分支井钻井技术

三级：主眼固井，支眼下衬管，但不注水泥。 三级：主眼固井，支眼下衬管，但不注水泥。
Hale Waihona Puke Baidu
四级： 四级：主、支眼全部下套管固井，或在支井眼再 支眼全部下套管固井， 筛管。 筛管。
五级： 五级：主、支眼全部固井，用完井方式达到接口处压力的 支眼全部固井， 一致性，而不是靠注水泥， 一致性，而不是靠注水泥，同时连接处完全水力隔 可再钻三级井眼。 离，可再钻三级井眼。
多分支井控具有特殊性， （3）井控设计 多分支井控具有特殊性，多井眼 ） 多压力系统， 增大了井筒压力控制的难度。 多压力系统，普 增大了井筒压力控制的难度。为 保护油气层， 保护油气层，分支井眼可考虑应用欠平衡压力钻 井。
例 胜利分支井井身结构设计及侧钻方案选择
主井眼钻12 1/4"井眼下9 5/8"技术套管 在9 5/8"套管中利用可回收斜向器定向开窗侧钻 分支井段8 1/2"井眼挂5 1/2"尾管或割缝筛管
分支井钻井技术
中国石油大学（华东） 中国石油大学（华东） 周广陈
主要内容
• • • • • 概述 分支井的规划 分支井完井 分支井的主要钻井工具 定向侧钻工艺
一、概述
分支井或多底井50年代初就已出 分支井或多底井 年代初就已出 年前苏联钻了一口10 现， 1953年前苏联钻了一口 翼分 年前苏联钻了一口 支井，产量提高了16倍 年代， 支井，产量提高了 倍；到80年代， 年代 前苏联共钻了111口分支井，平均每 口分支井， 前苏联共钻了 口分支井 米长的分支井眼， 井5~6个60~300米长的分支井眼，成 个 米长的分支井眼 本为直井的1.3~1.8倍。 本为直井的 倍 90年代以来在美国等西方国家得 年代以来在美国等西方国家得 以大力发展， 以大力发展，其原因是分支井给油 气藏的开发带来显著的经济效益。 气藏的开发带来显著的经济效益。 1998年新疆油田钻成国内第一口 年新疆油田钻成国内第一口 双分支实验井GD1176井，裸眼完井。 双分支实验井 井 裸眼完井。 开启了我国分支井钻井技术的发展。 开启了我国分支井钻井技术的发展。 2000年胜利油田钻成 口双分支水平 年胜利油田钻成2口双分支水平 年胜利油田钻成 分支井眼全部下套管固井， 井，分支井眼全部下套管固井，达 级完井。 到4级完井。 级完井
2、提高采收率特别是中低渗油气藏的采收率； 、提高采收率特别是中低渗油气藏的采收率； 3、增加注入能力，提高驱替效率； 、增加注入能力，提高驱替效率； 4、提高单井产量，相对于直井产量提高达 倍； 、提高单井产量，相对于直井产量提高达20倍 5、可防止开采中的锥进效应； 、可防止开采中的锥进效应； 6、扩大勘探区域，多方向确定油气藏边界；准确描述油气藏 、扩大勘探区域，多方向确定油气藏边界； 地质特性。 地质特性。 7、减少环境保护的压力。 、减少环境保护的压力。
1、分支井（多底井）的基本概念 、分支井（多底井）
（1）分支井 从一个主井眼中侧钻出两个或两个以上的分支井眼 的井(分支井一般是水平井或近水平井）。 的井(分支井一般是水平井或近水平井）。 主井眼可以是直井、定向井或水平井中。 主井眼可以是直井、定向井或水平井中。
（2）多底井 ）
从一个主井眼中钻出两个以上同尺寸的井眼。 从一个主井眼中钻出两个以上同尺寸的井眼。
5、分支井的适用条件 、
1、多层系油气藏，夹层为致密砂岩， 、多层系油气藏，夹层为致密砂岩， 垂直渗透率极低； 垂直渗透率极低； 2、不连通砂体（多个透镜体）； 、不连通砂体（多个透镜体）； 3、断层多层系； 、断层多层系； 4、薄层油气藏； 4、薄层油气藏； 5、低渗油气藏； 、低渗油气藏； 6、裂缝性油气藏； 、裂缝性油气藏； 7、重油或稠油油藏； 、重油或稠油油藏； 。。。。。。。
二、分支井的规划 分支井的规划直接关系到分支井的成败。 分支井的规划直接关系到分支井的成败。 分支井的规划包括两个方面： 分支井的规划包括两个方面：分支井设计与分支井施工
分支井规划
分支井钻井设计
分支井钻井施工
分支井 目 标
分支井 类 型
分支井 设 计
分 支 井 规划需求
计划与 动 员
工 程 施 工
2、分支井的演变 、
多口直井
少量水平井
一口多分支井
3、分支井的基本类型 、
A、双反向分支井 、 D、鱼骨状分支井 、
B、层式分支井 、 C、三层叉式分支井 、 E、背肋骨状分支井 F、辐射状分支井 、 、
4、分支井的优越性 、
1、减少布井数量，降低开发成本； 、减少布井数量，降低开发成本； 开发相同区块与直井相比，井场减少，占地面积减少，道路减少， 开发相同区块与直井相比，井场减少，占地面积减少，道路减少， 开采设备减少，集输管线减少，海洋钻采平台减少。 开采设备减少，集输管线减少，海洋钻采平台减少。 国外统计资料表明，区域建井成本分支井相当于直井的20%—40%； 国外统计资料表明，区域建井成本分支井相当于直井的 ； 一口分支井相当于2—4口水平井，相当于 口水平井， 口直井。 一口分支井相当于 口水平井 相当于4—8口直井。 口直井
①油气藏特性 分支井的目标是以最小的钻井和完井费用去获得油藏的最大产量。 分支井的目标是以最小的钻井和完井费用去获得油藏的最大产量。 在大多数情况下， 在大多数情况下，分支井的建井费用比单一直井或水平井的建井 费用要高。经济效益的获取主要来自增加产量和储量。 费用要高。经济效益的获取主要来自增加产量和储量。要保证此 效益的关键是对油藏的精细描述，在此基础上分支井的完井方式。 效益的关键是对油藏的精细描述，在此基础上分支井的完井方式。 ②分支井造斜点处的地层特性 造斜点处（接口处）的岩石强度、致密性、固结程度。 造斜点处（接口处）的岩石强度、致密性、固结程度。 造斜点的压力。 ③造斜点的压力。 即使造斜点在最初是稳固的， 即使造斜点在最初是稳固的，完井设计必须考虑随着油井生产过 程而出现的压力降。如果出现压降时，造斜点处的地层不能保持 程而出现的压力降。如果出现压降时， 其完整性，就需要考虑对造斜点处做水力封隔。 其完整性，就需要考虑对造斜点处做水力封隔。
51/2in套管
防砂方法: 防砂方法:管内滤砂管
封隔器
方位245.05 °
生产方式:合采/ 生产方式:合采/分采
设
计 实 际
开钻次数 井眼尺寸×井深 套管尺寸×下深 一开 Φ444.5mm×301m Φ339.7mm×300m 第一分支 二开 Φ311.1mm×1694.00m Φ244.5mm×1693m 三开 Φ215.9mm×1964.61m Φ139.7mm×(1350-1964)m 第二分支 Φ215.9mm×1870.99m Φ139.7mm×(1332-1870)m 一开 Φ444.5mm×301m Φ339.7mm×299.01m 第一分支 二开 Φ311.1mm×1704.7m Φ244.5mm×1702.8m 三开 Φ215.9mm×1945.00m Φ139.7mm×(1350.97-1942.51)m 第二分支 Φ215.9mm×1872.00m Φ139.7mm×(1345.84-1871.00)m 窗口位置 1345.84-1349.52 m
计 划 修 正
分支井钻井设计 1、确定分支井目标 、 2、确定分支井类型 、 3、分支井设计 、
4、分支井规划需求 、
根据油气藏及经济要求。（为什么要钻 根据油气藏及经济要求。（为什么要钻 。（ 分支井？） 分支井？） 根据油气藏类型、 根据油气藏类型、地层特点和采油方 式确定分支井类型， 定完井级别。 式确定分支井类型，同时确 定完井级别。 主井眼及分支井眼轨道设计 钻柱设计 钻井液设计 井控设计 主要是分支井施工过程中的设备、 主要是分支井施工过程中的设备、工 具需求。 具需求。 分支井类型 分支井整体方案
2、分支井的完井方式 、 国际分支井协会（TAML）按照分支井完井的复杂程 国际分支井协会（ ） 度进行分级， 个级别。 度进行分级，共6个级别。 个级别
一级： 一级：主、支井眼均裸眼，或支井眼下割缝衬管，连 支井眼均裸眼，或支井眼下割缝衬管， 接处无支撑。
二级：主井眼固井， 二级：主井眼固井，支井眼裸眼或下割缝衬管滤砂 管。
6、分支井的关键技术 、 分支井集中了定向井、水平井、 分支井集中了定向井、水平井、侧钻井的所有技术难点
（1）分支井的设计（根据油气藏类型和采油方式）； ）分支井的设计（根据油气藏类型和采油方式）； （2）分支井的钻井工艺（随钻地质导向寻优控靶）； ）分支井的钻井工艺（随钻地质导向寻优控靶）； （3）分支井钻井液； ）分支井钻井液； （4）分支井井控； ）分支井井控； （5）分支井固井、完井； ）分支井固井、完井； （6）分支井测井。 ）分支井测井。
六级： 六级：主、支眼套管连接处具有整体式压力密封，保持 支眼套管连接处具有整体式压力密封， 压力的一致性。 压力的一致性。
6S 分离式完井 大直径主井眼里有 个或 2个以上的分支井 大直径主井眼里有2个或 个以上的分支井 眼，接口可以在地面或井下。 接口可以在地面或井下。
3、完井方式选择的依据 、
分支井的缺点 （1）完井风险大，可能丢失分支井眼。 ）完井风险大，可能丢失分支井眼。 （2）增加钻井液对油层的浸泡时间，可能造成油藏伤害。 ）增加钻井液对油层的浸泡时间，可能造成油藏伤害。 （3）在分支井眼洗井作业时，因各分支井眼不同的要求，可 ）在分支井眼洗井作业时，因各分支井眼不同的要求， 能使得作业过程较复杂。 能使得作业过程较复杂。 4）作业费用由于风险因素的存在而无法完全确定。 （4）作业费用由于风险因素的存在而无法完全确定。
该侧钻方式工艺技术比较成熟，成功率高 9 5/8″套管内空间较大，侧钻或斜向器回收过程中出现复杂情况时， 比较容易处理
桩1-支平1井完井管柱示意图
桩1-支平1井注水泥射孔完井、
管内防砂 两分支方位相差约29°
51/2in套管
方位273.87 °
滤砂管
油
层:馆陶组
完井方式:Ⅳ级完井 完井方式: 射孔方式: 射孔方式:定向
油藏地质条件
采油方式
完井方式
设计原则
最大限度地降低扭矩和摩阻。 （1）钻柱设计 ） 最大限度地降低扭矩和摩阻。钻柱 具有较高的抗拉强度。直井段应有一定数量的加重钻杆， 具有较高的抗拉强度。直井段应有一定数量的加重钻杆， 保证定向钻进时能施加钻压。 保证定向钻进时能施加钻压。采用无磁抗压钻杆代替无 磁钻铤，最大限度地降低MWD钻铤接头以及井下马达 磁钻铤，最大限度地降低 钻铤接头以及井下马达 的弯曲应力。 的弯曲应力。 （2）钻井液 ） 除一般井眼钻井液设计所考虑的问题 外，多分支井的钻井液设计还应考虑到先钻出的分支井 眼由于在钻井液中浸泡时间长， 眼由于在钻井液中浸泡时间长，可能发生较严重的油层 损害及井眼坍塌等问题， 损害及井眼坍塌等问题，因此除合理选择与地层相配伍 的钻井液体系外， 的钻井液体系外，还必须在分支井眼完井后注入专门配 置的与地层配伍的完井液，替换出原钻井液， 置的与地层配伍的完井液，替换出原钻井液，然后再施 工下一个分支井眼。 工下一个分支井眼。在施工中还要充分考虑油层保护及 井壁稳定问题。 井壁稳定问题。
分 支
三、分支井完井 分支井完井是一项技术难度较大的工作， 分支井完井是一项技术难度较大的工作，是分支井技术 水平的象征。 水平的象征。 1、分支井完井原则 、 应具有尽可能大的渗流面积， 气入井的阻力最小， ①应具有尽可能大的渗流面积，油、气入井的阻力最小，油、 气层所受的伤害最小。 气层所受的伤害最小。 应能有效地封隔油、 水层，防止气窜或水窜， ②应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层 间的相互干扰。 间的相互干扰。 ③应能有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌。 应能有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌。 应具备进行分层注水、注气、压裂、 ④应具备进行分层注水、注气、压裂、酸化等增产措施以及 便于人工举升和井下作业等条件。 便于人工举升和井下作业等条件。 稠油开采能达到注蒸汽热采的要求。 ⑤稠油开采能达到注蒸汽热采的要求。 施工工艺简单，成本较低。 ⑥施工工艺简单，成本较低。