多分支井钻井技术

2017/10/18
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1992年，科米石油生产联合体与柏朝拉石油设计院、北 方天然气公司、全苏油气工业经济管理研究所等单位共 同合作，确定了钻多分支井开发油田的方案。在亚列格 油田拉也尔区块，有两个生产层。按上方案，每层布置 3口分支井，每口这样的井可代替13口直井。 在亚列格 1 号分支井的钻井过程中，试验了导向钻井工 艺和13种钻具组合，其中包括带螺杆造斜器的钻具组合、 马达传动轴之间带有弯角的钻具组合、绞接的转盘钻具 组合、带柔性件的钻具组合等，平均造斜率达 7 度 /10m， 局部井眼造斜率达 18.2 度 /1Om，曲率半径为 33m。一口 这样的井可代替13口直井。
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美国马拉松石油公司和贝克 .休斯公司联合开发了一 种用于分支井的注水泥尾管完井的井下系统。该系 统利用一个定向短节将钻井工具引人适当井眼。第 一个分支井筒钻成后测井，下尾管固井。然后将定 向短节旋转180o朝相反方向钻第二个分支井筒，完钻 测井后下尾管固井。两个分支井筒作为独立的井眼， 用一个带分流心轴悬挂器的专用井口装置分别通过 一个生产管柱。1993年在美国怀俄明州的 Garland油 田两口井上成功地试用了该系统。这种双分流系统 能使海上钻井费用减少10%-20%，而且还不包括因减 小钻井平台而节省的费用。
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Bechtel 公司采用超短半径分支水平井技术取得了显著 的经济效益，该技术采用高压水力射流破岩形成水平井 眼。到1987年已在加利福尼亚和洛杉矶油田钻成径向分 支井 600余口，井眼直径φ101.6mm，水平段长 30 ～ 60m， 能在一口直井的同一深度向四周钻出24个辐射状分支井， 在未胶结的浅地层钻4个分支井筒一般不超过60h。 超短半径分支水平井钻井设备和工具包括：地面设备主 要有一台输出功率为1176KW、额定压力为844MPa的压裂 泵，一台常规修井机，一台盘管车和地面测量仪器；井 下工具主要有水力破岩钻头、 ERW 钻管、扩眼器、斜向 器及高压导引和控制机构等，并配有专门的测斜仪和射 孔器等。
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加拿大的多分支井技术
加 拿 大 Tool Master 公 司 、 Shell 加 拿 大 公 司 和 Frac Master 公司的一个分公司合作开发出一种预开窗分支 井系统，并于1993年底研制出全尺寸样机。1994年3月 Shell加拿大公司在Midale油田首次使用该系统钻成一 口对称双分支井（10w2 井），采用裸眼完井。该系统 由永久安装在井眼内的坐放、窗口段（带衬管）、定 方位注水泥段和可回收式斜向器及起下工具组成。
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多分支井是指在1口主井眼的底部钻出2口或多 口进入油气藏的分支井眼（二级井眼），甚至 再从二级井眼中钻出三级子井眼。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 分支井可以在 1 个主井筒内开采多个油气层， 实现 1 井多靶和立体开采。多分支井既可从老 井也可从新井再钻几个分支井筒或再钻水平井。
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多分支井又分为多分支水平井(multilateral) 和多分支井(multibranch)。多分支水平井的定 义是从一个井场钻一口以上的水平和近似水平 的井眼，并将其回接在一个主井眼中。而多分 支井是指从一个井场钻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、定向井或三种井眼任意一种的结合。 多分支水平井也可以称为多分支井，但多分支 井决不能叫多分支水平井。
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美国的多分支井技术
美国和其它国家的多分支井钻井是在20世纪90年 代以后开始进行的，但发展速度很快。截止到 1998 年已钻进 1000 多口多分支井，仅在奥斯汀 白垩系地层就钻进了300多口裸眼多分支井。这 种裸眼多分支井在美国、加拿大和中东等地区 越打越多，并将其视为最有商业价值的工艺技 术。达拉斯地区多分支井钻完井技术发展非常 迅速，被认为是世界上使用该工艺最为广泛的 地区之一。
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前苏联的多分支井技术
20世纪50年代初。前苏联工程师格里高扬提出了“ 生 产层中的井眼分叉能够扩大油层的裸露面积，如同一颗 树的根露于土壤一样”的理论。著名科学家查偌维奇在 格里高扬理论的基础上提出了“ 在均匀渗透率的产层 中的分支井可以提高石油产量，并与分支井的数量成正 比”。 1952 年，在巴什基里亚 .卡尔塔什夫油田成功地 进行了第一批试验，在 66/45 井，一些分支井的井底距 离达300米，几乎是直接穿透产油层的80%。前苏联的水 平井技术主要表现在钻水平分支井方面。到1975年前苏 联共钻进了30多口分支井。他们的典型做法是将垂直井 打到产层之上，而后使用涡轮钻具或电动钻具，钻 5 个 或 6 个倾斜成水平的分支井眼，使之在油层中延伸 60 ～ 300 米。每口分支井的钻井成本为一口直井钻井成本的 1.3～1.8倍，但其产量增加最高达17倍。
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赵忠举
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世界钻多分支井情况
据美国HIS能源集团统计，到1999年5月（除沙 特阿拉伯和共产主义国家）共打多分支井5779 口，其中美国打多分支井3884口，加拿大打多 分支井 1891 口，世界其他地区共打多分支井 4 口。
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为加速建设这样的系统，前苏联制订并批准了利用水 平井和分支井开发油田的新设计。 1990 ～1995年在11 个试验区和油田推广新的工艺系统，认为最有效地利 用水平井和分支井的条件是：①厚度小的产油层；② 低渗透和非均质油层；③垂向裂缝发育的油层；④有 底水的油气藏；⑤大陆架区域的油藏；⑥高粘性油藏 和天然沥青矿藏。 到1990年，前苏联共钻111口分支井（其中开发井57口、 探井36口、救险井8口、注入井10口），在这些井中， 共有329个倾斜成水平的分支，它们在油层中总长度为 175260m。分支井主要分布在巴什基尔、克拉斯诺达尔、 乌克兰、古比雪夫、斯达夫洛波兰斯克和乌兹别克斯 坦。