二级分支鱼骨型SAGD水平井钻井技术

王 欢，殷 峰，郝新宇，马振旭，成鹏飞

（1.西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐 830026；2.新疆油田公司开发公司，新疆克拉玛依 834000）

新疆风城油田侏罗系齐古组油藏为超稠油油藏。多年来，为提高采油效果，该区逐渐形成了成熟的SAGD水平井技术：I井为注汽井，用于注蒸汽；P井为采油井，用于采油，以蒸汽作为热源通过热传导和热对流相结合，实现蒸汽和油水之间对流，再依靠原油和凝析液的重力作用采油。

常规SAGD水平井井组，I井水平段仅有几百米，注汽效果有限；鱼骨型SAGD水平井组，通过在I井水平段侧钻四个分支井眼，以扩大蒸汽腔辐射范围，从而提高采油效果；二级分支鱼骨型SAGD水平井通过在每个一级分支井眼上分别侧钻一个二级分支井眼，进一步扩大蒸汽腔辐射范围，从而提供更优的采油效果。二级分支鱼骨型SAGD水平井的特点，决定了其施工工艺上的难点在于如何保证注汽井水平段各井眼按设计要求钻完以及主井眼顺利重入。本文主要针对此难点进行讨论。

1 井身结构及轨道剖面

1.1 井身结构

二级分支鱼骨型SAGD注汽水平井为三开井，一开采用∅660.4mm钻头钻至井深64.7m，下入∅508mm表层套管，水泥浆返至地面，封隔地表松散易塌地层及水层，为井口控制和后续安全钻井创造条件；二开采用∅311.2mm钻头造斜钻进至A靶点，下入∅339.7mm+∅244.5mm复合套管，固井水泥浆返至地面，以利于三开下部地层安全钻进和完井作业；三开采用∅215.9mm钻头钻至完钻，水平段侧钻分支井眼，主井眼下入∅177.8mm筛管至井底，分支井眼裸眼完井。以FHW****I井为例，见表1。

表1 FHW****I井井身结构数据表

1.2 轨道剖面

二级分支鱼骨型SAGD注汽井主井眼设计井眼轨道剖面为“直—增—稳—增—稳”五段制；一级分支井眼轨道为三维单圆弧井段，增斜扭方位；二级分支井眼轨道为稳斜井段，侧钻成功后稳斜稳方位钻进。

仍以FHW****I井为例，轨道剖面见表2～表4。

表2 FHW****I井主井眼设计轨道剖面

表3 FHW****I井Z1分支设计轨道剖面

表4 FHW****I井Z1-1分支设计轨道剖面

其他分支设计轨道剖面类似，此处不再赘述。

各分支井眼与主井眼相互关系见图1、图2。

图1 FHW****I井垂直投影图

图2 FHW****I井水平投影图

2 关键技术

二级分支鱼骨型SAGD水平井组采油井及注汽井造斜段和常规SAGD水平井施工要求一样，难点在于注汽井水平段施工。施工中除了考虑各一级、二级分支如何顺利钻井，还要考虑如何施工更利于后续完井过程中主井眼的重入。

注汽井水平段为二级分支鱼骨型井眼，主井眼钻进时采用前进式打法，即：主井眼先钻进至一级分支井眼Z1的爬坡点，开始钻进Z1分支井眼及该分支井眼上的二级分支井眼Z1-1，全部完成后，退回到主井眼在Z1分支井眼上的侧钻点，开始侧钻，成功后继续钻进主井眼；以此类推完成主井眼在Z2、Z3、Z4等一级分支井眼上的侧钻工作。分支井眼采用后退式打法，即：先钻完一级分支井眼Z1再退回至二级分支井眼Z1-1在Z1上的侧钻点，进行Z1-1分支井眼侧钻，侧钻成功后进行Z1-1分支井眼钻进；以此类推分别完成Z2-1、Z3-1、Z4-1等二级分支井眼。在实际钻井中存在如下关键点。

2.1 侧钻点选择

不论主井眼侧钻还是二级分支井眼侧钻，侧钻点的选择都极为关键。主要考虑如下几点：（1）根据I井设计轨道剖面及钻具表确定侧钻点。（2）保证侧钻点在整单根位置或单根中部，以确保侧钻初期施工的连续性。

2.2 一级分支井眼控制技术

（1）一级分支井眼采用“前进式”打法，主井眼钻进至一级分支井眼起点（爬坡点）前，根据轨迹状态，提前调整好轨迹。

（2）爬坡点之前一个单根不能降斜，否则会导致后续进行主井眼侧钻时，侧钻成的主井眼井斜偏低，不利于控制主井眼在设计靶框内（纵向±0.5m，横向±1m）。

（3）遵循“先爬坡后偏移”原则：爬坡前5m控制工具面在30°（分支井眼在主井眼右边）或330°（分支井眼在主井眼左边），之后分别控制工具面在70°或290°。

（4）爬坡井段长短视当前井斜及主井眼侧钻点确定，确保侧钻点井斜控制在91°～92°左右（比设计大1°～2°），主井眼轨迹在上靶窗。从而保证侧钻后，主井眼仍然在设计靶窗内。

（5）采用定向+复合的方式，控制井斜、方位，钻进至一级分支终点。

2.3 二级分支井眼控制技术

（1）钻一级分支井眼时，提前选好二级分支井眼侧钻点。

（2）一级分支井眼钻进至选好的二级分支井眼侧钻点时，自该井深开始至少5m必须处于定向爬坡状态，工具面在60°（二级分支井眼在一级分支井眼左边）或300°（二级分支井眼在一级分支井眼右边）。

（3）一级分支井眼钻完后，上提钻具至二级分支井眼侧钻点进行侧钻。

（4）二级分支井眼侧钻成功后，按设计调整轨迹平稳后，稳斜至二级分支井眼终点。

2.4 悬空侧钻技术

无论是主井眼侧钻还是二级分支井眼侧钻，都需采用悬空侧钻技术。侧钻中都要遵循划槽、打窝、控时侧钻的操作步骤。

（1）起钻至侧钻点，核实井深无误后，开始划槽。

（2）划槽井段控制在侧钻点以上5～10m，工具面为爬坡的反方向。即：主井眼划槽工具面为210°（分支井眼在主井眼右边）或150°（分支井眼在主井眼左边），二级分支井眼划槽工具面为240°（二级分支井眼在一级分支井眼左边）或120°（二级分支井眼在一级分支井眼右边）。

（3）划槽速度控制在1m/min，划槽时间控制在30～60min。

（4）划槽结束后采取“打窝”技术措施，将钻具放至侧钻点，保持工具面稳定，排量不低于30L/s，循环时间不少于15min。

（5）控时侧钻。主井眼侧钻以降井斜为主，便于主井眼重入；二级分支井眼侧钻以扭方位为主。

侧钻过程中关注钻压、泵压和工具面的变化，如果钻压持续增大、泵压上升、工具面减小，证明已侧钻形成台阶。一般6m以后可加压钻进。侧钻12m后，复合钻进5～6m，测斜。把测斜数据和原井眼数据对比，可判断是否侧钻成功。侧钻成功后，在20m井段内把井斜、方位调整到设计井斜、方位。

2.5 主井眼轨迹控制技术

为了保证注蒸汽效果，无论是常规SAGD水平井还是二级分支鱼骨型SAGD水平井都对井组内两口井水平段井眼间距有严格要求：纵向间距5±0.5m，横向间距±1m。由于钻注汽井时，采油井已完井，其下入的筛管对注汽井测量时的磁方位存在磁干扰，影响轨迹的测量及控制。所以，需要借助于磁定位技术（如图3所示）对注汽井进行轨迹控制。即运用随钻头旋转的磁源产生周期性旋转磁场，由采油井内的磁场探测器测量并将数据传输至地面，通过软件计算，显示两井井眼相对空间的精确距离，实时指导注汽井井眼轨迹的控制。

图3 磁定位技术示意图

2.6 修窗技术

为保证后续完井作业期间主井眼顺利重入，在短起下或起钻过程中，第一次通过侧钻点时，要进行修窗。具体操作如下：

（1）提前算好修窗井段并在钻具表上标注好，一般取侧钻点上下5m范围；

（2）接方钻杆，以低于钻进排量开泵，工具面摆在侧钻工具面，上下缓慢活动钻具进行修窗，钻具活动速度控制在1m/min，时间控制60min以上。

3 现场应用

以FHW****I井为例，该井设计4个一级分支井眼，3个二级分支井眼。该井三开施工过程如下所述。

3.1 钻具组合及钻井参数

∅215.9mmPDC钻 头+∅172mm强 磁 接 头+∅172mm螺杆（1.5°/∅212mm螺扶）+∅172mmMWD短节+∅127mm无磁承压钻杆（2根）+∅127mm加重钻杆（2根）+∅127mm斜坡钻杆（60根）+∅127mm加重钻杆（20根）+∅158.8mm随钻震击器+∅127mm加重钻杆（4根）+∅127mm斜坡钻杆（注：水平段采用倒装钻具，倒装斜坡钻杆数量视水平段长短，适当增减）。

钻井参数：钻压：30～60kN；转盘转速：40～60r/min；泵压：8～10MPa；排量：28～30L/s。

3.2 分支施工关键节点

该井施工中，各分支井眼爬坡及侧钻井段、工具面如表5所示。

表5 FHW****I井分支井眼侧钻关键节点数据表

3.3 修窗

该井完钻后，短起至套管，在此过程中，严格执行修窗操作，通井及下筛管过程顺利。各修窗点修窗井段及工具面如表6所示。

表6 FHW****I井修窗数据表

4 认识与结论

（1）二级分支鱼骨型SAGD水平井施工，侧钻点选择很重要，既要考虑侧钻的连续性，又要保证达到设计要求。

（2）悬空侧钻是决定二级分支鱼骨型SAGD水平井施工成败的关键技术。悬空侧钻操作一定要细心、耐心，严格执行既定技术措施。

（3）考虑到完井方式的不同，主井眼侧钻和二级分支井眼侧钻方式略有不同，要区分对待。

（4）修窗是关系后续完井作业能否重入主井眼的关键环节，绝对不能省略。