；打撈造斜器；下空心導(dǎo)斜器；校正窗口，通井；懸掛器試下操作程序；f通井，處理泥漿；完井篩管管串結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。引鞋+139.7mm篩管+139.7mm光管+244.5mm?39.7mm尾管懸掛器。

選擇原則。依據(jù)油藏地質(zhì)需要及鉆、完井施工要求，分支井完井級(jí)別達(dá)到四級(jí)的完井要求。完井方式選擇必須遵循以下原則：確保完井管柱在完井階段和生產(chǎn)過程中的安全；完井管柱的強(qiáng)度設(shè)計(jì)以該管柱在完井、生產(chǎn)及作業(yè)過程中的最大載荷為依據(jù)；主井眼開窗點(diǎn)以上井段通徑不小于216.5mm，分支井眼通徑不小于215mm；完井管柱抗彎強(qiáng)度以設(shè)計(jì)井眼曲率為準(zhǔn)；油層尾管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮摩阻力。

2.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

鉆進(jìn)方案的選擇。根據(jù)完井方式的不同，魚骨狀水平分支井可以采用不同的鉆進(jìn)方式。目前，由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工具的限制，主要采用前進(jìn)式或后退式兩種鉆進(jìn)方式，也有在鉆進(jìn)過程中下入裸眼封隔器或?qū)Ｓ霉ぞ哌M(jìn)行鉆進(jìn)的作法。主要施工步驟是:

采用三次開鉆方式，二開鉆進(jìn)至水平段著陸點(diǎn)，并下入技術(shù)套管，封隔油層以上地層;三開施工第1段水平井段，鉆進(jìn)至第1側(cè)鉆點(diǎn)，在第1分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)處采用魚骨狀水平分支井眼側(cè)鉆技術(shù)側(cè)鉆第1個(gè)分支井眼，第1分支井眼完成后，進(jìn)行短起下鉆(至套管鞋處)，并替入油層保護(hù)液（原油＋柴油）保護(hù)分支井眼。

起鉆至第1分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)，從第1側(cè)鉆點(diǎn)處采用與側(cè)鉆分支井眼相反的工具面懸空側(cè)鉆主井眼，并鉆進(jìn)至第2側(cè)鉆點(diǎn)處，再側(cè)鉆并完成第2分支井眼，進(jìn)行短起下鉆，下鉆并替入油層保護(hù)液。

當(dāng)主井眼全部鉆完后，起出鉆具，并換通井鉆具通井，下鉆時(shí)在每個(gè)分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)小心處理，直至下鉆至主井眼，起鉆前替入油層保護(hù)液保護(hù)已完成的井眼。這種鉆進(jìn)方式具有以下主要優(yōu)點(diǎn):巖屑封堵已鉆井眼的可能性比較小;提高了順利下入篩管的成功率，后期完井相對(duì)主動(dòng);該施工順序可最大限度地減小可能的井眼損失，取得最佳的開發(fā)效果。

裸眼懸空側(cè)鉆技術(shù)。防止已鉆各分支井眼的再進(jìn)入。在魚骨狀水平分支井各分支井眼軌跡控制中，魚骨狀井身軌跡結(jié)構(gòu)模式具有防止鉆具或完井管柱再進(jìn)入的功能，而在井身軌跡控制中，定向工程師需要保持主井眼始終在各分支井眼的下方，使鉆具或完井管柱在重力作用下沿主井眼下入。必須保證分支井眼與主井眼之間開始分離的夾壁墻快速形成并具有不易坍塌的特性。堅(jiān)持使用懸空側(cè)鉆技術(shù)進(jìn)行施工。懸空側(cè)鉆技術(shù)的原則是確保分支井眼迅速偏離主井眼，并完成分支井眼的鉆進(jìn);在進(jìn)行主井眼側(cè)鉆時(shí)，鉆具要起至側(cè)鉆分支的前1個(gè)單根，并采用與側(cè)鉆分支相反的工具面進(jìn)行劃槽作業(yè)，根據(jù)鉆進(jìn)的實(shí)際情況，劃槽作業(yè)時(shí)間可以不同，在側(cè)鉆主井眼前形成一個(gè)臺(tái)階，為側(cè)鉆主井眼做準(zhǔn)備，然后再按照懸空側(cè)鉆作業(yè)程序進(jìn)行主井眼側(cè)鉆，無(wú)論是在松散還是在堅(jiān)硬地層，都要堅(jiān)持控時(shí)鉆進(jìn)的原則，堅(jiān)持按照劃槽、造臺(tái)階和控時(shí)鉆進(jìn)3個(gè)步驟進(jìn)行主井眼側(cè)鉆。側(cè)鉆過程中不能轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具劃眼，以免造成懸空側(cè)鉆井段井斜方位變化過大，井眼軌跡失控。

3.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

雙分支魚骨狀水平井，在井眼軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)、鉆進(jìn)技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)；魚骨水平井的油藏方案論證、鉆井設(shè)計(jì)、施工與生產(chǎn)緊密結(jié)合是雙分支魚骨井成功應(yīng)用的保障；區(qū)塊篩選及預(yù)測(cè)油層厚度、油層走向的準(zhǔn)確性是開展魚骨井鉆井技術(shù)的首要條件；魚骨狀水平分支井技術(shù)是一項(xiàng)綜合鉆井技術(shù)，將鉆井、地質(zhì)及油藏精細(xì)描述相結(jié)合，既是發(fā)揮魚骨狀水平分支井技術(shù)的重要前提，也是提高油層鉆遇率的有效方法。

[1]王亞偉等著．分支井鉆井完井技術(shù)．北京：石油工業(yè)出版社，2000

[2]方猛，莫躍龍，王志勇等.魚骨型分支水平井技術(shù)在百重七井區(qū)的首次應(yīng)用[J].西部探礦，2008.04