水平分支井技術在勝利油田稠油油藏中的應用

摘要：勝利油田擁有豐富的淺層稠油資源，稠油油藏埋深較淺、地層松軟，大部分區塊埋深在800～1200m左右，稠油油藏一般具有地層敏感性強、供液差、產能低和下降快等特點，多年來在鉆井等方面采取了多種工藝措施，均未取得很好的開采效果。水平分支井技術是提高油藏采收率的鉆井新技術，對水平分支井技術在稠油熱采井中應用的主要技術難題進行了分析及現場實踐，取得了良好的開發應用效果，試驗井的成功應用為水平分支井技術今后在稠油熱采區塊推廣應用提供了技術手段，為勝利油田稠油熱采水平分支井技術積累了寶貴的經驗。

關鍵詞：水平分支井；勝利油田；稠油熱采；井眼軌跡

水平分支井鉆井技術是在水平井鉆井技術基礎上發展起來的，是指在水平井水平井段的左右兩側或單側再鉆進兩個或兩個以上的分支井眼的一種鉆井新技術。水平分支井可以提高單井產量、實現少井多產，有利于提高最終采收率，提高油氣井的效率。主要表現在：更長的水平井眼可擴大泄油面積，提高采收率；改善油流動態剖面，減緩錐進速度，提供重力泄油途徑；提高油氣層縱向動用程度；提高裂縫油氣藏裂縫鉆遇率；經濟開采邊際油氣藏和重質原油油藏；可重復利用上部井段，降低鉆井成本；由于地面井口或海上井槽的減少，降低了平臺的建造費用；降低油井管理、環境保護等費用，提高經濟效益。為提高稠油熱采效果，勝利油田開展了水平分支井技術在稠油油藏中的試驗應用，并取得了顯著的開采效果。

1 稠油熱采對井身結構和井眼軌道的要求

淺層稠油油藏埋深淺，油藏溫度低，常溫下原油粘度極高，開采困難。為增加原油自然流動的能力，目前稠油開采普遍采用注蒸汽熱采，為滿足采油工藝需要，結合水平分支井工藝特點，對井身結構提出以下要求：

采用Φ273.2mm套管封隔目的層至井口之間的裸眼井段，為注蒸汽熱采提供井眼條件；水平段完井管柱使用Φ177.8mm割縫篩管完井。

在井眼軌道設計時，應在滿足稠油熱采開發和采油工藝要求的前提下，充分考慮水平分支井鉆井工藝和軌跡測量儀器的實現能力，以便安全、順利地鉆達地質目標。稠油熱采對井眼軌道設計有如下要求：

采油泵下深既要有一定的沉沒度，同時其工況又受到井斜角的影響，在稠油熱采井中，要求采油泵安放處的井眼軌跡在距油層（水平段設計垂深）垂直高度20m井深處井斜角不大于60°；

為了適應熱采工藝要求，完井油層套管（或篩管）尺寸至少應在Φ177.8mm以上；

目的層垂深淺，結合目前水平分支井鉆井技術的設備及工具能力，最好選擇"直-增-穩"三段制井身剖面，該剖面相對簡單，工具選擇方便，易于軌跡控制，且三段制剖面的彎曲井段（或高造斜率段）相對較短，有利于降低管柱下入阻力；

為了滿足地質要求、確保大尺寸套管能夠安全順利下入、提高鉆井速度，結合淺層水平井鉆井施工經驗，造斜率應低于35°/100m。

2 淺層稠油熱采井鉆井技術難點分析

為應用水平分支井技術，針對勝利油田稠油熱采井的特點進行了分析，其水平分支井鉆井技術施工的難點主要表現在以下幾個方面：

為了滿足后期稠油熱采井筒下入雙管的需要和水平分支井鉆井工藝技術要求，斜井段必須采用Φ346.1mm井眼、下入Φ273.1mm技術套管，水平段采用Φ241.3mm井眼，主井眼下入Φ177.8mm的篩管，因此，造斜段在非常規大井眼的疏松地層，造斜困難。

勝利油田稠油油藏埋藏淺，地層膠結疏松，可鉆性級值小，對造斜工具的造斜率具有不利影響。同時，由于熱采工藝以及水平分支井的特殊工藝要求，井眼尺寸相對較大，鉆具尺寸大、剛度大，導致斜井段鉆具下入困難（尤其是帶有大尺寸鉆頭的鉆具組合），因此又限制了大尺寸大度數高造斜率鉆具的使用。

淺層稠油油藏巖石膠結疏松、欠壓實，地層易破碎，鉆頭側向力低，全角變化率偏小，這種地層成巖性較差、巖石骨架膠結的特點，在外力作用下很容易破碎，甚至在一定水力破巖條件下即可造成巖石破碎。因此井徑擴大率較大，易造成大尺寸井眼（如Φ273.2mm井眼）鉆井液攜巖能力低、起下鉆井斜下降、松軟地層造斜率無法準確預測等困難；

整個斜井段地層較淺，非常疏松，大排量鉆進易形成大肚子；鉆時快，砂子多，對鉆井液性能要求高。同時保證井下安全的常規措施（如劃眼、加大排量等）也與設計的高造斜率相矛盾。

在換鉆具或下鉆過程中，在分支窗口附近易發生下鉆困難或進入錯誤井眼等情況，因此較多的分支井眼要求施工進度快速緊湊，對井下工具、地面設備要求高；另外，分支井眼側鉆點附近鉆井工藝技技術要求高。

3 試驗井油藏地質特點

太平油田沾18斷塊位于義和莊凸起東部斜坡上，古地貌高低起伏不平，溝梁交錯，總趨勢為西高東低，即由沾18斷塊向沾5塊抬高，坡度在1°～11°之間。古生界潛山頂面構造圖（如圖1）顯示，本斷塊古地貌形態為三溝三梁相間，其軸線呈近東西向或北東向展布。沾18塊Ng下段地層為一套發育在古生界潛山之上的河流相（辮狀河）超覆沉積，儲層巖性以砂巖、含礫砂巖為主。砂巖多為不等粒砂巖、中砂質細砂巖、含粉砂細砂巖。Ng下1砂組儲層巖性主要為不等粒長石砂巖和細粒長石砂巖，本塊Ng下段油層埋深在1130～1185m(減補心高)之間，埋藏淺，壓實程度差，膠結物含量少且為泥質膠結,砂巖膠結疏松。

沾18-支平1井采用三開井身結構設計方案，水平段主井眼下入Φ177.8mm篩管完井，分支井眼裸眼完井。

一開井眼尺寸：Φ660.4mm，井深：201m，套管尺寸：Φ508mm，下深：200m；水泥返至井口；

二開井眼尺寸：Φ346.1mm，井深：1283m，套管尺寸：Φ273.05mm，下深：1280m；水泥返至井口；

三開主井眼尺寸：Φ241.3mm，井深：1745.42m，套管尺寸：Φ177.8mm（0~1280m）+Φ177.8mm精密濾砂管（1280～1742 m），水泥返至井口；

三開四個分支井眼尺寸：Φ241.3mm，均采用裸眼完井的方式。

4 施工簡況及開采效果

現場施工中，鉆進主井眼采用的鉆具組合為：Φ241.3mm鉆頭＋Φ197mm1.5°單彎動力鉆具×1根＋Φ127.00mm無磁承壓鉆桿×1根＋LWD＋Φ127.00mm無磁承壓鉆桿×1根＋Φ127mm斜坡鉆桿＋Φ127.0mm 加重鉆桿×30根＋Φ127.0mm斜坡鉆桿（在距鉆頭150～200m處加一個欠尺寸穩定器修正井眼），鉆進時主井眼始終保持在分支井眼下面，既有利于主井眼鉆進，又可避免分支井眼完成后主井眼鉆進時巖屑在側鉆點處過量堆積導致的分支井眼堵塞；側鉆分支井眼上翹、主井眼下垂并呈魚骨狀分布，有利于完井管柱順利下入主井眼，按照水骨分支井懸空側鉆方法，先鉆進第一分支段，再從第一分支側鉆點處沿主井眼走向鉆進；完成第二分支段，裸眼完井后，上提鉆具至第二分支側鉆點，再從該點沿主井眼走向鉆進；完成第三分支段，裸眼完井后，再從第三分支側鉆點沿主井眼走向鉆進；完成第四分支段，裸眼完井后，再從第四分支側鉆點沿主井眼走向鉆進完成主井眼。試驗井三開實鉆主井眼長度為403.60m，第一分支井眼長度為91.02m，第二分支井眼長度為143.74m，第三分支井眼長度為144.14m，第四分支井眼長度為105.52m，四個分支井眼總長484.42m，水平段總進尺888.02m，油層鉆遇率達100%。

沾18-支平1井周圍開發Ng下1目的層目前有4口生產井，包括1口水平井，其中直井平均日產油2.9t；水平井日產油17.0t；沾18-支平1井目前日產油50t，是同區直井的17.2倍，是同區水平井的2.9倍，目前已累計產油13423t。經過數模分析認為，沾18-支平1井可吞吐7年，累積可注汽5.76×104t，累積可產油5.2×104t，顯示出良好的開發效果。

5 結論和認識

沾18-支平1井是勝利油田第一口稠油熱采水平分支井，稠油熱采區塊在采油工藝方面具有特殊性，本井的成功實施為水平分支井鉆井技術在稠油熱采區塊的推廣應用提供了可借鑒的成功經驗和技術支持；同時，對疏松淺地層非常規大尺寸井眼造斜規律有了進一步的認識，為同類區塊水平井開發積累了經驗。

水平分支井特殊的井身結構和特殊的鉆進方式要求鉆井液具有良好的潤滑性和抑制性，解決好鉆井液攜巖能力、造壁性與油層保護的矛盾是水平分支井鉆井液技術的關鍵。

水平分支井與常規水平井相比具有最大限度地增加油藏泄油面積、降低鉆井成本、經濟效益顯著等優點，推廣應用前景十分廣闊。

作者簡介：王愛國（1966-），男，2001年7月畢業于中國石油大學（華東）石油工程專業，工程師，主要從事鉆井科研與現場技術安全工作。