遼河油田雙分支魚骨水平井鉆井優化設計與應用

周勇

魚骨水平井是分支水平井中的一種，是結合水平井和儲層特征發展起來的一種新型鉆井技術，屬于目前國際上先進的MRC(Maximum Reservoir Contact)技術。

魚骨；水平井；鉆井；優化；應用

2010年遼河油田在安1-安97潛山區塊應用了一口雙分支魚骨水平井鉆井技術。該區基質平均孔隙度為4.52%，滲透率分布在1.0～4.0?0-3um2，裂縫傾角主要在30皛80爸間，平均裂縫密度?9.6條/m，孔隙度分布范圍在1%～11%，大多分布在2～8%，平均孔隙度為4.52%，滲透率分布在1.0～4.0?0-3um2。

1.鉆井設計優化技術

設計原則：儲層分布要穩定，油砂體井控程度高，同時要有一定的單井控制地質儲量，儲層描述清楚，避免鉆進過程中的盲目性。距油水邊界應有一定距離，設計時應避開邊底水，以求得最佳開發效果。(油層應該有一定厚度，以便為鉆進分支井眼預留空間。水平段長度直接影響水平井的泄油面積和控制可采儲量，對于安1-安97潛山區塊，合理水平段長度取500m左右。針對該油層特征分支與主井眼夾角在30白笥銥采效果最佳。為了減少鉆井風險，設計雙分?魚骨比較適宜。

井身結構設計：分支一（Z1）井身結構設計。根據該鉆區的地質情況，安1-H8井分支一采用三次開鉆的井身結構，一開用444.5mm的鉆頭開鉆，下入339.7mm的表層套管；二開用311.1mm鉆頭開鉆，下入244.5mm套管固井；三開用215.9mm鉆頭開鉆，側鉆一魚骨井眼，水平段主井眼下入139.7mm完井篩管，魚骨分支井眼采用裸眼完井的井身結構。

安1-H8Z1整體施工方案。一開施工方案；一開采用444.5 mm鉆頭鉆進至穩定泥巖段完鉆，下339.7mm表層套管，封隔館陶組及東營組上部松散地層，固井。二開施工方案：二開采用311.1mm鉆頭鉆進，從2526m處開始造斜，鉆至2943m完鉆，下244.5mm技術套管至第二分支（Z2）開窗點以下100m處，預留開窗短節，固井。

三開施工方案：三開采用215.9mm鉆頭進行安1-H8Z1主井眼水平段鉆進，鉆至3657.0m；進行Z1-1魚刺分支鉆進，按Z1-1分支設計軌跡鉆至完鉆井深，采用柴油或完井液替凈泥漿裸眼完井；繼續進行主井眼水平井段鉆進，鉆至完鉆井深，水平井段篩管完井（不固井）。

分支二（Z2）井身結構設計：安1-H8Z2井是在原安1-H8內（開窗套管：244.5mm套管，鋼級N-80，壁厚11.99mm）進行側鉆井，分支井眼采用139.7mm篩管完井。

安1-H8Z2整體施工方案：開窗后采用215.9mm鉆頭進行安1-H8Z2主井眼水平段鉆進，鉆至3361.0m；進行Z2-1魚刺分支鉆進，按Z2-1分支設計軌跡鉆至完鉆井深，采用柴油或完井液替凈泥漿裸眼完井；繼續進行主井眼水平井段鉆進，鉆進169.31m；進行Z2-2魚刺分支鉆進，按Z2-2分支設計軌跡鉆至完鉆井深，采用柴油或完井液替凈泥漿裸眼完井；繼續進行主井眼水平井段鉆進，鉆至完鉆井深，潛山大斜度段、水平井段篩管完井（不固井）。

鉆具組合優化設計：在充分認識地層特點、準確預測造斜鉆具造斜能力的前提下，根據鄰井實鉆情況，進行鉆具組合力學分析，并下入合適的鉆具組合。由于多數魚骨狀水平分支井在油層中鉆進，所以要滿足快速側鉆、井眼軌跡控制以及主井眼中的鉆具或完井管柱下入時摩阻力適中的要求，進行鉆井參數優化設計，使鉆具不產生自鎖和彎曲。通過鉆具組合與完井管柱的剛性分析對比，保持導向鉆具的剛性大于完井管柱的剛性，以保證鉆具及完井管柱順利下入主井眼。采用優質螺桿鉆具及高效能鉆頭，確保主井眼及分支井眼的順利鉆進[4]。最終采用的主井眼與分支井眼鉆具組合為:215.9mm鉆頭+165mm1.5埃ɑ?.25埃┑ネ瀆莞?195mm無磁穩定器+159mm無磁鉆鋌1根+MWD保護座+ 159mm無磁鉆鋌1根+210mm球形穩定座+127mm鉆桿(40～ 120)根+127mm加重鉆桿15根+165mm震擊器+127mm加重鉆桿15根+159mm鉆鋌9根+127mm鉆桿。

安1-H8Z2完井設計：安1-H8Z2主井眼用139.7mm帶懸掛器的篩管完井，各分支井段裸眼完井。

篩管完井施工工藝。完鉆通井；打撈造斜器；下空心導斜器；校正窗口，通井；懸掛器試下操作程序；f通井，處理泥漿；完井篩管管串結構設計。引鞋+139.7mm篩管+139.7mm光管+244.5mm?39.7mm尾管懸掛器。

選擇原則。依據油藏地質需要及鉆、完井施工要求，分支井完井級別達到四級的完井要求。完井方式選擇必須遵循以下原則：確保完井管柱在完井階段和生產過程中的安全；完井管柱的強度設計以該管柱在完井、生產及作業過程中的最大載荷為依據；主井眼開窗點以上井段通徑不小于216.5mm，分支井眼通徑不小于215mm；完井管柱抗彎強度以設計井眼曲率為準；油層尾管柱強度設計應充分考慮摩阻力。

2.現場應用情況

鉆進方案的選擇。根據完井方式的不同，魚骨狀水平分支井可以采用不同的鉆進方式。目前，由于國內現有工具的限制，主要采用前進式或后退式兩種鉆進方式，也有在鉆進過程中下入裸眼封隔器或專用工具進行鉆進的作法。主要施工步驟是:

采用三次開鉆方式，二開鉆進至水平段著陸點，并下入技術套管，封隔油層以上地層;三開施工第1段水平井段，鉆進至第1側鉆點，在第1分支井眼側鉆點處采用魚骨狀水平分支井眼側鉆技術側鉆第1個分支井眼，第1分支井眼完成后，進行短起下鉆(至套管鞋處)，并替入油層保護液（原油＋柴油）保護分支井眼。

起鉆至第1分支井眼側鉆點，從第1側鉆點處采用與側鉆分支井眼相反的工具面懸空側鉆主井眼，并鉆進至第2側鉆點處，再側鉆并完成第2分支井眼，進行短起下鉆，下鉆并替入油層保護液。

當主井眼全部鉆完后，起出鉆具，并換通井鉆具通井，下鉆時在每個分支井眼側鉆點小心處理，直至下鉆至主井眼，起鉆前替入油層保護液保護已完成的井眼。這種鉆進方式具有以下主要優點:巖屑封堵已鉆井眼的可能性比較小;提高了順利下入篩管的成功率，后期完井相對主動;該施工順序可最大限度地減小可能的井眼損失，取得最佳的開發效果。

裸眼懸空側鉆技術。防止已鉆各分支井眼的再進入。在魚骨狀水平分支井各分支井眼軌跡控制中，魚骨狀井身軌跡結構模式具有防止鉆具或完井管柱再進入的功能，而在井身軌跡控制中，定向工程師需要保持主井眼始終在各分支井眼的下方，使鉆具或完井管柱在重力作用下沿主井眼下入。必須保證分支井眼與主井眼之間開始分離的夾壁墻快速形成并具有不易坍塌的特性。堅持使用懸空側鉆技術進行施工。懸空側鉆技術的原則是確保分支井眼迅速偏離主井眼，并完成分支井眼的鉆進;在進行主井眼側鉆時，鉆具要起至側鉆分支的前1個單根，并采用與側鉆分支相反的工具面進行劃槽作業，根據鉆進的實際情況，劃槽作業時間可以不同，在側鉆主井眼前形成一個臺階，為側鉆主井眼做準備，然后再按照懸空側鉆作業程序進行主井眼側鉆，無論是在松散還是在堅硬地層，都要堅持控時鉆進的原則，堅持按照劃槽、造臺階和控時鉆進3個步驟進行主井眼側鉆。側鉆過程中不能轉動鉆具劃眼，以免造成懸空側鉆井段井斜方位變化過大，井眼軌跡失控。

3.結論與認識

雙分支魚骨狀水平井，在井眼軌跡設計技術、鉆進技術方面取得了一定的進展，為該技術的推廣應用積累了豐富的經驗；魚骨水平井的油藏方案論證、鉆井設計、施工與生產緊密結合是雙分支魚骨井成功應用的保障；區塊篩選及預測油層厚度、油層走向的準確性是開展魚骨井鉆井技術的首要條件；魚骨狀水平分支井技術是一項綜合鉆井技術，將鉆井、地質及油藏精細描述相結合，既是發揮魚骨狀水平分支井技術的重要前提，也是提高油層鉆遇率的有效方法。

[1]王亞偉等著．分支井鉆井完井技術．北京：石油工業出版社，2000

[2]方猛，莫躍龍，王志勇等.魚骨型分支水平井技術在百重七井區的首次應用[J].西部探礦，2008.04