分支井完井技術

分支井井完井工藝技術是指在一口主井眼的底部鑽出兩口或多口進入油氣藏的分支井眼( 二級井眼) , 甚至再從二級井眼中鑽出三級子井眼。主井眼可以是直井、定向斜井, 也可以是水平井。分支井眼可以是定向斜井、水平井或波浪式分支井眼。多分支井可以在一個主井筒內開採多個油氣層, 實現一井多靶和立體開採。

多分支井不僅能夠高效開發油氣藏,而且能夠有效建設油氣藏。

基本介紹

• 中文名：分支井完井技術
• 外文名：Multilateral well completion technology
• 目的：實現一井多靶和立體開採
• 學科：石油工程
• 專業：鑽完井工程
• 發展時間：20世紀90年代

發展歷程

國外在20 世紀90 年代後期開始大力發展多分支井, 並將該技術認為是21 世紀石油工業領域的重大技術之一。由於完井技術和修井作業技術的限制, 世界上大多數分支井為裸眼完成, 沒有下尾管或完井設備, 不具備有選擇性地重新進入各分支井眼的能力。分支井完井技術面臨著三個世界性技術難題, 即連續性、再進入性和密封性。目前, 該技術在我國雖然剛剛起步, 但前景廣闊。海洋石油總公司、遼河及勝利油區等相繼開展分支井技術的研究攻關, 已取得了階段性成果。

優點

分支水平井的主要優點包括: 加大油藏與井眼的接觸距離, 增加油藏泄油麵積; 有效開採多層段的油氣藏; 減少井位、占地面積及配套設備的數量, 減少搬遷、主井眼重鑽等工序, 大幅度降低綜合費用; 套用新的提高採收率的開發方案, 如在一垂直井眼中採用蒸汽驅替輔助重力驅替採油, 或在分隔層位利用井下重力進行油水分離及井下處理技術。

分支井完井分級

1997 年, 由英國Shell 公司Eric Diggins 組織建立的分支井的TAML (Technology Advancement Multi Laterals ) 分級體系, 目前已普遍得到國際社會的認可。TAML 分級體系主要是按照分支井完井技術的難易程度, 將分支井分為1～6S 級。

(1) 一級完井。主井眼和分支井眼都是裸眼。其特點是: 施工工藝簡單, 成本投入低; 井眼易坍塌, 無法實現選擇性再進入和分采, 對分支井眼實施增產措施困難。

(2) 二級完井。主井眼下套管並注水泥, 分支井裸眼或只下篩管而不注水泥。主分井筒連線處保持裸眼或者在分支井段使用“ 脫離式” 篩管, 即只把篩管( 襯管) 放入分支井段中而不與主井筒套管進行機械連線, 也不注水泥, 施工工藝較一級完井複雜, 成本投入較低, 但主井眼與分支井眼連線處易坍塌, 無法實現選擇性再進入和選擇性分采, 對分支井眼實施增產措施困難。

(3) 三級完井。主井眼和分支井眼都下套管, 主井眼注水泥而分支井眼不注水泥。三級分支井技術提供連通性和再進入性。分支井襯管通過襯管懸掛器或者其他鎖定系統固定在主井眼上, 但不注水泥。主分井筒連線處沒有水力整體性或壓力密封性, 但有主分井筒的可進入性。三級完井可為分支井和主井眼提供機械連線, 為不穩定地層提供高強度連線, 施工工藝較二級完井複雜, 成本投入較低, 但同樣無法實現選擇性再進入和選擇性分采, 對分支井眼實施增產措施困難。

(4) 四級完井。四級完井的主井眼和分支井眼都在連線處下套管並注水泥, 這就提供了機械支撐連線, 但沒有水力的整體性, 即液體水力是隔離的。事實上分支井的襯管是由水泥固結在主套管上的。這一最普遍的側鑽作業儘管使用了套管預銑視窗裝置, 但仍然取決於造斜器輔助的套管視窗磨銑作業。分支井襯管與主套管的接口界面沒有壓力密封, 但是主井眼和分支井都可以全井起下進入。該級完井施工工藝較前三級完井複雜, 成本投入高, 但可實現選擇性再進入和選擇性分采, 可對分支井眼實施增產措施。

(5) 五級完井。五級完井在具有三級和四級分支井連線技術特點的同時, 還增加了可在分支井襯管和主套管連線處提供壓力密封的完井裝置。主井眼全部下套管且連線處是水力隔離, 從主井眼和分支井眼都可以進行側鑽, 可以通過在主套管井眼中使用輔助封隔器、套筒和其他完井裝置來對分支井和生產油管進行跨式連線以實現水力隔離。五、六級完井的分支井具有水力隔離、連通性和再進入性特點, 多底井技術的難點就是高壓下的水力隔離和水力整體性。

(6) 六級完井。連線處是一個整體性壓力———連線部壓力與井筒壓力一致, 可通過下套管獲得, 而不依靠井下完井工具。六級完井系統在分支井和主井筒套管的連線處具有一個整體式壓力密封, 耐壓密封的連線部是為了獲得整體密封特徵或金屬整體成型或可成型而設計, 這在海洋深水和海底安裝中是很有價值的。

(7) 六級完井的次級( 6S 級)。使用井下分流器或地下井口裝置, 是一個地下雙套管頭井口, 把一個大直徑主井眼分成兩個等徑小尺寸的分支井筒。

施工工藝

由於前三級完井無法實現生產後期選擇性再進入和選擇性開採某一分支井眼, 因此很少採用。四級、五級和六級完井技術可實現生產後期選擇性再進入和對分支井眼實施選擇性開採, 故都能滿足勝利油區油藏類型和開發需求。但其中五級和六級完井技術施工工藝複雜, 技術難度大, 施工成本高。綜合以上各級完井技術的特點和各個油田的開發需求,勝利油區大多採用四級完井技術。分支井的各分支井眼之間是相互影響的, 其施工工藝是一個有機的整體。在其鑽井、完井過程中, 各分支井眼的先後順序並不是任意改變的, 一般是先完成最下一個分支井眼, 然後依次向上逐個完成。

四級完井技術通常是為了有效地實現分支井眼與主井眼的機械連線和壓力密封, 各分支井眼尾管必須回接到主井眼套管內, 且在連線處注水泥固井。此外, 為了保證主井眼與各分支井眼的流道暢通, 除了最下面一個分支井眼外, 上部幾個分支井眼在其與主井眼的連線處, 固井後還需將回接到主井眼內的尾管頭套銑掉, 也可以採用預開窗套管頭, 固井後利用專用銑錐將套管頭視窗保護套以及空心導向器鑽開, 實現主井與下部分支井眼的連線。

分支井眼完井同水平井完井類似(分支井一般都設計有水平段) , 也可以採用裸眼完井、篩管完井、套管封隔器加篩管完井、分級注水泥加篩管完井以及固井射空完井等技術。在分支井眼內部, 則根據油藏條件以及生產、作業要求設計完井管柱, 其設計與水平井水平段完井工藝設計基本相似。