多分支井鉆井技術(shù)

1、2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心1 多分支井鉆井技術(shù)趙忠舉2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心2 世界鉆多分支井情況世界鉆多分支井情況 據(jù)美國HIS能源集團(tuán)統(tǒng)計(jì)，到1999年5月（除沙特阿拉伯和共產(chǎn)主義國家）共打多分支井5779口，其中美國打多分支井3884口，加拿大打多分支井1891口，世界其他地區(qū)共打多分支井4口。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心3 多分支井是指在1口主井眼的底部鉆出2口或多口進(jìn)入油氣藏的分支井眼（二級井眼），甚至再從二級井眼中鉆出三級子井眼。主井眼可以是直井、定向井，也可以是水平井。分支井眼可以是定向井、水平井或波浪式分支井眼。多分支

2、井可以在1個(gè)主井筒內(nèi)開采多個(gè)油氣層，實(shí)現(xiàn)1井多靶和立體開采。多分支井既可從老井也可從新井再鉆幾個(gè)分支井筒或再鉆水平井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心4 多分支井又分為多分支水平井(multilateral)和多分支井(multibranch)。多分支水平井的定義是從一個(gè)井場鉆一口以上的水平和近似水平的井眼，并將其回接在一個(gè)主井眼中。而多分支井是指從一個(gè)井場鉆一口以上的分支井眼，并回接到主井眼上，分支井可以是直井眼、水平井眼、定向井或三種井眼任意一種的結(jié)合。多分支水平井也可以稱為多分支井，但多分支井決不能叫多分支水平井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心5 前蘇聯(lián)的多

3、分支井技術(shù)前蘇聯(lián)的多分支井技術(shù) 20世紀(jì)50年代初。前蘇聯(lián)工程師格里高揚(yáng)提出了“ 生產(chǎn)層中的井眼分叉能夠擴(kuò)大油層的裸露面積，如同一顆樹的根露于土壤一樣”的理論。著名科學(xué)家查偌維奇在格里高揚(yáng)理論的基礎(chǔ)上提出了“ 在均勻滲透率的產(chǎn)層中的分支井可以提高石油產(chǎn)量，并與分支井的數(shù)量成正比”。1952年，在巴什基里亞.卡爾塔什夫油田成功地進(jìn)行了第一批試驗(yàn)，在66/45井，一些分支井的井底距離達(dá)300米，幾乎是直接穿透產(chǎn)油層的80%。前蘇聯(lián)的水平井技術(shù)主要表現(xiàn)在鉆水平分支井方面。到1975年前蘇聯(lián)共鉆進(jìn)了30多口分支井。他們的典型做法是將垂直井打到產(chǎn)層之上，而后使用渦輪鉆具或電動(dòng)鉆具，鉆5個(gè)或6個(gè)傾斜成水平

4、的分支井眼，使之在油層中延伸60300米。每口分支井的鉆井成本為一口直井鉆井成本的1.31.8倍，但其產(chǎn)量增加最高達(dá)17倍。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心6 為加速建設(shè)這樣的系統(tǒng)，前蘇聯(lián)制訂并批準(zhǔn)了利用水平井和分支井開發(fā)油田的新設(shè)計(jì)。19901995年在11個(gè)試驗(yàn)區(qū)和油田推廣新的工藝系統(tǒng)，認(rèn)為最有效地利用水平井和分支井的條件是：厚度小的產(chǎn)油層；低滲透和非均質(zhì)油層；垂向裂縫發(fā)育的油層；有底水的油氣藏；大陸架區(qū)域的油藏；高粘性油藏和天然瀝青礦藏。 到1990年，前蘇聯(lián)共鉆111口分支井（其中開發(fā)井57口、探井36口、救險(xiǎn)井8口、注入井10口），在這些井中，共有329個(gè)傾斜成水平的分

5、支，它們在油層中總長度為175260m。分支井主要分布在巴什基爾、克拉斯諾達(dá)爾、烏克蘭、古比雪夫、斯達(dá)夫洛波蘭斯克和烏茲別克斯坦。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心7 1992年，科米石油生產(chǎn)聯(lián)合體與柏朝拉石油設(shè)計(jì)院、北方天然氣公司、全蘇油氣工業(yè)經(jīng)濟(jì)管理研究所等單位共同合作，確定了鉆多分支井開發(fā)油田的方案。在亞列格油田拉也爾區(qū)塊，有兩個(gè)生產(chǎn)層。按上方案，每層布置3口分支井，每口這樣的井可代替13口直井。 在亞列格1號(hào)分支井的鉆井過程中，試驗(yàn)了導(dǎo)向鉆井工藝和13種鉆具組合，其中包括帶螺桿造斜器的鉆具組合、馬達(dá)傳動(dòng)軸之間帶有彎角的鉆具組合、絞接的轉(zhuǎn)盤鉆具組合、帶柔性件的鉆具組合等，平均

6、造斜率達(dá)7度/10m，局部井眼造斜率達(dá)18.2度/1Om，曲率半徑為33m。一口這樣的井可代替13口直井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心8 美國的多分支井技術(shù)美國的多分支井技術(shù) 美國和其它國家的多分支井鉆井是在20世紀(jì)90年代以后開始進(jìn)行的，但發(fā)展速度很快。截止到1998年已鉆進(jìn)1000多口多分支井，僅在奧斯汀白堊系地層就鉆進(jìn)了300多口裸眼多分支井。這種裸眼多分支井在美國、加拿大和中東等地區(qū)越打越多，并將其視為最有商業(yè)價(jià)值的工藝技術(shù)。達(dá)拉斯地區(qū)多分支井鉆完井技術(shù)發(fā)展非常迅速，被認(rèn)為是世界上使用該工藝最為廣泛的地區(qū)之一。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心9 美國馬拉

7、松石油公司和貝克.休斯公司聯(lián)合開發(fā)了一種用于分支井的注水泥尾管完井的井下系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用一個(gè)定向短節(jié)將鉆井工具引人適當(dāng)井眼。第一個(gè)分支井筒鉆成后測井，下尾管固井。然后將定向短節(jié)旋轉(zhuǎn)180o朝相反方向鉆第二個(gè)分支井筒，完鉆測井后下尾管固井。兩個(gè)分支井筒作為獨(dú)立的井眼，用一個(gè)帶分流心軸懸掛器的專用井口裝置分別通過一個(gè)生產(chǎn)管柱。1993年在美國懷俄明州的Garland油田兩口井上成功地試用了該系統(tǒng)。這種雙分流系統(tǒng)能使海上鉆井費(fèi)用減少10%-20%，而且還不包括因減小鉆井平臺(tái)而節(jié)省的費(fèi)用。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心10 BechtelBechtel公司采用超短半徑分支水平井技術(shù)取得

8、了顯著公司采用超短半徑分支水平井技術(shù)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，該技術(shù)采用高壓水力射流破巖形成水平井的經(jīng)濟(jì)效益，該技術(shù)采用高壓水力射流破巖形成水平井眼。到眼。到19871987年已在加利福尼亞和洛杉磯油田鉆成徑向分年已在加利福尼亞和洛杉磯油田鉆成徑向分支井支井600600余口，井眼直徑余口，井眼直徑101.6mm101.6mm，水平段長水平段長30306060m m，能在一口直井的同一深度向四周鉆出能在一口直井的同一深度向四周鉆出2424個(gè)輻射狀分支井，個(gè)輻射狀分支井，在未膠結(jié)的淺地層鉆在未膠結(jié)的淺地層鉆4 4個(gè)分支井筒一般不超過個(gè)分支井筒一般不超過6060h h。 超短半徑分支水平井鉆井設(shè)備和工具

9、包括：地面設(shè)備主超短半徑分支水平井鉆井設(shè)備和工具包括：地面設(shè)備主要有一臺(tái)輸出功率為要有一臺(tái)輸出功率為11761176KWKW、額定壓力為額定壓力為844844MPaMPa的壓裂的壓裂泵，一臺(tái)常規(guī)修井機(jī)，一臺(tái)盤管車和地面測量儀器；井泵，一臺(tái)常規(guī)修井機(jī)，一臺(tái)盤管車和地面測量儀器；井下工具主要有水力破巖鉆頭、下工具主要有水力破巖鉆頭、ERWERW鉆管、擴(kuò)眼器、斜向鉆管、擴(kuò)眼器、斜向器及高壓導(dǎo)引和控制機(jī)構(gòu)等，并配有專門的測斜儀和射器及高壓導(dǎo)引和控制機(jī)構(gòu)等，并配有專門的測斜儀和射孔器等?？灼鞯?。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心11 加拿大的多分支井技術(shù)加拿大的多分支井技術(shù) 加拿大Tool

10、Master公司、Shell加拿大公司和Frac Master公司的一個(gè)分公司合作開發(fā)出一種預(yù)開窗分支井系統(tǒng)，并于1993年底研制出全尺寸樣機(jī)。1994年3月Shell加拿大公司在Midale油田首次使用該系統(tǒng)鉆成一口對稱雙分支井（10w2 井），采用裸眼完井。該系統(tǒng)由永久安裝在井眼內(nèi)的坐放、窗口段（帶襯管）、定方位注水泥段和可回收式斜向器及起下工具組成。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心12 法國的多分支井技術(shù) 在法國的Eschau油田，由Elf aquitain油氣公司于1984年開始在井深792米完井的一口多分支井（三個(gè)井眼，其中一口垂直井，兩口近水平井）每天產(chǎn)油24方。這

11、口井的產(chǎn)量是油田中普通井產(chǎn)量的5倍。 法國Elf公司開發(fā)出一種井下分支裝置，主要部件是一個(gè)三孔分眼器（根據(jù)需要可以是雙孔或多孔），每個(gè)孔眼直徑是63.5毫米。該分眼器隨直徑為244.5毫米的技術(shù)套管一起下入到油層上方某一深度，注水泥時(shí)技術(shù)套管與其一起封固。再將一種專用連通工具下入到分眼器上，對準(zhǔn)分支井眼后，用139.7毫米的立管柱將2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心13 立管柱將分眼器與地面連通，鉆具通過139.7mm立管柱下入，鉆成直徑為63.5mm的井眼。然后通過分眼器上方的引導(dǎo)鍵將連通工具和立管柱轉(zhuǎn)到其它孔眼上，鉆成第二和第三個(gè)分支。鉆完分支井眼后，將連通工具與立管柱起出，下

12、入直徑為50.8mm的割縫尾管完井。然后在244.5的技術(shù)套管內(nèi)下入直徑為73mm的油管和井下泵，使用一套采油裝置同時(shí)開采三個(gè)分支井眼。該裝置已成功地在Alsace地區(qū)的Eschau油田鉆成一口三分支井眼，其成本為周圍其它井的2倍，但產(chǎn)量則比其它井增加了5倍。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心14 英國的多分支井技術(shù)英國的多分支井技術(shù) 英國石油公司于1996年開發(fā)出一套用于分支井眼的井控技術(shù)。該公司提出了一套計(jì)算最大允許井涌量和井口最大允許壓力等井控參數(shù)的計(jì)算公式，編制出分支井井控設(shè)計(jì)樹，指出了分支井井控與常規(guī)井井控的不同及應(yīng)該特別注意的地方，給出了分支井井涌控制、井涌檢測的方法步

13、驟及關(guān)井和壓井程序，并進(jìn)行一口雙分支井井控實(shí)例演示。認(rèn)為分支井井控的主要難點(diǎn)在于應(yīng)該使用所有井眼中最薄弱地層計(jì)算井口最大允許壓力，如何判斷井涌是發(fā)生在正鉆分支井眼中還是在已鉆分支井眼中，長井段、小直徑、大角度的分支井眼通過產(chǎn)層時(shí)，2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心15 潛在的井涌即劇烈又危險(xiǎn)，在分支井眼起鉆時(shí)，抽吸壓力要比常規(guī)井眼高；當(dāng)鉆柱在正鉆分支井眼中而已鉆分支井眼又發(fā)生井涌時(shí)，因?yàn)椴荒芎芸斓匮h(huán)鉆井液壓井而使井控作業(yè)復(fù)雜化，在使用預(yù)開窗分支系統(tǒng)時(shí)，預(yù)留窗口往往是井控的最薄弱點(diǎn)。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心16 多分支井技術(shù)的發(fā)展趨勢多分支井技術(shù)的發(fā)展趨勢

14、根據(jù)分支井目前的應(yīng)用情況，其未來發(fā)展具有如下一些特點(diǎn)： 完善的分支井筒的連通性；解決主井筒與分支井筒的連接點(diǎn)受到的限制以及分支井對水泥封隔的需求問題；解決分支井重鉆時(shí)鉆頭的進(jìn)入問題；分支井系統(tǒng)可適應(yīng)新的對油井通道完井和修井的要求；鉆井液與分支井系統(tǒng)保持一致性；必須能對分支井筒全部或部分隔離，以控制生產(chǎn)流量；系統(tǒng)使用常規(guī)的成熟技術(shù)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心17 多分支井的主要類別和級別多分支井的主要類別和級別 1. 1.多分支井類型多分支井類型 隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，分支井眼的數(shù)量、方向以及與主井眼的連接方式也在不斷增加，形成了繁多的多分支井族。目前世界各國所采用的多分支井主

15、要有下列類型：2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心18 疊加式雙或三水平分支井：疊加式雙或三水平分支井：從一個(gè)主井眼在不同的層位向同一方向側(cè)鉆出兩個(gè)或三水平分支井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心192022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心20 反向雙分支井：反向雙分支井：從主井眼向兩個(gè)不同的方向側(cè)鉆出兩個(gè)水平井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心212022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心22 二維雙水平分支井（二維雙水平分支井（Y Y形多分支井）：形多分支井）：從一個(gè)主井眼在同一平面內(nèi)向不同的方向側(cè)鉆出二個(gè)水平井眼，由于其形狀像一個(gè)倒寫的

16、“ Y”，所以也稱Y形多分支井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心232022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心24 二維三水平分支井：二維三水平分支井：從主井眼在同一平面內(nèi)側(cè)鉆出三個(gè)水平分支井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心252022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心26 二維移位（二維移位（offsetoffset）四分支水平井：四分支水平井：是先鉆一水平井眼，再于水平井眼內(nèi)的氣個(gè)不同位置向同一方向側(cè)鉆出水平井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心272022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心28 二維反相四水平分支井（魚刺形水平分支

17、二維反相四水平分支井（魚刺形水平分支井）：井）：是先鉆一個(gè)水平井眼，然后在水平井眼的不同位置側(cè)鉆出3段方向相反的水平井眼，因其形狀象魚刺，所以又叫魚刺形多分支水平井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心292022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心30 疊加疊加/ /定向三分支水平井（定向三分支水平井（U U形井）：形井）：是先鉆一水平或定向井眼，再在水平或定向井眼的不同位置側(cè)鉆出2段水平井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心312022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心32 輻射狀四分支水平井：輻射狀四分支水平井：是從一個(gè)主井眼向不同方向和不同的層位側(cè)鉆出4個(gè)

18、水平或定向井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心332022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心34 由垂直主井眼側(cè)鉆的輻射狀三分支井：由垂直主井眼側(cè)鉆的輻射狀三分支井：主要特點(diǎn)是保留了直井眼，井組實(shí)際上是由直井眼和3段側(cè)鉆的分支井眼組成。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心352022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心36 疊加輻射狀四分支井：疊加輻射狀四分支井：是在不同的層位從垂直主井眼分別側(cè)鉆4個(gè)水平井眼。這種井多用于重油開發(fā)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心372022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心38 多分支井按造斜半徑造斜半徑分為

19、四類：長半徑分支井；中半徑分支井；短半徑分支井；超短半徑分支井。以上四類分支井，短半徑分支井應(yīng)用最廣泛。 多分支井按井眼軌跡井眼軌跡分為四類：主井筒為直井的雙分支井；主井筒為直井的三分支井；主井筒為水平井的三分支井；主井筒為水平井的梳齒狀分支井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心39 多分支井的整體幾何形狀可分為三類：平面型多分支井的整體幾何形狀可分為三類：平面型（指在水平面上）、層疊型（指在垂直平面上）（指在水平面上）、層疊型（指在垂直平面上）和層疊平面型。對于復(fù)雜的構(gòu)型可給一個(gè)形象和層疊平面型。對于復(fù)雜的構(gòu)型可給一個(gè)形象名詞加以描述，如名詞加以描述，如“ “ 魚脊型魚脊型”（如

20、魚骨狀形）、（如魚骨狀形）、“ “ 星型星型”、“ “ Y Y字型字型”、“ “ 雞爪型雞爪型”、“ “ 魚魚尾紋型尾紋型”等。其命名方法是：井眼幾何形態(tài)加等。其命名方法是：井眼幾何形態(tài)加分支井筒數(shù)量。如層疊式三筒分支水平井、平分支井筒數(shù)量。如層疊式三筒分支水平井、平面式反向雙筒分支水平井等。面式反向雙筒分支水平井等。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心40 多分支井完井系統(tǒng)的分級 （TAML分級系統(tǒng)） 1997年春，在英國Shell勘探與開發(fā)公司的主持下“多分支井技術(shù)進(jìn)步（TAML）”論壇于1997年春季在蘇格蘭的阿伯丁舉行，來自世界主要大油公司和專業(yè)服務(wù)公司（BP、Chevron

21、、Esso 、Maersk、Mobil 、Norsk、Phillips、Shell、Exxon、Statoil、Texaco、Total等）的多分支井技術(shù)專家按復(fù)雜性和功能性建立了TAML（Technology Advancment Multi Laterals）分級體系，即1-6級和6S級，用來評價(jià)多分支井的連接性、連通性和隔離性，目的是共享各伙伴公司在世界各地的多分支井經(jīng)驗(yàn)，并為多分支井的發(fā)展提出了一個(gè)較為統(tǒng)一的方向。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心41 一級完井 裸眼側(cè)鉆或無支撐連接，主井筒和分支井筒全部裸眼完井。一級完全不能滿足“三性”要求，早期完成的多分支井基本上都采

22、用這種完井方式。不對各產(chǎn)層分隔，也不能對層間壓差進(jìn)行任何處理。主要應(yīng)用在較堅(jiān)硬、穩(wěn)定的地層中。分支井是采用標(biāo)準(zhǔn)鉆井方法鉆出的，沒有提供機(jī)械支承或水力封隔，也很少或沒有完井設(shè)備。不需要磨銑套管，不需要回收造斜器，不需要下襯管和注水泥，也不需要安裝生產(chǎn)控制設(shè)備。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心42 這種完井方法的優(yōu)點(diǎn)是：裸眼井段不使用套管從而節(jié)約成本，并且鉆進(jìn)作業(yè)簡便。它的缺點(diǎn)是：由于無套管支撐，不能提供足夠的井壁穩(wěn)定性。不能控制生產(chǎn)，只能合采，不能有選擇地關(guān)井；沒有可靠的系統(tǒng)保證在將來重返各個(gè)井眼的能力。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心432022-4-16中國石油集

23、團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心44 二級完井 主井眼下套管并注水泥，分支井裸眼或只下篩管而不注水泥。主-分井筒連接處保持裸眼或可能的話在分支井段使用“脫離式”篩管（drop-off liner），即只把篩管（襯管）放入分支井段中而不與主井筒套管進(jìn)行機(jī)械連接，也不注水泥。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心45 在主井筒套管完井并根據(jù)需要采取增產(chǎn)措施后，可將永久性定向封隔器安裝在設(shè)計(jì)的造斜點(diǎn)下面，為將來的再進(jìn)入作業(yè)提供方向和深度上的控制。然后將造斜器下入封隔器中，并朝向預(yù)定的造斜方向。接下來銑去套管壁并鉆分支井。一旦分支井鉆至預(yù)定深度，取出造斜器，并根據(jù)油井的要求，采用不同的完井方法。 第一種方法

24、是在定向封隔器和位于側(cè)鉆點(diǎn)上方的第二封隔器之間裝一滑套，利用滑套開口對雙分支井進(jìn)行混合開采?？商峁┲骶仓渭吧a(chǎn)控制，而且也可以任一支井眼單獨(dú)生產(chǎn)。如果下部分支井開始衰竭或出水，可以在下面的封隔器中安裝堵塞裝置以關(guān)閉下面的井眼。如果需要關(guān)閉上面的分支井，可以簡便地將滑套轉(zhuǎn)換到關(guān)閉位置。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心46 另一種形式是下入一中空斜向器，并通過套管出口窗在上部分支井筒下入割縫襯管。這種用中空斜向器完井的最大優(yōu)點(diǎn)，是在附加費(fèi)用最小時(shí)提供了在分支井窗口處的機(jī)械支撐。然而，這種方法不能重返，并且必須混合開采，也不能關(guān)閉任一分支井生產(chǎn)。也可使用一個(gè)割縫襯管對下部井段進(jìn)行完

25、井，這種作法不僅降低了井段坍塌的可能性，而且還可以進(jìn)入下部生產(chǎn)井段。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心472022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心48 三級完井 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。提供了連通性和可及性。分支井襯管通過襯管懸掛器或其它鎖定系統(tǒng)固定在主井眼上，但不注水泥。主-分井筒連接處沒有水力整體性或壓力密封，但有主-分井筒的可及性。三級完井可用快速連接系統(tǒng)為分支井和主井眼提供機(jī)械連接，為不穩(wěn)定地層提供高強(qiáng)度支撐。三級完井還可用預(yù)鉆孔的襯管或割縫襯管。這種完井方法較廉價(jià)，操作也相當(dāng)簡單，在北海已得到驗(yàn)證，目前正應(yīng)用于深水海底井中。2022

26、-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心492022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心50 對于三級完井的分支井一般有三種完井選擇：第一種是下入一種中空的轉(zhuǎn)向器并固定在定向封隔器之上，然后下入割逢襯管并通過懸掛器掛在主井筒上。使用割逢襯管和這種中空的轉(zhuǎn)向器時(shí)，只能進(jìn)行混合采油。 第二種完井方式不需要使用中空的轉(zhuǎn)向器，而使用一種帶有彎接頭襯管組合，在井口進(jìn)行操作以使割逢襯管進(jìn)入分支井筒。接下來通過尾管懸掛器掛在主井筒中。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心51 第三種三級完井方式可以選擇Baker公司的HOOK襯管懸掛系統(tǒng)進(jìn)行完井，這種系統(tǒng)可以使井下工具再進(jìn)入分支井筒和主井筒。HO

27、OK襯管懸掛系統(tǒng)主要由一段帶有預(yù)制窗口的套管接頭、內(nèi)置的用于再進(jìn)入的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和一個(gè)能夠掛在預(yù)制窗口下面的掛鉤，這個(gè)掛鉤能夠使襯管掛在開窗窗口上面。再進(jìn)入是通過使用分支井筒的再進(jìn)入模塊或主井筒的再進(jìn)入模塊來作為油管或撓性管下部組合來實(shí)現(xiàn)的。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心52 四級完井 主井眼和分支井眼都在連結(jié)處下套管并注水泥，這就提供了機(jī)械支撐連接，但沒有水力的整體性。事實(shí)上分支井的襯管是由水泥固結(jié)在主套管上的。這一最普通的側(cè)鉆作業(yè)盡管使用了套管預(yù)銑窗口裝置，但仍取決于造斜器輔助的套管窗口磨銑作業(yè)。分支井襯管與主套管的接口界面沒有壓力密封，但是主井眼和分支井都可以全井起下進(jìn)入。這

28、種系統(tǒng)雖復(fù)雜和風(fēng)險(xiǎn)高且仍處于發(fā)展階段，但是在全世界范圍內(nèi)的多分支井完井中已獲成功。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心532022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心54 五級完井 具有三級和四級分支井連接技術(shù)的特點(diǎn)，還增加了可在分支井襯管和主套管連接處提供壓力密封的完井裝置。主井眼全部下套管且連接處是水力隔離。從主井眼和分支井眼都可以進(jìn)行側(cè)鉆?？梢酝ㄟ^在主套管井眼中使用輔助封隔器、套筒和其它完井裝置來對分支井和生產(chǎn)油管進(jìn)行跨式連接（Straddle）以實(shí)現(xiàn)水力隔離。五、六級完井的分支井具有水力隔離、連通性和可及性特點(diǎn)。多分支井技術(shù)的最難點(diǎn)是高壓下的水力隔離和水力整體性。2022

29、-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心552022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心56 六級完井 連接處壓力整體性-連接部壓力與井筒壓力一致，是一個(gè)整體性壓力，可通過下套管取得，而不依靠井下完井工具。六級完井系統(tǒng)在分支井和主井筒套管的連接處具有整體式壓力密封。耐壓力密封的連接部是為獲得整體密封特征或金屬整體成型或可成型而設(shè)計(jì)。 六級完井系統(tǒng)是通過特殊套管來實(shí)現(xiàn)分支連接處的機(jī)械連續(xù)性和封隔性。6級完井和5級完井最顯著的區(qū)別是：無金屬碎屑；風(fēng)險(xiǎn)性?。皇┕ず唵?；施工順序從上到下。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心572022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心58 6S級完井 主

30、井筒和各分支井筒全部下套管（尾管）固井完成，實(shí)現(xiàn)了連接性；用開窗、切斷、預(yù)制窗口的不同方法解決了貫通性；用在主井筒中裝多油管分流頭解決了分采問題。這種系統(tǒng)滿足了“三性”的要求。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心592022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心60 分支井的應(yīng)用范圍及特點(diǎn) 分支井的目的是：強(qiáng)化采油、提高鉆井效率、提高采收率（尤其是枯竭層）、轉(zhuǎn)移開采層位。分支井可應(yīng)用于多種油藏條件： 薄產(chǎn)層、油藏面積小或分隔性油藏。如果對油藏的認(rèn)識(shí)比較充分，就可從一個(gè)主井筒中采割多個(gè)油塊，這比對各個(gè)油藏塊分別鉆垂直井更經(jīng)濟(jì)； 低滲透率非均質(zhì)地層； 裂縫性油藏以及在形成強(qiáng)烈的水錐、氣錐

31、條件下的底水油藏和海上油田； 可以應(yīng)用于高粘度油藏和水淹層、天然瀝青油藏2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心61n對于多層油藏，夾層為致密巖層，垂直滲透率極低，且各小層非常薄，可采用分支井的方式，側(cè)鉆出一系列的泄油井筒，各分支井筒相互平行，形成一簇井筒，可大幅度提高采油速度。n在油層中能極大地增加地層的裸露程度及驅(qū)油面積，在裂縫性油藏中能增加切割和驅(qū)排不同裂縫系統(tǒng)的概率。n分支井可以橫切透鏡體油藏。利用分支井技術(shù)，可從一個(gè)主井筒開發(fā)很多個(gè)透鏡體油層。n經(jīng)仔細(xì)計(jì)劃的側(cè)向分支井可以在具有很強(qiáng)的導(dǎo)向的油藏中提高勘探搜索服務(wù)（即探尋單一方向上的天然裂縫和高滲透層），在這種條件下，經(jīng)過認(rèn)真設(shè)計(jì)

32、，可提高采收率。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心62 可將原先已完成的井作為注入井，新鉆的分支井作為生產(chǎn)井，或采用相反的方式。如果將分支井作為注入井，可以優(yōu)化壓力控制，并提高波及效率。 對油藏進(jìn)行水驅(qū)時(shí)，常常是低產(chǎn)層被波及前高產(chǎn)層見水。在此情況下可以在每個(gè)注入?yún)^(qū)鉆一個(gè)分支，并根據(jù)每一層的地層性質(zhì)調(diào)整分支的長度。這樣，通過水平注人井對水平生產(chǎn)井驅(qū)油，可產(chǎn)生直線驅(qū)動(dòng)，而不是徑向驅(qū)油模式。 油藏具有兩種天然裂縫形式，一口水平井只能與其中一個(gè)方向正交。采用相互交叉的分支井筒，這種正交方式可提高驅(qū)替效率。 進(jìn)行海上鉆井時(shí)，鉆井?dāng)?shù)量受鉆槽的限制，利用多分支井則可以開發(fā)其它油塊而不需占用新的平

33、臺(tái)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心63 多分支井設(shè)計(jì)方法多分支井設(shè)計(jì)方法 多分支井利用的是定向井和水平井鉆井技術(shù)，但其復(fù)雜程度要高于定向井和水平井。另外，多分支井又分為側(cè)鉆井和新鉆井。側(cè)鉆井是指從現(xiàn)有井中側(cè)鉆多分支井，而新鉆井是指以某種類型分支井為完井目的鉆一新井。無論是側(cè)鉆井還是新鉆井，鉆井設(shè)計(jì)都是多分支井鉆井的重要環(huán)節(jié)。Sperry-Sun公司在設(shè)計(jì)多分支井時(shí)主要采用了下述方法：2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心64 多學(xué)科工作組法：經(jīng)驗(yàn)表明，一旦油層或井場選定后，在油井設(shè)計(jì)的早期階段就應(yīng)該采用多學(xué)科方法。多學(xué)科工作組。該工作組包括了作業(yè)公司的鉆井、完井、油藏和

34、后勤人員，還包括定向鉆井服務(wù)公司、固井公司、鉆井液公司和鉆井承包商。及時(shí)互通情況最重要，因此要定期召開設(shè)計(jì)和評價(jià)會(huì)議。 結(jié)構(gòu)的選擇：要在大量評價(jià)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上作出鉆多分支井的決定，包括考慮技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)可行性以及所存在的風(fēng)險(xiǎn)。通常，應(yīng)通過仔細(xì)分析或用可靠的情況預(yù)測來選擇最佳的油井結(jié)構(gòu)。如果獨(dú)立分析，多分支井的產(chǎn)能很難達(dá)到各分支井產(chǎn)量的總和。必須能識(shí)別和控制油井結(jié)構(gòu)所存在的固有風(fēng)險(xiǎn)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心65 選擇完井系統(tǒng)選擇完井系統(tǒng)：一旦選定用多分支井鉆井方法鉆井后，就必須考慮最佳鉆井和完井系統(tǒng)。其評價(jià)過程包括幾個(gè)步驟，其中包括下列要考慮的問題：1.主井眼和分支井眼的下

35、套管和固井要求；2.綜合要求，如防砂、液壓密封和機(jī)械回接等；3.水平井眼和主井眼的側(cè)鉆要求；3.隔離和液流控制要求；4.現(xiàn)有的鉆井和完井系統(tǒng)要達(dá)到所要求的規(guī)范，以及適合井下惡劣環(huán)境的金屬條件及鉆井和完井系統(tǒng)的配伍性；5.當(dāng)局對生產(chǎn)的要求，諸如對不同儲(chǔ)層的合采能力等。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心66 技術(shù)問題技術(shù)問題：大多數(shù)多分支井在用下套管和回接方式與主井眼連接時(shí)都使用了預(yù)銑窗口的套管短節(jié)。 在設(shè)計(jì)主井眼和水平井眼的軌跡時(shí)要考慮下列因素：開窗短節(jié)應(yīng)下在不低于20m長的切線段，以避免對造斜器施加任何彎曲力或在水平連接段安裝完井設(shè)備。如果要下多個(gè)開窗短節(jié)，那么，在設(shè)計(jì)時(shí)每個(gè)開窗短

36、節(jié)間應(yīng)留出一根套管長的空間，以避免發(fā)生任何碰撞問題。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)限制主井眼的狗腿嚴(yán)重度，以避免在下套管時(shí)所施加的力過多地集中在開窗短節(jié)上。推薦的最大狗腿嚴(yán)重度為15o/30m。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免主井眼以45度65度井斜角在設(shè)計(jì)深度與水平井眼連接，。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心67 水平分支井眼從主井眼的高邊以0度30度井斜角向左或右鉆分支井眼，以避免鉆屑積聚在井眼的低邊，從而引發(fā)事故。由于在井底鉆具組合從窗口起出之前不允許鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)，所以要仔細(xì)地設(shè)計(jì)水平井眼的軌跡，這樣可防止造斜器表面對MWD造成損壞。離開造斜器后要限制井眼的狗腿嚴(yán)重度，以避免在下水平尾管或生產(chǎn)測井儀需要要進(jìn)行側(cè)鉆。推薦

37、的狗腿嚴(yán)重度為10o20o/30m。如果設(shè)計(jì)是垂直井段下開窗短節(jié)，那么應(yīng)考慮留一段小角度的井段以便使用重力高邊導(dǎo)向工具給窗口定方位而不用昂貴的陀螺儀。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心68 多分支井的設(shè)計(jì)原則多分支井的設(shè)計(jì)原則 適合開采單一油藏的分支井：對于單一油層，如果鉆反向雙分支井，一般先鉆上傾方向分支。不過如果下傾方向生產(chǎn)潛能較高，則先鉆下傾方向分支，這樣可以在因?yàn)槟撤N原因而無法鉆上傾方向分支井時(shí)，將產(chǎn)量損失降至最低。 適合于多產(chǎn)層油藏開采的分支井：對于多個(gè)油藏的開采，可采用上、中、下分布的多個(gè)分支的水平井組，也可采用反向多層分布的分支方式，或在同一直井中把成排的分支鉆至不同

38、的生產(chǎn)層，這取決于完井的要求。一般先鉆上層分支井，這樣可沿井筒低邊進(jìn)行側(cè)鉆，工藝較簡便。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心69 適合于塊狀油藏的分支井：在雜亂無章地分布著高產(chǎn)層的塊狀油藏、在縱向裂縫發(fā)育的油氣藏或在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，能否提高原油產(chǎn)量和采收率的決定因素是分支井筒的數(shù)量，最好的辦法是以眾多的分支井筒密集地（相互間隔308Om）貫穿生產(chǎn)層整個(gè)厚度。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心70 多分支井的設(shè)計(jì)原則多分支井的設(shè)計(jì)原則 鉆柱設(shè)計(jì)原則：最大限度地降低扭矩和摩阻。鉆柱具有較高的抗拉強(qiáng)度，可采用鋼級為S135的鉆桿。直井段應(yīng)有一定數(shù)量的加重鉆桿，保證在定向鉆進(jìn)

39、時(shí)能施加鉆壓，克服井眼摩阻。采用無磁抗壓鉆桿代替無磁鉆鋌，最大限度地降低MWD鉆鋌接頭以及井下馬達(dá)的彎曲應(yīng)力。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心71 鉆井液設(shè)計(jì)原則：除一般井眼鉆井液設(shè)計(jì)所考慮的問題外，多分支井的鉆井液設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到先鉆出的分支井眼由于在鉆井液中浸泡時(shí)間長，可能發(fā)生較嚴(yán)重的油層損害及井眼坍塌等問題，因此除合理選擇與地層相配伍的鉆井液體系外，還必須在分支井眼完井后注入專門配置的與地層配伍的完井液，替換出原鉆井液，然后再施工下一個(gè)分支井眼。在施工中還要充分考慮油層保護(hù)及井壁穩(wěn)定問題。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心72 完井方式設(shè)計(jì)原則：多分支井眼的完井方

40、式有四種類型：裸眼完井、割縫襯管（或預(yù)封隔篩管）完井、尾管完井和回接完井管柱完井。設(shè)計(jì)原則為： 完井管柱的最大有效直徑應(yīng)小于主井眼套管柱的最小內(nèi)徑。計(jì)算設(shè)計(jì)套管柱的扭矩和摩阻時(shí)，應(yīng)附加一定的安全系數(shù)，一般附加值為25。要考慮地溫梯度的變化，防止井下高溫造成管柱密封件的損壞、影響其密封效果。對于異常高溫地層，應(yīng)選用特殊的耐高溫材料。泥漿性能的優(yōu)化和井眼清潔是確保完井管柱順利下入的關(guān)鍵。完井管柱設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮修井作業(yè)時(shí)分支井眼的再進(jìn)入問題，這是確保多分支井有效開采的關(guān)鍵。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心73 井控設(shè)計(jì)原則：分支井水平段宜采用欠平衡鉆井技術(shù)，以保護(hù)產(chǎn)層。為確保安全鉆進(jìn)，一

41、般在防噴器組頂端加裝旋轉(zhuǎn)頭。此外，地面上還應(yīng)安裝一套相關(guān)設(shè)備，以分離液、氣和固相。分支井控設(shè)計(jì)具有特殊性，集中體現(xiàn)在它是一個(gè)多井眼多壓力系統(tǒng)，與普通水平井相比，增大了復(fù)雜程度和控制難度。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心74 鉆機(jī)設(shè)計(jì)原則：大鉤負(fù)荷和套管性能；泥漿泵功率（供清洗井筒和驅(qū)動(dòng)井下工具用）；鉆臺(tái)底座高度應(yīng)適合特殊設(shè)備的要求（如旋轉(zhuǎn)防噴器）；柴油機(jī)-電驅(qū)動(dòng)（供泵和轉(zhuǎn)盤操作）；前人鉆井的經(jīng)驗(yàn)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心75 多分支井的井眼軌跡設(shè)計(jì)多分支井的井眼軌跡設(shè)計(jì) 要根據(jù)三維油藏模型來設(shè)計(jì)井眼軌跡，必須勾劃出油藏的幾何特性、確定最大應(yīng)力的方向和對油氣的

42、流動(dòng)控制要求。同時(shí)，根據(jù)油藏特性和井眼軌跡預(yù)測油井產(chǎn)量，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。 一旦確定了在油藏中一系列分支的軌跡，接著設(shè)計(jì)連通油藏與地面的軌跡方式。對于分支井來說，主井筒的軌跡應(yīng)盡量簡單，以保證鉆井完井順利進(jìn)行，并使主井筒與分支井眼之間有良好的連通性?？梢詫χ骶策M(jìn)行整體最優(yōu)設(shè)計(jì)，也可對現(xiàn)存的井眼進(jìn)行側(cè)鉆，設(shè)計(jì)合適的側(cè)鉆軌跡。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心76 在一口多分支井中，分支井簡與主井筒的匯合處的井筒也可以是垂直的、傾斜的或水平的，各分支共有的井口位于產(chǎn)層上部或有一定的水平位移。 實(shí)踐證明，應(yīng)用水平井技術(shù)提高了采油量。而采用分支井技術(shù)則進(jìn)一步提高了產(chǎn)量，并降低了風(fēng)險(xiǎn)。要對分

43、支井作有效的計(jì)劃，需要大量的油藏知識(shí)，尤其需要注意的是，井眼軌跡本質(zhì)上都是三維的，因此需要對油藏作三維描述，這樣才能對井筒作出合理的計(jì)劃，并確定適當(dāng)?shù)木碓O(shè)計(jì)目標(biāo)。在分支井筒設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定主井筒的軌跡和井口的位置。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心77 首先根據(jù)產(chǎn)層的性質(zhì)確定最優(yōu)的分支軌跡，然后估計(jì)產(chǎn)能、對具有相似產(chǎn)能或壓力的井筒分組、設(shè)計(jì)主井筒并聯(lián)接分支井組井段、設(shè)計(jì)從主井筒至地面的井眼軌跡，最后預(yù)測產(chǎn)能并評價(jià)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。最重要的因素就是獲得最優(yōu)產(chǎn)能的軌跡形式，當(dāng)然，這和油藏的性質(zhì)是緊密相聯(lián)系的。各向異性在設(shè)計(jì)叢式分支井筒方位和間距的重要性。進(jìn)行水力壓裂時(shí)，主應(yīng)力的方向是至

44、關(guān)重要的因素。水力壓裂面的方向總是與最小應(yīng)力方向平行。如果井深在300 600m以下，上覆巖石的壓應(yīng)力往往超過巖石層面上的應(yīng)力。因此，水力壓裂的方向主要沿垂直方向，并在一定程度上受巖石層面上的應(yīng)力差影響。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心78 如果確定了最優(yōu)的井眼軌跡，進(jìn)一步可確定井的間距和位置，與其它類型的井相比，分支井可允許較近的分支間距。在海上鉆井時(shí)，由于平臺(tái)槽數(shù)量有限；或在陸上鉆井時(shí)，環(huán)境污染面積應(yīng)盡量??；或油層深度大，或要求較大的位移；進(jìn)行分支鉆井的經(jīng)濟(jì)可行性就大。因此應(yīng)認(rèn)真考慮分支井的特殊意義。 對于區(qū)域性延伸的油藏，含薄的或厚的砂巖，存在底水或氣頂，如果分支間距小，則

45、提高累積采油量和采收率與鉆井、完井成本的增加相矛盾。針對這一問題，可應(yīng)用凈現(xiàn)值分析來確定最優(yōu)的井筒間距、水平段長度和分支個(gè)數(shù)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心79 如果砂巖層相互分隔，可根據(jù)實(shí)際情況讓每一個(gè)分支進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)目的層。也可設(shè)計(jì)成單個(gè)井眼，穿過多個(gè)目的層。如果某一個(gè)分支侵入非油氣流體，就會(huì)阻礙油氣通道，分支井就增加了非油氣成分侵人的機(jī)會(huì)。在復(fù)雜的分支井筒體系中，在比較長的井段內(nèi)封隔非生產(chǎn)性流體是相當(dāng)困難的。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心80 多分支井鉆井對鉆井液的要求多分支井鉆井對鉆井液的要求 在多分支井鉆井過程中，出現(xiàn)的許多問題如井眼凈化差、扭矩和阻

46、力大、沉砂、粘卡、井眼不穩(wěn)定、井漏、地層損害、固井質(zhì)量差、測井困難等都與鉆井液有關(guān)。 由于分支井一般為小井眼、定向井和水平井的結(jié)合，因此，分支井對鉆井液的要求可概括為：井眼穩(wěn)定性好，不能造成井壁坍塌；攜帶巖屑能力強(qiáng)，不會(huì)使固相顆粒嚴(yán)重沉積；漏失的可能性低，不能造成地層損害、卡鉆等；潤滑性好，減少鉆柱扭矩和阻力；無污染；低固相；強(qiáng)抑制性，即抑制地層造漿，穩(wěn)定井眼性能等。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心81 選擇鉆井液性能時(shí)應(yīng)考慮的問題選擇鉆井液性能時(shí)應(yīng)考慮的問題 鉆井液的流變性：要求在高流速、低粘度和紊流條件下有利于井眼凈化，在低剪切速率條件下，提高鉆井液的粘度有利于巖屑運(yùn)移，當(dāng)井

47、眼中已經(jīng)形成巖屑床后，紊流加機(jī)械擾動(dòng)可能是解決沉積層的唯一方法。 失水：控制失水可減少壓差卡鉆，維持井眼穩(wěn)定和最小的地層損害，特別在分支井中，失水量的大小由地層滲透率、礦物成分和壓差所決定。 潤滑性能：提高井眼的潤滑性，降低摩阻系數(shù)，從而降低摩阻力，對分支井鉆井非常重要。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心82 鉆井液體系鉆井液體系 1. 1. 低密度、高油水比的油基鉆井液：由于產(chǎn)層可能是由于產(chǎn)層可能是枯竭層，所以必須采用最低鉆井液密度。由于不能奢枯竭層，所以必須采用最低鉆井液密度。由于不能奢望通過射孔來穿透損害層，所以要把濾失侵入控制到望通過射孔來穿透損害層，所以要把濾失侵入控制到

48、最低程度。在投產(chǎn)前，第一口水平分支井眼要閑置一最低程度。在投產(chǎn)前，第一口水平分支井眼要閑置一段時(shí)間，所以不需要良好的熱穩(wěn)定性泥餅，但也需要段時(shí)間，所以不需要良好的熱穩(wěn)定性泥餅，但也需要在不用機(jī)械清除方法的情況下就能清除這些泥餅。在在不用機(jī)械清除方法的情況下就能清除這些泥餅。在考慮了上述問題之后，英國阿科公司決定在北海的考慮了上述問題之后，英國阿科公司決定在北海的PickerillPickerill油田打多分支井時(shí)使用低密度、高油水比的油田打多分支井時(shí)使用低密度、高油水比的油基鉆井液，每桶鉆井液中含油基鉆井液，每桶鉆井液中含6060磅大理石橋堵劑，但磅大理石橋堵劑，但不加粗纖維等堵漏劑。這口多分

49、支井完井后增加了不加粗纖維等堵漏劑。這口多分支井完井后增加了2.82.8億方的天然氣可采儲(chǔ)量，產(chǎn)量達(dá)億方的天然氣可采儲(chǔ)量，產(chǎn)量達(dá)5757萬方。萬方。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心83 2. 2. 打開油層鉆井液打開油層鉆井液：打開油層鉆井液是近年來從各種鉆井液中優(yōu)選出來專門用于鉆水平井的鉆井液。主要選擇的是顆粒鹽鉆井液、顆粒碳酸鈣鉆井液以及MMH/碳酸鈣鉆井液。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心84 多分支井的鉆井技術(shù)多分支井的鉆井技術(shù) 1.1.分支井的側(cè)鉆方法分支井的側(cè)鉆方法 1.1 1.1 裸眼側(cè)鉆方法裸眼側(cè)鉆方法 邊鉆進(jìn)邊造斜分支：邊鉆進(jìn)邊造斜分支：在主井筒中

50、下入技術(shù)套管并固井后，利用常規(guī)造斜和穩(wěn)斜鉆具組合沿設(shè)計(jì)方向鉆出一口水平井（第一翼）。然后準(zhǔn)備在該水平井造斜段某點(diǎn)的井筒低邊側(cè)鉆另一口水平井（第二翼），有以下四種側(cè)鉆方法：在井筒低邊先降斜然后再增斜；直接向下劃眼，然后再造斜；采用穩(wěn)斜鉆具組合在第一翼分支井造斜點(diǎn)處向不同方向造斜；采用增斜鉆具組合在第一翼分支井造斜點(diǎn)處向不同的方向造斜。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心85 2.2.預(yù)先使井筒偏斜直接分支：預(yù)先使井筒偏斜直接分支：在鉆進(jìn)分支井筒之前，借助于長的和剛性的下部鉆井工具或借助于具有側(cè)面和端面切削齒的專門切削裝置使井筒分支。該方法較經(jīng)濟(jì)，但只有在井徑符合所應(yīng)用的巖石破碎工具且在

51、穩(wěn)定的巖層里時(shí)才可應(yīng)用。 借助于長的剛性的下部鉆井工具鉆井時(shí)，推薦主井筒在這個(gè)位置上有井斜。用銑刀鉆進(jìn)時(shí)，必須使工具長時(shí)間在一個(gè)位置上旋轉(zhuǎn)，目的是在平放的井壁上形成慢慢軸向鉆進(jìn)的凹槽。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心86 該方法最容易在鉆井工具由大直徑向小直徑轉(zhuǎn)換位置上實(shí)現(xiàn)。在鉆進(jìn)推薦的分支井筒位置之前，用大直徑的巖石破碎工具鉆主井筒，然后過渡到小直徑的巖石破碎工具。 這種方法在前蘇聯(lián)進(jìn)行了應(yīng)用，不僅應(yīng)用于鉆井工具由大直徑轉(zhuǎn)化成小直徑，而且還應(yīng)用于同一直徑的巖石破碎工具鉆井。實(shí)踐證明，在鉆進(jìn)分支井筒上消耗的時(shí)間與普通井相比沒有增加，其主要優(yōu)點(diǎn)是它與固定模形器鉆井相比，減少了發(fā)生事

52、故的概率，從而具有較高的可靠性。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心87 （3 3）利用插入式斜向器側(cè)鉆分支井眼）利用插入式斜向器側(cè)鉆分支井眼 先鉆主井筒，下入套管并固井，將插人式可回收斜向器下到井底，然后側(cè)鉆分支井井眼，待完成第一翼分支井眼后，起出斜向器，再用相同的方法側(cè)鉆第二翼分支井眼，重復(fù)上述方法可鉆多個(gè)分支井眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心88 （4 4）建立人工井底）建立人工井底 在側(cè)鉆分支井眼之前可打一水泥塞，然后利用斜向器側(cè)鉆分支井眼。目前國外打水泥塞有兩種基本方法：金屬水力-機(jī)械塞，這個(gè)方法最普通，速度最快，而且最經(jīng)濟(jì)；用小碎石、礫石、砂子或粘性物質(zhì)

53、充填井。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心89 1. 2.套管段銑或套管開窗側(cè)鉆分支井眼套管段銑或套管開窗側(cè)鉆分支井眼 利用老井側(cè)鉆多分支井是最有前景的，可用來開采剩余油，對老油田的后期開發(fā)特別有效。套管段銑是側(cè)鉆分支的首要工作，一旦確定了造斜點(diǎn)，可采用兩種方法：第一種為套管成段段銑法，先磨銑掉一段套管，在造斜點(diǎn)打一水泥塞，然后從水泥塞處側(cè)鉆出去；另一種方法是在套管內(nèi)的造斜點(diǎn)下一斜向器，在套管內(nèi)的一側(cè)磨銑開窗，稱為套管開窗法。在套管開窗法中，根據(jù)下封隔器和斜向器方法的不同，可分為常規(guī)套管開窗法和改進(jìn)型套管開窗法。常規(guī)套管開窗法用鉆桿或油管下封隔器，而改進(jìn)型套管開窗法是用電纜下入封隔

54、器，但也可以用鉆桿或油管下井坐封。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心90 段銑所用的工具為膨脹型銑刀，其典型的井底鉆具組段銑所用的工具為膨脹型銑刀，其典型的井底鉆具組合包括帶穩(wěn)定器的段銑刀、導(dǎo)向銑刀、噴嘴短節(jié)、鉆合包括帶穩(wěn)定器的段銑刀、導(dǎo)向銑刀、噴嘴短節(jié)、鉆頭短節(jié)、鉆鋌、震擊器和加重鉆桿。所用銑刀為一種頭短節(jié)、鉆鋌、震擊器和加重鉆桿。所用銑刀為一種水力作用工具，用以切除整個(gè)套管環(huán)。下井前用鋼絲水力作用工具，用以切除整個(gè)套管環(huán)。下井前用鋼絲繩把銑刀捆住，銑刀下到預(yù)定位置后，先用泵壓打開繩把銑刀捆住，銑刀下到預(yù)定位置后，先用泵壓打開銑刀，由鉆桿驅(qū)動(dòng)銑刀切割套管。一旦銑穿套管，給銑刀，由

55、鉆桿驅(qū)動(dòng)銑刀切割套管。一旦銑穿套管，給銑刀施加鉆壓，就可開始銑割套管。段銑是最常用的銑刀施加鉆壓，就可開始銑割套管。段銑是最常用的一種磨銑技術(shù)，通過轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)和動(dòng)力水龍頭兩種方式一種磨銑技術(shù)，通過轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)和動(dòng)力水龍頭兩種方式可完成這種作業(yè)，對于可完成這種作業(yè)，對于5-1/2 5-1/2 inin以下套管的井，推薦以下套管的井，推薦使用動(dòng)力水龍頭，以免段銑扭矩超過鉆柱的強(qiáng)度。使用動(dòng)力水龍頭，以免段銑扭矩超過鉆柱的強(qiáng)度。 2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心91 在老井內(nèi)使用開窗磨銑技術(shù)進(jìn)行側(cè)鉆可減少起在老井內(nèi)使用開窗磨銑技術(shù)進(jìn)行側(cè)鉆可減少起下鉆次數(shù)，還可以降低需要磨銑掉的金屬量，下鉆次數(shù)

56、，還可以降低需要磨銑掉的金屬量，也減少了井內(nèi)需要排除的金屬屑量，其基本也減少了井內(nèi)需要排除的金屬屑量，其基本方法為：用鋼纜下入一個(gè)改型的永久性封隔方法為：用鋼纜下入一個(gè)改型的永久性封隔器，確定封隔器的導(dǎo)向鍵方位，從而可以在器，確定封隔器的導(dǎo)向鍵方位，從而可以在斜向器下井之前就定好方位；在封隔器內(nèi)下斜向器下井之前就定好方位；在封隔器內(nèi)下入并錨定一個(gè)永久性套管斜向器；首先使用入并錨定一個(gè)永久性套管斜向器；首先使用一個(gè)起步磨銑器，然后下入一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的一個(gè)起步磨銑器，然后下入一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的金剛石快速磨銑具和橢圓形銑具來完成開窗金剛石快速磨銑具和橢圓形銑具來完成開窗工作，再用幾個(gè)銑具擴(kuò)銑并延長所開的窗

57、口，工作，再用幾個(gè)銑具擴(kuò)銑并延長所開的窗口，最后用常規(guī)的鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)。最后用常規(guī)的鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心92 多分支井的造斜工具多分支井的造斜工具 1.1.可回收式帶封隔器的斜向器可回收式帶封隔器的斜向器 它由斜面向器和封隔器兩部分組成。這種斜面向器與普通斜向器的惟一差別就是其造斜面的角度較大（一般為79），以便產(chǎn)生較高的造斜率。用于固定和支撐斜向器的是可膨脹式封隔器，這套總成可使定向和擴(kuò)張封隔器的作業(yè)在直井內(nèi)只用一次起下鉆便可同時(shí)完成。另外，在斜向器斜面上開有送入和回收斜向器的孔眼。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心93 2. 2. 可回收式

58、底部移動(dòng)斜向器可回收式底部移動(dòng)斜向器 底部移動(dòng)式斜向器的工具底部外備有一柱塞，當(dāng)斜向器下到預(yù)定位置時(shí)此柱塞移動(dòng)，由彈簧加載的卡瓦卡住工具實(shí)現(xiàn)就位，所以稱為底部移動(dòng)式斜向器，這是一種就位后與就位點(diǎn)可分離的斜向器，當(dāng)回收它時(shí)，無需剪斷任何東西。在就位點(diǎn)處也要安裝一只膨脹式封隔器，但其未膨脹時(shí)的外徑應(yīng)較小，這有助于回收，這種封隔器看來是最有前途的。 對這種新斜向器的主要設(shè)計(jì)要求是能夠回收，不影響常規(guī)斜向器的性能，其主要特點(diǎn)是通過或環(huán)繞斜向器的液流流通面積為最大，以便萬一回收失敗仍能正常采油。此斜向器也必須設(shè)計(jì)成能從井筒底邊進(jìn)行造斜。 這種斜向器的回收方法主要有兩種：用常規(guī)打撈母錐回收；用鉤形回收工具

59、回收，此種系統(tǒng)需要將吊鉤定向以便適當(dāng)對正鉤槽。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心94 3. 可回收接箍觸發(fā)式斜向器可回收接箍觸發(fā)式斜向器 可回收接箍觸發(fā)式斜向器由凹面本體、餃鏈、卡瓦、觸發(fā)及柱塞機(jī)構(gòu)等6部分組成。當(dāng)斜向器下至預(yù)定井深后，上提鉆具，使觸發(fā)機(jī)構(gòu)在套管接縫溝槽內(nèi)掛住，這時(shí)繼續(xù)上提鉆具，觸塊碰到鎖塊并推動(dòng)鎖塊下行，當(dāng)鎖銷進(jìn)入鎖塊的中心槽時(shí)，壓縮彈簧迅速釋放，通過柱塞推動(dòng)卡瓦沿錐面上行，從而使卡瓦和套管內(nèi)壁緊密接觸，下放鉆具則可坐牢斜向器。當(dāng)完成套管定向開窗并鉆完分支井眼后，用專用打撈工具回收斜向器，然后在上部井段，繼續(xù)鉆其余的分支井眼。這種可回收接箍觸發(fā)式斜向器設(shè)計(jì)先進(jìn)，結(jié)

60、構(gòu)簡單，現(xiàn)場使用維修方便，是多分支井鉆井較為理想的工具之一。2022-4-16中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究中心95（三）多分支井鉆井系統(tǒng)（三）多分支井鉆井系統(tǒng) 1. 1. 井下分離系統(tǒng)井下分離系統(tǒng) 馬拉松石油公司于1992年組織設(shè)計(jì)和研究了井下分離系統(tǒng)。它主要由定位凸輪、鉆井導(dǎo)管錨卡密封總成、雙孔分離頭等組成。該系統(tǒng)直接連接在套管柱底端，使用時(shí)連同套管一起下至主井筒井底，并通過鉆井導(dǎo)管先將井口與雙孔分離頭的第一側(cè)（下端裝有注水泥浮動(dòng)設(shè)備）相連。對下在主井筒中的套管柱注水泥固井后，通過鉆井導(dǎo)管以及雙孔分離頭的第一側(cè)鉆第一翼多分支井，下尾管并固井；第一分支井眼完成后，卸開鉆井導(dǎo)管并通過定位凸輪使其自動(dòng)