辽河油田双分支鱼骨水平井钻井优化设计与应用

周勇

鱼骨水平井是分支水平井中的一种，是结合水平井和储层特征发展起来的一种新型钻井技术，属于目前国际上先进的MRC(Maximum Reservoir Contact)技术。

鱼骨；水平井；钻井；优化；应用

2010年辽河油田在安1-安97潜山区块应用了一口双分支鱼骨水平井钻井技术。该区基质平均孔隙度为4.52%，渗透率分布在1.0～4.0?0-3um2，裂缝倾角主要在30皛80爸间，平均裂缝密度?9.6条/m，孔隙度分布范围在1%～11%，大多分布在2～8%，平均孔隙度为4.52%，渗透率分布在1.0～4.0?0-3um2。

1.钻井设计优化技术

设计原则：储层分布要稳定，油砂体井控程度高，同时要有一定的单井控制地质储量，储层描述清楚，避免钻进过程中的盲目性。距油水边界应有一定距离，设计时应避开边底水，以求得最佳开发效果。(油层应该有一定厚度，以便为钻进分支井眼预留空间。水平段长度直接影响水平井的泄油面积和控制可采储量，对于安1-安97潜山区块，合理水平段长度取500m左右。针对该油层特征分支与主井眼夹角在30白笥铱采效果最佳。为了减少钻井风险，设计双分?鱼骨比较适宜。

井身结构设计：分支一（Z1）井身结构设计。根据该钻区的地质情况，安1-H8井分支一采用三次开钻的井身结构，一开用444.5mm的钻头开钻，下入339.7mm的表层套管；二开用311.1mm钻头开钻，下入244.5mm套管固井；三开用215.9mm钻头开钻，侧钻一鱼骨井眼，水平段主井眼下入139.7mm完井筛管，鱼骨分支井眼采用裸眼完井的井身结构。

安1-H8Z1整体施工方案。一开施工方案；一开采用444.5 mm钻头钻进至稳定泥岩段完钻，下339.7mm表层套管，封隔馆陶组及东营组上部松散地层，固井。二开施工方案：二开采用311.1mm钻头钻进，从2526m处开始造斜，钻至2943m完钻，下244.5mm技术套管至第二分支（Z2）开窗点以下100m处，预留开窗短节，固井。

三开施工方案：三开采用215.9mm钻头进行安1-H8Z1主井眼水平段钻进，钻至3657.0m；进行Z1-1鱼刺分支钻进，按Z1-1分支设计轨迹钻至完钻井深，采用柴油或完井液替净泥浆裸眼完井；继续进行主井眼水平井段钻进，钻至完钻井深，水平井段筛管完井（不固井）。

分支二（Z2）井身结构设计：安1-H8Z2井是在原安1-H8内（开窗套管：244.5mm套管，钢级N-80，壁厚11.99mm）进行侧钻井，分支井眼采用139.7mm筛管完井。

安1-H8Z2整体施工方案：开窗后采用215.9mm钻头进行安1-H8Z2主井眼水平段钻进，钻至3361.0m；进行Z2-1鱼刺分支钻进，按Z2-1分支设计轨迹钻至完钻井深，采用柴油或完井液替净泥浆裸眼完井；继续进行主井眼水平井段钻进，钻进169.31m；进行Z2-2鱼刺分支钻进，按Z2-2分支设计轨迹钻至完钻井深，采用柴油或完井液替净泥浆裸眼完井；继续进行主井眼水平井段钻进，钻至完钻井深，潜山大斜度段、水平井段筛管完井（不固井）。

钻具组合优化设计：在充分认识地层特点、准确预测造斜钻具造斜能力的前提下，根据邻井实钻情况，进行钻具组合力学分析，并下入合适的钻具组合。由于多数鱼骨状水平分支井在油层中钻进，所以要满足快速侧钻、井眼轨迹控制以及主井眼中的钻具或完井管柱下入时摩阻力适中的要求，进行钻井参数优化设计，使钻具不产生自锁和弯曲。通过钻具组合与完井管柱的刚性分析对比，保持导向钻具的刚性大于完井管柱的刚性，以保证钻具及完井管柱顺利下入主井眼。采用优质螺杆钻具及高效能钻头，确保主井眼及分支井眼的顺利钻进[4]。最终采用的主井眼与分支井眼钻具组合为:215.9mm钻头+165mm1.5埃ɑ?.25埃┑ネ渎莞?195mm无磁稳定器+159mm无磁钻铤1根+MWD保护座+ 159mm无磁钻铤1根+210mm球形稳定座+127mm钻杆(40～ 120)根+127mm加重钻杆15根+165mm震击器+127mm加重钻杆15根+159mm钻铤9根+127mm钻杆。

安1-H8Z2完井设计：安1-H8Z2主井眼用139.7mm带悬挂器的筛管完井，各分支井段裸眼完井。

筛管完井施工工艺。完钻通井；打捞造斜器；下空心导斜器；校正窗口，通井；悬挂器试下操作程序；f通井，处理泥浆；完井筛管管串结构设计。引鞋+139.7mm筛管+139.7mm光管+244.5mm?39.7mm尾管悬挂器。

选择原则。依据油藏地质需要及钻、完井施工要求，分支井完井级别达到四级的完井要求。完井方式选择必须遵循以下原则：确保完井管柱在完井阶段和生产过程中的安全；完井管柱的强度设计以该管柱在完井、生产及作业过程中的最大载荷为依据；主井眼开窗点以上井段通径不小于216.5mm，分支井眼通径不小于215mm；完井管柱抗弯强度以设计井眼曲率为准；油层尾管柱强度设计应充分考虑摩阻力。

2.现场应用情况

钻进方案的选择。根据完井方式的不同，鱼骨状水平分支井可以采用不同的钻进方式。目前，由于国内现有工具的限制，主要采用前进式或后退式两种钻进方式，也有在钻进过程中下入裸眼封隔器或专用工具进行钻进的作法。主要施工步骤是:

采用三次开钻方式，二开钻进至水平段着陆点，并下入技术套管，封隔油层以上地层;三开施工第1段水平井段，钻进至第1侧钻点，在第1分支井眼侧钻点处采用鱼骨状水平分支井眼侧钻技术侧钻第1个分支井眼，第1分支井眼完成后，进行短起下钻(至套管鞋处)，并替入油层保护液（原油＋柴油）保护分支井眼。

起钻至第1分支井眼侧钻点，从第1侧钻点处采用与侧钻分支井眼相反的工具面悬空侧钻主井眼，并钻进至第2侧钻点处，再侧钻并完成第2分支井眼，进行短起下钻，下钻并替入油层保护液。

当主井眼全部钻完后，起出钻具，并换通井钻具通井，下钻时在每个分支井眼侧钻点小心处理，直至下钻至主井眼，起钻前替入油层保护液保护已完成的井眼。这种钻进方式具有以下主要优点:岩屑封堵已钻井眼的可能性比较小;提高了顺利下入筛管的成功率，后期完井相对主动;该施工顺序可最大限度地减小可能的井眼损失，取得最佳的开发效果。

裸眼悬空侧钻技术。防止已钻各分支井眼的再进入。在鱼骨状水平分支井各分支井眼轨迹控制中，鱼骨状井身轨迹结构模式具有防止钻具或完井管柱再进入的功能，而在井身轨迹控制中，定向工程师需要保持主井眼始终在各分支井眼的下方，使钻具或完井管柱在重力作用下沿主井眼下入。必须保证分支井眼与主井眼之间开始分离的夹壁墙快速形成并具有不易坍塌的特性。坚持使用悬空侧钻技术进行施工。悬空侧钻技术的原则是确保分支井眼迅速偏离主井眼，并完成分支井眼的钻进;在进行主井眼侧钻时，钻具要起至侧钻分支的前1个单根，并采用与侧钻分支相反的工具面进行划槽作业，根据钻进的实际情况，划槽作业时间可以不同，在侧钻主井眼前形成一个台阶，为侧钻主井眼做准备，然后再按照悬空侧钻作业程序进行主井眼侧钻，无论是在松散还是在坚硬地层，都要坚持控时钻进的原则，坚持按照划槽、造台阶和控时钻进3个步骤进行主井眼侧钻。侧钻过程中不能转动钻具划眼，以免造成悬空侧钻井段井斜方位变化过大，井眼轨迹失控。

3.结论与认识

双分支鱼骨状水平井，在井眼轨迹设计技术、钻进技术方面取得了一定的进展，为该技术的推广应用积累了丰富的经验；鱼骨水平井的油藏方案论证、钻井设计、施工与生产紧密结合是双分支鱼骨井成功应用的保障；区块筛选及预测油层厚度、油层走向的准确性是开展鱼骨井钻井技术的首要条件；鱼骨状水平分支井技术是一项综合钻井技术，将钻井、地质及油藏精细描述相结合，既是发挥鱼骨状水平分支井技术的重要前提，也是提高油层钻遇率的有效方法。

[1]王亚伟等著．分支井钻井完井技术．北京：石油工业出版社，2000

[2]方猛，莫跃龙，王志勇等.鱼骨型分支水平井技术在百重七井区的首次应用[J].西部探矿，2008.04