魚骨水平井在高效開發邊臺潛山中的應用

李洪斌 金廣富 杜新軍

1.中國石油遼河油田分公司 鉆采工藝研究院 （遼寧 盤錦 124010）

2.中國石油長城鉆探公司 鉆井二公司 （遼寧 盤錦 124010）

魚骨水平井在高效開發邊臺潛山中的應用

李洪斌1金廣富2杜新軍1

1.中國石油遼河油田分公司 鉆采工藝研究院 （遼寧 盤錦 124010）

2.中國石油長城鉆探公司 鉆井二公司 （遼寧 盤錦 124010）

邊臺潛山屬于低孔低滲透的裂縫性油氣藏，并且在縱向上的層位厚度不均，裂縫發育差，屬于難動用油藏。通過應用多分支魚骨水平井技術，明顯提高了開發效果。以一口上下雙層分支、每分支帶魚骨的井為例，系統論述了魚骨水平井設計依據，施工關鍵技術及開發效果，為今后開發此類難動用油氣藏提供了借鑒。

低孔低滲 魚骨水平井 懸空側鉆 管柱重入

邊臺潛山的主要地質特征

邊臺潛山地理位置位于遼寧省沈陽市于洪區。邊臺潛山是一個在基巖斜坡上形成的斷塊山，總體形態上呈東高西低、北高南低的走勢。在古潛山兩側發育有兩條北東向逆斷層，作為古潛山邊界控制著其形成和發展[1]。

邊臺潛山鉆井主要揭露地層，自下而上為太古界、下第三系沙河街組沙四段、沙三段、沙一段、東營組、上第三系和第四系地層，其中太古界為主要目的層。

邊臺古潛山油氣儲集巖主要以混合花崗巖為主，占85%以上，這類巖石的特點是混合巖化最為強烈，巖性與火山巖中的花崗巖相似，暗色礦物較少[2]。此外還有黑云母斜長片麻巖和少量的斜長角閃巖及晚期輝綠巖巖脈。

邊臺潛山屬于裂縫性儲集層，孔隙度和滲透率是由其基質和裂縫兩部分共同決定，孔隙度平均為3.5%，總孔隙度約為3.97%[3]，滲透率平均為4.87×10-3μm2，按照分類屬于低孔低滲透儲集層[4]。

邊臺潛山油藏原油性質屬于高凝油，地面平均原油密度 0.85g/cm3,黏度 8.227mPa·s(100℃)，凝固點46.2℃，含蠟量32.97%，膠質+瀝青質含量13.0%。

太古界潛山面最淺埋深1 100m，出油底界深度2 440m，在斷裂交匯處潛山山頭裂縫較發育，油層厚度大，一般在200～300m，由東高部位向西低部位，裂縫發育程度逐漸變差，油層厚度逐漸變薄，區塊邊部受逆斷層擠壓影響，裂縫發育程度較差。基巖油氣藏中的油氣來自不整合之上的沉積巖系烴原巖，是以不整合面或者是斷層作為油氣的運移通道。圖1是部署邊臺-H3Z井的地震剖面圖。

圖1 邊臺H-3Z井地震剖面

應用魚骨水平井開發邊臺潛山的原因及技術難點

1 選擇魚骨井開發的原因

邊臺潛山儲層受低孔低滲的影響，自發現以來，一直處于試采階段，直井平均單井日產油不足5t，采油速度只有0.42%，采出程度5.3%，區塊開發效果極差。為扭轉低效開發的局面，采用魚骨分支水平井開發該區塊具有極其重要的意義，原因主要是：

（1）邊臺潛山油藏主要受沙四伸展構造控制的3組構造裂縫，油藏整體上表現為低孔低滲，采用直井或者普通水平井驅油能力差且產能低，應用魚骨分支水平井可以極大地提高裂縫的鉆遇率，提高產能[5]。

（2）邊臺潛山在縱向上有多個層位，油層厚度不均勻，裂縫發育的長度變短，可以利用魚骨水平井在縱向上進行開采，實現儲層管網式開采。

根據邊臺潛山油藏儲集層低孔低滲同時縱向上油層厚度不均的特點，利用多分支魚骨水平井對其開發，從而盤活了低品位儲量資源。

2 多分支魚骨水平井技術難點

邊臺-H3Z井目前為中石油設計的第一口雙層分支魚骨水平井。它采用上下平行雙層水平段結構，在縱向上動用目標區2個主力層，采用水平井和多個魚刺在平面上提高低滲油藏微裂縫鉆遇率，增加油井泄油面積，提高油井產能，從而實現低滲潛山油藏高效開發。由于此類井在國內尚屬首例，因此在設計和施工過程中主要存在以下難點：①邊臺-H3Z井是一口潛山層開窗的多層次分支井，在國內屬于第一口，無借鑒資料參考；②第2主分支要在第1主分支上開窗側鉆，而且要封潛山，開窗點設計復雜；③主分支與魚刺分支之間存在懸空側鉆的難題；④井深較大、結構復雜、井眼軌跡設計的平滑度和精確度難控制；⑤該井的魚刺分支側鉆順序是由近到遠，管柱重入主井眼的難度較大。

工程方案和難點解決辦法

1 井身結構

邊臺-H3Z井一開，使用Φ444.5mm牙輪鉆頭鉆至 233m ，下入 Φ339.7mm×J55×9.65mm×232m，固井水泥返到地面。

二開使用Φ311.1mm牙輪鉆頭，在1 708.45m處開始造斜鉆至 2 285m， 下入 Φ244.5mm×N80×11.99mm×2 280m，固井水泥上返到地面。

三開Z1主眼使用Φ215.9mm鉆頭鉆至3 248m,下入 Φ 139.7mm×P110×9.17mm 篩 管,篩管下深3 247m,懸掛器位置為2 214.94m。Z1主分支井眼水平段上鉆6個魚刺井眼，使用Φ200mm鉆頭，魚刺裸眼完井。Z2主分支井眼在主眼技套1 798m處開窗點使用Φ215.9mm鉆頭鉆至3 110m，下入Φ139.7mm×P110×9.17mm篩管，篩管下深3 109m。其水平段5個魚刺井眼使用Φ200mm鉆頭鉆進，裸眼完井。

2 第2分支開窗側鉆采取的措施

該井第2分支主眼設計為復雜的雙駝峰式井身軌跡，最大井斜為100°。采用變曲率分次定向技術保證了井眼軌跡圓滑。同時在造斜過程中，及時做好井底軌跡預測。以實現入靶點“軟著陸”為目標進行待鉆井眼設計，確保準確入靶。

由于第2分支在潛山層位主井眼套管上開窗，并且套管壁厚為11.99mm，因此施工難度很大，采取以下措施：

（1）開窗前提供技術套管的磁定位數據，校準接箍位置；選擇地層穩定性好的井段開窗。開窗前調整好泥漿黏度。根據電測磁性定位曲線在井深1 802.68m處確定最佳開窗點，采用開窗銑錐帶加重鉆桿的施工工藝。

（2）利用Φ218mm平底磨鞋+Φ218mm通徑規+Φ177.8mm鉆鋌4根+送入鉆具在開窗位置段，轉動轉盤，開泵循環，清除井內套管壁上的水泥。套管內通井后，在主井眼1 872.42m處下入水泥盲管封隔器、導斜器。利用陀螺定向確定工具高邊。導斜器下鉆過程中，注意控制下鉆速度，嚴格按照技術操作規程作業。

（3）開窗過程中,先小鉆壓,低轉速,開出套管后,逐漸提高轉速,加大鉆壓；修窗時小鉆壓，高轉速，達到上提下放無阻卡為止，起鉆前充分循環,使細鐵屑返出。

3 懸空側鉆的解決方案[6-8]

該項技術是保證魚骨水平井設計實現的關鍵技術，它保證下鉆和下篩管過程中，在每個分支處各種管柱準確進入主井眼而不是分支井眼。懸空側鉆過程中不進行填井打水泥塞作業就在原井眼上直接鉆出新井眼，送鉆過程中鉆壓一定要均勻，防止因加壓不均造成反扭角忽大忽小，工具面不穩定而導致鉆頭順著老井眼下滑，進而提高側鉆效果。

水平段內懸空側鉆是在鉆頭前無任何阻擋的情況下，依靠單彎螺桿鉆具具有的側向力，控制與正常鉆進要慢幾倍的鉆速，由鉆頭反復定向切削井壁實現側鉆井眼逐步偏離原井眼，達到側鉆成新井眼的目的。按照分支自然順序施工，采用Φ215.9 mm主井眼+Φ200 mm分支井眼這種復合井眼側鉆技術，在不影響開發效果的前提下成功解決懸空側鉆的難題。

復合井眼側鉆技術是在分支自然順序施工中，首先選用Φ215.9 mm鉆頭鉆至分支點，然后選用Φ200 mm鉆頭鉆分支井眼，待分支井眼完成后，再選用Φ215.9 mm鉆頭進行分支側鉆主井眼。這樣，在分支側鉆點處形成大小井眼交界臺階，可以實現加壓側鉆，完全解決了懸空側鉆的難題，大幅度地提高了側鉆效率。

4 多分支魚骨水平井的重入技術[8]

為了解決在換鉆頭或起下鉆的時能夠保證鉆頭順利地進入分支井眼鉆進以及后期完井管柱準確進入主井眼而不是魚刺井眼，邊臺-H3Z井三開主井眼采用215.9mm的鉆頭鉆進，主井眼管柱重入技術是根據水平井管柱在井眼內的受力特點應用低邊側鉆進行軌跡控制，管柱下入時依靠重力只沿井眼低邊前進，實現主井眼管柱重入。而各個魚刺井眼采用Φ200mm鉆頭由近到遠分支自然施工順序進行鉆進，從而很好地實現分支主井眼管柱重入。

該井主井眼用Φ215.9mm側鉆時，采用降斜與變方位同時進行，避免全力降井斜造成軌跡超出2m×4m窗體控制范圍，同時也降低了造斜率，防止軌跡大幅度波動，提高軌跡圓滑度，減小摩阻。

邊臺-H3Z井實施效果和取得的成果

邊臺-H3Z井于2008年1月26日開鉆，2008年7月28日順利完井，建井周期183d。2個主眼完鉆井深分別為3 248m和3 110m，全井總進尺6 658m。該井在2個水平主眼內共鉆成11個魚刺井眼，施工工藝為全國首創；產層水平段總進尺4 885m，為全國第一；第2個主眼的第2魚刺單支進尺224m，創當時全國最長紀錄[9]。

2008年8月7日13：00該井投產，采用50m3電泵，泵掛1 750m生產，初期日產液43.8t，含水100%，8月27日日產液56.4t，日產油18.6t，含水67%，從投產之日開始監測動液面，連續4d測試動液面都在620m左右，顯示地層能量較充足，具體情況見圖2。平均日產原油46.4t，最高峰每天日產原油 64.15t，截止 2009年 3月 10日已累計產油9 980t。

圖2 邊臺-H3Z井生產曲線

為了認識2個分支產能、壓力等資料，分支井眼完鉆前后，分別進行了2次地層測試。

2008年5月14日完鉆第1分支后進行中途測試，測試井段3 247.43～2 280.29m。測試結果如表1。

2008年7月15日完鉆第2分支后進行，對第2分支進行地層測試，測試井段1 847.51-3 091.88m，測試結果如表2。

圖3是邊臺-H3Z及周圍油井產量的一個對比圖，從圖中可以明顯看出多分支魚骨水平井日產量明顯高于普通定向井和水平井，對于高效開發邊臺潛山具有明顯的優勢。

表1 邊臺-H3Z井第1分支測試參數表

表2 邊臺-H3Z井第2分支測試參數表

結論與認識

（1）邊臺潛山屬于不整合油氣藏，縱向上具有油層厚度不均，裂縫發育差，整體上表現為低孔低滲的難動用儲集層；

（2）多分支魚骨水平井的應用，提高了裂縫鉆遇率，同時可以開采多個層位，減少鉆井成本的同時增加了泄油面積，對于邊臺潛山高效開發起到了決定性的作用；

（3）針對邊臺-H3Z井尚屬國內第1口雙主眼魚骨水平井，而且需要在潛山層開窗增加了設計及施工的難度，通過井身結構優化及關鍵技術研究攻克了難關；

圖3 邊臺-H3Z及周圍油井產量柱狀圖

（4）邊臺-H3Z井投產后日產液高達60t以上，平均日產原油46t，是邊臺地區普通水平井產量的8倍左右。盤活了難動用儲量資源，為邊臺油區開發打開了新局面，同時也使品味差難動用的儲層具有了良好的開發前景。

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[2]樂昌碩.巖石學[M].北京：地質出版社，2003：183.

[3]陳元春，王桂珍，陳和平.遼河邊臺潛山裂縫性儲集層特征[J].新疆石油地質，1998，10（3）.

[4]陳昭年.石油與天然氣地質學[M].北京：地質出版社，2005.

[5]曾聯波，張吉昌.遼河坳陷邊臺變質巖潛山油藏裂縫分布特征[J].石油大學學報，1997，21(3)：16-19.

[6]蔡元.中1H側鉆短半徑水平井鉆井技術[J].斷塊油氣田，2007，14（1）：58-60.

[7]袁建平，楊國杰，潘忠輝.永7-23井懸空側鉆找老眼技術[J].小型油氣藏，2008,13(12).

[8]金曉劍.復雜結構井完井及開采技術研討會論文集[C].北京：中國石化出版社，2006：14-19.

[9]石藝.國內首口雙主眼11分支魚骨水平井邊臺-H3Z井順利完井[J].石油鉆采工藝，2008，30（4）：40.

Bian Tai Qian Shan belongs to the fractural hydrocarbon reservoir with lower porosity and low permeability.In vertical dimension,the thickness of its reservoir rock is uneven,and the development of its fracture is very poor.So it is the reservoir rock difficult to open up.Through the use of technology about fishbone horizontal well with multiple branches,the developing effect has been improved greatly.In this paper,one well with branches of up and down layers is taken as an example,each branch of which has the fishbone.The paper systematically explains the design basis,the key techniques of construction,and the developing effect of fishbone horizontal wells,and provides some references for the development of this similar kind of hydrocarbon reservoir.

low porosity and low permeability;fishbone horizontal well;hanging lateral drilling;pipe spring reentry

李洪斌（1982-），助理工程師，主要從事鉆井工程設計與科研工作。

尉立崗

2010-11-09