魚骨狀水平分支井技術(shù)在委內(nèi)瑞拉重油帶的應(yīng)用

車衛(wèi)勤　杜晶　李瑾　龔大洪

摘要：委內(nèi)瑞拉是世界上重要的石油生產(chǎn)與出口國之一，隨著委內(nèi)瑞拉石油開發(fā)重點(diǎn)向其重油帶的轉(zhuǎn)移，各種先進(jìn)鉆井技術(shù)也在委內(nèi)瑞拉重油帶油氣開采中得到了充分的應(yīng)用。魚骨狀水平分支井鉆井技術(shù)作為一種高效、優(yōu)質(zhì)和先進(jìn)鉆井技術(shù)，此技術(shù)也在委內(nèi)瑞拉重油帶油氣田開發(fā)中起到了舉足輕重的應(yīng)用。本文將以委內(nèi)瑞拉重油帶胡寧（Junin）區(qū)塊的6分支魚骨狀水平分支井MFB-955為實(shí)例，從如何合理選擇導(dǎo)向馬達(dá)度數(shù)、優(yōu)化鉆具組合、分支點(diǎn)的選擇、精確掌握造斜率和分支眼之間的防碰等技術(shù)和難點(diǎn)出發(fā)，闡述魚骨狀水平分支井技術(shù)在重油帶的應(yīng)用，為以后此項(xiàng)技術(shù)在重油帶的油氣田開采中提供技術(shù)支撐和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：魚骨狀水平分支井;水平分支井技術(shù);委內(nèi)瑞拉重油帶;優(yōu)化鉆具組合;井眼軌跡

委內(nèi)瑞拉是世界上重要的石油生產(chǎn)與出口國之一，據(jù)歐佩克公布的數(shù)據(jù)，截止2010年底，委內(nèi)瑞拉探明石油儲量2965億桶，占全球探明儲量的18%，躍居世界石油儲量第一。隨著委內(nèi)瑞拉石油開發(fā)重點(diǎn)向其重油帶的轉(zhuǎn)移，其石油鉆采市場前景良好。因此，各種先進(jìn)、高效的鉆井技術(shù)在委內(nèi)瑞拉重油帶油氣鉆探中得到了充分的利用，此文，將以實(shí)例講述魚骨狀水平分支井鉆井技術(shù)在委內(nèi)瑞拉重油帶油田的應(yīng)用。

1 委內(nèi)瑞拉重油帶的地質(zhì)特點(diǎn)

委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶總面積5.4萬平方公里，可開采儲量2350億桶，占委內(nèi)瑞拉石油總儲量的79%。重油帶自西向東劃分為博亞卡（Boyaca）、胡寧（Junin）、阿亞庫喬（Ayacucho）和卡拉沃沃（Carabobo）四個(gè)大區(qū)32個(gè)可開發(fā)區(qū)塊。重油帶油層埋藏深度普遍比較淺，所開發(fā)的生產(chǎn)井完鉆深度基本上維持在2200m以內(nèi)。奧里諾科重油帶主要儲集層是海侵背景下的河流三角洲沉積砂巖體系OFICINA組，北傾單斜，傾角在0.5°-4°之間，構(gòu)造起伏收基地古地形控制，并且重油帶油藏以巖性圈閉為主，局部受斷層控制，如圖1所示。重油帶油藏北部埋層深，最大1828m（6000ft），南部最淺，埋深只有91米（300ft），其孔隙度、滲透率和含油飽和度高，但巖石固結(jié)程度差，非均質(zhì)性強(qiáng)^[1]。我們?yōu)榱俗畲笙薅鹊乩靡粋€(gè)平臺作業(yè)區(qū)域，盡可能地開采地下石油資源，因此，魚骨狀水平分支井技術(shù)在重油帶得到了充分利用。

2 魚骨狀水平分支井技術(shù)概述

魚骨狀水平分支井是指將水平井的水平井段左右再鉆進(jìn)2個(gè)或者2個(gè)以上的分支井眼，且從水平投影圖上看，各分支井眼與主井眼呈現(xiàn)羽狀分布;從三維立體圖上看，各分支井眼與主井眼之間呈魚骨狀分布的井，國外也成為羽狀分支井。魚骨狀水平分支井是分支井的一種特殊形式，它充分體現(xiàn)了分支井的技術(shù)優(yōu)勢，各個(gè)分支井眼深入到主井眼周邊油層，最大限度地增大油藏的泄油面積，提高了采油率;以多翼中等長度的分支井代替單口水平段較長的水平井，降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以降低井底流動壓力，減少地層損害;各分支井眼利用同一個(gè)主井眼的上部井段，有效地降低了鉆井成本^[2]。魚骨狀水平分支井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)經(jīng)驗(yàn)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，最終達(dá)到提高采收率的目的。

3 MFB-955委內(nèi)瑞拉重油帶魚骨狀水平分支井的簡介

MFB-955是委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶胡寧（Junin）區(qū)塊的一口典型的6分支魚骨狀水平分支井，其由PDVSA井隊(duì)承鉆，渤鉆定向井公司負(fù)責(zé)定向井施工，MFB-955的三維設(shè)計(jì)圖如下圖2-1和圖2-2所示。

如下圖2-3所示為MFB-955魚骨狀水平分支井的地層柱狀圖。圖中：Mioceno層頂面以上以灰色泥巖為主，主要成分高嶺石，有煤層和頁巖夾層;下部以砂巖為主，中細(xì)石英砂，地層砂巖疏松，弱～非膠結(jié)性。在縱向上從上至下細(xì)分為A、B、C、D、E和Cretacico六個(gè)油層，其中B、D、E為主力油層。

4 MFB-955魚骨狀水平分支井工程施工難點(diǎn)

（1）主井眼淺定向施工和低排量對儀器信號的穩(wěn)定性的影響;

（2）淺層造斜井眼軌跡控制及磨阻扭矩對鉆具安全的影響;

（3）大井眼定向LWD剛性及大井眼清潔對井眼的影響;

（4）分支井井眼易坍塌地層處理及BHA組合;

（5）水平段導(dǎo)向鉆進(jìn)井斜陡降對油層穿透率的影響;

（6）分支井眼的切出和防碰問題。

5? MFB-955魚骨狀水平分支井控制技術(shù)

5.1 主井眼關(guān)鍵井段控制技術(shù)

MFB-955井主井眼關(guān)鍵段都在二開完成，二開施工也是本井眼軌跡控制的關(guān)鍵，其鉆井設(shè)計(jì)參數(shù)如下表5-1所示：

由于淺層定向，造斜率比較低，因此設(shè)計(jì)造斜率一般都控制在5°/30m以內(nèi)，所以我們基本上通過控制鉆時(shí)和排量的方法來滿足造斜率的要求。但此井位地層比較軟，復(fù)合鉆進(jìn)降斜比較嚴(yán)重，基本上復(fù)合鉆進(jìn)不能連續(xù)超過20m。同時(shí)，甲方對井眼軌跡的要求也比較嚴(yán)格，并要求實(shí)鉆軌跡距離設(shè)計(jì)軌跡相差1m以內(nèi)。特別強(qiáng)調(diào)的是穩(wěn)斜段的井眼施工，國內(nèi)水平井的穩(wěn)斜段一般都稱作調(diào)整段。國內(nèi)設(shè)計(jì)穩(wěn)斜段的主要目的是解決首個(gè)造斜段完成后，實(shí)際井斜與設(shè)計(jì)井斜偏差的問題，調(diào)整實(shí)鉆井斜角使其與設(shè)計(jì)值盡量相符，提高軌跡控制精度，為第二次造斜打好基礎(chǔ)。然而，在MFB-955魚骨狀水平分支井設(shè)計(jì)的穩(wěn)斜段是真正意義的“穩(wěn)斜”，即穩(wěn)定的控制井斜角保持在一定的度數(shù)，盡量減少實(shí)際井斜值與設(shè)計(jì)井斜值得偏差，此井段施工尤為注意，必須保證井斜的變化幅度在1°以內(nèi)。

5.2? 分支井眼控制技術(shù)

分支井眼都在水平井段完成，因此施工水平段就顯得尤為重要，分支井眼的難點(diǎn)在于各個(gè)分支的切出。

5.2.1? 主井眼（1230m處-第一分支側(cè)鉆點(diǎn)）

鉆進(jìn)至第一分支側(cè)鉆點(diǎn)后，充分循環(huán)并倒滑眼起鉆至套管鞋;同時(shí)處理泥漿，為側(cè)鉆第一分支做好準(zhǔn)備。鉆井方式以復(fù)合鉆進(jìn)為主，定向鉆進(jìn)為輔。

5.2.2? 第一分支井眼（1262.87m-1501.51m）

在第一分支側(cè)鉆點(diǎn)，反復(fù)上下活動鉆具造槽，控制鉆時(shí)側(cè)鉆一根保證第一分支井眼的形成，然后復(fù)合鉆進(jìn)兩根，通過對測斜數(shù)據(jù)的對比確定分支井眼的形成。采取魚骨狀水平分支井眼側(cè)鉆技術(shù)措施側(cè)鉆分支，并按設(shè)計(jì)要求控制井眼軌跡直至分支井眼完成。第一分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表5-1所示：

5.2.3?? 第二分支井眼（1341.12m-1592.40m）

第一分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至套管鞋處，下鉆至井底后充分循環(huán)。起鉆至第二側(cè)鉆點(diǎn)位置，擺好工具面并鎖定鉆具，劃眼造槽懸空側(cè)鉆第二分支井，控制鉆時(shí)，鉆壓0-2t，排量25l/s，復(fù)合鉆進(jìn)一根至第二分支井眼形成，鉆壓2-3t，排量28l/s，采取魚骨狀水平分支井眼側(cè)鉆技術(shù)措施側(cè)鉆分支，并按設(shè)計(jì)要求控制井眼軌跡直至分支井眼完成。第二分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表4-2所示：

5.2.4? 第三分支井眼（1432.56m-1653.84m）

第二分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至套管鞋處，在套管鞋充分循環(huán)。下鉆至第三分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)處，準(zhǔn)備側(cè)鉆第三分支井眼。側(cè)鉆方式通過對比前面分支井眼的側(cè)鉆，優(yōu)化側(cè)鉆方法。第三分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表4-3所示：

5.2.5? 第四分支井眼（1524.00m-1719.07m）

第三分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至套管鞋處，在套管鞋充分循環(huán)。下鉆至第四分支井眼1514m側(cè)鉆點(diǎn)位置，準(zhǔn)備側(cè)鉆第四分支井眼。第四分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表4-4所示：

5.2.6? 第五分支井眼（1615.44m-1813.80m）

第四分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至第五分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)位置，準(zhǔn)備側(cè)鉆第五分支井眼。鉆進(jìn)方式以定向鉆進(jìn)為主，復(fù)合鉆進(jìn)為輔。第五分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表5-5所示：

各個(gè)分支井眼完成后的井斜都大于90°，這樣可以保證下個(gè)分支順利的切出，也有利于主井眼的形成。各個(gè)分支油層穿透率保持在為90%以上，垂深一般控制在±0.5m以內(nèi)。由于水平段地層為大段的疏松砂巖，各個(gè)分支的形成都采用連續(xù)上下活動造槽和控制鉆時(shí)的方法進(jìn)行。分支井眼形成后，不能大段連續(xù)復(fù)合鉆進(jìn)，因此采用定向和復(fù)合交替進(jìn)行和控制復(fù)合鉆進(jìn)的鉆壓來對實(shí)現(xiàn)對各個(gè)分支井眼軌跡的控制，所有分支井眼完成后的井眼投影圖如下圖5-1所示。

5.2 MFB-955魚骨狀水平分支井鉆具組合的優(yōu)化選擇

二開主井眼和三開分支井眼都是一趟鉆完成。二開地層比較軟，為了提高造斜率，鉆具組合中不使用欠尺寸穩(wěn)定器，在保證儀器信號正常和滿足井眼清潔的情況下，盡可能的降低排量。其中二開主井眼鉆具組合為： 311.1mmPDC鉆頭+203mm螺桿（ 1.75°）+ 浮閥+203mmLWD+ 203mm無磁鉆鋌+ 203mm無磁鉆鋌+轉(zhuǎn)換接頭+127mm加重鉆桿×1柱+ 127mm鉆桿×7柱+ 127mm加重鉆桿×13柱+ 加重鉆桿×1根+165mm隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿×1根+127mm加重鉆桿×6柱+127mm鉆桿

分支井眼大部分為疏松砂巖，為了盡可能地保證軌跡符合率，不選用欠尺寸穩(wěn)定器。為了減少定向鉆進(jìn)托壓現(xiàn)象，我們采用倒裝127mm斜坡鉆桿的技術(shù)。由于分支井段地層容易發(fā)生坍塌卡鉆，因此，在分支井段鉆具組合中必須增加隨鉆震擊器的使用，并且在組合隨鉆震擊器時(shí)，為了保持其鉆具的剛性，一般在其上、下端都加裝加重鉆桿。

三開分支井眼鉆具組合為：215.9mmPDC鉆頭+172mm螺桿（ 1.5°）+ 浮閥+172mmLWD+ 172mm MWD 無磁鉆鋌+ 165mm無磁鉆鋌+轉(zhuǎn)換接頭+ 127mm加重鉆桿×1柱+ 127mm鉆桿×27柱+ 127mm加重鉆桿×13柱+加重鉆桿×1根+165mm 隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿×1根+127mm加重鉆桿×6柱+127mm鉆桿

6 MFB-955魚骨狀水平分支井控制技術(shù)總結(jié)

6.1 分支井眼側(cè)鉆控制技術(shù)

分支井眼的關(guān)鍵是各個(gè)分支的切出，由于委內(nèi)瑞拉重油帶油層為大段疏松砂巖，因此側(cè)鉆采用反復(fù)上下活動鉆具造槽和控制鉆時(shí)的方法。并采用分支井眼上翹、主井眼下垂，這樣有利于保證完井管柱順利下入主井眼，造槽時(shí)可適當(dāng)增加造槽的深度和長度^[3]。

6.2 分支井眼復(fù)合鉆進(jìn)軌跡控制技術(shù)

影響機(jī)械鉆速的主要原因是定向鉆進(jìn)時(shí)調(diào)整實(shí)鉆井斜。在委內(nèi)瑞拉這種疏松軟地層鉆進(jìn)時(shí)由于馬達(dá)本身有一只近鉆頭穩(wěn)定器，雖然這種結(jié)構(gòu)決定其本身是一個(gè)增斜鉆具，但是由于其地層的特殊性，鉆頭側(cè)向力容易發(fā)揮作用，井徑也容易擴(kuò)大，所以地層越軟，越容易降斜。在鉆進(jìn)時(shí)也不需要施加過大的鉆壓鉆進(jìn)，而導(dǎo)致鉆壓小于鉆具的臨界彎曲力，致使鉆具在其自重力的作用下產(chǎn)生下傾現(xiàn)象。我們通過增減穩(wěn)定器的技術(shù)來解決鉆具增降斜的技術(shù)難點(diǎn)，解決此現(xiàn)象的技術(shù)是，去掉國內(nèi)施工時(shí)加在馬達(dá)上部的欠尺寸穩(wěn)定器，增加其鉆具上翹的可能性，從而減小鉆具在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的下傾趨勢。

6.3 隨鉆震擊器在分支井中的作用

MFB-955魚骨狀水平分支井井在其分支井眼施工中，發(fā)生了兩次粘卡，由于鉆具組合中使用了隨鉆震擊器，通過其工作時(shí)的上、下震擊，有效地解決了粘卡等復(fù)雜的鉆井情況的發(fā)生。隨鉆震擊器的使用可以避免發(fā)生遇阻時(shí)上提拉力過大而將鉆具卡死，和發(fā)生粘卡現(xiàn)象時(shí)井下震擊力不夠，很大程度地防止井眼卡鉆事故的發(fā)生，從而大大地提高鉆井時(shí)效。

6.4 魚骨狀水平分支井的鉆進(jìn)方式選擇

現(xiàn)在常用的鉆進(jìn)方式是前進(jìn)式，主井眼順利下入防砂篩管的成功率較高，后期完井相對主動;主要缺點(diǎn)上部分支井眼完成后，再次下鉆時(shí)在分支井窗口處可能會進(jìn)入分支井眼，而不是既定的主井眼，從而達(dá)不到預(yù)期的目的。因此在施工中必須循環(huán)徹底，避免分支井眼完成后主井眼鉆進(jìn)時(shí)巖屑在窗口處過量堆積導(dǎo)致分支井眼被堵塞。

參考文獻(xiàn)：

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