沙特分支水平井定向技術

郭保乾

摘 要：海相沉積的地層是沙特油田的特點。它是采用分支井鉆井技術，是在不同層次或同一層次內采用內側鉆井，從而使之形成多個分支井眼，大幅度提高油氣井的產量，并降低油氣井在開采過程中的綜合成本。目前，沙特分支井水平井定向技術有3種不同類型，即套管自上而下開窗側鉆分支井、套管自上而下裸眼水平鉆、大斜度段多次側鉆分支井等。并且在HRDH、UTMN的鉆井區內進行應用，并取得良好的效果。該文就對沙特分支水平井定向技術進行分析研究，從分支水平及設計，油藏、地質設計，井眼軌道、井深結構設計入手，從中發現問題，并提出建議。

關鍵詞：沙特 分支水平井 定向技術

中圖分類號：TE243 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0021-02

根據對地層巖石的特點和地質結構條件變化分析，在同一個主井系統內采用分支水平鉆井技術就是在同一井點兒中的同一地層或是不同地層的內側采用側鉆的形式對其進行分支井眼，從而大幅度地提升油田產量，并降低油田的開采成本。沙特油田是海相沉積地層形式，它的地層以流沙、石灰巖、頁巖和硬石膏為主，是新生代和中生代地層結構。并且，它主要油層為ARAB-C和D組成，這種地層上半部分多為白云巖和流沙，其中含少量的石灰巖和頁巖。下部多為硬石膏、砂巖和石灰巖。為了能夠大量地提升油氣井產量，沙特油田在采取鉆井技術時，應用分支水平井定向技術進行開采，但這種技術采用的工序復雜，特殊工具多，并以不同的3種形式進行現場應用，但都取得良好的效果。

1 分支水平井的設計

1.1 油藏及地址工程設計圖

根據國內外分支井的設計經驗，采用適合分支井開采的資源量評價技術來確定沙特油田使用分支水平井定向技術條件。根據適合分支井開采技術，將地址與油藏進行篩選，并對篩選出的地區進行精細斷裂系統和微構造結構的研究。并對選取的地層進行精細對比與劃分，對油藏的儲層參數進行非均質研究，利用電腦技術對選擇區域進行三維地址模型的建設。并且，采用分支水平井定向技術對設計進行優化，選用數值模擬和生產動態圖來對剩余油區分布規律進行劃分和探討。從而確定分支水平井的平面內分支類型。并采用相應的評價技術對分支水平井定向技術進行效果評價，以油藏研究的基數為標準，最終來確定地質設計。

1.2 井深結構、井眼軌道設計

為了方便鉆井后續作業中出現的一些復雜情況，在選擇分支水平井定向技術時，就要對鉆井的尺寸和分支井眼兒進行尺寸研究。另外，在井身結構和井眼軌道設計上還要注意技術套管的下入深度。除了要考慮施工安全和地質層的要求外，還要對分支井眼的開窗點和使用特殊工具的放置點進行考慮研究。在井眼的軌道設計方面，由于開窗位置受到限制，套管附近又有磁干擾性，所以，不同水平井的側鉆井軌道設計方法和要注意的事項不同。

（1）根據分支井眼側鉆施工的方式來確定井眼側鉆點之間的間隔以及軌道，開始段的類型一般情況下，采用分支井眼側鉆點的間距為20～80 m。裸眼側鉆施工時，分支井眼的間距要大于下斜向開窗側鉆施工分支井眼的間距。

（2）裸眼側鉆施工分支井最初的軌道都是有一個過渡段的，利用這個過度段來控制井眼軌跡。用斜向器開窗側鉆施工分支井則不需要過渡段，從側鉆點開始就可以直接設計斜坡段。

（3）分支井眼在選擇分支位置時，要對地層的密度、巖石層進行分析，并且選擇井眼穩定的井段進行開采。

（4）因為，要考慮到后期采油、修井的作業，在斜坡兒率的設計方面一般是10～30 m。另外，用斜向器進行開窗施工時，斜向器在下井直段或斜段時都要與斜向器之間存在大于10 m的間距。

（5）在設計分支井井眼軌道時，還要縮短分支井眼的斜角，并將其長度控制在45°～60 °范圍內，從而防止產生巖石碎屑，以免出現井下事故。

2 分支水平井定向技術

2.1 定下回接技術

在對沙特油田的設計和施工中，為了突破已往下地錨座斜向器的開窗側鉆方式，而在尾管懸掛器頂部懸掛一個特殊的定向回接接頭。通過這個接頭與斜向器進行連接，從而實現開窗側鉆和分支井眼的再次進入。而定向回接系統就是由尾管的懸掛器、定向回接的接頭、打撈接頭等來防止接頭和斜向器阻塞。并且，在使用中用陀螺測出定向回接的鍵槽方向，根據分支井眼的設計位置，在地面進行調整，使斜向器的方向與定向回接系統方向相同并座鍵，從而快速地完成定向開窗側鉆項目。

2.2 定向開窗側鉆項目

沙特油田的分支水平井都是244.5 mm套管內開窗側鉆的，利用這一系統來完成開窗和修窗的工作。而一體式銑錐則利用定向回接系統上部的銷釘與斜向器連接。由一趟送入管柱送入座鍵后通過施加一定的壓力來剪斷銷釘，從而進行開窗磨銑工作。

3 沙特分支水平井定向技術中存在的問題

沙特分支水平井定向技術中存在的問題，可分為3個方面。

首先，是重疊管柱部分的磨套銑和斜向器再回收作業方面風險大，耗時長。

其次，分支井眼與主井眼在機械地連接方面需要進一步提高。例如：連接性能方面，密封性能方面。

最后，在沙特分支水平井定向技術的使用過程中，各個分支的井眼在選擇性和可靠性方面上還需要加強。

4 加強沙特分支水平井定向技術的建議

通過對沙特分支水平井定向技術的研究和設計思路的觀察，在沙特水平井定向技術的使用中，也形成了一套特有的分支水平井定向技術設計方法。這一方法的使用，不僅解決了同一油層中分支水平井的定向設計施工問題，而且也為多套的油層分支水平井在設計的過程中提供了研究基礎。

沙特油井的分支水平井定向技術使用過程中，隨著不斷革新的分支水平井定向技術，并形成了一套完善的分支水平井定向技術系統。為沙特多油層薄沙體、非均質油藏提供了切實可行地提取開采方法，從而有利于改善油藏的開發效果，提高油藏的開采率。

另外，重疊管柱的設計應該進一步優化，并根據沙特不同地質層的井眼來探索它的解決方式。分支水平井的斜井段較長，鉆井時多以井眼的下井壁上為主，造成重大重力效應。所以，在施工時就會出現耗時長，風險性大的問題。針對這個問題，在使用定向技術時就要考慮分支水平井的影響阻力和扭矩的因素。并在施工過程中，選擇最優的井身剖面、攜帶性能強的潤滑鉆井油等幾個措施來減小重疊管柱設計中存在的阻力與扭矩。從而使開采工藝流程方便，減短開采時間，減小工作中存在的風險。

5 結語

分支水平井定向技術在對井眼軌跡數據的研究中，可準確無誤的連通斜向器，為了能夠避免檢測數據中的局限性，可對分支水平井定向技術采取多點、單點、陀螺等檢測手段，從而縮小記錄儀對數據的錯誤記錄，確保軌跡數據的準確度和可靠性。并且，沙特油田在進行分支水平井定向技術的使用中，可通過現有的技術來完善定向技術的使用手段，并對使用過程中的工藝、工具、儀器進行檢查，從而確保在實施過程中的安全性。

參考文獻

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