沙特分支水平井定向技术

郭保乾

摘 要：海相沉积的地层是沙特油田的特点。它是采用分支井钻井技术，是在不同层次或同一层次内采用内侧钻井，从而使之形成多个分支井眼，大幅度提高油气井的产量，并降低油气井在开采过程中的综合成本。目前，沙特分支井水平井定向技术有3种不同类型，即套管自上而下开窗侧钻分支井、套管自上而下裸眼水平钻、大斜度段多次侧钻分支井等。并且在HRDH、UTMN的钻井区内进行应用，并取得良好的效果。该文就对沙特分支水平井定向技术进行分析研究，从分支水平及设计，油藏、地质设计，井眼轨道、井深结构设计入手，从中发现问题，并提出建议。

关键词：沙特 分支水平井 定向技术

中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（b）-0021-02

根据对地层岩石的特点和地质结构条件变化分析，在同一个主井系统内采用分支水平钻井技术就是在同一井点儿中的同一地层或是不同地层的内侧采用侧钻的形式对其进行分支井眼，从而大幅度地提升油田产量，并降低油田的开采成本。沙特油田是海相沉积地层形式，它的地层以流沙、石灰岩、页岩和硬石膏为主，是新生代和中生代地层结构。并且，它主要油层为ARAB-C和D组成，这种地层上半部分多为白云岩和流沙，其中含少量的石灰岩和页岩。下部多为硬石膏、砂岩和石灰岩。为了能够大量地提升油气井产量，沙特油田在采取钻井技术时，应用分支水平井定向技术进行开采，但这种技术采用的工序复杂，特殊工具多，并以不同的3种形式进行现场应用，但都取得良好的效果。

1 分支水平井的设计

1.1 油藏及地址工程设计图

根据国内外分支井的设计经验，采用适合分支井开采的资源量评价技术来确定沙特油田使用分支水平井定向技术条件。根据适合分支井开采技术，将地址与油藏进行筛选，并对筛选出的地区进行精细断裂系统和微构造结构的研究。并对选取的地层进行精细对比与划分，对油藏的储层参数进行非均质研究，利用电脑技术对选择区域进行三维地址模型的建设。并且，采用分支水平井定向技术对设计进行优化，选用数值模拟和生产动态图来对剩余油区分布规律进行划分和探讨。从而确定分支水平井的平面内分支类型。并采用相应的评价技术对分支水平井定向技术进行效果评价，以油藏研究的基数为标准，最终来确定地质设计。

1.2 井深结构、井眼轨道设计

为了方便钻井后续作业中出现的一些复杂情况，在选择分支水平井定向技术时，就要对钻井的尺寸和分支井眼儿进行尺寸研究。另外，在井身结构和井眼轨道设计上还要注意技术套管的下入深度。除了要考虑施工安全和地质层的要求外，还要对分支井眼的开窗点和使用特殊工具的放置点进行考虑研究。在井眼的轨道设计方面，由于开窗位置受到限制，套管附近又有磁干扰性，所以，不同水平井的侧钻井轨道设计方法和要注意的事项不同。

（1）根据分支井眼侧钻施工的方式来确定井眼侧钻点之间的间隔以及轨道，开始段的类型一般情况下，采用分支井眼侧钻点的间距为20～80 m。裸眼侧钻施工时，分支井眼的间距要大于下斜向开窗侧钻施工分支井眼的间距。

（2）裸眼侧钻施工分支井最初的轨道都是有一个过渡段的，利用这个过度段来控制井眼轨迹。用斜向器开窗侧钻施工分支井则不需要过渡段，从侧钻点开始就可以直接设计斜坡段。

（3）分支井眼在选择分支位置时，要对地层的密度、岩石层进行分析，并且选择井眼稳定的井段进行开采。

（4）因为，要考虑到后期采油、修井的作业，在斜坡儿率的设计方面一般是10～30 m。另外，用斜向器进行开窗施工时，斜向器在下井直段或斜段时都要与斜向器之间存在大于10 m的间距。

（5）在设计分支井井眼轨道时，还要缩短分支井眼的斜角，并将其长度控制在45°～60 °范围内，从而防止产生岩石碎屑，以免出现井下事故。

2 分支水平井定向技术

2.1 定下回接技术

在对沙特油田的设计和施工中，为了突破已往下地锚座斜向器的开窗侧钻方式，而在尾管悬挂器顶部悬挂一个特殊的定向回接接头。通过这个接头与斜向器进行连接，从而实现开窗侧钻和分支井眼的再次进入。而定向回接系统就是由尾管的悬挂器、定向回接的接头、打捞接头等来防止接头和斜向器阻塞。并且，在使用中用陀螺测出定向回接的键槽方向，根据分支井眼的设计位置，在地面进行调整，使斜向器的方向与定向回接系统方向相同并座键，从而快速地完成定向开窗侧钻项目。

2.2 定向开窗侧钻项目

沙特油田的分支水平井都是244.5 mm套管内开窗侧钻的，利用这一系统来完成开窗和修窗的工作。而一体式铣锥则利用定向回接系统上部的销钉与斜向器连接。由一趟送入管柱送入座键后通过施加一定的压力来剪断销钉，从而进行开窗磨铣工作。

3 沙特分支水平井定向技术中存在的问题

沙特分支水平井定向技术中存在的问题，可分为3个方面。

首先，是重叠管柱部分的磨套铣和斜向器再回收作业方面风险大，耗時长。

其次，分支井眼与主井眼在机械地连接方面需要进一步提高。例如：连接性能方面，密封性能方面。

最后，在沙特分支水平井定向技术的使用过程中，各个分支的井眼在选择性和可靠性方面上还需要加强。

4 加强沙特分支水平井定向技术的建议

通过对沙特分支水平井定向技术的研究和设计思路的观察，在沙特水平井定向技术的使用中，也形成了一套特有的分支水平井定向技术设计方法。这一方法的使用，不仅解决了同一油层中分支水平井的定向设计施工问题，而且也为多套的油层分支水平井在设计的过程中提供了研究基础。

沙特油井的分支水平井定向技术使用过程中，随着不断革新的分支水平井定向技术，并形成了一套完善的分支水平井定向技术系统。为沙特多油层薄沙体、非均质油藏提供了切实可行地提取开采方法，从而有利于改善油藏的开发效果，提高油藏的开采率。

另外，重叠管柱的设计应该进一步优化，并根据沙特不同地质层的井眼来探索它的解决方式。分支水平井的斜井段较长，钻井时多以井眼的下井壁上为主，造成重大重力效应。所以，在施工时就会出现耗时长，风险性大的问题。针对这个问题，在使用定向技术时就要考虑分支水平井的影响阻力和扭矩的因素。并在施工过程中，选择最优的井身剖面、携带性能强的润滑钻井油等几个措施来减小重叠管柱设计中存在的阻力与扭矩。从而使开采工艺流程方便，减短开采时间，减小工作中存在的风险。

5 结语

分支水平井定向技术在对井眼轨迹数据的研究中，可准确无误的连通斜向器，为了能够避免检测数据中的局限性，可对分支水平井定向技术采取多点、单点、陀螺等检测手段，从而缩小记录仪对数据的错误记录，确保轨迹数据的准确度和可靠性。并且，沙特油田在进行分支水平井定向技术的使用中，可通过现有的技术来完善定向技术的使用手段，并对使用过程中的工艺、工具、仪器进行检查，从而确保在实施过程中的安全性。

参考文献

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