分支井钻井技术研究与应用

【摘 要】分支井钻井实际上是在定向井、水平井发展基础上的一种钻井技术。分支井的钻井技术包含了定向井、水平井、侧钻水平井等多种的钻井技术，可以说分支井钻井工艺多种钻井技术与特殊完井的一种结合。分支井是当前世界上发展较快的钻井技术之一，是世界石油开采工业的热门技术。

【关键词】井眼控制；钻井轨迹；钻井技术；完井

文章编号：ISSN1006―656X（2014）05-0141-01

一、分支井的优点

1）具有接触更大油藏面积的能力，减少平台数量因而能由单一井眼控制更大的采油面积。

2）具有一个以上水平段采油能力或有效开发多层油藏的能力，提高油井产量。

3）可以防止锥进效应。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

4）降低钻井投资、吨油开采和采油管线成本，降低废弃物、钻井液、钻屑的处置费用。

5）使用较少的直井开发不规则形状油田，占地面积较小。

6）可减少井下或地面设备的投资或日常管理费用。

7）可通过多个分支井长度的总和达到指定的水平段长度，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。

8）具有多方向找到油藏边界极限的能力。

9）减少地面油池的数量，因而可以减少对环境的污染。

10）直井的开采系数不超过50%，而分支水平井可达60-80%，分支井可以开采低产难采储量，提高最终采收率，降低并整体改善油田开发效果。？

二、分支井钻井技术前提

1）根据地质、油藏条件和你用的采油方式，选择TAML分级标准的某级并确定井身结构类型，设计主、分井筒井眼的结构及完井方法，选择取决于产层特征、开发目的、开采条件、产层厚度及岩性，设计是要考虑工艺技术水平及多分支井采油、增产措施和修井等技术水平。

2）多分支井完井工具及工艺技术研究。

3）现金的多分支井考场技术及轨迹控制技术。

4）研制密封的、可分隔的、耐高温的链接部件，研究窗口密封技术，分支井固井技术。

5）研究多分支井能够维护井壁稳定、保护油气层及低摩擦阻力、强抑制、高携屑能力、净化井眼效果好的钻井、完井技术。

6）研究多分支井的固井、完井、采油、增产、修井等配套技术。

三、分支井钻井窗口的选择及井眼轨迹控制

1）在分支井钻井窗口选择中首先窗口位置地层可钻性好，地层稳定。避免在可钻性差的地层开窗，保证窗口能顺利开出。二是选择比较稳定的泥岩地层避免分支井长时间生产作业中引起窗口的振动。三是窗口位置与目的层位垂直高度差。窗口的高度是保证所钻出的分支井眼能以较低的成本和安全地钻达目的层关技术之一，在选择分支井窗口高度时要充分考虑到在钻井过程中钻具的造斜能力、地层的造斜能力、完井的狗腿度，保证完井管柱的顺利入井需求，特别是以后采油作业和增产措施对狗腿度的要求。四是窗口位置避免水层。分支井是一种特殊工艺井，由于分支井窗口的存在完井套管就不可能像普通侧钻井一样增加套管的重合段以解决窗口的出水问题，因此在窗口地层水丰富的情况下水泥的固结强度也会受到影响。若窗口处容易发生出水等复杂情况，那将会给油井的正常生产带来严重影响。

2）分支井井眼轨迹的控制问题。分支井身剖面的形状受老井井眼轨迹影响，一方面受老井轨迹的限制，开窗点、造斜段、入靶点大多不在同一方位线上；另一方面，造斜点处老井井斜的大小直接影响着侧钻测量方式的选择，从而在一定程度上影响着造斜点的选择。同一井身钻出多个分支，各分支井眼间空间位置复杂，防碰问题较为突出。受各种因素的限制，各分支之间的曲率半径差异较大。轨迹设计与控制受到套管开窗等特殊工艺的影响，设计及控制精度要求更高。因此在钻井进中要注意以下几个问题：

1、钻具组合选择合理，确保达到预定的造斜率，特别是要留有余地。

2、测量仪器能保证测量数据的准确，特别是要正确预测钻头处的真实参数。

3、测量数据的处理科学合理。

4、实时监测工具面，控制井眼轨迹平滑连续，避免井眼轨迹突变，逐点计算与预测，从总体上分析实钻剖面的发展与变化趋势。

5、根据井底预测、待钻设计、施工经验，对分支井的钻井施工进行及时全面的规划，确定所采取措施的时机及意外情况的对策

6、提前预测井眼进入油层的空间姿态，以便为下一步的钻井创造良好条件。

7、在钻进中尽量采用复合钻井以提高钻速，适当进行短起下降低井眼磨阻。

四、分支井完井技术

分支井钻完井的主要技术难点大都体现在分支井的完井上。多底井的完井方法有多种，相对应的完井工艺也各不相同。多分支井是用钻井手段提高产量和采收率的新兴技术，其技术难度较大，尤其是完井技术多分支完井的分级按TAML分级，1） 一级完井隔，也不能对层间压差进行任何处理。2） 二级完井者可能的话在分支井段使用套管进行机械连接，也不注水泥。与一级完井相比，可提高主井筒的畅通性并改善分支井段的重返潜力。3） 三级完井供了连通性和可及性。分支井衬管通过衬管悬挂器或者其它锁定系统固定在主井眼上，但不注水泥。主分井筒连接处没有水力整体性或压力密封，但有主分井筒的可及性。可用快速连接系统Connect为分支井和主井眼提供机械连接，为不稳定地层提供高强度连接。分支井的产量由滑套和其它流量控制装置来控制。4） 四级完井没有水力的整体性，液体水力是隔离的。分支井的衬管是由水泥固结在主套管上。侧钻作业尽管使用的套管预铣窗口装置，取决于造斜器辅助的套管窗口磨铣作业。分支井衬管与主套管的接口界面没有压力密封，主井眼和分支井都可以全井起下进入。这种级别的多底井技术虽然复杂和风险高且仍处于发展阶段，但是已在全世界范围内的多底井完井中已获成功。5） 五级完井处提供压力密封的完井装置。主井眼全部下套管且连接处是水力隔离。从主井眼和分支井眼都可以进行侧钻。可通过在主套管井眼中使用辅助封隔器、套筒和其它完井装置来对分支井和生产油管进行跨式连接（Straddle）难点是高压下的水力隔离和水力整体性。6） 六级完井而不依靠井下完井工具。六级完井系统在分支井和主井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封。耐压密封的连接部是为了获得整体密封特征或金属整体成型或可成型而设计。

分支井技术是油田企业走向国内外市场的最关键技术之一。分支井是用钻井手段提高产量和采收率的技术，它的应用也在迅速增多。分支井开发应用的快慢与好坏直接影响油田的生存与发展，我们一定要在跟踪的同时有所创新，进一步提高分支井的钻井技术。

参考文献：

[1]任志杰. 分支井钻、完井设计技术与产能计算研究[D].中国石油大学，2008.

[2]高富成. 多分支井完井工艺技术研究[D].大庆石油学院，2008.

[3]苑珊珊，刘启国，熊景明. 多分支井技术发展综述[J]. 国外油田工程，2010，12：42-44+47.