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摘 要：结合对鱼骨状水平分支井的研究，从设计原则、钻进方式、侧钻技术、钻具组合设计、油气层保护、完井技术等关键要素出发，综合阐述了施工鱼骨状水平分支井的技术要点、成功经验，为提高油气藏综合开发效益提供了一套全新的技术路线。
关键词：地质导向钻井；水平井；鱼骨状水平分支井
中图分类号：F416.1
1 前言
鱼骨状水平分支井是指将水平井的水平井段左右再钻进两个或两个以上的分支井眼，且从水平投影图上看，各分支井眼与主井眼呈羽状分布；从三维立体图上看，各分支井眼与主井眼之间呈鱼骨状分布的井。国外也将其称为羽状水平井。鱼骨状水平分支井钻井技术是一种综合利用水平井、分支井钻井技术提高油藏采收率的钻井新技术，这种钻井技术可以根据油藏条件设计井眼并进行井眼的空间分布、有效增加油层的裸露面积、节约钻井投资、充分利用上部井眼来提高油藏的综合开采程度，最终达到提高采收率的目的[1-2]，它与采用射孔完井和水力压裂增产的常规井相比具有不可替代的优越性。
2鱼骨状水平分支井技术研究
2.1鱼骨状水平分支井应遵循的设计原则
（1） 试验井布井区储层分布要稳定，油砂体井控程度高，同时要有一定的单井控制地质储量，储层描述清楚，避免钻进过程中的盲目性；
（2） 距油水边界应有一定距离，设计时应避开边底水，以求得最佳的开发效果；
（3） 油层厚度不能太薄，应该有一定的厚度，至少大于6m，以便为钻进分支井眼预留空间；
（4） 部分学者研究结果表明，在分支井眼长度都相等的情况下，对称分支井在分支数超过4 个后，其产量增加幅度明显变缓，因此合适的分支数目应不超过四个分支[3]。
（5）合适的分支井眼与主井眼夹角应在45°之内[3]。
2.2鱼骨状水平分支井井身结构设计
目前，鱼骨状水平分支井大多采用三层套管的井身结构，套管层次为φ339.7mm×φ244.5mm×φ158mm，设计施工时将φ244.5mm技术套管下至二开水平段着陆点后30m，以降低水平段及分支井眼钻进时的风险，φ158mm防砂筛管下至主井眼，其它分支井眼采用祼眼完井。随着鱼骨状水平分支井的推广应用，将考虑在运用注蒸汽工艺的区块内采用较大尺寸的井身结构，以提高蒸汽吞吐开采效果，套管的层次将是φ339.7mm×φ263.5mm×φ177.8mm。
2.3 鱼骨状水平分支井钻进方式的选择
根据完井方式的不同，鱼骨状水平分支井的钻进可以采用不同的钻进方式。目前，由于国内现有工具的限制，主要采用前进式或后退式两种钻进方式，也有在钻进过程中下入祼眼封隔器或专用工具进行钻进的。通常采用的是主井眼下入防砂筛管、分支井眼祼眼的完井方式，根据这种完井方式，钻进方式多采用前进式。此种钻进方式顺利下入防砂筛管的成功率较高，后期完井相对主动；另外，还可最大限度地减少可能的井眼损失，取得最佳的开发效果。
2.4 鱼骨状水平分支井侧钻技术
侧钻技术决定着鱼骨状水平分支井钻井成败。侧钻的原则是分支井眼各向主井眼的侧上方20°～30°（或330°～340°）方向钻进一根，再采用扭方位的工具面钻进一根，确保分支井眼迅速偏离主井眼，并完成分支井眼的钻进。在进行主井眼的侧钻时，钻具要起至侧钻分支的前一个单根，并采用与侧钻分支相反的工具面进行划槽作业，根据钻进的实际情况，划槽作业时间可以不同，目的是在侧钻主井眼前形成一个台阶，为侧钻主井眼做准备，然后再按照悬空侧钻作业程序进行主井眼的侧钻，无论是在松散还是在坚硬的地层，都要坚持控时钻进的原则，目的是要保证主井眼一次侧钻成功，并使侧钻的主井眼位于分支井眼的下方，这樣才能确保每次下钻到分支侧钻点后，钻具能依靠自身重力的作用顺利进入主井眼而不是各分支井眼[2]。
2.5 鱼骨状水平分支井钻具组合优化设计
（1） 充分认识地层特点、准确预测造斜钻具造斜能力的前提下，根据邻井实钻情况，进行钻具组合的力学分析，并下入合适的钻具组合；
（2） 由于多数鱼骨状水平分支井在油层中钻进，所以要满足快速侧钻、井眼轨迹控制以及主井眼中的钻具或完井管柱下入时摩阻力适中的要求，进行钻井参数的优化设计，使钻具不产生自锁和弯曲；
（3） 通过钻具组合与完井管柱的刚性分析对比，保持导向钻具的刚性大于完井管柱的刚性，以保证钻具及完井管柱顺利下入主井眼；
（4） 采用优质螺杆钻具及高效能的钻头，确保主井眼及分支井眼的顺利钻进。
通常采用的主井眼与分支井眼钻具组合为：钻头+单弯螺杆+FEWD/LWD+无磁承压钻杆+MWD+斜坡钻杆+加重钻杆+钻杆。根据需求不同，主井眼钻头尺寸与分支井眼钻头尺寸可以有所不同。
2.6 鱼骨状水平分支井地质导向钻井技术
鱼骨状水平分支井实际上包含了定向井系列的水平井、分支井、侧钻水平井等多种钻井技术，工艺技术包括了目前世界上大部分钻井工艺，是多种钻井技术与特殊完井的一种结合。
鱼骨状水平分支井的钻进过程中采用现有的地质导向钻井技术，地质导向钻井技术是根据LWD仪器提供的井下实时地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境并预报将要钻遇的地下情况，引导钻头进入油层并将井眼轨迹保持在产层中延伸。该技术以实时测量井底自然伽玛和电阻率两道地质参数来指导地质导向钻井施工，集井下定向动力和随钻测井技术为一体，相当于在钻头上开了一个“窗口”，可以真实地反映所钻地层的岩性及其孔隙流体的客观情况。现场地质师和定向钻井工程师能及时“看到”所钻井眼的井身轨迹、地层岩性及其孔隙流体物性，并以此来设计和控制井身轨迹的走向，及时调整和修改钻井设计，使钻头能够安全有效地沿着设计的油层目标钻进。
地质导向钻井技术的应用，大大提高了对所钻地层地质构造、储层特性的判断精度以及钻头在储层内钻进时井眼轨迹的控制能力，对于提高油层钻遇率、钻井成功率、油气采收率具有重要作用，在增储上产、节约钻井成本方面经济效益巨大。
3 认识与体会
（1）鱼骨状水平分支井的成功实施，使人们耳目一新，在油田发展史上写下浓重一笔。至此表明，以自主创新为基本内容的水平分支井技术已达到一定水平，为下步在油田乃至整个中石油全面推广应用奠定了基础，意义重大。
（2）完全依靠自身技术力量设计实施的具有自主知识产权的鱼骨状水平分支井，标志着我国在水平分支井钻井研究开发应用施工方面取得了重大突破，为今后进一步推广应用水平分支井钻井、完井技术，提高油井产能提供了重要依据和宝贵经验。
（3）鱼骨状水平分支井的成功实施，在设计技术、轨迹控制技术和悬空侧钻技术等方面都取得了实质性突破，在配套技术的应用和相关工程措施落实方面进行了成功探索。
（4） 鱼骨状水平分支井技术与地质油藏精细描述相结合，钻井、地质、油藏相结合准确预测储层，既是发挥鱼骨状水平分支井技术的重要前提，也是提高油层钻遇率的有效方法。
参 考 文 献
[1] 刘想平，张兆顺，崔桂香，王家禄，易发新. 鱼骨型多分支井向井流动态关系[J]. 石油学报，2000，21（6）：57～60.
[2] 张焱，刘坤芳，余雷. 多分支井钻井完井应用技术研究[J]. 石油钻探技术，2001，29（6）：11～13.
[3] 韩国庆，李相方，吴晓东. 多分支井电模拟实验研究[J]. 天然气工业，2004，24 （10）：99～101.
关键词：地质导向钻井；水平井；鱼骨状水平分支井
中图分类号：F416.1
1 前言
鱼骨状水平分支井是指将水平井的水平井段左右再钻进两个或两个以上的分支井眼，且从水平投影图上看，各分支井眼与主井眼呈羽状分布；从三维立体图上看，各分支井眼与主井眼之间呈鱼骨状分布的井。国外也将其称为羽状水平井。鱼骨状水平分支井钻井技术是一种综合利用水平井、分支井钻井技术提高油藏采收率的钻井新技术，这种钻井技术可以根据油藏条件设计井眼并进行井眼的空间分布、有效增加油层的裸露面积、节约钻井投资、充分利用上部井眼来提高油藏的综合开采程度，最终达到提高采收率的目的[1-2]，它与采用射孔完井和水力压裂增产的常规井相比具有不可替代的优越性。
2鱼骨状水平分支井技术研究
2.1鱼骨状水平分支井应遵循的设计原则
（1） 试验井布井区储层分布要稳定，油砂体井控程度高，同时要有一定的单井控制地质储量，储层描述清楚，避免钻进过程中的盲目性；
（2） 距油水边界应有一定距离，设计时应避开边底水，以求得最佳的开发效果；
（3） 油层厚度不能太薄，应该有一定的厚度，至少大于6m，以便为钻进分支井眼预留空间；
（4） 部分学者研究结果表明，在分支井眼长度都相等的情况下，对称分支井在分支数超过4 个后，其产量增加幅度明显变缓，因此合适的分支数目应不超过四个分支[3]。
（5）合适的分支井眼与主井眼夹角应在45°之内[3]。
2.2鱼骨状水平分支井井身结构设计
目前，鱼骨状水平分支井大多采用三层套管的井身结构，套管层次为φ339.7mm×φ244.5mm×φ158mm，设计施工时将φ244.5mm技术套管下至二开水平段着陆点后30m，以降低水平段及分支井眼钻进时的风险，φ158mm防砂筛管下至主井眼，其它分支井眼采用祼眼完井。随着鱼骨状水平分支井的推广应用，将考虑在运用注蒸汽工艺的区块内采用较大尺寸的井身结构，以提高蒸汽吞吐开采效果，套管的层次将是φ339.7mm×φ263.5mm×φ177.8mm。
2.3 鱼骨状水平分支井钻进方式的选择
根据完井方式的不同，鱼骨状水平分支井的钻进可以采用不同的钻进方式。目前，由于国内现有工具的限制，主要采用前进式或后退式两种钻进方式，也有在钻进过程中下入祼眼封隔器或专用工具进行钻进的。通常采用的是主井眼下入防砂筛管、分支井眼祼眼的完井方式，根据这种完井方式，钻进方式多采用前进式。此种钻进方式顺利下入防砂筛管的成功率较高，后期完井相对主动；另外，还可最大限度地减少可能的井眼损失，取得最佳的开发效果。
2.4 鱼骨状水平分支井侧钻技术
侧钻技术决定着鱼骨状水平分支井钻井成败。侧钻的原则是分支井眼各向主井眼的侧上方20°～30°（或330°～340°）方向钻进一根，再采用扭方位的工具面钻进一根，确保分支井眼迅速偏离主井眼，并完成分支井眼的钻进。在进行主井眼的侧钻时，钻具要起至侧钻分支的前一个单根，并采用与侧钻分支相反的工具面进行划槽作业，根据钻进的实际情况，划槽作业时间可以不同，目的是在侧钻主井眼前形成一个台阶，为侧钻主井眼做准备，然后再按照悬空侧钻作业程序进行主井眼的侧钻，无论是在松散还是在坚硬的地层，都要坚持控时钻进的原则，目的是要保证主井眼一次侧钻成功，并使侧钻的主井眼位于分支井眼的下方，这樣才能确保每次下钻到分支侧钻点后，钻具能依靠自身重力的作用顺利进入主井眼而不是各分支井眼[2]。
2.5 鱼骨状水平分支井钻具组合优化设计
（1） 充分认识地层特点、准确预测造斜钻具造斜能力的前提下，根据邻井实钻情况，进行钻具组合的力学分析，并下入合适的钻具组合；
（2） 由于多数鱼骨状水平分支井在油层中钻进，所以要满足快速侧钻、井眼轨迹控制以及主井眼中的钻具或完井管柱下入时摩阻力适中的要求，进行钻井参数的优化设计，使钻具不产生自锁和弯曲；
（3） 通过钻具组合与完井管柱的刚性分析对比，保持导向钻具的刚性大于完井管柱的刚性，以保证钻具及完井管柱顺利下入主井眼；
（4） 采用优质螺杆钻具及高效能的钻头，确保主井眼及分支井眼的顺利钻进。
通常采用的主井眼与分支井眼钻具组合为：钻头+单弯螺杆+FEWD/LWD+无磁承压钻杆+MWD+斜坡钻杆+加重钻杆+钻杆。根据需求不同，主井眼钻头尺寸与分支井眼钻头尺寸可以有所不同。
2.6 鱼骨状水平分支井地质导向钻井技术
鱼骨状水平分支井实际上包含了定向井系列的水平井、分支井、侧钻水平井等多种钻井技术，工艺技术包括了目前世界上大部分钻井工艺，是多种钻井技术与特殊完井的一种结合。
鱼骨状水平分支井的钻进过程中采用现有的地质导向钻井技术，地质导向钻井技术是根据LWD仪器提供的井下实时地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境并预报将要钻遇的地下情况，引导钻头进入油层并将井眼轨迹保持在产层中延伸。该技术以实时测量井底自然伽玛和电阻率两道地质参数来指导地质导向钻井施工，集井下定向动力和随钻测井技术为一体，相当于在钻头上开了一个“窗口”，可以真实地反映所钻地层的岩性及其孔隙流体的客观情况。现场地质师和定向钻井工程师能及时“看到”所钻井眼的井身轨迹、地层岩性及其孔隙流体物性，并以此来设计和控制井身轨迹的走向，及时调整和修改钻井设计，使钻头能够安全有效地沿着设计的油层目标钻进。
地质导向钻井技术的应用，大大提高了对所钻地层地质构造、储层特性的判断精度以及钻头在储层内钻进时井眼轨迹的控制能力，对于提高油层钻遇率、钻井成功率、油气采收率具有重要作用，在增储上产、节约钻井成本方面经济效益巨大。
3 认识与体会
（1）鱼骨状水平分支井的成功实施，使人们耳目一新，在油田发展史上写下浓重一笔。至此表明，以自主创新为基本内容的水平分支井技术已达到一定水平，为下步在油田乃至整个中石油全面推广应用奠定了基础，意义重大。
（2）完全依靠自身技术力量设计实施的具有自主知识产权的鱼骨状水平分支井，标志着我国在水平分支井钻井研究开发应用施工方面取得了重大突破，为今后进一步推广应用水平分支井钻井、完井技术，提高油井产能提供了重要依据和宝贵经验。
（3）鱼骨状水平分支井的成功实施，在设计技术、轨迹控制技术和悬空侧钻技术等方面都取得了实质性突破，在配套技术的应用和相关工程措施落实方面进行了成功探索。
（4） 鱼骨状水平分支井技术与地质油藏精细描述相结合，钻井、地质、油藏相结合准确预测储层，既是发挥鱼骨状水平分支井技术的重要前提，也是提高油层钻遇率的有效方法。
参 考 文 献
[1] 刘想平，张兆顺，崔桂香，王家禄，易发新. 鱼骨型多分支井向井流动态关系[J]. 石油学报，2000，21（6）：57～60.
[2] 张焱，刘坤芳，余雷. 多分支井钻井完井应用技术研究[J]. 石油钻探技术，2001，29（6）：11～13.
[3] 韩国庆，李相方，吴晓东. 多分支井电模拟实验研究[J]. 天然气工业，2004，24 （10）：99～101.