分支水平井技术浅析

摘要：为提高勘探开发总体效益 ，胜利油田组织开展分支井钻采配套技术 ，重点讨论了分支水平井工程设计、钻井工艺 、钻井液等。通过2口分支水平井的钻井实践 ，探索了适合胜利油田钻井工艺技术特点的分支水平井技术。

关键词：胜利油田 分支水平井 MWD测量技术 导向钻进

胜利油区内部如多层断块油藏、边底水油藏等用直井开采效果较差 ，用水平井或侧钻水平井开采也不能够完全控制含面积。为扩大多层断块油藏、边底水油藏和其它油藏的开采程度 ，改善油提高产量 ，开展了分支水平井技术的实践。从油藏开发角度而言 ，分支井有利于制定合理的开发方案 ，以较低成本开发多产层的油藏 ，低渗、稠油、薄层及裂缝油藏。从钻井角度看 ，各分支井眼共享1个井口及上部井段 ，有利于环境保护和降低成本 。因此分支井钻井技术是提高油田整体效益的重要途径之一。胜利油田有了分支水平井计划方案 进行了 2口分支水平井肯 11-支平 1井和郑41-支平 1井的试验。

1 分支水平井钻井技术

1. 1 分支井工程设计技术

1. 1 . 1 地质及工程设计采用适合分支井开采的资源量评价技术来确定适合用分支井技术开采的油藏及地质条件。采用分支井优化设计技术，确定分支井合适的分支类型；对分支井的不同分支进行优化研究 ，以确定各分支的水平段长度及延伸方向。

1 . 1 . 2 井身结构和井眼轨道设计原则为便于处理钻井和后续作业过程中出现的复杂情况 ，应尽量钻较大尺寸的分支井眼。技术套管的下入深度 ，除考虑地质要求和施工安全外 ，还要考虑分支井眼的开窗点及特殊工具的坐放位置。在井眼轨道设计方 面 ， 采用了不同于常规水平井和侧钻井的轨道设计原则和设计方法 ，其设计方法如下。

（1） 根据分支井眼侧钻施工方式的不同 ，确定分支井眼侧钻点的间隔距离及井眼轨道初始井段的类型。一般情况下 ，2 分支井眼侧钻点的间隔距离为20～80m ；裸眼侧钻施工 ，其分支井眼的间距应大于 下斜向器开窗侧钻施工的分支井眼的间距。

（2） 裸眼侧钻施工分支井利于井眼轨迹控制，从侧钻点直接设计为增斜段。

（3） 分支井眼的分支位置应选择在地层致密、岩层易钻及井眼稳定的井段。

（4）考虑到完井方式造斜率设计为 10～20 （°） / 30m 。

（5） 用斜向器进行开窗施工的分支井 ，斜向器一般应下在直井段或斜直井段。

（6） 设计井眼轨道时 ，应尽量缩短分支井眼在井斜角 45°～60°范围内的井段长度， 防止产生岩屑床 ，造成井下复杂事故。

1 . 2 导向钻进及MWD测量技术

1 . 2 . 1 复合钻进技术综合考虑井深及地层特性 ，

施工中在造斜段及水平段均应采用 MWD + 单弯动力钻具的导向组合钻进 ，该组合通过滑动和复合钻进相结合的方式实现增斜、降斜和稳斜 ，既达到了连续钻进的目的 ，又可随时根据需要调整井眼状态 ，实现有效地提高钻井速度和控制轨迹精度的目的。 施工中要实时进行井眼轨迹的计算和预测 ，及时对待钻井眼进行校正。

1 . 2 . 2 MWD 测量技术 2 口试验井均采用 MWD 进行随钻测量。要保证仪器正常工作 。实现这一目标 ，应通过选择合适的钻头喷嘴 ，使钻头压耗和井下动力钻具压耗之和满足 MWD 脉冲发生器所需的最佳压耗值。若压耗值太低 ，脉冲发生器产生的信号过弱 ，易 扰信号淹没 ；若压耗值过高 ，可能使脉冲发生器释放阀关闭 ，发不出信号。由于该仪器是靠钻井液传递脉冲信号 。

1. 3 定向回接与开窗侧钻技术

1. 3 . 1 定向回接系统在 2 口试验井的设计 ，以实现开窗侧钻和分支井眼的再进入。定向回接系统由尾管悬挂器、定向回接接头、定向接头、打捞接头、防阻塞接头和斜向器组成 。用陀螺测出定向回接筒上的键槽方位 ， 根据分支井眼的设计方位 ，在地面调整好斜向器的 方位 ，将斜向器总成1次送至定向回接筒并坐键 ，不需2次定向即可实施开窗侧钻作业

1 . 3 . 2 开窗侧钻技术试验的2口分支水平井都是在Φ244 . 5mm 套管内开窗侧钻2 分支井眼 ，利用一体式铣锥1次完成开窗和修窗工作。由1 趟送入管柱送入 ，坐键、坐封后 ， 通过施加一定的 钻压剪断销钉 ，即可进行开窗磨铣工作。

1. 4 钻井液体系设计

分支井钻井液体系设计应重点考虑先钻出的分支井眼在钻井液中浸泡时间长 ，可能发生较严重的油层污染和损害问题。因此设计时应合理选择与地层相配伍的钻井液体系。分支井所用的钻井液应 具有较好的稳定性、流变性和对油层的保护性能。对分支井水平井钻井液配方优选试验，即可提供正常的润 滑性及抑制防塌性能。

2 分支水平井钻井实践

2. 1 试验井地质情况简介

肯 11-支平 1井位于肯11中部构造的较高部 位。该区块先后有7口 （包括 1 口水平井） 投入开发 ，大部分井开井即见水 ， 含水迅速上升至 90 %以 上 ，其主要原因是该层为底水油藏 ，油水粘度比大 ，油流动阻力大 ， 底水很快以水锥形式使油井水淹。 因此设计用双分支水平井开发该构造的含油富集 区 ，以控制更大的含油面积 ，抑制底水锥进 ，增大泄油面积 ，改善开发效果。

2. 2 试验井井身结构

两口试验井均采用了主井眼钻Φ311 . 15mm 井 眼下Φ244 . 5mm 技术套管 ， 分支井眼钻Φ215 . 9mm 井眼挂Φ139 . 7mm 套管或割缝筛管的井身结构 ， 尾 管悬挂器的位置由上分支开窗点位置和所采用的回 接系统的要求确定。

2. 3 斜向器的回收工艺

试验的2口分支水平井均采用下套管固井射孔方式完井。在第2分支井眼固井后 ，将窗口位置的Φ244 . 5mm 套管内重叠一部分Φ139 . 5mm 套管 ，其斜向器顶部以上的部分采用领眼磨鞋磨铣 ，而斜向器顶部以下的部分采用套铣筒套铣 ，筒进入打捞接头后 ，将切断的套管及斜向器组合一起回收 ，从而实现各分支井眼与主井眼的连通。

3 存在的问题

（1） 重叠管柱部分的磨、套铣和斜向器回收作业耗时长风险大。

（2） 分支井眼与主井眼的机械连接性能、密封性能还需要进一步提高。

（3） 各分支井眼的选择性再进入的可靠性还需要进一步提高。

4 结论及建议

（1） 通过 2 口分支水平井的研究及钻井实践 ， 形成了一套分支水平井的设计方法 ，不仅解决了同一油层分支水平井的设计施工问题 ，而且为多套油层分支水平井的设计提供了借鉴。

（2） 两口分支水平井的试验成功 ，初步形成了一套分支水平井钻井及完井技术 ，为今后多油层、非均质严重的油藏提供了一种行之有效的开采方法 ，有利于改善这些油藏的开发效果 ， 提高采收率。

（3） 在完成双分支水平井后 ，准备进行多分支水平井的试验研究工作。