車(chē)衛(wèi)勤　杜晶　李瑾　龔大洪

摘要：委內(nèi)瑞拉是世界上重要的石油生產(chǎn)與出口國(guó)之一，隨著委內(nèi)瑞拉石油開(kāi)發(fā)重點(diǎn)向其重油帶的轉(zhuǎn)移，各種先進(jìn)鉆井技術(shù)也在委內(nèi)瑞拉重油帶油氣開(kāi)采中得到了充分的應(yīng)用。魚(yú)骨狀水平分支井鉆井技術(shù)作為一種高效、優(yōu)質(zhì)和先進(jìn)鉆井技術(shù)，此技術(shù)也在委內(nèi)瑞拉重油帶油氣田開(kāi)發(fā)中起到了舉足輕重的應(yīng)用。本文將以委內(nèi)瑞拉重油帶胡寧（Junin）區(qū)塊的6分支魚(yú)骨狀水平分支井MFB-955為實(shí)例，從如何合理選擇導(dǎo)向馬達(dá)度數(shù)、優(yōu)化鉆具組合、分支點(diǎn)的選擇、精確掌握造斜率和分支眼之間的防碰等技術(shù)和難點(diǎn)出發(fā)，闡述魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)在重油帶的應(yīng)用，為以后此項(xiàng)技術(shù)在重油帶的油氣田開(kāi)采中提供技術(shù)支撐和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：魚(yú)骨狀水平分支井;水平分支井技術(shù);委內(nèi)瑞拉重油帶;優(yōu)化鉆具組合;井眼軌跡

委內(nèi)瑞拉是世界上重要的石油生產(chǎn)與出口國(guó)之一，據(jù)歐佩克公布的數(shù)據(jù)，截止2010年底，委內(nèi)瑞拉探明石油儲(chǔ)量2965億桶，占全球探明儲(chǔ)量的18%，躍居世界石油儲(chǔ)量第一。隨著委內(nèi)瑞拉石油開(kāi)發(fā)重點(diǎn)向其重油帶的轉(zhuǎn)移，其石油鉆采市場(chǎng)前景良好。因此，各種先進(jìn)、高效的鉆井技術(shù)在委內(nèi)瑞拉重油帶油氣鉆探中得到了充分的利用，此文，將以實(shí)例講述魚(yú)骨狀水平分支井鉆井技術(shù)在委內(nèi)瑞拉重油帶油田的應(yīng)用。

1 委內(nèi)瑞拉重油帶的地質(zhì)特點(diǎn)

委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶總面積5.4萬(wàn)平方公里，可開(kāi)采儲(chǔ)量2350億桶，占委內(nèi)瑞拉石油總儲(chǔ)量的79%。重油帶自西向東劃分為博亞卡（Boyaca）、胡寧（Junin）、阿亞庫(kù)喬（Ayacucho）和卡拉沃沃（Carabobo）四個(gè)大區(qū)32個(gè)可開(kāi)發(fā)區(qū)塊。重油帶油層埋藏深度普遍比較淺，所開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)井完鉆深度基本上維持在2200m以?xún)?nèi)。奧里諾科重油帶主要儲(chǔ)集層是海侵背景下的河流三角洲沉積砂巖體系OFICINA組，北傾單斜，傾角在0.5°-4°之間，構(gòu)造起伏收基地古地形控制，并且重油帶油藏以巖性圈閉為主，局部受斷層控制，如圖1所示。重油帶油藏北部埋層深，最大1828m（6000ft），南部最淺，埋深只有91米（300ft），其孔隙度、滲透率和含油飽和度高，但巖石固結(jié)程度差，非均質(zhì)性強(qiáng)^[1]。我們?yōu)榱俗畲笙薅鹊乩靡粋€(gè)平臺(tái)作業(yè)區(qū)域，盡可能地開(kāi)采地下石油資源，因此，魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)在重油帶得到了充分利用。

2 魚(yú)骨狀水平分支井技術(shù)概述

魚(yú)骨狀水平分支井是指將水平井的水平井段左右再鉆進(jìn)2個(gè)或者2個(gè)以上的分支井眼，且從水平投影圖上看，各分支井眼與主井眼呈現(xiàn)羽狀分布;從三維立體圖上看，各分支井眼與主井眼之間呈魚(yú)骨狀分布的井，國(guó)外也成為羽狀分支井。魚(yú)骨狀水平分支井是分支井的一種特殊形式，它充分體現(xiàn)了分支井的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，各個(gè)分支井眼深入到主井眼周邊油層，最大限度地增大油藏的泄油面積，提高了采油率;以多翼中等長(zhǎng)度的分支井代替單口水平段較長(zhǎng)的水平井，降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以降低井底流動(dòng)壓力，減少地層損害;各分支井眼利用同一個(gè)主井眼的上部井段，有效地降低了鉆井成本^[2]。魚(yú)骨狀水平分支井是一種綜合利用水平井、分支井鉆井技術(shù)提高油藏采收率的鉆井新技術(shù)，這種鉆井技術(shù)可以根據(jù)油藏條件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行井眼的空間分布、有效增加油層的裸露面積、節(jié)約鉆井投資，最終達(dá)到提高采收率的目的。

3 MFB-955委內(nèi)瑞拉重油帶魚(yú)骨狀水平分支井的簡(jiǎn)介

MFB-955是委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶胡寧（Junin）區(qū)塊的一口典型的6分支魚(yú)骨狀水平分支井，其由PDVSA井隊(duì)承鉆，渤鉆定向井公司負(fù)責(zé)定向井施工，MFB-955的三維設(shè)計(jì)圖如下圖2-1和圖2-2所示。

如下圖2-3所示為MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井的地層柱狀圖。圖中：Mioceno層頂面以上以灰色泥巖為主，主要成分高嶺石，有煤層和頁(yè)巖夾層;下部以砂巖為主，中細(xì)石英砂，地層砂巖疏松，弱～非膠結(jié)性。在縱向上從上至下細(xì)分為A、B、C、D、E和Cretacico六個(gè)油層，其中B、D、E為主力油層。

4 MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井工程施工難點(diǎn)

（1）主井眼淺定向施工和低排量對(duì)儀器信號(hào)的穩(wěn)定性的影響;

（2）淺層造斜井眼軌跡控制及磨阻扭矩對(duì)鉆具安全的影響;

（3）大井眼定向LWD剛性及大井眼清潔對(duì)井眼的影響;

（4）分支井井眼易坍塌地層處理及BHA組合;

（5）水平段導(dǎo)向鉆進(jìn)井斜陡降對(duì)油層穿透率的影響;

（6）分支井眼的切出和防碰問(wèn)題。

5? MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井控制技術(shù)

5.1 主井眼關(guān)鍵井段控制技術(shù)

MFB-955井主井眼關(guān)鍵段都在二開(kāi)完成，二開(kāi)施工也是本井眼軌跡控制的關(guān)鍵，其鉆井設(shè)計(jì)參數(shù)如下表5-1所示：

由于淺層定向，造斜率比較低，因此設(shè)計(jì)造斜率一般都控制在5°/30m以?xún)?nèi)，所以我們基本上通過(guò)控制鉆時(shí)和排量的方法來(lái)滿(mǎn)足造斜率的要求。但此井位地層比較軟，復(fù)合鉆進(jìn)降斜比較嚴(yán)重，基本上復(fù)合鉆進(jìn)不能連續(xù)超過(guò)20m。同時(shí)，甲方對(duì)井眼軌跡的要求也比較嚴(yán)格，并要求實(shí)鉆軌跡距離設(shè)計(jì)軌跡相差1m以?xún)?nèi)。特別強(qiáng)調(diào)的是穩(wěn)斜段的井眼施工，國(guó)內(nèi)水平井的穩(wěn)斜段一般都稱(chēng)作調(diào)整段。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)穩(wěn)斜段的主要目的是解決首個(gè)造斜段完成后，實(shí)際井斜與設(shè)計(jì)井斜偏差的問(wèn)題，調(diào)整實(shí)鉆井斜角使其與設(shè)計(jì)值盡量相符，提高軌跡控制精度，為第二次造斜打好基礎(chǔ)。然而，在MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井設(shè)計(jì)的穩(wěn)斜段是真正意義的“穩(wěn)斜”，即穩(wěn)定的控制井斜角保持在一定的度數(shù)，盡量減少實(shí)際井斜值與設(shè)計(jì)井斜值得偏差，此井段施工尤為注意，必須保證井斜的變化幅度在1°以?xún)?nèi)。

5.2? 分支井眼控制技術(shù)

分支井眼都在水平井段完成，因此施工水平段就顯得尤為重要，分支井眼的難點(diǎn)在于各個(gè)分支的切出。

5.2.1? 主井眼（1230m處-第一分支側(cè)鉆點(diǎn)）

鉆進(jìn)至第一分支側(cè)鉆點(diǎn)后，充分循環(huán)并倒滑眼起鉆至套管鞋;同時(shí)處理泥漿，為側(cè)鉆第一分支做好準(zhǔn)備。鉆井方式以復(fù)合鉆進(jìn)為主，定向鉆進(jìn)為輔。

5.2.2? 第一分支井眼（1262.87m-1501.51m）

在第一分支側(cè)鉆點(diǎn)，反復(fù)上下活動(dòng)鉆具造槽，控制鉆時(shí)側(cè)鉆一根保證第一分支井眼的形成，然后復(fù)合鉆進(jìn)兩根，通過(guò)對(duì)測(cè)斜數(shù)據(jù)的對(duì)比確定分支井眼的形成。采取魚(yú)骨狀水平分支井眼側(cè)鉆技術(shù)措施側(cè)鉆分支，并按設(shè)計(jì)要求控制井眼軌跡直至分支井眼完成。第一分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表5-1所示：

5.2.3?? 第二分支井眼（1341.12m-1592.40m）

第一分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至套管鞋處，下鉆至井底后充分循環(huán)。起鉆至第二側(cè)鉆點(diǎn)位置，擺好工具面并鎖定鉆具，劃眼造槽懸空側(cè)鉆第二分支井，控制鉆時(shí)，鉆壓0-2t，排量25l/s，復(fù)合鉆進(jìn)一根至第二分支井眼形成，鉆壓2-3t，排量28l/s，采取魚(yú)骨狀水平分支井眼側(cè)鉆技術(shù)措施側(cè)鉆分支，并按設(shè)計(jì)要求控制井眼軌跡直至分支井眼完成。第二分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表4-2所示：

5.2.4? 第三分支井眼（1432.56m-1653.84m）

第二分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至套管鞋處，在套管鞋充分循環(huán)。下鉆至第三分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)處，準(zhǔn)備側(cè)鉆第三分支井眼。側(cè)鉆方式通過(guò)對(duì)比前面分支井眼的側(cè)鉆，優(yōu)化側(cè)鉆方法。第三分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表4-3所示：

5.2.5? 第四分支井眼（1524.00m-1719.07m）

第三分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至套管鞋處，在套管鞋充分循環(huán)。下鉆至第四分支井眼1514m側(cè)鉆點(diǎn)位置，準(zhǔn)備側(cè)鉆第四分支井眼。第四分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表4-4所示：

5.2.6? 第五分支井眼（1615.44m-1813.80m）

第四分支井眼完成后，倒滑眼、短起下至第五分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)位置，準(zhǔn)備側(cè)鉆第五分支井眼。鉆進(jìn)方式以定向鉆進(jìn)為主，復(fù)合鉆進(jìn)為輔。第五分支井眼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表5-5所示：

各個(gè)分支井眼完成后的井斜都大于90°，這樣可以保證下個(gè)分支順利的切出，也有利于主井眼的形成。各個(gè)分支油層穿透率保持在為90%以上，垂深一般控制在±0.5m以?xún)?nèi)。由于水平段地層為大段的疏松砂巖，各個(gè)分支的形成都采用連續(xù)上下活動(dòng)造槽和控制鉆時(shí)的方法進(jìn)行。分支井眼形成后，不能大段連續(xù)復(fù)合鉆進(jìn)，因此采用定向和復(fù)合交替進(jìn)行和控制復(fù)合鉆進(jìn)的鉆壓來(lái)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分支井眼軌跡的控制，所有分支井眼完成后的井眼投影圖如下圖5-1所示。

5.2 MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井鉆具組合的優(yōu)化選擇

二開(kāi)主井眼和三開(kāi)分支井眼都是一趟鉆完成。二開(kāi)地層比較軟，為了提高造斜率，鉆具組合中不使用欠尺寸穩(wěn)定器，在保證儀器信號(hào)正常和滿(mǎn)足井眼清潔的情況下，盡可能的降低排量。其中二開(kāi)主井眼鉆具組合為： 311.1mmPDC鉆頭+203mm螺桿（ 1.75°）+ 浮閥+203mmLWD+ 203mm無(wú)磁鉆鋌+ 203mm無(wú)磁鉆鋌+轉(zhuǎn)換接頭+127mm加重鉆桿×1柱+ 127mm鉆桿×7柱+ 127mm加重鉆桿×13柱+ 加重鉆桿×1根+165mm隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿×1根+127mm加重鉆桿×6柱+127mm鉆桿

分支井眼大部分為疏松砂巖，為了盡可能地保證軌跡符合率，不選用欠尺寸穩(wěn)定器。為了減少定向鉆進(jìn)托壓現(xiàn)象，我們采用倒裝127mm斜坡鉆桿的技術(shù)。由于分支井段地層容易發(fā)生坍塌卡鉆，因此，在分支井段鉆具組合中必須增加隨鉆震擊器的使用，并且在組合隨鉆震擊器時(shí)，為了保持其鉆具的剛性，一般在其上、下端都加裝加重鉆桿。

三開(kāi)分支井眼鉆具組合為：215.9mmPDC鉆頭+172mm螺桿（ 1.5°）+ 浮閥+172mmLWD+ 172mm MWD 無(wú)磁鉆鋌+ 165mm無(wú)磁鉆鋌+轉(zhuǎn)換接頭+ 127mm加重鉆桿×1柱+ 127mm鉆桿×27柱+ 127mm加重鉆桿×13柱+加重鉆桿×1根+165mm 隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿×1根+127mm加重鉆桿×6柱+127mm鉆桿

6 MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井控制技術(shù)總結(jié)

6.1 分支井眼側(cè)鉆控制技術(shù)

分支井眼的關(guān)鍵是各個(gè)分支的切出，由于委內(nèi)瑞拉重油帶油層為大段疏松砂巖，因此側(cè)鉆采用反復(fù)上下活動(dòng)鉆具造槽和控制鉆時(shí)的方法。并采用分支井眼上翹、主井眼下垂，這樣有利于保證完井管柱順利下入主井眼，造槽時(shí)可適當(dāng)增加造槽的深度和長(zhǎng)度^[3]。

6.2 分支井眼復(fù)合鉆進(jìn)軌跡控制技術(shù)

影響機(jī)械鉆速的主要原因是定向鉆進(jìn)時(shí)調(diào)整實(shí)鉆井斜。在委內(nèi)瑞拉這種疏松軟地層鉆進(jìn)時(shí)由于馬達(dá)本身有一只近鉆頭穩(wěn)定器，雖然這種結(jié)構(gòu)決定其本身是一個(gè)增斜鉆具，但是由于其地層的特殊性，鉆頭側(cè)向力容易發(fā)揮作用，井徑也容易擴(kuò)大，所以地層越軟，越容易降斜。在鉆進(jìn)時(shí)也不需要施加過(guò)大的鉆壓鉆進(jìn)，而導(dǎo)致鉆壓小于鉆具的臨界彎曲力，致使鉆具在其自重力的作用下產(chǎn)生下傾現(xiàn)象。我們通過(guò)增減穩(wěn)定器的技術(shù)來(lái)解決鉆具增降斜的技術(shù)難點(diǎn)，解決此現(xiàn)象的技術(shù)是，去掉國(guó)內(nèi)施工時(shí)加在馬達(dá)上部的欠尺寸穩(wěn)定器，增加其鉆具上翹的可能性，從而減小鉆具在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的下傾趨勢(shì)。

6.3 隨鉆震擊器在分支井中的作用

MFB-955魚(yú)骨狀水平分支井井在其分支井眼施工中，發(fā)生了兩次粘卡，由于鉆具組合中使用了隨鉆震擊器，通過(guò)其工作時(shí)的上、下震擊，有效地解決了粘卡等復(fù)雜的鉆井情況的發(fā)生。隨鉆震擊器的使用可以避免發(fā)生遇阻時(shí)上提拉力過(guò)大而將鉆具卡死，和發(fā)生粘卡現(xiàn)象時(shí)井下震擊力不夠，很大程度地防止井眼卡鉆事故的發(fā)生，從而大大地提高鉆井時(shí)效。

6.4 魚(yú)骨狀水平分支井的鉆進(jìn)方式選擇

現(xiàn)在常用的鉆進(jìn)方式是前進(jìn)式，主井眼順利下入防砂篩管的成功率較高，后期完井相對(duì)主動(dòng);主要缺點(diǎn)上部分支井眼完成后，再次下鉆時(shí)在分支井窗口處可能會(huì)進(jìn)入分支井眼，而不是既定的主井眼，從而達(dá)不到預(yù)期的目的。因此在施工中必須循環(huán)徹底，避免分支井眼完成后主井眼鉆進(jìn)時(shí)巖屑在窗口處過(guò)量堆積導(dǎo)致分支井眼被堵塞。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 邢洪憲，牟小軍，徐榮強(qiáng)，劉鵬，水平分支井鉆井及完井技術(shù)，鉆采工藝，2008.31（3）：21-24