四級完井技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用

李 凡，趙少偉，范白濤，項 明，張 明，劉光澤，和鵬飛

（1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2. 中海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司，天津 300452）

四級完井技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用

李 凡1，趙少偉1，范白濤1，項 明2，張 明2，劉光澤2，和鵬飛2

（1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2. 中海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司，天津 300452）

摘 要：綏中36-1-G43M井是我國海上油田首次自主實施四級完井的多底分支井，采用的是特殊設(shè)計的斜向器側(cè)鉆系統(tǒng)，即在主井眼中下入空心斜向器進行上分支側(cè)鉆作業(yè)，利用定向射孔技術(shù)勾通上下兩個分支，生產(chǎn)管柱可實現(xiàn)分采。此項技術(shù)不僅有效解決了海上平臺槽口不足的問題，同時對一些低效井的再利用提供了有效的解決措施，對提高油田采收率、降低開采成本有重要意義，在渤海油田中后期的大規(guī)模調(diào)整開發(fā)中有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：四級完井；空心斜向器；定向射孔；渤海油田

多級完井技術(shù)是當(dāng)前鉆完井工程領(lǐng)域的熱點研究項目，由于其能有效提高單井產(chǎn)能，實現(xiàn)少井高產(chǎn)，降低桶油開采成本，有利于提高油田采收率和整體開發(fā)效益，在各大油田得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。綏中36-1-G43M井是我國海上自營油田首次實施4級完井的多底分支井，該井的順利實施不僅填補了我國海上自營油田4級完井技術(shù)的空白，也為中國海油在多級完井技術(shù)方面的提高與創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒。

1　國內(nèi)外多級完井技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)TAML（Technology Advancement for Multi-Laterals）分級，多底分支井分為1～6級和6S級完井。

E-mail：lifan@cnooc.com.cn。

目前國外4級完井的應(yīng)用相對廣泛，而5、6級完井也已經(jīng)進行了成功實踐。世界上第1口5級多底井是Shell公司1995年[1]在巴西近海Voador油田利用半潛式鉆井平臺完成的1口反向雙分支井。

國內(nèi)4級完井起步較晚，目前新疆油田、遼河油田、勝利油田、南海合作油田、四川氣田等都先后實施過4級完井，具體情況見表1。

表1　國內(nèi)4級完井應(yīng)用情況

2011年勝利油田在河3-斜36區(qū)塊實施了一口5級完井的雙分支試驗井河3-支平1井，該井的順利實施標(biāo)志著我國陸上第一口達(dá)到國際5級完井水平的多底井誕生。

2　綏中36-1-G43M井四級完井關(guān)鍵技術(shù)

2.1綏中36-1-G43M井作業(yè)概況

綏中36-1-G43M井是一口雙分支多底井，上分支Mb目的層為東二段I油組1小層，垂深1 529.57 m，下分支Ma目的層為東二段I油組2小層，垂深1 536.49 m（圖1）。原設(shè)計為G43H和G44H兩口水平井，由于G43H井和G44H井的靶點靠近，為降低鉆完井成本，在對國內(nèi)外多級完井技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上[2-7]，利用多級完井技術(shù)將兩口井合二為一，達(dá)到少井高產(chǎn)的目的。

綏中36-1-G43M井共有兩個分支，下分支為8-1/2”水平裸眼優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂完井。下分支完井作業(yè)結(jié)束后，在主井眼中下入空心斜向器進行上分支側(cè)鉆作業(yè)。上分支采用8-1/2”井眼著陸，下入7”尾管固井，水平段為6”小井眼優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂完井。上分支完井作業(yè)結(jié)束后，利用定向射孔技術(shù)射穿7”尾管及空心斜向器，勾通上下兩個分支。在上部9-5/8”套管內(nèi)下入頂部封隔器，通過定位密封和隔離密封相互配合實現(xiàn)兩個分支的分采作業(yè)。G43M井井身結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2空心斜向器及其側(cè)鉆工藝

2.2.1空心斜向器

本井采用的是特殊設(shè)計的空心斜向器工具，斜向器共包括兩部分，下部為中心有通孔的封隔器，上部為側(cè)鉆用的斜面部分，其軸向也為中空結(jié)構(gòu)，斜面為1”厚的特殊材料蓋板，利用定向射孔可射穿。

為防止開窗及鉆進過程中，鉆具磨損斜面蓋板，將斜面設(shè)計為凹型，并在斜面上部加裝導(dǎo)向塊，鉆具不與斜面蓋板接觸。為保證定向射孔深度的準(zhǔn)確，斜向器背面設(shè)計有兩個同位素安裝孔。

除上述特點外，其送入和座掛方式也與以往的斜向器不同。其特殊設(shè)計的送入工具及控制閥，可實現(xiàn)鉆具與環(huán)空循環(huán)（用于MWD找工具面），又可鉆具內(nèi)憋壓座封封隔器，座封后，上提鉆具剪斷銷釘，即可脫手。

圖1　綏中36-1-G43M井油層剖面圖

圖2　綏中36-1-G43M井井身結(jié)構(gòu)示意圖

斜向器座封后，封隔器以上耐壓2 500 psi（17.24 MPa），封隔器以下耐壓3 000 psi（20.69 MPa），工具耐溫135 ℃。結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。圖4為相應(yīng)的窗口示意圖。

2.2.2施工要點

（1）側(cè)鉆點的選擇。側(cè)鉆點及斜向器座封位置避開9-5/8”套管接箍。為保證側(cè)鉆成功率，9-5/8”套管在側(cè)鉆點上下30 m各加放半剛性扶正器，以保證側(cè)鉆處的固井質(zhì)量（圖5）。

（2）刮管作業(yè)。為確保斜向器安全、順利下入并座掛，先后2次進行細(xì)致的刮管作業(yè)。

（3）陀螺定向。由于后期定向射孔需要鉆具內(nèi)加壓點火，無法循環(huán)通過MWD找工具面，只能通過陀螺定向。為保證斜向器工具面與定向射孔工具面數(shù)據(jù)一致，故在第一趟鉆具中加放定向接頭，用陀螺數(shù)據(jù)與MWD數(shù)據(jù)進行對比，保證前后一致，減少誤差。

圖3　空心斜向器結(jié)構(gòu)示意圖

圖4　窗口示意圖

（4）精細(xì)操作，保護井下工具。每次鉆具過窗口時，要平穩(wěn)操作，遇阻不能超過1 t。

（5）做7”尾管下入設(shè)計時根據(jù)意向射孔要求，盡量使尾管接箍避開射孔段。窗口上下加放扶正器，保證窗口及射孔段封固質(zhì)量（圖6）。

圖5　主支9-5/8”套管窗口處固井質(zhì)量

2.3定向射孔技術(shù)

2.3.1定向射孔關(guān)鍵技術(shù)

定向射孔的目的是勾通上下兩個分支，即通過零相位射孔，射穿7”尾管和水泥環(huán)以及空心斜向器的斜面蓋板，而不射穿斜向器背面及9-5/8”套管。

圖6　上支7”尾管窗口處固井質(zhì)量

射孔彈為超穿深射孔彈（STB-3375-425），水泥靶穿深17”～20”，7”尾管孔徑0.51”，斜向器孔徑0.347”～0.335”。射孔槍共裝彈33發(fā)，完全發(fā)射后可以提供總共為2.8 in2（18.1 cm2）的流動面積。火工品性質(zhì)為耐高溫HMX，150 ℃保證200 h穩(wěn)定可靠。

射孔方式為TCP射孔，管柱組合為：盲堵+射孔槍2根+點火頭+2-3/8”油管短節(jié)1根+變扣（2-3/8”EU變2-7/8”EU）+2-7/8”油管短節(jié)1根+壓力開孔裝置+2-7/8”油管4根+變扣（2-7/8”EU×310）+定向接頭+3-1/2”鉆桿2根+同位素接頭+3-1/2”鉆桿10柱。

通過電纜校深，根據(jù)斜向器同位素深度標(biāo)定鉆桿同位素深度，保證射孔槍在射孔段深度。通過陀螺定向，將射孔槍低邊對準(zhǔn)斜向器高邊，由于斜向器工具面為左高邊2 °，則射孔槍工具面應(yīng)在右低邊2 °。射孔槍與斜向器相對位置如圖7所示。

點火方式為壓力延時點火，壓力開孔裝置的作用是射孔后在管柱和環(huán)空之間建立循環(huán)。施工過程如下：打壓至點火頭設(shè)定壓力，穩(wěn)壓2 min（點火頭延時為10 min左右）。繼續(xù)打壓直至打開壓力開孔裝置。確認(rèn)槍響后，將管柱提出射孔段，正循環(huán)排氣，起鉆。

2.3.2施工要點

（1）在定向接頭與壓力開孔裝置之間加4根2-7/8”油管，減小底部管柱的剛性，保證射孔槍盡量貼緊7”尾管。

圖7　射孔槍位置示意圖

（2）工具入井前準(zhǔn)確測量定向接頭與射孔彈之間的角差，由于射孔槍到定向接頭距離較長（4根2-7/8”油管），且外徑較小，在地面連接定向接頭及油管，并通過水平尺引線，以減少人為誤差，確保射孔彈位置精確。

（3）陀螺定向過程中，由于工具串外徑小，重量輕，柔性太強，必須簡化工具，減少儀器串的長度，避免座鍵困難。

（4）為保證陀螺定向數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，采用與斜向器定向的同一陀螺工具，保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。通過現(xiàn)場的精細(xì)施工，射孔槍工具面控制在±2 °以內(nèi)，滿足了±10 °的要求。

2.4多底分支井分采工藝

為實現(xiàn)兩個井眼的分采，生產(chǎn)管柱采用“Y”分管柱，在上部9-5/8”套管內(nèi)下入頂部封隔器，通過定位密封和隔離密封相互配合，即6”定位密封插入上部9-5/8”頂部封隔器內(nèi)，4”隔離密封插入下部7”頂部封隔器內(nèi)，并且在定位密封與隔離密封之間下入坐落接頭和生產(chǎn)滑套，通過對坐落接頭和生產(chǎn)滑套的開關(guān)實現(xiàn)兩個分支的分采作業(yè)。生產(chǎn)管柱如圖8所示。

如果要生產(chǎn)下支，則投堵塞器于坐落接頭封堵上支，打開生產(chǎn)滑套即可。如要生產(chǎn)上支，則關(guān)閉生產(chǎn)滑套，撈出堵塞器即可。如需合采，同時打開生產(chǎn)滑套和坐落接頭即可。

分支井的分采工藝可實現(xiàn)兩個井眼的單獨生產(chǎn)，避免了層間干擾，同時也為單個層位的油藏評價提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖8　分采生產(chǎn)管柱示意圖

為確保分采過程中投撈堵塞器及下入滑套開關(guān)工具的順利，將坐落接頭、生產(chǎn)滑套置于井斜40 °以內(nèi)的井段。為確保分采的安全性，防止油氣上竄，適當(dāng)加長生產(chǎn)管柱中4”隔離密封與6”定位密封的密封長度，保證管柱到位后的密封效果。

下分支下入防漏失閥，避免在上支開窗作業(yè)時對下支造成污染。同時也防止了射穿斜向器后，一旦要對上支進行壓井而對下支造成的影響。

3　四級完井技術(shù)應(yīng)用效果及其在渤海油田的應(yīng)用前景分析

3.1四級完井技術(shù)在綏中36-1-G43M的應(yīng)用效果

為驗證兩個井眼是否溝通，鋼絲作業(yè)投2.312”堵塞器封堵上支，試生產(chǎn)下分支。2011年9月20日08∶30，綏中36-1-G43M井30 Hz啟泵生產(chǎn)下分支，目前提頻至40 Hz，生產(chǎn)穩(wěn)定，確認(rèn)定向射孔已溝通下支。生產(chǎn)參數(shù)見表2，井下參數(shù)如圖9所示。

3.2多級完井技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用前景分析

渤海油田目前已經(jīng)進入大規(guī)模調(diào)整開發(fā)階段，調(diào)整井工作量逐年增大。老平臺剩余槽口不足是制約調(diào)整井作業(yè)的主要難題，如果新建平臺或者外掛槽口，則會大量增加工程投資，影響油田開發(fā)效益。多級完井技術(shù)的應(yīng)用，不僅可節(jié)約槽口，減少工程投資，同時由于少打一個主井眼，也減少了相關(guān)鉆完井投入，同時由于井眼數(shù)量相對減少，在一定程度上緩解了淺層防碰的壓力。

表2　綏中36-1-G平臺三口井生產(chǎn)情況對比

圖9　綏中36-1-G43M井下分支井下生產(chǎn)參數(shù)曲線

此外，由于海上油氣田高投入的特點，產(chǎn)量衰竭嚴(yán)重的低效井一直是困擾海上油氣田開發(fā)生產(chǎn)的難題。如果繼續(xù)生產(chǎn)，由于產(chǎn)量太低，無法滿足海上油田收益率。多級完井技術(shù)為改造和動用采出程度較低的層位提供了一條新路。

綜上所述，多級完井技術(shù)不僅能有效降低海上油田開發(fā)投資費用，同時可以達(dá)到了少井高產(chǎn)的效果，可有效提高油田采收率和整體開發(fā)效益，在渤海油田有廣泛的應(yīng)用前景。

4　結(jié)論與建議

（1）綏中36-1-G43M井是我國海上自營油田第一口實施4級完井的多底分支井，該井的成功實施為中國海油在多級完井技術(shù)方面的提高與創(chuàng)新提供了經(jīng)驗與借鑒。

（2）空心斜向器及定向射孔是本井關(guān)鍵技術(shù)，由于其工具結(jié)構(gòu)特殊、工藝復(fù)雜，現(xiàn)場施工過程中要精細(xì)操作，減少誤差，確保斜向器及射孔槍方位的準(zhǔn)確。

（3）分支井分采工藝可實現(xiàn)兩個井眼的單獨生產(chǎn)，為單個層位的油藏描述提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也防止了儲層污染和層間干擾。

（4）多級完井技術(shù)能有效提高單井產(chǎn)能，降低開采成本，可有效提高油田采收率和整體開發(fā)效益，為渤海油田中后期的大規(guī)模調(diào)整開發(fā)提供了新的思路，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張茂斌，曾文廣，李金其．塔河油田TK908DH分支井完井技術(shù)[J]．石油鉆采工藝，2006，28（5）：13-15．

[2] 張紹槐．多分支井鉆井完井技術(shù)新進展[J]．石油鉆采工藝，2001，23（2）：1-3．

[3] 李文勇，袁夫存，沈志松．南海西江油田多底井鉆井完井技術(shù)[J]．石油鉆探技術(shù)，2005，33（1）：15-18．

[4] 靳文博，黨文輝，劉超，等．6級分支井完井工藝技術(shù)研究[J].鉆采工藝，2011，34（2）：13-14+41．

[5] 張云連，王正湖，唐志軍，等．多底井、分支井工程設(shè)計原則及方法[J]．石油鉆探技術(shù)，2000，28（2）：4-5．

[6] 郝明強，李樹鐵，楊正明，等．分支水平井技術(shù)發(fā)展綜述[J].特種油氣藏，2006，13（3）：4-7．

[7] 李曉軍，宋朝暉，林晶，等．新疆油田TAML4級分支井鉆完井技術(shù)[J]．新疆石油天然氣，2008，4（4）：40-45．

中圖分類號：TE243

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2014.01.092

收稿日期：2013-03-28；改回日期：2013-10-14

第一作者簡介：李凡，男，1979年生，工程師，2003年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院，石油工程專業(yè)，主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)及管理工作。

文章編號：1008-2336（2014）01-0092-06

Application of Completion Technology for Level 4 Multilateral Well in Bohai Oid fi eld

LI Fan1, ZHAO Shaowei1, FAN Baitao1, XIANG Ming2, ZHANG Ming2, LIU Guangze2, HE Pengfei2
（1. Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China; 2. CNOOC Energy Development Technology & Services Ltd. Supervision & Technology Co., Tianjin 300452, China）

Abstract:The completion technology for level 4 multilateral well used in SZ36-1-G43M well is the fi rst operation for offshore oilfi elds. Specially designed whipstock sidetracking system has been used in this well. Sidetracking operations was carried out when the hollow whipstock was run into the main wellbore. Separately production can be achieved when the branches were feed through with oriented perforating. This technology is not only an effective method to solve the problem of insuf fi cient notch, but also a way for inef fi cient wells reproduces. This technology is signi fi cant for improving oil recovery and reducing exploitation costs in the Bohai Oil fi eld, with broad application prospects.

Key words:level 4 multilateral well; completion technology; hollow whipstock; oriented perforating; Bohai Oil fi eld