魏振峰

摘 要：多分支井具有一井眼多用的特點(diǎn)，大幅度提高了采油效率，降低了油氣藏鉆井成本。歐美一些國(guó)家在多分支井鉆井技術(shù)方面的研究起步比較早，近年來(lái)，我國(guó)多分支井鉆井技術(shù)得到了飛躍式發(fā)展。

關(guān)鍵詞：多分支井；系統(tǒng)；技術(shù)；研究

多分支井是指在一口主井眼（直井、定向井、水平井）的基礎(chǔ)上，鉆出兩個(gè)及多個(gè)進(jìn)入油氣藏的多分支井眼，也指在一個(gè)垂直井中側(cè)鉆出新的井眼。多分支井主要以反向雙多分支井、魚骨狀水平井、疊加式分支水平井為主。多分支井可以節(jié)省井場(chǎng)占地面積、在利用主井眼的基礎(chǔ)上，免除了鉆機(jī)、套管等設(shè)備的搬遷安裝，不會(huì)產(chǎn)生主井鉆井形成的垃圾處理等費(fèi)用，多分支井對(duì)主井眼的重復(fù)利用，基本上可以節(jié)約出開(kāi)發(fā)一個(gè)新井的費(fèi)用，同時(shí)節(jié)省了大量人力。分支鉆井技術(shù)已經(jīng)成為高效開(kāi)發(fā)油氣藏的理想井型。

1 前言

早在20世紀(jì)30年代，就有專家提出了多分支井的概念，直到20世紀(jì)50年代，才展開(kāi)了多分支井鉆探技術(shù)的研究，20世紀(jì)90年代多分支井鉆井技術(shù)在國(guó)外獲得井噴式的迅速發(fā)展。目前，全世界已完成幾千口多分支井鉆探，分支最多的井有十幾個(gè)分支。

2 國(guó)外多分支井技術(shù)研究進(jìn)展

上世紀(jì)50年代，渦輪鉆具在前蘇聯(lián)得到應(yīng)用，鉆成一口十多分支井，使原井產(chǎn)量增加了16倍，20世紀(jì)60年代至80年代期間，多分支井鉆探技術(shù)在前蘇聯(lián)得到廣泛應(yīng)用，二三十年間共鉆了100多口多分支井，300多個(gè)多分支井眼，鉆探總長(zhǎng)度達(dá)17萬(wàn)多米，包括57口開(kāi)發(fā)井，36口探井，8口救援井，這些多分支井的費(fèi)用只占直井投入的30%-80%。發(fā)現(xiàn)了多分支井的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)后，上世紀(jì)80年代后期，前蘇聯(lián)又在一些油氣田主攻老井側(cè)鉆進(jìn)行多分支井開(kāi)發(fā)，有數(shù)百口5～10個(gè)分支，長(zhǎng)80～300m的多分支井，同期進(jìn)行了其他類型的多分支井技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。20世紀(jì)末，美國(guó)Marathon石油公司和Baker Hughes Inteq公司對(duì)多分支井進(jìn)行了聯(lián)合開(kāi)發(fā)，研究得到了一種用于多分支井的注水泥尾管完井的井下系統(tǒng)。該鉆探系統(tǒng)主要利用一個(gè)定向短節(jié)將鉆井工具或完井工具引入適當(dāng)井眼。具體實(shí)施方法為：完成第一個(gè)多分支井眼鉆探后，測(cè)井，下尾管固井，180°旋轉(zhuǎn)定向短節(jié)，鉆第二個(gè)多分支井眼，測(cè)井，下尾管固井，這種分流系統(tǒng)能減少10%～20%海上鉆井費(fèi)用。美國(guó)Bechtel公司開(kāi)發(fā)出了一種高效的超短半徑分支水平井鉆井系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括一臺(tái)1176KW功率、84.4MPa額定壓力的壓裂泵，一臺(tái)常規(guī)修井機(jī)，一臺(tái)盤管車，水力破巖鉆頭、ERW鉆管、擴(kuò)眼器，斜向器，高壓導(dǎo)引和控制機(jī)構(gòu)等。20世紀(jì)末，加拿大開(kāi)發(fā)出一種預(yù)開(kāi)窗多分支井鉆探系統(tǒng)，并完成了全尺寸樣品的研制，加拿大Shell公司首次用該系統(tǒng)在Midale油田鉆成一口對(duì)稱雙多分支井，裸眼完井，該系統(tǒng)由套管開(kāi)窗接頭、可回收式斜向器、多分支井段懸掛器、下送工具安裝管柱四個(gè)部分構(gòu)成，目前，該系統(tǒng)仍作為較成熟的多分支井鉆井完井技術(shù)在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。法國(guó)埃爾夫公司開(kāi)發(fā)出一個(gè)三孔分眼器，配合其他組件，利用分眼器上方的引導(dǎo)鍵將連通工具和立管柱轉(zhuǎn)到其它孔眼上，完成其它多分支井眼的鉆探工作，利用該裝置鉆成一口三分支井，鉆探成本是普通井的2倍，但是該三分支井的產(chǎn)量比其它井增長(zhǎng)了5倍。20世紀(jì)90年代，歐美國(guó)家的多分支井技術(shù)得到了整體迅速的發(fā)展，包括多分支井設(shè)計(jì)、鉆井工藝、完井及采油配套技術(shù)，甚至相關(guān)配套工具、儀器的水平均得到飛躍式發(fā)展，以至超過(guò)了當(dāng)時(shí)在多分支井?dāng)?shù)量上占優(yōu)勢(shì)的前蘇聯(lián)。歐美國(guó)家的一些石油公司，憑借多分支井鉆探方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，占領(lǐng)了世界范圍內(nèi)的大多數(shù)多分支井市場(chǎng)。伴隨鉆探施工中技術(shù)的不斷總結(jié)、完善，歐美國(guó)家的多分支井鉆探技術(shù)得到了快速發(fā)展。20世紀(jì)末期，美國(guó)石油巨頭康納柯菲利普斯和委內(nèi)瑞拉國(guó)有石油公司的Petrozuata合作項(xiàng)目就是最具代表性的多分支井鉆井技術(shù)項(xiàng)目。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)多分支井完井系統(tǒng)的研究比較多。Halliburton、Baker Hughes、Weatherford 、Sperryrite、Smith /Sperry-Sun、尼奧等知名公司均對(duì)多分支井鉆探系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究，這幾種多分支井完井系統(tǒng)均側(cè)重對(duì)分支井眼與主井眼的機(jī)械回接、液壓封隔和選擇性再進(jìn)入并能實(shí)現(xiàn)一井分采方面的研究，完井水平可達(dá)到TAML3～5級(jí)。

3 國(guó)內(nèi)多分支井技術(shù)研究進(jìn)展

20世紀(jì)60年代，我國(guó)就開(kāi)始了多分支井鉆井技術(shù)的開(kāi)發(fā)嘗試，直到20世紀(jì)90年代才取得一定的鉆探成果。勝利油田、遼河油田、地礦部第六普查勘探大隊(duì)和海洋石油總公司渤海石油公司等單位對(duì)多分支井鉆探技術(shù)進(jìn)行了生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。我國(guó)第一口雙分支裸眼完井多分支井是由新疆克拉瑪依油田于1998年9月在Baker Hughes的協(xié)助下完成的。2000年、2001年遼河油田先后完成了兩口下套管固井多分支井，并于2001年完成了一口三分支井的鉆探，一口套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆雙分支水平井也于2003年完成。2000年、2001年，勝利油田先后完成了國(guó)內(nèi)第一、第二口雙分支水平井的鉆探工作。通過(guò)地震、地質(zhì)、測(cè)井、油藏、工程多學(xué)科緊密協(xié)作和共同努力，我國(guó)第一口多分支井CFI井于2002年9月在渤海公司的綏中油田成功投產(chǎn)，分析發(fā)現(xiàn)CFI井的日產(chǎn)油量是周邊常規(guī)井平均產(chǎn)量的3.6倍。CFI井鉆探技術(shù)開(kāi)辟了一條新的開(kāi)發(fā)稠油油田的技術(shù)途徑?？偨Y(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，渤海公司又相繼設(shè)計(jì)了兩口推廣試驗(yàn)井，分別是2C25hf井和C26hf井，平均日產(chǎn)油量大約為130m3和90m3，是周邊井平均產(chǎn)量的3.3倍和2.3倍。我國(guó)第一口12個(gè)多分支井眼羽狀多分支水平井（DNP02井）由山西亞美大寧能源有限公司與中原油田鉆井三公司合作完成，采用了大量前沿的鉆井技術(shù)，如頂部驅(qū)動(dòng)和欠平衡鉆井等。近年來(lái)，我國(guó)多分支井鉆探系統(tǒng)的研究取得了較大的成果，定向回接系統(tǒng)由勝利油田鉆井工藝研究院完成開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)窗側(cè)鉆和分支井眼的再進(jìn)入；膨脹管定位多分支井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各種工具均能根據(jù)井下膨脹坐掛定位裝置進(jìn)行定位并作業(yè)；預(yù)開(kāi)孔定向懸掛分支井完井系統(tǒng)成功地解決了分支井眼和主井眼的貫通以及回接問(wèn)題；主套管窗口液壓密封技術(shù)實(shí)現(xiàn)了窗口連接處的液壓密封性能以及后期投產(chǎn)施工時(shí)分支井眼的選擇性再進(jìn)入。我國(guó)多分支井技術(shù)轉(zhuǎn)化初期，我國(guó)完井的多數(shù)分支井回接系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)主、分支井眼處的水力隔離和壓力完整性，導(dǎo)致完井風(fēng)險(xiǎn)高，耗時(shí)多，鉆探行業(yè)對(duì)窗口密封技術(shù)的研究的需求十分迫切。新型窗口密封劑開(kāi)發(fā)及應(yīng)用得到了我國(guó)石油行業(yè)專家的特別重視，2001年西南石油局應(yīng)用的窗口密封劑，密封壓力達(dá)到了12MPa。緊接著遼河石油勘探局工程技術(shù)院開(kāi)發(fā)了一種新型的抗高溫的窗口密封劑，該密封劑抗壓能力強(qiáng)，并且可以滿足熱采井窗口密封的要求。2010年長(zhǎng)江大學(xué)完成了韌性有機(jī)密封膠的研究，與水泥石相比，具有更加良好的抗沖擊能力，使主、分支井眼連接處固結(jié)結(jié)構(gòu)完美鏈接，猶如一體，能承受更大的負(fù)荷，更好得保證了分支導(dǎo)流井分支口回接系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2011年，長(zhǎng)城鉆探工程有限公司開(kāi)發(fā)出一種采用預(yù)制成型的基于記憶合金的分支井分叉工具，通過(guò)改工具對(duì)分支井窗口進(jìn)行密封，進(jìn)一步提高了窗口密封效果。

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