魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要：結(jié)合對(duì)魚(yú)骨狀水平分支井的研究，從設(shè)計(jì)原則、鉆進(jìn)方式、側(cè)鉆技術(shù)、鉆具組合設(shè)計(jì)、油氣層保護(hù)、完井技術(shù)等關(guān)鍵要素出發(fā)，綜合闡述了施工一口魚(yú)骨狀水平分支井的技術(shù)要點(diǎn)、成功經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水平井；魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)；地質(zhì)導(dǎo)向鉆井

當(dāng)前，很多油田已進(jìn)入高含水后期挖潛、中低滲透油藏開(kāi)發(fā)階段，低滲低壓油藏、稠油油藏、多層油藏的開(kāi)發(fā)正在成為困擾人們的難題，通過(guò)魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、推廣應(yīng)用，為提高油氣藏綜合開(kāi)發(fā)效益提供了一套全新的技術(shù)路線(xiàn)，為形成成熟配套的魚(yú)骨狀水平分支井鉆井技術(shù)創(chuàng)造了條件。

1魚(yú)骨狀水平分支井的特點(diǎn)

魚(yú)骨狀水平分支井鉆井技術(shù)是一種綜合利用水平井、分支井鉆井技術(shù)提高油藏采收率的鉆井新技術(shù)，這種鉆井技術(shù)可以根據(jù)油藏條件設(shè)計(jì)井眼并進(jìn)行井眼的空間分布、有效增加油層的裸露面積、節(jié)約鉆井投資、充分利用上部井眼來(lái)提高油藏的綜合開(kāi)采程度，最終達(dá)到提高采收率的目的，它與采用射孔完井和水力壓裂增產(chǎn)的常規(guī)井相比具有不可替代的優(yōu)越性。

2魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)研究

2.1魚(yú)骨狀水平分支井應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則

（1）試驗(yàn)井布井區(qū)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(guò)程中的盲目性；

（2）距油水邊界應(yīng)有一定距離，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避開(kāi)邊底水，以求得最佳的開(kāi)發(fā)效果；

（3）油層厚度不能太薄，應(yīng)該有一定的厚度，至少大于6m，以便為鉆進(jìn)分支井眼預(yù)留空間；

（4）部分學(xué)者研究結(jié)果表明，在分支井眼長(zhǎng)度都相等的情況下，對(duì)稱(chēng)分支井在分支數(shù)超過(guò)4個(gè)后，其產(chǎn)量增加幅度明顯變緩，因此合適的分支數(shù)目應(yīng)不超過(guò)四個(gè)分支。

（5）在分支井眼與主井眼的夾角超過(guò)45°后，其產(chǎn)量增加幅度也顯著變緩；況且，如無(wú)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、頂驅(qū)等先進(jìn)的鉆井工具儀器作保障，其鉆井的難度也會(huì)隨夾角的增大而增加，因此合適的分支井眼與主井眼夾角應(yīng)在45°之內(nèi)。

2.2魚(yú)骨狀水平分支井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，魚(yú)骨狀水平分支井大多采用三層套管的井身結(jié)構(gòu)，套管層次為φ339.7mm×φ244.5mm×φ158mm，設(shè)計(jì)施工時(shí)將φ244.5mm技術(shù)套管下至二開(kāi)水平段著陸點(diǎn)后30m，以降低水平段及分支井眼鉆進(jìn)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，φ158mm防砂篩管下至主井眼，其它分支井眼采用祼眼完井。隨著魚(yú)骨狀水平分支井的推廣應(yīng)用，將考慮在運(yùn)用注蒸汽工藝的區(qū)塊內(nèi)采用較大尺寸的井身結(jié)構(gòu)，以提高蒸汽吞吐開(kāi)采效果，套管的層次將是φ339.7mm×φ263.5mm×φ177.8mm。

2.3魚(yú)骨狀水平分支井鉆進(jìn)方式的選擇

根據(jù)完井方式的不同，魚(yú)骨狀水平分支井的鉆進(jìn)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(guò)程中下入祼眼封隔器或?qū)Ｓ霉ぞ哌M(jìn)行鉆進(jìn)的。通常采用的是主井眼下入防砂篩管、分支井眼祼眼的完井方式，根據(jù)這種完井方式，鉆進(jìn)方式多采用前進(jìn)式。此種鉆進(jìn)方式順利下入防砂篩管的成功率較高，后期完井相對(duì)主動(dòng)；另外，還可最大限度地減少可能的井眼損失，取得最佳的開(kāi)發(fā)效果。

2.4魚(yú)骨狀水平分支井側(cè)鉆技術(shù)

側(cè)鉆技術(shù)決定著魚(yú)骨狀水平分支井鉆井成敗。側(cè)鉆的原則是分支井眼各向主井眼的側(cè)上方20°～30°（或330°～340°）方向鉆進(jìn)一根，再采用扭方位的工具面鉆進(jìn)一根，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)行主井眼的側(cè)鉆時(shí)，鉆具要起至側(cè)鉆分支的前一個(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，目的是在側(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)行主井眼的側(cè)鉆，無(wú)論是在松散還是在堅(jiān)硬的地層，都要堅(jiān)持控時(shí)鉆進(jìn)的原則，目的是要保證主井眼一次側(cè)鉆成功，并使側(cè)鉆的主井眼位于分支井眼的下方，這樣才能確保每次下鉆到分支側(cè)鉆點(diǎn)后，鉆具能依靠自身重力的作用順利進(jìn)入主井眼而不是各分支井眼。

2.5魚(yú)骨狀水平分支井鉆具組合優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）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)行鉆具組合的力學(xué)分析，并下入合適的鉆具組合；

（2）由于多數(shù)魚(yú)骨狀水平分支井在油層中鉆進(jìn)，所以要滿(mǎn)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)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使鉆具不產(chǎn)生自鎖和彎曲；

（3）通過(guò)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；

（4）采用優(yōu)質(zhì)螺桿鉆具及高效能的鉆頭，確保主井眼及分支井眼的順利鉆進(jìn)。

通常采用的主井眼與分支井眼鉆具組合為：鉆頭+單彎螺桿+FEWD/LWD+無(wú)磁承壓鉆桿+MWD+斜坡鉆桿+加重鉆桿+鉆桿。根據(jù)需求不同，主井眼鉆頭尺寸與分支井眼鉆頭尺寸可以有所不同。

2.6魚(yú)骨狀水平分支井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

魚(yú)骨狀水平分支井實(shí)際上包含了定向井系列的水平井、分支井、側(cè)鉆水平井等多種鉆井技術(shù)，工藝技術(shù)包括了目前世界上大部分鉆井工藝，是多種鉆井技術(shù)與特殊完井的一種結(jié)合。

魚(yú)骨狀水平分支井的鉆進(jìn)過(guò)程中采用現(xiàn)有的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是根據(jù)LWD儀器提供的井下實(shí)時(shí)地質(zhì)信息和定向數(shù)據(jù)，辨明所鉆遇的地質(zhì)環(huán)境并預(yù)報(bào)將要鉆遇的地下情況，引導(dǎo)鉆頭進(jìn)入油層并將井眼軌跡保持在產(chǎn)層中延伸。

3認(rèn)識(shí)與體會(huì)

（1）魚(yú)骨狀水平分支井的成功實(shí)施，使人們耳目一新，在油田發(fā)展史上寫(xiě)下濃重一筆。至此表明，以自主創(chuàng)新為基本內(nèi)容的水平分支井技術(shù)已達(dá)到一定水平，為下步在油田乃至整個(gè)中石油全面推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，意義重大。

（2）完全依靠自身技術(shù)力量設(shè)計(jì)實(shí)施的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的魚(yú)骨狀水平分支井，標(biāo)志著我國(guó)在水平分支井鉆井研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用施工方面取得了重大突破，為今后進(jìn)一步推廣應(yīng)用水平分支井鉆井、完井技術(shù)，提高油井產(chǎn)能提供了重要依據(jù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)。

（3）魚(yú)骨狀水平分支井的成功實(shí)施，在設(shè)計(jì)技術(shù)、軌跡控制技術(shù)和懸空側(cè)鉆技術(shù)等方面都取得了實(shí)質(zhì)性突破，在配套技術(shù)的應(yīng)用和相關(guān)工程措施落實(shí)方面進(jìn)行了成功探索。

（4）魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)與地質(zhì)油藏精細(xì)描述相結(jié)合，鉆井、地質(zhì)、油藏相結(jié)合準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層，既是發(fā)揮魚(yú)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。

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作者簡(jiǎn)介：

李瑞（1978—），男，河北棗強(qiáng)人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井科研與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。