鱼骨状水平分支井井眼轨道设计技术

张佃宾 耿应春

（胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东 东营 257017）

1 前言

鱼骨状水平分支井是近年来兴起的一种特殊形式的分支井井型，它充分体现了分支井的技术优势，具有最大限度地增加油藏泄油面积、充分利用上部主井眼、节约钻井费用等显著优点，鱼骨状水平分支井已经成为高效开发油气藏的理想井型。近几年来，鱼骨状水平分支井在国内部分油田得到了较大范围的应用，如南海西部油田、冀东油田、渤海油田、大港油田、辽河油田等油田分别进行了鱼骨状水平分支井现场试验。

2 鱼骨状水平井分支井眼与主井眼的关系

鱼骨状水平分支井的单个分支井眼的轨道设计与普通定向井、水平井相同，可根据具体情况选定轨道类型。但分支井的井眼轨道设计绝不是多个定向井或水平井轨道设计的简单组合。鱼骨状水平分支井井眼轨道的设计方法与常规（侧钻）定向井、（侧钻）水平井相似。由于鱼骨状水平分支井的特殊性，则需要采用三维设计方法来进行井眼轨道的设计。

在油藏地质设计过程中，设计部门常常给出分支井眼与主井眼的夹角，夹角指的是分支井眼的侧钻点与分支井眼终点的连线与主井眼的直线夹角，而不是侧钻点方位与分支井眼终点方位的差值。如果侧钻点记为 A（AN，AE，AH）点，分支井眼终点记为 B（BN，BE，BH）点，B点至主井眼的垂线落点记为 C（CN，CE，CH）点，夹角记为，则有：根据函数关系则有：

可以根据此式计算夹角α的大小。

也可以通过计算软件算出B点至主井眼的垂直距离LBC，以及侧钻点至垂点C的距离LAC，通过下式计算夹角α的大小。

根据以上关系，进行了一些计算分析，假设侧钻点从1950m开始，井眼造斜率设为25°/100m，分支井眼长度设为300m时，计算分支井眼与主井眼的方位夹角 15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°时分支井眼变化情况与直线夹角变化情况。

从表1可以看出，随着分支井眼与主井眼方位夹角的增大，需要的弯曲井段在逐渐增加，弯曲井段终点与主井眼的距离也在逐渐增加，分支井眼终点与主井眼距离也在逐渐增加，分支井眼终点与主井眼的直线夹角也在增加，但是可以看出，随着直线夹角的增大，所需要的弯曲井段也是在增加的，也可以说明直线夹角的增大是随着弯曲井段的增加而增大的，但从钻井工程的角度来讲，施工时井内钻具与井眼摩擦程度也在增加，钻进井眼的风险也在增大。从表中也可以看出随着直线夹角的增大，分支井眼与主井眼的增大的距离幅度是在逐渐变缓的，因此没有必要过份追求较大的直线夹角。

表1 鱼骨状水平分支井分支井眼与主井眼的夹角关系计算表

表2 “上鱼骨状”设计方式时工具面20°时设计数据

表3 “下鱼骨状”设计方式时工具面160°时设计数据

3 鱼骨状水平分支井分支井眼轨道设计技术

根据上述分析，油藏地质技术人员与现场施工人员充分结合，将会考虑分支井眼与主井眼的合适夹角与分支井眼的长度，进而最终确定鱼骨状水平分支井分支井眼轨道设计剖面。鱼骨状水平分支井的设计有两种设计方式，一种是“上鱼骨状”，另外一种是“下鱼骨状”，具体采用哪种方式进行设计，要根据完井方式的不同而定。目前，胜利油田常用的鱼骨状水平分支井分支井眼轨道设计剖面常采用“上鱼骨状”方式进行设计。

3.1 “上鱼骨状”设计

“上鱼骨状”设计基本思路是：分支井眼首先沿井眼高边，向20（°如表2）或340°方向设计一个单根长度，使分支井眼的井斜角大于主井眼的井斜角，设计值控制在1～2°，方位稍偏离主井眼，使井眼从纵向或横向偏离主井眼；再设计一个单根长度，向左或向右全力扭方位，使分支井眼在横向上尽快偏离主井眼；再沿井眼低边，向200°或160°方向设计一个单根长度，将第一根增起的井斜降下；最后将余下井段根据靶点情况进行设计，多数采用圆弧段进行设计。设计时前三个单根宜采用较高造斜率进行设计，后面井段宜采用较低造斜率进行设计。

3.2 “下鱼骨状”设计

“下鱼骨状”设计基本思路基本上与“上鱼骨状”设计思路相反：分支井眼首先沿井眼低边，向 160°（如表 3）或 200°方向设计一个单根长度，使分支井眼的井斜角小于主井眼的井斜角，设计值控制在1～2°，方位稍偏离主井眼，使井眼从纵向或横向上偏离主井眼；再设计一个单根长度，向左或向右全力扭方位，使分支井眼在横向尽快偏离主井眼；再沿井眼高边，向20°或340°方向设计一个单根长度，将第一根降低的井斜增起；最后将余下井段根据靶点情况进行设计，多数采用圆弧段进行设计。设计时前三个单根宜采用较高造斜率进行设计，后面井段宜采用较低造斜率进行设计。

在运用以上两种设计方式进行设计时，第三个单根以及后面的井段可以根据实际情况进行调整。

4 应用实例及开发效果

运用研究形成的鱼骨状水平分支井井眼轨道设计技术设计并成功实施了6口井的鱼骨状水平分支井的钻井技术现场试验，取得了良好的应用效果。至2009年9月，胜利油田成功实施的鱼骨状水平井已累计产油18.9741×104t，产气1818.9×104m3，在提高油气采收率方面见到了良好的效果。

5 认识与建议

5.1 生产实践证明，鱼骨状水平分支井技术是一项综合钻井技术，工艺技术涵盖了目前世界上大部分钻井工艺，是多种钻井技术与特殊完井的一种结合。

5.2 形成的鱼骨状水平分支井井眼轨道设计技术有力地指导了设计与现场施工。

5.3 鱼骨状水平分支井钻井技术在胜利油田中的成功试验应用，提高了开发成功率和采收率。

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