油气田分支井钻井技术及应用

摘　要：伴随着分支井技术的研究试验逐渐展开，目前国外此技术已成熟应用于油田开发，并取得了显著经济效益。本文主要介绍了分支井的基本钻完井方法。

关键词：分支井　完井　侧钻

一、引言

多分支井是指从一主井眼中钻出两个或两个以上分支井眼的井。通常把两个或多个分支井眼钻在同一层的叫多底井，钻在不同油层的叫分支井。国内把两种类型的井都称为多分支井。

分支井可以开采低产难采储量，提高最终采收率，降低钻井投资和吨油开采成本，整体改善油田开发效果。非常适用于水锥造成的死油区和阁楼油、透镜体油气藏、薄油气藏及低渗透油藏、高粘度稠油藏、天然裂缝油气藏、致密砂岩油气藏、自然沥青油藏、边际油藏等。分支井经济上还具有充分利用老井眼和降低每钻开单位长度油层所需的总进尺、减少占地面积、减少环境污染、减少平台数量、减少地面采油管线成本、降低废弃物、钻井液、钻屑的处置费用的优点。

二、分支井技术发展的历史

分支井的理论早在二十世纪初就提出来了。早在50年代，前苏联就曾采用涡轮钻具钻成一口十翼分支井，油气产量最高增加17倍。截止1990年，前苏联共钻111口分支井。90年代美国及加拿大等国家开始钻分支井，据美国HIS能源集团统计1999年5月美国已完成三千八百多口分支井。多分支井活动日益频繁，并代表了未来发展趋势。它被国际石油专家们确立为21世纪初最具发展潜力的八项钻井新技术之首。被中国石油专家评为2001年国际十大石油科技进展之一。

国内最早的分支井钻井技术尝试是1960年玉门油田在老君庙地区的浅井上钻成的四分支井。四川油田在1965~1966年间钻成两口分支井。国内多分支井技术的研究开始于20世纪90年代后期，这主要是在胜利油田、辽河油田、新疆油田、地矿部第六普查勘探大队和海洋石油总公司渤海石油公司。

三、分支井的关键技术特性

分支井技术在定向井和水平井技术的基础上增加了第一个分支井眼以后的分支井眼的钻井技术和完井技术。其中难点是完井技术，目前多分支井技术进展论坛按完井状况将多分支井分为六级。国外分支井技术可达到六级。国内最高为五级。

分支井连接井段要求达到三性要求：机械支撑性、水力密封性和可重入性。

四、分支井工程设计原则

1.首先根据油藏地质和采油要求选择合适的分支井类型和完井方案；

2.根据初步确定的整体方案和具备的技术装备水平，选择合理的分支井系统，并以此为基础确定分支井的井身结构、侧钻方案和井眼轨迹；

3.钻井液设计应能满足在浸泡时间较长的情况下保持井眼稳定并防止出现严重的油层污染；

4.还要对方案的技术可行性和经济合理性进行综合评价。

五、分支井侧钻技术

1.老井侧钻方法

1.1下套管井侧钻

目前，对于下套管的主井眼，其侧钻方式主要有三种方法：

1.1.1段铣套管侧钻：先用段铣工具将主井眼的套管铣掉一段后打水泥塞，而后再用井下马达侧钻出新井眼。该方法工艺技术简单，易掌握。侧钻成功率较高，且有利于井眼轨迹控制。但工期较长，适合于浅井及井壁稳定性好的地层。

1.1.2下斜向器开窗侧钻：在主井眼中下入可回收式斜向器，用开窗工具在套管上开出窗口后，再用井下马达侧钻出新井眼。该方法可靠性高．使用范围广，开窗后井眼有一初始井斜角，有利于侧钻后的造斜钻进．适于探井、硬地层和高温高压地层。

1.1.3取出套管裸眼侧钻：将主井眼套管割断取出，然后根据主井眼的条件和地层特点，采用打水泥塞或下斜向器侧钻的方法侧钻出新井眼。

1.2裸眼井侧钻

如果主井眼为裸眼，可用打水泥塞、下斜向器及裸眼悬空侧钻的方式钻进。

2.预留窗口侧钻

对于新井除用老井的侧钻方法外还可以采用预留窗口侧钻的方法。预留窗口侧钻是指在主井眼下套管施工时，在分支井眼位置下人留有窗口的特殊套管(其位置应在分支井眼的侧钻点位置) 在钻分支井眼时，可直接将预留窗口的特殊材料钻掉，侧钻出新井眼 此法避免了套管开窗、段铣及打水泥塞等作业，工期短，安全可靠，但特殊套管上的预留窗口应为易钻的特殊材料，且下套管时，对预留窗口的深度及方向精度要求高。

六、分支井的完井

1.分支井完井方式

按TAML分级，分支井完井方式分为：

1.1一级完井主井眼和分支井眼都是裸眼。

1.2二级完井主井眼下套管并注水泥，分支井裸眼或只放筛管而不注水泥。

1.3三级完井主井眼和分支井眼都下套管．主井眼注水泥而分支井眼不注水泥。

1.4四级完井的主井眼和分支井眼都在连结处下套管井注水泥，这就提供了机械支撑连接，但没有水力的整体性，意思是液体水力是隔离的。

1.5五级完井具有三级和四级分支井连接技术的特点，还增加了可在分支井衬管和主套管连接处提供压力密封的完井装置。

1.6六级完井连接处压力整体性—连接部压力与井筒压力一致，是1个整体性压力，可通过下套管取得，而不依靠井下完井工具。

1.7 6s级(即六级完井的次级)完井使用井下分流器或者地下井口装置，基本上是1个地下双套管头井口，把1个大直径主井眼分成2个等径小尺寸的分支井筒。

2.分支井眼主要完井系统

2.1主井眼套铣完井技术

该技术是在分支井眼下套管固井后，将分支井和主井眼重叠的套管及下部的斜向器套铣取出，使主井眼保持同一尺寸，分支井眼进入靠定位斜向器进入。目前拥有该技术的公司有贝壳－休斯和哈里伯顿。国内目前胜利油田和北京油科院机械所拥有该技术。

2.2套管预开孔完井技术

该技术是在分支井眼完井下套管时，在主井眼与分支井交叉部位，下入预先已开好孔的壁钩式尾管悬挂器 ，使主井眼上下保持连通，分支井眼进入靠分支导向工具进入，目前拥有该技术的公司为贝壳－休斯。国内目前辽河油田拥有该技术，并且应用了7口井。

2.3分支套管重开孔完井技术

该技术是在分支井眼完井下套管固井后，下入尾管开窗工具，通过磨铣，将主井眼与尾管连通，分支井眼重入通过桥塞控制斜向器方位，实现重入，目前拥有该技术的公司为瑞德福。国内目前北京派特罗尔公司拥有该技术，但未经过现场实施。

3.完井方式及系统选择原则

3.1在选择是否下套管时，必须考虑井眼的稳定性，特别是分支窗口处的地层情况。

3.2必须保证油井在寿命期内能正常生产，特别是分支窗口处压力在生产过程中变化时，应考虑窗口处的水力密封性是否满足要求。

3.3要考虑地温梯度的影响，防止井下高温造成井下密封件的损坏，从而影响密封效果，异常高温地层要采用耐高温元件。

3.4完井管柱的设计还要考虑油井是否需要防砂和修井作业时的分支井眼再进入问题，还要满足采油工艺要求。

七、结论

1.分支井技术是当今世界上最先进的钻井技术之一，尽管其工艺复杂、技术难度大、风险大、成本高，但它能大幅度地降低油田综合开发费用、提高油田的最终采收率，在实际应用中产生可观的经济效益和社会效益，并代表了钻井未来的发展趋势。

2.目前国内分支井水平与国际先进水平相比还要落后几年，但最近几年随着定向井、水平井钻完井技术的成熟应用，研究试验初见成果，已经可以完成级别达到TAML5级的分支井。

3.分支井技术的发展需要分支井采油工艺、油藏精细描述发展的配合。