側(cè)鉆三分支魚骨水平井鉆完井技術(shù)

佟德水

(中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

側(cè)鉆三分支魚骨水平井鉆完井技術(shù)

佟德水

(中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

分支水平井技術(shù)已成為塊狀、多層系油藏開發(fā)的重要手段，遼河邊臺潛山區(qū)塊應(yīng)用該技術(shù)進行開發(fā)，取得了良好效果。為進一步擴大該技術(shù)的應(yīng)用范圍,將分支井技術(shù)與側(cè)鉆技術(shù)有機結(jié)合，完成了國內(nèi)第一口側(cè)鉆三分支魚骨水平井。重點介紹了AN3CH井的井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、開窗側(cè)鉆工藝和完井技術(shù)等方面的關(guān)鍵內(nèi)容。該試驗井的成功，積累了寶貴的實踐經(jīng)驗，為今后類似油藏開發(fā)提供了一種高效的開發(fā)手段，具有一定推廣應(yīng)用價值，可供國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)人員借鑒。

古潛山 分支水平井 魚骨 側(cè)鉆 完井

遼河油田經(jīng)過50年勘探開發(fā)，已進入開發(fā)的后期，存在大量的關(guān)停井和低效井。經(jīng)過不斷探索和技術(shù)完善，側(cè)鉆水平井已成為油田老井復(fù)產(chǎn)、剩余油挖潛的重要生產(chǎn)利器。為進一步探索“少井高產(chǎn)”的高效開發(fā)方式，走效益發(fā)展之路，在邊臺潛山部署了一口側(cè)鉆三分支魚骨水平井，其目的是利用側(cè)鉆多分支水平井技術(shù)，提高低效井產(chǎn)能，改善區(qū)塊開發(fā)效果。

1 老井及地質(zhì)概況

AN3井位于大民屯凹陷—法哈牛構(gòu)造帶北部邊臺潛山構(gòu)造帶，油藏類型為受潛山控制的具有復(fù)雜巖性的非均質(zhì)裂縫型塊狀高凝油藏[1]。該井于1984年投產(chǎn)，至2010年因低效關(guān)井，關(guān)井前累計產(chǎn)油2 681 t，產(chǎn)氣335.2×104Nm3。后期油藏精細刻畫顯示，該區(qū)油層較為發(fā)育，一般含油底界2 520 m，老井井深1 850 m，揭開潛山厚度小，尚有670 m潛力空間可供挖掘。

老井揭露的地層自下而上發(fā)育有太古界、下第三系房身泡組、沙河街組沙四段、沙三段、沙一段、東營組、上第三系和第四系地層，其中太古界是主要目的層段。太古界地層主要由鞍山群變質(zhì)巖組成，儲集巖以混合花崗巖、淺粒巖為主，其次為黑云母斜長片麻巖、變粒巖。

2 鉆井工程設(shè)計

2.1井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在老井φ177.8 mm套管內(nèi)，全部采用φ152.4 mm鉆頭加深和側(cè)鉆，為了充分挖掘老井周邊的剩余油，每個分支在水平段設(shè)計兩個魚骨井眼，增大油井泄油面積，減小油氣進入井筒的阻力。

按照成熟的設(shè)計經(jīng)驗，為便于采用“前進式”[2]鉆進方式施工時，鉆完魚骨井眼后，能夠充分利用鉆柱自重避免重入魚骨井眼，順利進行分支主井眼鉆進，各魚骨均采用“上翹”井斜設(shè)計，魚骨端點和入口點垂深差值控制在2～5 m左右。

Z1(分支1)對老井眼直井加深，從2 391.13 m和2 534.27 m懸空側(cè)鉆魚骨；Z2(分支2)從1 786 m開窗，定向鉆進，從2 174.01 m和2 224.38 m懸空側(cè)鉆魚骨；Z3(分支3)從1 736 m開窗，定向鉆進，從2 137.44 m和2 326.88 m懸空側(cè)鉆魚骨，井身結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 AN3CH井設(shè)計井身結(jié)構(gòu)

2.2完井方式優(yōu)化設(shè)計

綜合考慮施工難度、油井壽命和生產(chǎn)經(jīng)濟性等因素[3]，對完井方式進行優(yōu)選：(1)由于地層巖性物理力學強度高，井壁穩(wěn)定性好，魚骨井眼進尺短，故全部采用裸眼完井；(2)分支主井眼要兼顧井筒連通性和防砂要求，均采用φ114.3 mm管柱完井，各分支第一個魚骨側(cè)鉆點前下入光管固井，下部下入高強度打孔篩管，其中Z1采用半程固井技術(shù)對魚骨側(cè)鉆點以上進行封固，Z2和Z3光管和篩管間通過套管外封隔器進行分隔(見圖1)。

3 鉆完井難點分析

(1)地層可鉆性差。鉆井主要層位是太古界，地層多為混合花崗巖兼有晚期侵入的煌斑巖，可鉆性級別在8以上，可鉆性差，鉆頭選型困難。

(2)鉆完井過程中易發(fā)生井漏。由于所屬區(qū)塊為裂縫性潛山油藏，老井資料顯示，該區(qū)AN110等多口井鉆完井過程中均發(fā)生鉆井液、完井液漏失。

(3)工藝復(fù)雜，施工難度大。硬地層開窗側(cè)鉆困難，分支完井工藝多樣，老井技術(shù)套管腐蝕嚴重，井筒完整性變差，安全高效鉆完井難點突出。

4 鉆完井關(guān)鍵技術(shù)

4.1開窗側(cè)鉆技術(shù)

首先使用φ155 mm通徑規(guī)通井，采用超細水泥封堵炮眼，在Z1施工過程中，因老井生產(chǎn)周期長，考慮到φ177.8 mm套管鞋下近10 m水泥塞容易發(fā)生掉塊卡鉆的風險，對加深側(cè)鉆的設(shè)計進行變更，下入一體式導斜器，在1 821 m開窗側(cè)鉆；在Z2和Z3施工過程中，統(tǒng)籌考慮避開套管接箍和射孔井段，分別于調(diào)整開窗點Z2下移至1 791 m，Z3上提至1 732.2 m，采用威德福LW23-26PPF斜向器和φ155 mm銑錐開窗。

開窗初始段采用5 kN左右小鉆壓開窗，開窗中段鉆壓加至120 kN提高開窗效率，鉆進4～5 m后，在井口觀察到返出鐵屑減少、砂礫增多時，上提鉆具采用20～30 kN鉆壓修窗，直到上提下放暢通無阻。

4.2鉆頭選型

為了保障試驗井快速高效鉆進，考慮地區(qū)研磨性強、可鉆性差的特點，充分發(fā)揮螺桿鉆具滑動鉆進與轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆進的技術(shù)優(yōu)勢，優(yōu)選采用了斯密斯XR系列牙輪鉆頭，平均機械鉆速達3.32 m/h，機械鉆速達到了同區(qū)φ215.9 mm鉆頭的水平[4]。

表1 該區(qū)實鉆鉆頭使用情況統(tǒng)計

4.3鉆進配套技術(shù)

為了保障井眼清潔對鉆井液排量的要求，在施工過程中選用中空螺桿鉆具，增加鉆頭水馬力和鉆井液上返速度。因AN3井φ177.8 mm技術(shù)套管部分井段套管腐蝕嚴重，鉆進過程中每2柱鉆桿使用一只NRP350型非旋轉(zhuǎn)式防磨套，加強對套管的保護，有效減少了鉆桿對套管磨損。

4.4鉆井液

為了防止井漏導致復(fù)雜情況，選用無固相鉆井液，維護的關(guān)鍵是在開窗時鉆井液要保持足夠高的粘度和切力，具有良好的觸變性及合適的屈服值，以便更好地懸浮鐵屑和攜帶鐵屑；隨著井深、井斜、位移的增加，鉆具與井壁的接觸面積增大，摩阻力和扭矩隨之增大，隨時補充潤滑劑和石墨粉降低泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)，提高鉆井液的潤滑防卡性能；為了防止井漏和有效保護儲層，保證超低滲透劑含量在2%～3%，充分利用超低滲透劑的屏蔽暫堵特性，增強鉆井液的防漏和油層保護能力。

4.5完井技術(shù)

4.5.1 Z1完井

Z1半程固井，下入φ114.3 mm尾管串：引鞋+篩管33根+盲板短節(jié)+光管1根+管外封隔器+光管1根+分級箍+光管43根+尾管懸掛器。下鉆至2 653 m下壓5 t鉆壓，確認下入Z1主眼，上提尾管串，憋壓8 MPa，坐掛尾管懸掛器；憋壓13 MPa，座封管外封隔器后，繼續(xù)憋壓到19 MPa,打開分級箍；正轉(zhuǎn)脫手，固井座封頂部封隔器后，上提送入工具。

4.5.2 Z2完井

為了保證密封質(zhì)量，在光管兩端各下入兩組遇油膨脹封隔器，下入φ114.3 mm尾管串：引鞋+篩管47根+光管1根+遇油膨脹封隔器+光管1根+遇油膨脹封隔器+光管6根+遇油膨脹封隔器+光管1根+遇油膨脹封隔器+光管3根+短套1根+套管串至井口。使用貝克修斯化學切割工具，從1 794.8 m處切斷管串，起出送入套管。

4.5.3 Z3完井

為了防止化學切割引發(fā)套管開窗窗口處裸眼垮塌，造成井眼被堵，Z3使用壁掛式懸掛器進行完井作業(yè)，下入φ114.3 mm尾管串：盲堵引鞋+彎套管+篩管串+1.5 m短套管+套管1根+遇油膨脹封隔器1只+套管1根+遇油膨脹封隔器1只+套管串+遇油膨脹封隔器1只+套管1根+旋轉(zhuǎn)接頭+變扣+壁鉤式懸掛器+送入工具+提升短節(jié)+定向接頭+送入鉆具。

送尾管至2 644.14 m，使用陀螺擺工具面為255°(與開窗工具面成反方向)。放壁鉤，懸掛于1 735 m，下壓10 t以確認懸掛到位，上提管串2 m，再次下放壁鉤懸掛于1 735 m，下壓10 t，兩次下放方入相同，最終確認壁鉤懸掛到位。打壓17.5 MPa丟手，上提鉆具驗證成功丟手后繼續(xù)打壓24.5 MPa憋通球座。起鉆，懸掛成功(見圖2)。

5 應(yīng)用效果

完井投產(chǎn)后，初期日產(chǎn)22 t，為同區(qū)塊普通直井平均產(chǎn)量10倍，展現(xiàn)了三分支魚骨水平的技術(shù)優(yōu)勢。

圖2 AN3CH井實際井身結(jié)構(gòu)

6 認識與體會

(1)該試驗井的成功，拓寬了分支魚骨井應(yīng)用范圍，為今后巨厚潛山油藏立體開發(fā)、多層油層分層開發(fā)等提供了一種高效的開發(fā)手段。

(2)三分支魚骨水平井具有較大的適應(yīng)性，生產(chǎn)后期可轉(zhuǎn)為下分支注水、上分支采油的復(fù)合功能單井。

(3)多種完井方式的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)了三分支井的有效貫通，充分發(fā)揮了分支合采的優(yōu)勢，是取得良好應(yīng)用效果的關(guān)鍵。

[1] 陳元春，王桂珍，陳和平.遼河邊臺潛山裂縫性儲集層特征[J].新疆石油地質(zhì)，1998，19(3)：228-230.

[2] 王偉，管志川，劉永旺，等.魚骨狀水平分支井分支初始段的優(yōu)化設(shè)計[J].石油鉆采工藝，2012,34(5)：37-40.

[3] 萬仁溥.現(xiàn)代完井工程[M].3版.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[4] 佟德水.遼河邊臺潛山雙分支魚骨水平井鉆完井技術(shù)[J].鉆采工藝，2015,38(6)：18-20.

(編輯 韓 楓)

Drilling and completion technique for sidetracking fish-bonehorizontal well with three lateral branches

Tong Deshui

(DrillingandDevelopingResearchInstituteofLiaoheOilfieldCompany,PetroChina,Panjin124010,China)

The technique of branch horizontal well has become one of the most important methods for developing the block and multilayer reservoir.This technique has gained good effects in the development of the Biantai buried hill in Liaohe Oilfield.In order to enlarge the application range of the technique,integrating the branch well and side tracking techniques,the first sidetracking fish bone well with three lateral branches has been completed in the nationwide.The key contents such as the optimal design of the casing program,the technique of side tracking and completion have been introduced in this paper.The valuable practical experience was accumulated from the success of the test well,which can provide an efficient method for the development of similar reservoir.It has certain value for popularization application,and can be referred for the related technicians all over the world.

buried hill;multi-lateral well;fish bone;side tracking;well completion

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.02.014

2017-03-05；改回日期：2017-05-18。

佟德水(1982—)，工程師，現(xiàn)從事鉆完井技術(shù)研究及鉆井工程管理工作。E-mail：tds_929@126.com。

中國石油天然氣股份公司重大科技專項《遼河油田原油千萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究》(2012E-3010)。

TE25

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