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1、多分支井钻井完井 技术新进展,21世纪石油工业上游领域的重大技术之一 是极富挑战性的新兴技术 达到水平井同样的成熟度大约要花几年甚至10年的时间,2,2018/9/18,4.1 多分支井定义,多(底)分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼(二级井眼)，甚至再从二级井眼中钻出三级子井眼。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。,3,2018/9/18,分支井各分支井眼可为直井、定向井、水平井等,多底井各分支井眼为水平井、大斜度井,分支井包括多底井，但国际上一致认为：用多底井统称。,4.1 多分支井定义,4,2018/9/
2、18,4.2 分支井特点,与普通定向井、水平井相比多分支井的优点,井眼结构不同存在多个分支井眼连接处,增大油藏的裸露面积，提高泄油效率 改善油流动态剖面，降低锥进效应，提高重力泄油效果 纵向调整油藏的开采 可以应用于多种油气藏的经济开采。,油藏工程,减少无效井段，减少钻井设备的搬迁；节约套管、泥浆 费用；充分利用海上平台井口槽，降低了平台建造费用,钻井,5,2018/9/18,与普通定向井、水平井相比分支多分支井的缺点,完井风险，可能丢失分支井眼，沟通不了油藏；增加泥浆对油层的浸泡时间，可能造成油藏伤害；在分支井眼洗井作业时，因各分支井眼不同的要求，可能牵涉到的过程较复杂；操作费开支由于风险因
3、素的存在而无法完全确定。,4.2 分支井特点,6,2018/9/18,4.3 多分支井应用范围,石油资源,稠油油藏(美国、加拿大、北海)多分支井 + 注水,层状油藏,断层与封闭油藏,枯竭油藏和开采中后期油藏,致密天然裂缝油藏,地下水等,地 热,7,2018/9/18,4.3 多分支井应用范围,8,2018/9/18,德州 Aneth 地区多分支井钻井成本表,分支井数 总成本(美元) 平均钻一口分支井的成本(美元)单个分支 385000 385000 双分支 505000 253000 四分支 700000 175000 六分支 950000 158000,双分支井产量提高两倍以上，四分支井产量
4、近于单井产量的5倍。,9,2018/9/18,4.4 多分支井国内外研究现状,多分支井系统,（1）侧向进入短节系统LEN，它的缺点是缺乏液压整体性 Baker Oil Tool。 （2）选择性侧钻系统SRT，最大特点是能够得到最大的流通面积，广泛应用，Baker Oil Tool。 （3）井下分离器FORMation JunctionTM，没有推广应用，Baker Oil Tool。 （4）Baker Huges ROOTTM System，广泛应用。 （5）分支井回接系统LTBS，广泛应用，Sperry-Sun Cop。 （6）DF-1系统，试验成功，辽河石油勘探局工程院。 （7）可回收的系
5、统RMLS，广泛应用，Sperry-Sun Cop。 （8）Halliburton Multilateral System 3000，广泛应用。,10,2018/9/18,4.4 多分支井国内外研究现状,前苏联： 53 年打66/45井，9个分支井眼，产量17倍。至90年，126口多分支井（33勘探井、77采油井、3口注入井、9口其他井） 美国、加拿大： 90年后大力发展，据报至97年底总共1000多口，完井的45口 中国： 南海西部1998年打2口失败1口（贝克休斯） 新疆1996年打2分支多分支井，裸眼完井，低级 地矿部1993打1口3分支多分支井，没完井 辽河2000年完钻1口3分支井，
6、固井射孔完井，达到TAML第四级水平,多分支井现场施工,11,2018/9/18,ERD Multilateral Example,Permanent and retrievable whipstocks（造斜器） were hydraulically set using MWD to orient relative to high side Windows milled at 5500m and 5300m from existing 95/8-in. casing at 83 A two trip milling system was deployed Northern lateral w
7、as lined and cemented, southern lateral barefoot,12,2018/9/18,M-15 Completion,Wytch Farm M-15 multi-lateral well Both wellbores isolated from each other within production casing Flow control stations below ESP allow independent inflow Early water shut-off Selective well test,沉砂封隔器,13,2018/9/18,4.4 多
8、分支井国内外研究现状,中国 胜利油田：2000年9月，完钻桩1-支平1井第一分之，井深1945m，水平位移442.8m，水平段长236.1m。第二分之，井深1872m，水平位移386.1m，水平段长186.6m。2 分之井眼均下套管固井射孔完井。2001年3月，完钻梁46-支平1井第一分之，井深3595m，水平位移566.7m，水平段长331.1m。第二分之，井深3622m，水平位移628.8m，水平段长329.3m。三维阶梯式多目标双分支水平井，油层段上部固井完井，油层段下筛管加管外封隔器,14,2018/9/18,多分支井进展的主要里程碑,全球至98年约有130多口分支井，其中约一半是Sh
9、ell公司钻的。在中东、北美和欧洲北海应用较多。 1997年春，由英国Shell公司Eric Diggins领导和主持在阿伯丁举行了多分支井的技术进展论坛，并按复杂性和功能性建立了 TAML (Technology Advancement Multi Laterals)分级体系，其目的是为多分支井技术的发展指出一个更加统一的方向。 TAML评价多分支井技术的三个特性是连通性(Conectivity)、隔离性(Isolation)和可及性(可靠性、可达性、含重返井眼能力，accessibility)。 截至2000年6月Shell公司对TAML 14级已使用了6个油田并在2001年将再用于另7个
10、油田。,15,2018/9/18,世界上第一口TAML 5级多分支井是Shell公司1998年在巴西近海Voador油田从半潜钻井平台上钻的一口反向双分支井，是一口注水井。 Shell公司1998年在加利弗尼亚一口在岸陆上井成功地安装了一个6级完井的主分井筒连接部件。该井是在9 5/8 主井筒套管上连有2个7 分支井的连接部件，它具有2500psi 额定压力。 目前世界上用得最多的是4级完井。 我国南海西部公司1998年9月用修井机和原井重钻技术钻成了我国海洋第一口多分支井(Wll-4-A11B、11C井)，两个井筒用电潜泵合采，产量是斜井单井产量的3倍。新疆油田在99年也打了一口双分支井。,
11、多分支井进展的主要里程碑,多分支井TAML等级,Main,在英国壳牌Eric Diggins “技术进步 多分支井TAML” 的论坛1997年春天在苏格兰的阿伯丁举行。,一 级 完 井,主井眼和分支井眼都是裸眼。侧向穿越长度和产量控制是受限的。完井作业不对各产层分隔也不能对层间压差进行任何处理。,主井眼和分支井都是裸眼,1,main,二 级 完 井,主井眼下套管并注水泥，分支井裸眼或只放筛管而不注水泥。主分井筒连接处保持裸眼或者可能的话在分支井段使用“脱离式”筛管(drop-offliner)，即只把筛管(衬管)放入分支井段中而不与主井筒套管进行机械连接也不注水泥。与一级完井相比可提高主井筒的
12、畅通性并改善分支井段的重返潜力。 二级完井通常要用磨铣工具在套管内开窗，也可使用预磨铣窗口的套管短节。,main,三 级 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。三级多底分支井技术提供了连通性和可及性。分支井衬管通过衬管悬挂器或者其他锁定系统固定在主井眼上，但不注水泥。主-分井筒连接处没有水力整体性或压力密封，但是却有主-分井筒的可及性。三级完井可用快速连接系统(Rapid connect)能为分支井和主井眼提供机械连接，为不稳定地层提供高强度连接。三级完井还可以用预制的衬管或割缝衬管。,main,四 级 完 井,四级完井的主井眼和分支井眼都在连结处下套管并注水泥，这
13、就提供了机械支撑连接，但没有水力的整体性，意思是液体水力是隔离的。事实上分支井的衬管是由水泥固结在主套管上的。这一最普通的侧钻作业尽管使用了套管预铣窗口装置，但仍然取决于造斜器辅助的套管窗口磨铣作业。分支井衬管与主套管的接口界面没有压力密封，但是主井眼和分支井都可以全井起下进入。这种级别的多分支井技术虽然复杂和高风险且仍处于发展阶段，但是在全世界范围内的多分支井完井中已获成功。,main,五 级 完 井,五级完井具有三级和四级分支井连接技术的特点，还增加了可在分支井衬管和主套管连接处提供压力密封的完井装置。主井眼全部下套管且连接处是水力隔离。从主井眼和分支井眼都可以进行侧钻。可以通过在主套管井
14、眼中使用辅助封隔器、套筒和其他完井装置来对分支井和生产油管进行跨式连接(Straddle)以实现水力隔离。五、六级完井的分支井具有水力隔离、连通性和可及性特点。多分支井技术的最难点是高压下的水力隔离和水力整体性。,main,六 级 完 井,连接处压力整体性可通过下套管取得，而不依靠井下完井工具。六级完井系统在分支井和主井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封。一个耐压密封的连接部，是为了获得一个整体密封特征或整体成形或可成形金属设计，这在海洋深水和海底(Subsea,水下)安装中将是有价值的。 Schlumberger公司正致力于把这些技术发展成为更新的系统，而不是继续使用这种特殊的模式。该公司
15、正在用一种新的六级设计继续进行多分支井技术的研究与开发。,main,6S级完井(通常认为是六级完井的次级),使用了一个井下分流器或者地下井口装置，基本上是一个地下双套管头井口，把一个大直径主井眼分或两个等径小尺寸的分支井筒。,main,24,2018/9/18,1,2,3,4,5级井压力的完整性可以在连接处通过完井设备获得,6级，连接压力完整性可通过下套管取得，不依靠完井设备,6S，基本上是井下双套管井口，把一个大的主井眼分成两个同等尺寸的分支井,多分支井描述,25,2018/9/18,26,2018/9/18,27,2018/9/18,带有接头剖面的复合套管,28,2018/9/18,4.5
16、 多分支井几何形状,29,2018/9/18,阿拉伯联合酋长国扎库姆油田2级多底井钻探程序,30,2018/9/18,多分支井井眼剖面,A、低离差多分支井大钩形状 B、薄和致密油藏中的两口分支井 C、目的层集中化的两口反方向分支井 D、一个窗口的多分支井井眼把套管胶结固结失败减少到最低限度,31,2018/9/18,静 液 面,稳定岩石,图4在产层上部稳定岩层段造斜的锥状多底井,32,2018/9/18,漏失层,水显示层,致密稳定岩层,厚油层100米以上又有夹层,33,2018/9/18,在油层段有非渗透性泥岩和（或） 泥灰岩夹层的含油砂岩和交替分布 的多个薄含油砂层的非均质油藏,34,2018/9/18,在储层渗透率差、初始含油饱和度低、单井产量小的贫弱油藏（西西伯利压地区）,
