沙特分支水平井定向技術(shù)

郭保乾

摘 要：海相沉積的地層是沙特油田的特點(diǎn)。它是采用分支井鉆井技術(shù)，是在不同層次或同一層次內(nèi)采用內(nèi)側(cè)鉆井，從而使之形成多個(gè)分支井眼，大幅度提高油氣井的產(chǎn)量，并降低油氣井在開(kāi)采過(guò)程中的綜合成本。目前，沙特分支井水平井定向技術(shù)有3種不同類型，即套管自上而下開(kāi)窗側(cè)鉆分支井、套管自上而下裸眼水平鉆、大斜度段多次側(cè)鉆分支井等。并且在HRDH、UTMN的鉆井區(qū)內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，并取得良好的效果。該文就對(duì)沙特分支水平井定向技術(shù)進(jìn)行分析研究，從分支水平及設(shè)計(jì)，油藏、地質(zhì)設(shè)計(jì)，井眼軌道、井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并提出建議。

關(guān)鍵詞：沙特 分支水平井 定向技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE243 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）04（b）-0021-02

根據(jù)對(duì)地層巖石的特點(diǎn)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件變化分析，在同一個(gè)主井系統(tǒng)內(nèi)采用分支水平鉆井技術(shù)就是在同一井點(diǎn)兒中的同一地層或是不同地層的內(nèi)側(cè)采用側(cè)鉆的形式對(duì)其進(jìn)行分支井眼，從而大幅度地提升油田產(chǎn)量，并降低油田的開(kāi)采成本。沙特油田是海相沉積地層形式，它的地層以流沙、石灰?guī)r、頁(yè)巖和硬石膏為主，是新生代和中生代地層結(jié)構(gòu)。并且，它主要油層為ARAB-C和D組成，這種地層上半部分多為白云巖和流沙，其中含少量的石灰?guī)r和頁(yè)巖。下部多為硬石膏、砂巖和石灰?guī)r。為了能夠大量地提升油氣井產(chǎn)量，沙特油田在采取鉆井技術(shù)時(shí)，應(yīng)用分支水平井定向技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，但這種技術(shù)采用的工序復(fù)雜，特殊工具多，并以不同的3種形式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，但都取得良好的效果。

1 分支水平井的設(shè)計(jì)

1.1 油藏及地址工程設(shè)計(jì)圖

根據(jù)國(guó)內(nèi)外分支井的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用適合分支井開(kāi)采的資源量評(píng)價(jià)技術(shù)來(lái)確定沙特油田使用分支水平井定向技術(shù)條件。根據(jù)適合分支井開(kāi)采技術(shù)，將地址與油藏進(jìn)行篩選，并對(duì)篩選出的地區(qū)進(jìn)行精細(xì)斷裂系統(tǒng)和微構(gòu)造結(jié)構(gòu)的研究。并對(duì)選取的地層進(jìn)行精細(xì)對(duì)比與劃分，對(duì)油藏的儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行非均質(zhì)研究，利用電腦技術(shù)對(duì)選擇區(qū)域進(jìn)行三維地址模型的建設(shè)。并且，采用分支水平井定向技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，選用數(shù)值模擬和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)圖來(lái)對(duì)剩余油區(qū)分布規(guī)律進(jìn)行劃分和探討。從而確定分支水平井的平面內(nèi)分支類型。并采用相應(yīng)的評(píng)價(jià)技術(shù)對(duì)分支水平井定向技術(shù)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，以油藏研究的基數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，最終來(lái)確定地質(zhì)設(shè)計(jì)。

1.2 井深結(jié)構(gòu)、井眼軌道設(shè)計(jì)

為了方便鉆井后續(xù)作業(yè)中出現(xiàn)的一些復(fù)雜情況，在選擇分支水平井定向技術(shù)時(shí)，就要對(duì)鉆井的尺寸和分支井眼兒進(jìn)行尺寸研究。另外，在井身結(jié)構(gòu)和井眼軌道設(shè)計(jì)上還要注意技術(shù)套管的下入深度。除了要考慮施工安全和地質(zhì)層的要求外，還要對(duì)分支井眼的開(kāi)窗點(diǎn)和使用特殊工具的放置點(diǎn)進(jìn)行考慮研究。在井眼的軌道設(shè)計(jì)方面，由于開(kāi)窗位置受到限制，套管附近又有磁干擾性，所以，不同水平井的側(cè)鉆井軌道設(shè)計(jì)方法和要注意的事項(xiàng)不同。

（1）根據(jù)分支井眼側(cè)鉆施工的方式來(lái)確定井眼側(cè)鉆點(diǎn)之間的間隔以及軌道，開(kāi)始段的類型一般情況下，采用分支井眼側(cè)鉆點(diǎn)的間距為20～80 m。裸眼側(cè)鉆施工時(shí)，分支井眼的間距要大于下斜向開(kāi)窗側(cè)鉆施工分支井眼的間距。

（2）裸眼側(cè)鉆施工分支井最初的軌道都是有一個(gè)過(guò)渡段的，利用這個(gè)過(guò)度段來(lái)控制井眼軌跡。用斜向器開(kāi)窗側(cè)鉆施工分支井則不需要過(guò)渡段，從側(cè)鉆點(diǎn)開(kāi)始就可以直接設(shè)計(jì)斜坡段。

（3）分支井眼在選擇分支位置時(shí)，要對(duì)地層的密度、巖石層進(jìn)行分析，并且選擇井眼穩(wěn)定的井段進(jìn)行開(kāi)采。

（4）因?yàn)?，要考慮到后期采油、修井的作業(yè)，在斜坡兒率的設(shè)計(jì)方面一般是10～30 m。另外，用斜向器進(jìn)行開(kāi)窗施工時(shí)，斜向器在下井直段或斜段時(shí)都要與斜向器之間存在大于10 m的間距。

（5）在設(shè)計(jì)分支井井眼軌道時(shí)，還要縮短分支井眼的斜角，并將其長(zhǎng)度控制在45°～60 °范圍內(nèi)，從而防止產(chǎn)生巖石碎屑，以免出現(xiàn)井下事故。

2 分支水平井定向技術(shù)

2.1 定下回接技術(shù)

在對(duì)沙特油田的設(shè)計(jì)和施工中，為了突破已往下地錨座斜向器的開(kāi)窗側(cè)鉆方式，而在尾管懸掛器頂部懸掛一個(gè)特殊的定向回接接頭。通過(guò)這個(gè)接頭與斜向器進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)窗側(cè)鉆和分支井眼的再次進(jìn)入。而定向回接系統(tǒng)就是由尾管的懸掛器、定向回接的接頭、打撈接頭等來(lái)防止接頭和斜向器阻塞。并且，在使用中用陀螺測(cè)出定向回接的鍵槽方向，根據(jù)分支井眼的設(shè)計(jì)位置，在地面進(jìn)行調(diào)整，使斜向器的方向與定向回接系統(tǒng)方向相同并座鍵，從而快速地完成定向開(kāi)窗側(cè)鉆項(xiàng)目。

2.2 定向開(kāi)窗側(cè)鉆項(xiàng)目

沙特油田的分支水平井都是244.5 mm套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆的，利用這一系統(tǒng)來(lái)完成開(kāi)窗和修窗的工作。而一體式銑錐則利用定向回接系統(tǒng)上部的銷釘與斜向器連接。由一趟送入管柱送入座鍵后通過(guò)施加一定的壓力來(lái)剪斷銷釘，從而進(jìn)行開(kāi)窗磨銑工作。

3 沙特分支水平井定向技術(shù)中存在的問(wèn)題

沙特分支水平井定向技術(shù)中存在的問(wèn)題，可分為3個(gè)方面。

首先，是重疊管柱部分的磨套銑和斜向器再回收作業(yè)方面風(fēng)險(xiǎn)大，耗時(shí)長(zhǎng)。

其次，分支井眼與主井眼在機(jī)械地連接方面需要進(jìn)一步提高。例如：連接性能方面，密封性能方面。

最后，在沙特分支水平井定向技術(shù)的使用過(guò)程中，各個(gè)分支的井眼在選擇性和可靠性方面上還需要加強(qiáng)。

4 加強(qiáng)沙特分支水平井定向技術(shù)的建議

通過(guò)對(duì)沙特分支水平井定向技術(shù)的研究和設(shè)計(jì)思路的觀察，在沙特水平井定向技術(shù)的使用中，也形成了一套特有的分支水平井定向技術(shù)設(shè)計(jì)方法。這一方法的使用，不僅解決了同一油層中分支水平井的定向設(shè)計(jì)施工問(wèn)題，而且也為多套的油層分支水平井在設(shè)計(jì)的過(guò)程中提供了研究基礎(chǔ)。

沙特油井的分支水平井定向技術(shù)使用過(guò)程中，隨著不斷革新的分支水平井定向技術(shù)，并形成了一套完善的分支水平井定向技術(shù)系統(tǒng)。為沙特多油層薄沙體、非均質(zhì)油藏提供了切實(shí)可行地提取開(kāi)采方法，從而有利于改善油藏的開(kāi)發(fā)效果，提高油藏的開(kāi)采率。

另外，重疊管柱的設(shè)計(jì)應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化，并根據(jù)沙特不同地質(zhì)層的井眼來(lái)探索它的解決方式。分支水平井的斜井段較長(zhǎng)，鉆井時(shí)多以井眼的下井壁上為主，造成重大重力效應(yīng)。所以，在施工時(shí)就會(huì)出現(xiàn)耗時(shí)長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)性大的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在使用定向技術(shù)時(shí)就要考慮分支水平井的影響阻力和扭矩的因素。并在施工過(guò)程中，選擇最優(yōu)的井身剖面、攜帶性能強(qiáng)的潤(rùn)滑鉆井油等幾個(gè)措施來(lái)減小重疊管柱設(shè)計(jì)中存在的阻力與扭矩。從而使開(kāi)采工藝流程方便，減短開(kāi)采時(shí)間，減小工作中存在的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

分支水平井定向技術(shù)在對(duì)井眼軌跡數(shù)據(jù)的研究中，可準(zhǔn)確無(wú)誤的連通斜向器，為了能夠避免檢測(cè)數(shù)據(jù)中的局限性，可對(duì)分支水平井定向技術(shù)采取多點(diǎn)、單點(diǎn)、陀螺等檢測(cè)手段，從而縮小記錄儀對(duì)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤記錄，確保軌跡數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和可靠性。并且，沙特油田在進(jìn)行分支水平井定向技術(shù)的使用中，可通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)來(lái)完善定向技術(shù)的使用手段，并對(duì)使用過(guò)程中的工藝、工具、儀器進(jìn)行檢查，從而確保在實(shí)施過(guò)程中的安全性。

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