多分支井钻井技术

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1、多分支井钻井技术Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望 世界钻多分支井情况世界钻多分支井情况 据美国HIS能源集团统计，到1999年5月（除沙特阿拉伯和共产主义国家）共打多分支井5779口，其中美国打多分支井3884口，加拿大打多分支井1891口，世界其他地区共打多分支井4口。2024/7/212中国石油集团经济技术研究中心 多分支井是指在1口主井眼的底部钻出2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、定向井，也可以是水平

2、井。分支井眼可以是定向井、水平井或波浪式分支井眼。多分支井可以在1个主井筒内开采多个油气层，实现1井多靶和立体开采。多分支井既可从老井也可从新井再钻几个分支井筒或再钻水平井。2024/7/213中国石油集团经济技术研究中心 多分支井又分为多分支水平井(multilateral)和多分支井(multibranch)。多分支水平井的定义是从一个井场钻一口以上的水平和近似水平的井眼，并将其回接在一个主井眼中。而多分支井是指从一个井场钻一口以上的分支井眼，并回接到主井眼上，分支井可以是直井眼、水平井眼、定向井或三种井眼任意一种的结合。多分支水平井也可以称为多分支井，但多分支井决不能叫多分支水平井。20

3、24/7/214中国石油集团经济技术研究中心 前苏联的多分支井技术前苏联的多分支井技术 20世纪50年代初。前苏联工程师格里高扬提出了“ 生产层中的井眼分叉能够扩大油层的裸露面积，如同一颗树的根露于土壤一样”的理论。著名科学家查偌维奇在格里高扬理论的基础上提出了“ 在均匀渗透率的产层中的分支井可以提高石油产量，并与分支井的数量成正比”。1952年，在巴什基里亚.卡尔塔什夫油田成功地进行了第一批试验，在66/45井，一些分支井的井底距离达300米，几乎是直接穿透产油层的80%。前苏联的水平井技术主要表现在钻水平分支井方面。到1975年前苏联共钻进了30多口分支井。他们的典型做法是将垂直井打到产层

4、之上，而后使用涡轮钻具或电动钻具，钻5个或6个倾斜成水平的分支井眼，使之在油层中延伸60300米。每口分支井的钻井成本为一口直井钻井成本的1.31.8倍，但其产量增加最高达17倍。2024/7/215中国石油集团经济技术研究中心 为加速建设这样的系统，前苏联制订并批准了利用水平井和分支井开发油田的新设计。19901995年在11个试验区和油田推广新的工艺系统，认为最有效地利用水平井和分支井的条件是：厚度小的产油层；低渗透和非均质油层；垂向裂缝发育的油层；有底水的油气藏；大陆架区域的油藏；高粘性油藏和天然沥青矿藏。 到1990年，前苏联共钻111口分支井（其中开发井57口、探井36口、救险井8口

5、、注入井10口），在这些井中，共有329个倾斜成水平的分支，它们在油层中总长度为175260m。分支井主要分布在巴什基尔、克拉斯诺达尔、乌克兰、古比雪夫、斯达夫洛波兰斯克和乌兹别克斯坦。2024/7/216中国石油集团经济技术研究中心 1992年，科米石油生产联合体与柏朝拉石油设计院、北方天然气公司、全苏油气工业经济管理研究所等单位共同合作，确定了钻多分支井开发油田的方案。在亚列格油田拉也尔区块，有两个生产层。按上方案，每层布置3口分支井，每口这样的井可代替13口直井。 在亚列格1号分支井的钻井过程中，试验了导向钻井工艺和13种钻具组合，其中包括带螺杆造斜器的钻具组合、马达传动轴之间带有弯角的

6、钻具组合、绞接的转盘钻具组合、带柔性件的钻具组合等，平均造斜率达7度/10m，局部井眼造斜率达18.2度/1Om，曲率半径为33m。一口这样的井可代替13口直井。2024/7/217中国石油集团经济技术研究中心 美国的多分支井技术美国的多分支井技术 美国和其它国家的多分支井钻井是在20世纪90年代以后开始进行的，但发展速度很快。截止到1998年已钻进1000多口多分支井，仅在奥斯汀白垩系地层就钻进了300多口裸眼多分支井。这种裸眼多分支井在美国、加拿大和中东等地区越打越多，并将其视为最有商业价值的工艺技术。达拉斯地区多分支井钻完井技术发展非常迅速，被认为是世界上使用该工艺最为广泛的地区之一。2

7、024/7/218中国石油集团经济技术研究中心 美国马拉松石油公司和贝克.休斯公司联合开发了一种用于分支井的注水泥尾管完井的井下系统。该系统利用一个定向短节将钻井工具引人适当井眼。第一个分支井筒钻成后测井，下尾管固井。然后将定向短节旋转180o朝相反方向钻第二个分支井筒，完钻测井后下尾管固井。两个分支井筒作为独立的井眼，用一个带分流心轴悬挂器的专用井口装置分别通过一个生产管柱。1993年在美国怀俄明州的Garland油田两口井上成功地试用了该系统。这种双分流系统能使海上钻井费用减少10%-20%，而且还不包括因减小钻井平台而节省的费用。2024/7/219中国石油集团经济技术研究中心 Bech

8、telBechtel公公司司采采用用超超短短半半径径分分支支水水平平井井技技术术取取得得了了显显著著的的经经济济效效益益，该该技技术术采采用用高高压压水水力力射射流流破破岩岩形形成成水水平平井井眼眼。到到19871987年年已已在在加加利利福福尼尼亚亚和和洛洛杉杉矶矶油油田田钻钻成成径径向向分分支支井井600600余余口口，井井眼眼直直径径101.6mm101.6mm，水水平平段段长长30306060m m，能能在在一一口口直直井井的的同同一一深深度度向向四四周周钻钻出出2424个个辐辐射射状状分分支支井，在未胶结的浅地层钻井，在未胶结的浅地层钻4 4个分支井筒一般不超过个分支井筒一般不超过6

9、060h h。 超超短短半半径径分分支支水水平平井井钻钻井井设设备备和和工工具具包包括括：地地面面设设备备主主要要有有一一台台输输出出功功率率为为11761176KWKW、额额定定压压力力为为844844MPaMPa的的压压裂裂泵泵，一一台台常常规规修修井井机机，一一台台盘盘管管车车和和地地面面测测量量仪仪器器；井井下下工工具具主主要要有有水水力力破破岩岩钻钻头头、ERWERW钻钻管管、扩扩眼眼器器、斜斜向向器器及及高高压压导导引引和和控控制制机机构构等等，并并配配有有专专门门的的测测斜斜仪仪和和射射孔器等。孔器等。2024/7/2110中国石油集团经济技术研究中心 加拿大的多分支井技术加拿大

10、的多分支井技术 加拿大Tool Master公司、Shell加拿大公司和Frac Master公司的一个分公司合作开发出一种预开窗分支井系统，并于1993年底研制出全尺寸样机。1994年3月Shell加拿大公司在Midale油田首次使用该系统钻成一口对称双分支井（10w2 井），采用裸眼完井。该系统由永久安装在井眼内的坐放、窗口段（带衬管）、定方位注水泥段和可回收式斜向器及起下工具组成。 2024/7/2111中国石油集团经济技术研究中心 法国的多分支井技术 在法国的Eschau油田，由Elf aquitain油气公司于1984年开始在井深792米完井的一口多分支井（三个井眼，其中一口垂直井，

11、两口近水平井）每天产油24方。这口井的产量是油田中普通井产量的5倍。 法国Elf公司开发出一种井下分支装置，主要部件是一个三孔分眼器（根据需要可以是双孔或多孔），每个孔眼直径是63.5毫米。该分眼器随直径为244.5毫米的技术套管一起下入到油层上方某一深度，注水泥时技术套管与其一起封固。再将一种专用连通工具下入到分眼器上，对准分支井眼后，用139.7毫米的立管柱将2024/7/2112中国石油集团经济技术研究中心 立管柱将分眼器与地面连通，钻具通过139.7mm立管柱下入，钻成直径为63.5mm的井眼。然后通过分眼器上方的引导键将连通工具和立管柱转到其它孔眼上，钻成第二和第三个分支。钻完分支井

12、眼后，将连通工具与立管柱起出，下入直径为50.8mm的割缝尾管完井。然后在244.5的技术套管内下入直径为73mm的油管和井下泵，使用一套采油装置同时开采三个分支井眼。该装置已成功地在Alsace地区的Eschau油田钻成一口三分支井眼，其成本为周围其它井的2倍，但产量则比其它井增加了5倍。2024/7/2113中国石油集团经济技术研究中心 英国的多分支井技术英国的多分支井技术 英国石油公司于1996年开发出一套用于分支井眼的井控技术。该公司提出了一套计算最大允许井涌量和井口最大允许压力等井控参数的计算公式，编制出分支井井控设计树，指出了分支井井控与常规井井控的不同及应该特别注意的地方，给出了

13、分支井井涌控制、井涌检测的方法步骤及关井和压井程序，并进行一口双分支井井控实例演示。认为分支井井控的主要难点在于应该使用所有井眼中最薄弱地层计算井口最大允许压力，如何判断井涌是发生在正钻分支井眼中还是在已钻分支井眼中，长井段、小直径、大角度的分支井眼通过产层时，2024/7/2114中国石油集团经济技术研究中心 潜在的井涌即剧烈又危险，在分支井眼起钻时，抽吸压力要比常规井眼高；当钻柱在正钻分支井眼中而已钻分支井眼又发生井涌时，因为不能很快地循环钻井液压井而使井控作业复杂化，在使用预开窗分支系统时，预留窗口往往是井控的最薄弱点。 2024/7/2115中国石油集团经济技术研究中心 多分支井技术的

14、发展趋势多分支井技术的发展趋势 根据分支井目前的应用情况，其未来发展具有如下一些特点： 完善的分支井筒的连通性；解决主井筒与分支井筒的连接点受到的限制以及分支井对水泥封隔的需求问题；解决分支井重钻时钻头的进入问题；分支井系统可适应新的对油井通道完井和修井的要求；钻井液与分支井系统保持一致性；必须能对分支井筒全部或部分隔离，以控制生产流量；系统使用常规的成熟技术。2024/7/2116中国石油集团经济技术研究中心 多分支井的主要类别和级别多分支井的主要类别和级别 1. 1.多分支井类型多分支井类型 随着钻井技术的发展，分支井眼的数量、方向以及与主井眼的连接方式也在不断增加，形成了繁多的多分支井族

15、。目前世界各国所采用的多分支井主要有下列类型：2024/7/2117中国石油集团经济技术研究中心 叠叠加加式式双双或或三三水水平平分分支支井井：从一个主井眼在不同的层位向同一方向侧钻出两个或三水平分支井眼。2024/7/2118中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2119中国石油集团经济技术研究中心 反反向向双双分分支支井井：从主井眼向两个不同的方向侧钻出两个水平井眼。2024/7/2120中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2121中国石油集团经济技术研究中心 二二维维双双水水平平分分支支井井（Y Y形形多多分分支支井井）：从一个主井眼在同一平面内向不同的方向侧钻出二个水平井眼，

16、由于其形状像一个倒写的“ Y”，所以也称Y形多分支井。2024/7/2122中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2123中国石油集团经济技术研究中心 二二维维三三水水平平分分支支井井：从主井眼在同一平面内侧钻出三个水平分支井眼。2024/7/2124中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2125中国石油集团经济技术研究中心 二二维维移移位位（offsetoffset）四四分分支支水水平平井井：是先钻一水平井眼，再于水平井眼内的气个不同位置向同一方向侧钻出水平井眼。2024/7/2126中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2127中国石油集团经济技术研究中心 二二维维反反相相四四

17、水水平平分分支支井井（鱼鱼刺刺形形水水平平分分支支井井）：是先钻一个水平井眼，然后在水平井眼的不同位置侧钻出3段方向相反的水平井眼，因其形状象鱼刺，所以又叫鱼刺形多分支水平井。2024/7/2128中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2129中国石油集团经济技术研究中心 叠叠加加/ /定定向向三三分分支支水水平平井井（U U形形井井）：是先钻一水平或定向井眼，再在水平或定向井眼的不同位置侧钻出2段水平井眼。2024/7/2130中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2131中国石油集团经济技术研究中心 辐辐射射状状四四分分支支水水平平井井：是从一个主井眼向不同方向和不同的层位侧钻出4

18、个水平或定向井眼。2024/7/2132中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2133中国石油集团经济技术研究中心 由由垂垂直直主主井井眼眼侧侧钻钻的的辐辐射射状状三三分分支支井井：主要特点是保留了直井眼，井组实际上是由直井眼和3段侧钻的分支井眼组成。2024/7/2134中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2135中国石油集团经济技术研究中心 叠叠加加辐辐射射状状四四分分支支井井：是在不同的层位从垂直主井眼分别侧钻4个水平井眼。这种井多用于重油开发。2024/7/2136中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2137中国石油集团经济技术研究中心 多分支井按造造斜斜半半径径分为四

19、类：长半径分支井；中半径分支井；短半径分支井；超短半径分支井。以上四类分支井，短半径分支井应用最广泛。 多分支井按井井眼眼轨轨迹迹分为四类：主井筒为直井的双分支井；主井筒为直井的三分支井；主井筒为水平井的三分支井；主井筒为水平井的梳齿状分支井。2024/7/2138中国石油集团经济技术研究中心 多多分分支支井井的的整整体体几几何何形形状状可可分分为为三三类类：平平面面型型（指指在在水水平平面面上上）、层层叠叠型型（指指在在垂垂直直平平面面上上）和和层层叠叠平平面面型型。对对于于复复杂杂的的构构型型可可给给一一个个形形象象名名词词加加以以描描述述，如如“ 鱼鱼脊脊型型”（如如鱼鱼骨骨状状形形）、

20、“ 星星型型”、“ Y Y字字型型”、“ 鸡鸡爪爪型型”、“ 鱼鱼尾尾纹纹型型”等等。其其命命名名方方法法是是：井井眼眼几几何何形形态态加加分分支支井井筒筒数数量量。如如层层叠叠式式三三筒筒分分支支水水平平井井、平平面式反向双筒分支水平井等。面式反向双筒分支水平井等。2024/7/2139中国石油集团经济技术研究中心 多分支井完井系统的分级 （TAML分级系统） 1997年春，在英国Shell勘探与开发公司的主持下“多分支井技术进步（TAML）”论坛于1997年春季在苏格兰的阿伯丁举行，来自世界主要大油公司和专业服务公司（BP、Chevron、Esso 、Maersk、Mobil 、Norsk

21、、Phillips、Shell、Exxon、Statoil、Texaco、Total等）的多分支井技术专家按复杂性和功能性建立了TAML（Technology Advancment Multi Laterals）分级体系，即1-6级和6S级，用来评价多分支井的连接性、连通性和隔离性，目的是共享各伙伴公司在世界各地的多分支井经验，并为多分支井的发展提出了一个较为统一的方向。 2024/7/2140中国石油集团经济技术研究中心 一级完井 裸眼侧钻或无支撑连接，主井筒和分支井筒全部裸眼完井。一级完全不能满足“三性”要求，早期完成的多分支井基本上都采用这种完井方式。不对各产层分隔，也不能对层间压差进行

22、任何处理。主要应用在较坚硬、稳定的地层中。分支井是采用标准钻井方法钻出的，没有提供机械支承或水力封隔，也很少或没有完井设备。不需要磨铣套管，不需要回收造斜器，不需要下衬管和注水泥，也不需要安装生产控制设备。2024/7/2141中国石油集团经济技术研究中心 这种完井方法的优点是：裸眼井段不使用套管从而节约成本，并且钻进作业简便。它的缺点是：由于无套管支撑，不能提供足够的井壁稳定性。不能控制生产，只能合采，不能有选择地关井；没有可靠的系统保证在将来重返各个井眼的能力。2024/7/2142中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2143中国石油集团经济技术研究中心 二级完井 主井眼下套管并注水

23、泥，分支井裸眼或只下筛管而不注水泥。主-分井筒连接处保持裸眼或可能的话在分支井段使用“脱离式”筛管（drop-off liner），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。2024/7/2144中国石油集团经济技术研究中心 在主井筒套管完井并根据需要采取增产措施后，可将永久性定向封隔器安装在设计的造斜点下面，为将来的再进入作业提供方向和深度上的控制。然后将造斜器下入封隔器中，并朝向预定的造斜方向。接下来铣去套管壁并钻分支井。一旦分支井钻至预定深度，取出造斜器，并根据油井的要求，采用不同的完井方法。 第一种方法是在定向封隔器和位于侧钻点上方的第二封隔器之间装一滑

24、套，利用滑套开口对双分支井进行混合开采。可提供主井筒支撑及生产控制，而且也可以任一支井眼单独生产。如果下部分支井开始衰竭或出水，可以在下面的封隔器中安装堵塞装置以关闭下面的井眼。如果需要关闭上面的分支井，可以简便地将滑套转换到关闭位置。2024/7/2145中国石油集团经济技术研究中心 另一种形式是下入一中空斜向器，并通过套管出口窗在上部分支井筒下入割缝衬管。这种用中空斜向器完井的最大优点，是在附加费用最小时提供了在分支井窗口处的机械支撑。然而，这种方法不能重返，并且必须混合开采，也不能关闭任一分支井生产。也可使用一个割缝衬管对下部井段进行完井，这种作法不仅降低了井段坍塌的可能性，而且还可以进

25、入下部生产井段。2024/7/2146中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2147中国石油集团经济技术研究中心 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。提供了连通性和可及性。分支井衬管通过衬管悬挂器或其它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，但有主-分井筒的可及性。三级完井可用快速连接系统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支撑。三级完井还可用预钻孔的衬管或割缝衬管。这种完井方法较廉价，操作也相当简单，在北海已得到验证，目前正应用于深水海底井中。2024/7/2148中国石油集团经济技术研究中心2024/

26、7/2149中国石油集团经济技术研究中心 对于三级完井的分支井一般有三种完井选择：第一种是下入一种中空的转向器并固定在定向封隔器之上，然后下入割逢衬管并通过悬挂器挂在主井筒上。使用割逢衬管和这种中空的转向器时，只能进行混合采油。 第二种完井方式不需要使用中空的转向器，而使用一种带有弯接头衬管组合，在井口进行操作以使割逢衬管进入分支井筒。接下来通过尾管悬挂器挂在主井筒中。 2024/7/2150中国石油集团经济技术研究中心 第三种三级完井方式可以选择Baker公司的HOOK衬管悬挂系统进行完井，这种系统可以使井下工具再进入分支井筒和主井筒。HOOK衬管悬挂系统主要由一段带有预制窗口的套管接头、内

27、置的用于再进入的导向机构和一个能够挂在预制窗口下面的挂钩，这个挂钩能够使衬管挂在开窗窗口上面。再进入是通过使用分支井筒的再进入模块或主井筒的再进入模块来作为油管或挠性管下部组合来实现的。2024/7/2151中国石油集团经济技术研究中心 四级完井 主井眼和分支井眼都在连结处下套管并注水泥，这就提供了机械支撑连接，但没有水力的整体性。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。这种系统虽复杂和风险高且仍处于发展阶段，但是在全世界范

28、围内的多分支井完井中已获成功。 2024/7/2152中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2153中国石油集团经济技术研究中心 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眼中使用辅助封隔器、套筒和其它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。2024/7/2154中国石油集团经济技术研究中心2024/

29、7/2155中国石油集团经济技术研究中心 六级完井 连接处压力整体性-连接部压力与井筒压力一致，是一个整体性压力，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整体式压力密封。耐压力密封的连接部是为获得整体密封特征或金属整体成型或可成型而设计。 六级完井系统是通过特殊套管来实现分支连接处的机械连续性和封隔性。6级完井和5级完井最显著的区别是：无金属碎屑；风险性小；施工简单；施工顺序从上到下。2024/7/2156中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2157中国石油集团经济技术研究中心 6S级完井 主井筒和各分支井筒全部下套管（尾管）固井完成，实现了连

30、接性；用开窗、切断、预制窗口的不同方法解决了贯通性；用在主井筒中装多油管分流头解决了分采问题。这种系统满足了“三性”的要求。2024/7/2158中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2159中国石油集团经济技术研究中心 分支井的应用范围及特点 分支井的目的是：强化采油、提高钻井效率、提高采收率（尤其是枯竭层）、转移开采层位。分支井可应用于多种油藏条件： 薄产层、油藏面积小或分隔性油藏。如果对油藏的认识比较充分，就可从一个主井筒中采割多个油块，这比对各个油藏块分别钻垂直井更经济； 低渗透率非均质地层； 裂缝性油藏以及在形成强烈的水锥、气锥条件下的底水油藏和海上油田； 可以应用于高粘度油藏和

31、水淹层、天然沥青油藏2024/7/2160中国石油集团经济技术研究中心对于多层油藏，夹层为致密岩层，垂直渗透率极低，且各小层非常薄，可采用分支井的方式，侧钻出一系列的泄油井筒，各分支井筒相互平行，形成一簇井筒，可大幅度提高采油速度。在油层中能极大地增加地层的裸露程度及驱油面积，在裂缝性油藏中能增加切割和驱排不同裂缝系统的概率。分支井可以横切透镜体油藏。利用分支井技术，可从一个主井筒开发很多个透镜体油层。经仔细计划的侧向分支井可以在具有很强的导向的油藏中提高勘探搜索服务（即探寻单一方向上的天然裂缝和高渗透层），在这种条件下，经过认真设计，可提高采收率。2024/7/2161中国石油集团经济技术研

32、究中心 可将原先已完成的井作为注入井，新钻的分支井作为生产井，或采用相反的方式。如果将分支井作为注入井，可以优化压力控制，并提高波及效率。 对油藏进行水驱时，常常是低产层被波及前高产层见水。在此情况下可以在每个注入区钻一个分支，并根据每一层的地层性质调整分支的长度。这样，通过水平注人井对水平生产井驱油，可产生直线驱动，而不是径向驱油模式。 油藏具有两种天然裂缝形式，一口水平井只能与其中一个方向正交。采用相互交叉的分支井筒，这种正交方式可提高驱替效率。 进行海上钻井时，钻井数量受钻槽的限制，利用多分支井则可以开发其它油块而不需占用新的平台。2024/7/2162中国石油集团经济技术研究中心 多分

33、支井设计方法多分支井设计方法 多分支井利用的是定向井和水平井钻井技术，但其复杂程度要高于定向井和水平井。另外，多分支井又分为侧钻井和新钻井。侧钻井是指从现有井中侧钻多分支井，而新钻井是指以某种类型分支井为完井目的钻一新井。无论是侧钻井还是新钻井，钻井设计都是多分支井钻井的重要环节。Sperry-Sun公司在设计多分支井时主要采用了下述方法：2024/7/2163中国石油集团经济技术研究中心 多学科工作组法：经验表明，一旦油层或井场选定后，在油井设计的早期阶段就应该采用多学科方法。多学科工作组。该工作组包括了作业公司的钻井、完井、油藏和后勤人员，还包括定向钻井服务公司、固井公司、钻井液公司和钻井

34、承包商。及时互通情况最重要，因此要定期召开设计和评价会议。 结构的选择：要在大量评价准则的基础上作出钻多分支井的决定，包括考虑技术合理性和经济可行性以及所存在的风险。通常，应通过仔细分析或用可靠的情况预测来选择最佳的油井结构。如果独立分析，多分支井的产能很难达到各分支井产量的总和。必须能识别和控制油井结构所存在的固有风险。2024/7/2164中国石油集团经济技术研究中心 选选择择完完井井系系统统：一旦选定用多分支井钻井方法钻井后，就必须考虑最佳钻井和完井系统。其评价过程包括几个步骤，其中包括下列要考虑的问题：1.主井眼和分支井眼的下套管和固井要求；2.综合要求，如防砂、液压密封和机械回接等；

35、3.水平井眼和主井眼的侧钻要求；3.隔离和液流控制要求；4.现有的钻井和完井系统要达到所要求的规范，以及适合井下恶劣环境的金属条件及钻井和完井系统的配伍性；5.当局对生产的要求，诸如对不同储层的合采能力等。2024/7/2165中国石油集团经济技术研究中心 技技术术问问题题：大多数多分支井在用下套管和回接方式与主井眼连接时都使用了预铣窗口的套管短节。 在设计主井眼和水平井眼的轨迹时要考虑下列因素：开窗短节应下在不低于20m长的切线段，以避免对造斜器施加任何弯曲力或在水平连接段安装完井设备。如果要下多个开窗短节，那么，在设计时每个开窗短节间应留出一根套管长的空间，以避免发生任何碰撞问题。设计时应

36、限制主井眼的狗腿严重度，以避免在下套管时所施加的力过多地集中在开窗短节上。推荐的最大狗腿严重度为15o/30m。设计时应避免主井眼以45度65度井斜角在设计深度与水平井眼连接，。2024/7/2166中国石油集团经济技术研究中心 水平分支井眼从主井眼的高边以0度30度井斜角向左或右钻分支井眼，以避免钻屑积聚在井眼的低边，从而引发事故。由于在井底钻具组合从窗口起出之前不允许钻柱转动，所以要仔细地设计水平井眼的轨迹，这样可防止造斜器表面对MWD造成损坏。离开造斜器后要限制井眼的狗腿严重度，以避免在下水平尾管或生产测井仪需要要进行侧钻。推荐的狗腿严重度为10o20o/30m。如果设计是垂直井段下开窗

37、短节，那么应考虑留一段小角度的井段以便使用重力高边导向工具给窗口定方位而不用昂贵的陀螺仪。2024/7/2167中国石油集团经济技术研究中心 多分支井的设计原则多分支井的设计原则 适合开采单一油藏的分支井：对于单一油层，如果钻反向双分支井，一般先钻上倾方向分支。不过如果下倾方向生产潜能较高，则先钻下倾方向分支，这样可以在因为某种原因而无法钻上倾方向分支井时，将产量损失降至最低。 适合于多产层油藏开采的分支井：对于多个油藏的开采，可采用上、中、下分布的多个分支的水平井组，也可采用反向多层分布的分支方式，或在同一直井中把成排的分支钻至不同的生产层，这取决于完井的要求。一般先钻上层分支井，这样可沿井

38、筒低边进行侧钻，工艺较简便。 2024/7/2168中国石油集团经济技术研究中心 适合于块状油藏的分支井：在杂乱无章地分布着高产层的块状油藏、在纵向裂缝发育的油气藏或在复杂的地质条件下，能否提高原油产量和采收率的决定因素是分支井筒的数量，最好的办法是以众多的分支井筒密集地（相互间隔308Om）贯穿生产层整个厚度。2024/7/2169中国石油集团经济技术研究中心 多分支井的设计原则多分支井的设计原则 钻柱设计原则：最大限度地降低扭矩和摩阻。钻柱具有较高的抗拉强度，可采用钢级为S135的钻杆。直井段应有一定数量的加重钻杆，保证在定向钻进时能施加钻压，克服井眼摩阻。采用无磁抗压钻杆代替无磁钻铤，最

39、大限度地降低MWD钻铤接头以及井下马达的弯曲应力。2024/7/2170中国石油集团经济技术研究中心 钻井液设计原则：除一般井眼钻井液设计所考虑的问题外，多分支井的钻井液设计还应考虑到先钻出的分支井眼由于在钻井液中浸泡时间长，可能发生较严重的油层损害及井眼坍塌等问题，因此除合理选择与地层相配伍的钻井液体系外，还必须在分支井眼完井后注入专门配置的与地层配伍的完井液，替换出原钻井液，然后再施工下一个分支井眼。在施工中还要充分考虑油层保护及井壁稳定问题。2024/7/2171中国石油集团经济技术研究中心 完井方式设计原则：多分支井眼的完井方式有四种类型：裸眼完井、割缝衬管（或预封隔筛管）完井、尾管完

40、井和回接完井管柱完井。设计原则为： 完井管柱的最大有效直径应小于主井眼套管柱的最小内径。计算设计套管柱的扭矩和摩阻时，应附加一定的安全系数，一般附加值为25。要考虑地温梯度的变化，防止井下高温造成管柱密封件的损坏、影响其密封效果。对于异常高温地层，应选用特殊的耐高温材料。泥浆性能的优化和井眼清洁是确保完井管柱顺利下入的关键。完井管柱设计还应考虑修井作业时分支井眼的再进入问题，这是确保多分支井有效开采的关键。2024/7/2172中国石油集团经济技术研究中心 井控设计原则：分支井水平段宜采用欠平衡钻井技术，以保护产层。为确保安全钻进，一般在防喷器组顶端加装旋转头。此外，地面上还应安装一套相关设备

41、，以分离液、气和固相。分支井控设计具有特殊性，集中体现在它是一个多井眼多压力系统，与普通水平井相比，增大了复杂程度和控制难度。2024/7/2173中国石油集团经济技术研究中心 钻机设计原则：大钩负荷和套管性能；泥浆泵功率（供清洗井筒和驱动井下工具用）；钻台底座高度应适合特殊设备的要求（如旋转防喷器）；柴油机-电驱动（供泵和转盘操作）；前人钻井的经验。2024/7/2174中国石油集团经济技术研究中心 多分支井的井眼轨迹设计多分支井的井眼轨迹设计 要根据三维油藏模型来设计井眼轨迹，必须勾划出油藏的几何特性、确定最大应力的方向和对油气的流动控制要求。同时，根据油藏特性和井眼轨迹预测油井产量，进行

42、经济性分析。 一旦确定了在油藏中一系列分支的轨迹，接着设计连通油藏与地面的轨迹方式。对于分支井来说，主井筒的轨迹应尽量简单，以保证钻井完井顺利进行，并使主井筒与分支井眼之间有良好的连通性。可以对主井筒进行整体最优设计，也可对现存的井眼进行侧钻，设计合适的侧钻轨迹。2024/7/2175中国石油集团经济技术研究中心 在一口多分支井中，分支井简与主井筒的汇合处的井筒也可以是垂直的、倾斜的或水平的，各分支共有的井口位于产层上部或有一定的水平位移。 实践证明，应用水平井技术提高了采油量。而采用分支井技术则进一步提高了产量，并降低了风险。要对分支井作有效的计划，需要大量的油藏知识，尤其需要注意的是，井眼

43、轨迹本质上都是三维的，因此需要对油藏作三维描述，这样才能对井筒作出合理的计划，并确定适当的井身设计目标。在分支井筒设计的基础上，确定主井筒的轨迹和井口的位置。2024/7/2176中国石油集团经济技术研究中心 首先根据产层的性质确定最优的分支轨迹，然后估计产能、对具有相似产能或压力的井筒分组、设计主井筒并联接分支井组井段、设计从主井筒至地面的井眼轨迹，最后预测产能并评价项目的经济性。最重要的因素就是获得最优产能的轨迹形式，当然，这和油藏的性质是紧密相联系的。各向异性在设计丛式分支井筒方位和间距的重要性。进行水力压裂时，主应力的方向是至关重要的因素。水力压裂面的方向总是与最小应力方向平行。如果井

44、深在300 600m以下，上覆岩石的压应力往往超过岩石层面上的应力。因此，水力压裂的方向主要沿垂直方向，并在一定程度上受岩石层面上的应力差影响。2024/7/2177中国石油集团经济技术研究中心 如果确定了最优的井眼轨迹，进一步可确定井的间距和位置，与其它类型的井相比，分支井可允许较近的分支间距。在海上钻井时，由于平台槽数量有限；或在陆上钻井时，环境污染面积应尽量小；或油层深度大，或要求较大的位移；进行分支钻井的经济可行性就大。因此应认真考虑分支井的特殊意义。 对于区域性延伸的油藏，含薄的或厚的砂岩，存在底水或气顶，如果分支间距小，则提高累积采油量和采收率与钻井、完井成本的增加相矛盾。针对这一

45、问题，可应用净现值分析来确定最优的井筒间距、水平段长度和分支个数。2024/7/2178中国石油集团经济技术研究中心 如果砂岩层相互分隔，可根据实际情况让每一个分支进入一个或多个目的层。也可设计成单个井眼，穿过多个目的层。如果某一个分支侵入非油气流体，就会阻碍油气通道，分支井就增加了非油气成分侵人的机会。在复杂的分支井筒体系中，在比较长的井段内封隔非生产性流体是相当困难的。2024/7/2179中国石油集团经济技术研究中心 多分支井钻井对钻井液的要求多分支井钻井对钻井液的要求 在多分支井钻井过程中，出现的许多问题如井眼净化差、扭矩和阻力大、沉砂、粘卡、井眼不稳定、井漏、地层损害、固井质量差、测

46、井困难等都与钻井液有关。 由于分支井一般为小井眼、定向井和水平井的结合，因此，分支井对钻井液的要求可概括为：井眼稳定性好，不能造成井壁坍塌；携带岩屑能力强，不会使固相颗粒严重沉积；漏失的可能性低，不能造成地层损害、卡钻等；润滑性好，减少钻柱扭矩和阻力；无污染；低固相；强抑制性，即抑制地层造浆，稳定井眼性能等。2024/7/2180中国石油集团经济技术研究中心 选择钻井液性能时应考虑的问题选择钻井液性能时应考虑的问题 钻井液的流变性：要求在高流速、低粘度和紊流条件下有利于井眼净化，在低剪切速率条件下，提高钻井液的粘度有利于岩屑运移，当井眼中已经形成岩屑床后，紊流加机械扰动可能是解决沉积层的唯一方

47、法。 失水：控制失水可减少压差卡钻，维持井眼稳定和最小的地层损害，特别在分支井中，失水量的大小由地层渗透率、矿物成分和压差所决定。 润滑性能：提高井眼的润滑性，降低摩阻系数，从而降低摩阻力，对分支井钻井非常重要。2024/7/2181中国石油集团经济技术研究中心 钻井液体系钻井液体系 1. 1. 低密度、高油水比的油基钻井液：由由于于产产层层可可能能是是枯枯竭竭层层，所所以以必必须须采采用用最最低低钻钻井井液液密密度度。由由于于不不能能奢奢望望通通过过射射孔孔来来穿穿透透损损害害层层，所所以以要要把把滤滤失失侵侵入入控控制制到到最最低低程程度度。在在投投产产前前，第第一一口口水水平平分分支支井

48、井眼眼要要闲闲置置一一段段时时间间，所所以以不不需需要要良良好好的的热热稳稳定定性性泥泥饼饼，但但也也需需要要在在不不用用机机械械清清除除方方法法的的情情况况下下就就能能清清除除这这些些泥泥饼饼。在在考考虑虑了了上上述述问问题题之之后后，英英国国阿阿科科公公司司决决定定在在北北海海的的PickerillPickerill油油田田打打多多分分支支井井时时使使用用低低密密度度、高高油油水水比比的的油油基基钻钻井井液液，每每桶桶钻钻井井液液中中含含6060磅磅大大理理石石桥桥堵堵剂剂，但但不不加加粗粗纤纤维维等等堵堵漏漏剂剂。这这口口多多分分支支井井完完井井后后增增加加了了2.82.8亿方的天然气可

49、采储量，产量达亿方的天然气可采储量，产量达5757万方。万方。2024/7/2182中国石油集团经济技术研究中心 2. 2. 打开油层钻井液打开油层钻井液：打开油层钻井液是近年来从各种钻井液中优选出来专门用于钻水平井的钻井液。主要选择的是颗粒盐钻井液、颗粒碳酸钙钻井液以及MMH/碳酸钙钻井液。2024/7/2183中国石油集团经济技术研究中心 多分支井的钻井技术多分支井的钻井技术 1.1.分支井的侧钻方法分支井的侧钻方法 1.1 1.1 裸眼侧钻方法裸眼侧钻方法 边边钻钻进进边边造造斜斜分分支支：在主井筒中下入技术套管并固井后，利用常规造斜和稳斜钻具组合沿设计方向钻出一口水平井（第一翼）。然后

50、准备在该水平井造斜段某点的井筒低边侧钻另一口水平井（第二翼），有以下四种侧钻方法：在井筒低边先降斜然后再增斜；直接向下划眼，然后再造斜；采用稳斜钻具组合在第一翼分支井造斜点处向不同方向造斜；采用增斜钻具组合在第一翼分支井造斜点处向不同的方向造斜。2024/7/2184中国石油集团经济技术研究中心 2.2.预预先先使使井井筒筒偏偏斜斜直直接接分分支支：在钻进分支井筒之前，借助于长的和刚性的下部钻井工具或借助于具有侧面和端面切削齿的专门切削装置使井筒分支。该方法较经济，但只有在井径符合所应用的岩石破碎工具且在稳定的岩层里时才可应用。 借助于长的刚性的下部钻井工具钻井时，推荐主井筒在这个位置上有井斜

51、。用铣刀钻进时，必须使工具长时间在一个位置上旋转，目的是在平放的井壁上形成慢慢轴向钻进的凹槽。2024/7/2185中国石油集团经济技术研究中心 该方法最容易在钻井工具由大直径向小直径转换位置上实现。在钻进推荐的分支井筒位置之前，用大直径的岩石破碎工具钻主井筒，然后过渡到小直径的岩石破碎工具。 这种方法在前苏联进行了应用，不仅应用于钻井工具由大直径转化成小直径，而且还应用于同一直径的岩石破碎工具钻井。实践证明，在钻进分支井筒上消耗的时间与普通井相比没有增加，其主要优点是它与固定模形器钻井相比，减少了发生事故的概率，从而具有较高的可靠性。2024/7/2186中国石油集团经济技术研究中心 （3

52、3）利用插入式斜向器侧钻分支井眼）利用插入式斜向器侧钻分支井眼 先钻主井筒，下入套管并固井，将插人式可回收斜向器下到井底，然后侧钻分支井井眼，待完成第一翼分支井眼后，起出斜向器，再用相同的方法侧钻第二翼分支井眼，重复上述方法可钻多个分支井眼。2024/7/2187中国石油集团经济技术研究中心 （4 4）建立人工井底）建立人工井底 在侧钻分支井眼之前可打一水泥塞，然后利用斜向器侧钻分支井眼。目前国外打水泥塞有两种基本方法：金属水力-机械塞，这个方法最普通，速度最快，而且最经济；用小碎石、砾石、砂子或粘性物质充填井。2024/7/2188中国石油集团经济技术研究中心 1. 2.套管段铣或套管开窗侧

53、钻分支井眼套管段铣或套管开窗侧钻分支井眼 利用老井侧钻多分支井是最有前景的，可用来开采剩余油，对老油田的后期开发特别有效。套管段铣是侧钻分支的首要工作，一旦确定了造斜点，可采用两种方法：第一种为套管成段段铣法，先磨铣掉一段套管，在造斜点打一水泥塞，然后从水泥塞处侧钻出去；另一种方法是在套管内的造斜点下一斜向器，在套管内的一侧磨铣开窗，称为套管开窗法。在套管开窗法中，根据下封隔器和斜向器方法的不同，可分为常规套管开窗法和改进型套管开窗法。常规套管开窗法用钻杆或油管下封隔器，而改进型套管开窗法是用电缆下入封隔器，但也可以用钻杆或油管下井坐封。2024/7/2189中国石油集团经济技术研究中心 段段

54、铣铣所所用用的的工工具具为为膨膨胀胀型型铣铣刀刀，其其典典型型的的井井底底钻钻具具组组合合包包括括带带稳稳定定器器的的段段铣铣刀刀、导导向向铣铣刀刀、喷喷嘴嘴短短节节、钻钻头头短短节节、钻钻铤铤、震震击击器器和和加加重重钻钻杆杆。所所用用铣铣刀刀为为一一种种水水力力作作用用工工具具，用用以以切切除除整整个个套套管管环环。下下井井前前用用钢钢丝丝绳绳把把铣铣刀刀捆捆住住，铣铣刀刀下下到到预预定定位位置置后后，先先用用泵泵压压打打开开铣铣刀刀，由由钻钻杆杆驱驱动动铣铣刀刀切切割割套套管管。一一旦旦铣铣穿穿套套管管，给给铣铣刀刀施施加加钻钻压压，就就可可开开始始铣铣割割套套管管。段段铣铣是是最最常常

55、用用的的一一种种磨磨铣铣技技术术，通通过过转转盘盘钻钻进进和和动动力力水水龙龙头头两两种种方方式式可可完完成成这这种种作作业业，对对于于5-1/2 5-1/2 inin以以下下套套管管的的井井，推推荐荐使用动力水龙头，以免段铣扭矩超过钻柱的强度。使用动力水龙头，以免段铣扭矩超过钻柱的强度。 2024/7/2190中国石油集团经济技术研究中心 在在老老井井内内使使用用开开窗窗磨磨铣铣技技术术进进行行侧侧钻钻可可减减少少起起下下钻钻次次数数，还还可可以以降降低低需需要要磨磨铣铣掉掉的的金金属属量量，也也减减少少了了井井内内需需要要排排除除的的金金属属屑屑量量，其其基基本本方方法法为为：用用钢钢缆缆

56、下下入入一一个个改改型型的的永永久久性性封封隔隔器器，确确定定封封隔隔器器的的导导向向键键方方位位，从从而而可可以以在在斜斜向向器器下下井井之之前前就就定定好好方方位位；在在封封隔隔器器内内下下入入并并锚锚定定一一个个永永久久性性套套管管斜斜向向器器；首首先先使使用用一一个个起起步步磨磨铣铣器器，然然后后下下入入一一个个特特殊殊设设计计的的金金刚刚石石快快速速磨磨铣铣具具和和椭椭圆圆形形铣铣具具来来完完成成开开窗窗工工作作，再再用用几几个个铣铣具具扩扩铣铣并并延延长长所所开开的的窗窗口口，最最后后用用常常规规的的钻钻具继续钻进。具继续钻进。2024/7/2191中国石油集团经济技术研究中心 多

57、分支井的造斜工具多分支井的造斜工具 1.1.可回收式带封隔器的斜向器可回收式带封隔器的斜向器 它由斜面向器和封隔器两部分组成。这种斜面向器与普通斜向器的惟一差别就是其造斜面的角度较大（一般为79），以便产生较高的造斜率。用于固定和支撑斜向器的是可膨胀式封隔器，这套总成可使定向和扩张封隔器的作业在直井内只用一次起下钻便可同时完成。另外，在斜向器斜面上开有送入和回收斜向器的孔眼。2024/7/2192中国石油集团经济技术研究中心 2. 2. 可回收式底部移动斜向器可回收式底部移动斜向器 底部移动式斜向器的工具底部外备有一柱塞，当斜向器下到预定位置时此柱塞移动，由弹簧加载的卡瓦卡住工具实现就位，所以

58、称为底部移动式斜向器，这是一种就位后与就位点可分离的斜向器，当回收它时，无需剪断任何东西。在就位点处也要安装一只膨胀式封隔器，但其未膨胀时的外径应较小，这有助于回收，这种封隔器看来是最有前途的。 对这种新斜向器的主要设计要求是能够回收，不影响常规斜向器的性能，其主要特点是通过或环绕斜向器的液流流通面积为最大，以便万一回收失败仍能正常采油。此斜向器也必须设计成能从井筒底边进行造斜。 这种斜向器的回收方法主要有两种：用常规打捞母锥回收；用钩形回收工具回收，此种系统需要将吊钩定向以便适当对正钩槽。2024/7/2193中国石油集团经济技术研究中心 3. 可回收接箍触发式斜向器可回收接箍触发式斜向器

59、可回收接箍触发式斜向器由凹面本体、饺链、卡瓦、触发及柱塞机构等6部分组成。当斜向器下至预定井深后，上提钻具，使触发机构在套管接缝沟槽内挂住，这时继续上提钻具，触块碰到锁块并推动锁块下行，当锁销进入锁块的中心槽时，压缩弹簧迅速释放，通过柱塞推动卡瓦沿锥面上行，从而使卡瓦和套管内壁紧密接触，下放钻具则可坐牢斜向器。当完成套管定向开窗并钻完分支井眼后，用专用打捞工具回收斜向器，然后在上部井段，继续钻其余的分支井眼。这种可回收接箍触发式斜向器设计先进，结构简单，现场使用维修方便，是多分支井钻井较为理想的工具之一。2024/7/2194中国石油集团经济技术研究中心（三）多分支井钻井系统（三）多分支井钻井

60、系统 1. 1. 井下分离系统井下分离系统 马拉松石油公司于1992年组织设计和研究了井下分离系统。它主要由定位凸轮、钻井导管锚卡密封总成、双孔分离头等组成。该系统直接连接在套管柱底端，使用时连同套管一起下至主井筒井底，并通过钻井导管先将井口与双孔分离头的第一侧（下端装有注水泥浮动设备）相连。对下在主井筒中的套管柱注水泥固井后，通过钻井导管以及双孔分离头的第一侧钻第一翼多分支井，下尾管并固井；第一分支井眼完成后，卸开钻井导管并通过定位凸轮使其自动转到分离头第二侧，继续钻第二翼分支井眼。两翼分支井眼完钻后，起出钻井导管，并将下在两翼分支中的尾管回接至井口，挂在一种特殊的双孔井口上。2024/7/

61、2195中国石油集团经济技术研究中心 2. 2. 预开窗多分支井钻井系统预开窗多分支井钻井系统 该系统由装在井下的三大部分组成，它们自下而上依次是坐放段、开窗段以及定向和注水泥段，该系统还包括斜向器及斜向器起下工具。预开窗系统可在钻井和修井的不同阶段从井中取出来或重新下入井内。坐放段由一个外筒和一个同心内筒组成，外筒的内径与油层套管的直径相同，同心内筒用许多径向“辐条”固定在外筒内。内筒里有一个为斜向器定向的键或键槽。内筒注入润滑脂后，用一个厚铝塞封顶。内筒和外筒之间的环空是畅通的，注水泥期间，钻井液和水泥浆可以通过该环空流动。2024/7/2196中国石油集团经济技术研究中心2024/7/2

62、197中国石油集团经济技术研究中心 3. 3. 分支井段回接系统（分支井段回接系统（LTBSLTBS） 由由Sperry-SunSperry-Sun钻钻井井公公司司开开发发了了一一套套分分支支井井段段回回接接系系统统（LTBSLTBS）。LTBSLTBS主主要要包包括括套套管管开开窗窗接接头头、可可回回收收式式导导斜斜器器、分分支支井井衬衬管管悬悬挂挂器器及及下下送送工工具具等等四四个个部部分分。利利用用LTBSLTBS，可可采采用用常常规规定定向向井井工工艺艺钻钻出出分分支支井井段段，实实现现分分支支井井衬衬管管与与主主井井筒筒油油层层套套管管的的回回接接，并并可可对对分分支支井井衬衬管管进

63、进行行注注水水泥泥固固井井，保保证证以以后后可可以以重重新新进进入入分分支支井井眼内作业。眼内作业。 采采用用分分支支井井段段回回接接系系统统（LTBSLTBS）技技术术进进行行分分支支衬衬管管的的回回接接，包包括括从从筒筒眼眼的的钻钻井井、下下套套管管固固井井，到到一一个个分分支支井井的的钻钻井井及及下下衬衬管管悬悬挂挂以以及及与与主主井井筒筒油油层层套套管管的的回回接接，然后钻下一个分支井眼，其钻井工艺过程如下。然后钻下一个分支井眼，其钻井工艺过程如下。2024/7/2198中国石油集团经济技术研究中心 主井筒的钻井及下入套管开窗接头：按照主井筒的设计要求，用常规钻井工艺进行主井筒的钻井。

64、在下入油层套管时，下入接有与各分支井眼相应位置和方位的套管开窗接头。套管开窗接头是一段与油层套管直径相同的短节，上面开有根据分支井设计要求的窗口，并安有一个活动的机械门。窗口的外部包有合成材料（类似玻璃纤维），内部则装有靠“O”型圈密封的承压套筒。承压套筒的上端有一斜口槽，用于测量仪器确定窗口的方位。承压套管与复合材料之间充填有不可压缩的液体介质，以平衡井下套管内外的压力。套管开窗接头的下部为坐放段，内壁上装有为回收式导斜器定位的凹槽。取出承压套筒后，整个套管开窗接头内径与套管内径相同。2024/7/2199中国石油集团经济技术研究中心2024/7/21100中国石油集团经济技术研究中心 多分

65、支井完井技术多分支井完井技术 （一）多分支井完井要求（一）多分支井完井要求 多多分分支支井井的的合合理理完完井井方方式式应应力力求求满满足足以以下下要要求求：油油气气层层和和井井筒筒之之间间保保持持最最佳佳的的连连接接条条件件，油油、气气层层所所受受的的损损害害最最小小；油油气气层层和和井井筒筒之之间间应应具具有有尽尽可可能能大大的的渗渗流流面面积积，油油气气入入井井的的阻阻力力最最小小；应应能能有有效效地地封封隔隔油油气气水水层层，防防止止气气窜窜或或水水窜窜，防防止止层层间间的的相相互互干干扰扰；应应能能有有效效地地控控制制油油层层出出砂砂，防防止止井井壁壁坍坍塌塌，确确保保油油井井长长期

66、期生生产产；应应具具备备进进行行分分层层注注水水、注注气气、压压裂裂、酸酸化化等等增增产产措措施施以以及及便便于于人人工工举举升升和和井井下下作作业业等等条条件件；稠稠油油开开采采能能达达到到注注蒸蒸汽汽热热采采的的要要求求；施施工工工工艺艺简简单单，成成本本较较低低。对对于于多多分分支支井井来来说说，应应对对以以下下五五个个因因素应予特别注意：素应予特别注意：2024/7/21101中国石油集团经济技术研究中心 1. 1. 油藏适配性：油藏适配性： 多多分分支支井井系系统统的的目目标标是是以以最最小小的的钻钻井井和和完完井井费费用用去去获获得得油油藏藏的的最最大大产产量量。这这可可通通过过以

67、以下下两两个个途途径径之之一一来来实实现现：多多分分支支井井可可由由位位于于单单一一产产层层内内所所有有生生产产井井构构成成，这这一一方方法法可可以以使使用用最最优优化化的的泄泄油油方方法法，暴暴露露更更多多的的裂裂缝缝，并并减减小小由由于于压压降降而而产产生生水水或或气气锥锥的的概概率率；多多分分支支井井也也可可由由位位于于各各分分离离产产层层内内的的生生产产井井构构成成，这这一一方方法法可可以以开开采采边边缘缘油油藏藏，而而用用其其他他方方法法不不能能经经济济地地完完成成。在在大大多多数数情情况况下下，多多分分支支井井的的建建井井费费用用比比单单一一直直井井或或水水平平井井的的建建井井费费

68、用用更更高高些些。经经济济效效益益的的获获取取主主要要来来自自增增加加产产量量或或储储量量。要要保保证证此此效效益益的的关关键键是是对对储储层层力力学学应应有有透透彻彻的的认认识识和和了了解解，并并利利用用这这些些知知识识，根根据据储储层层特性设计多分支井的完井方法。特性设计多分支井的完井方法。2024/7/21102中国石油集团经济技术研究中心 2. 2. 分支井造斜点处的地层特性分支井造斜点处的地层特性 像常规井一样，在选择是否对井眼下套管时，必须考虑井眼的稳定性。此外，对多分支井系统，必须仔细检查分支井造斜点处的地质情况。当设计的造斜点位于强度高、致密、固结好的地层时，可采用灵活的分支井

69、完井方法。然而，如果地质和其他井下条件不合要求，就必须将机械支承和/或水力封隔作为一部分包括在完井设计中。2024/7/21103中国石油集团经济技术研究中心 3. 3. 造斜点的压力造斜点的压力 即使支井造斜点在最初是稳固的，完井设计必须考虑当油井生产和出现压力降时，地层将如何响应。仅在油井生产的前几个月提供支持是不够的，多分支井的设计必须考虑油井整个生产期。如果出现压降时，造斜点处的地层不能保持其完整性，就需要考虑对造斜处作水力封隔。2024/7/21104中国石油集团经济技术研究中心 4. 生产机理生产机理 生产机理、调控及环保的要求对多分支井完井设计有很大的影响，特别在层间封隔方面更是

70、如此。无论这些因素是单独的还是组合的，当从多个储层生产时，可能需要封隔，通过双油管柱生产。另一方面，用单油管在侧钻点处混合生产时，应确定好套管和油管尺寸及井口设备。目前，多分支井系统已能满足混合采油或用双油管柱采油的要求。合采通常要求使用较大口径的多分支井设计。这两种系统都各有利弊。2024/7/21105中国石油集团经济技术研究中心 5. 5. 重返井眼能力重返井眼能力 当当设设计计多多分分支支井井完完井井方方法法时时，要要考考虑虑在在将将来来修修井井时时，可可能能需需要要重重返返一一个个或或多多个个生生产产井井眼眼。当当然然，不不考考虑虑重重返返，设设计计分分支支井井系系统统要要容容易易得

71、得多多。然然而而，即即使使是是最最佳佳的的油油井井，通通常常也也要要进进行行定定期期的的洗洗井井或或采采取取增增产产措措施施，这这就就需需要要重重返返井井眼眼。目目前前重重返返分分支支井井的的应应用用方方案案，已已有有一一些些先先进进的的复复杂杂设设计计，它它可可以以有有选选择择地地贯贯穿穿管管道道重重返返人人所所有的生产井。有的生产井。2024/7/21106中国石油集团经济技术研究中心多分支井完井系统及密封控制多分支井完井系统及密封控制 哈里伯顿公司的哈里伯顿公司的10001000型分支井完井系统：型分支井完井系统：在裸眼分支安装膨胀式套管外封隔器，或在下套管的分支井眼中安装常规封隔器，封

72、隔器之间带有滑动的套筒，可分隔各个层段。如果要封闭水平井眼的某层段或某个分支井眼，可通过油管挠曲变换工具来关闭套筒。如果采用套管完井，可进行双井眼分隔完井或单井眼选择性完井。这种完井方法相对比较经济，但不能保持分支井眼筒的稳定性，也不能重新进入分支井眼，因此具有一定的局限性。2024/7/21107中国石油集团经济技术研究中心 哈哈里里伯伯顿顿公公司司的的20002000型型分分支支井井完完井井系系统统：该系统可对分支井进行液流隔离，并可以重新进入各井眼。应用该系统采油时，各个分支井眼的产液可相互被隔离，或同时开采形成汇流。但各分支井眼与主井筒不是机械联接的，因而联结处不是密封的，使分支井眼未

73、能得到有效防护。2024/7/21108中国石油集团经济技术研究中心 哈哈里里伯伯顿顿公公司司的的30003000型型分分支支井井完完井井系系统统：高级的多分支井系统的某些特性很关键：连接性能。分支井眼的衬管必须通过机械的方式回接到主井筒的套管上。隔离性能。主井筒和分支井眼的连接处应能与地层形成液力封隔，以满足控制需要。提供通道性能。在不应用钻机的条件下，可以再次进入各分支井眼。分支能力。提供从普通井筒中完成分支井眼的任务。灵活性。该系统可用于新的完井方式，并能进行修井作业。衬管固井相容性。该系统可完成对衬管的固井作业。衬管边冲边下的相容性。将长的衬管下到井底时，该系统允许边循环泥浆边下放工艺

74、，如进行砂控作业。流人特性控制。该系统提供隔离部分分支或全部分支井眼，以控制产液流人特性。技术的可应用性。为降低风险，该系统能应用常规技术或已经证实的技术。2024/7/21109中国石油集团经济技术研究中心 2. 在多分支连接处实现密封和控制在多分支连接处实现密封和控制 在多分支井中，实现主井筒和分支井眼之间机械上稳定的连接，不仅对完井初期的液压整体性，而且对今后井下作业时保持对各个分支井眼的控制都至关重要。随着分支井应用的不断增加，有必要开发一些具有下列特点的完井设备：便于再次进入分支井眼或主井筒进行修井作业和增产作业；连接处具有更大的机械强度；在连接处形成真正的机械和液压密封；配备智能完

75、井系统，以便遥控主井筒或分支井眼的注、采情况。2024/7/21110中国石油集团经济技术研究中心 侧侧向向进进入入短短节节（LENLEN）系系统统：这这是是最最简简单单的的完完井井方方式式之之一一。侧侧向向进进入入短短节节位位于于连连接接处处，由由三三部部分分组组成成：带带有有密密封封孔孔和和定定位位装装置置的的坐坐放放短短节节、窗窗口口短短节节和和下下密密封封孔孔短短节节。下下井井时时，它它跨跨放放在在两两个个封封隔隔器器之之间间的的窗窗口口连连接接处处，这这样样就就可可以以进进行行各各种种作作业业。它它具具有有以以下下特特点点：安安装装一一个个转转向向器器就就能能使使各各种种作作业业工工

76、具具通通过过主主井井筒筒进进入入分分支支井井眼眼；用用一一个个分分隔隔套套隔隔离离或或抑抑制制分分支支井井眼眼的的产产量量；封封隔隔来来自自较较低低层层位位或或分分支支层层位位的的液液流流；侧侧向向进进入入短短节节凭凭借借其其较较大大的的外外径径帮帮助助防防止止套套管管侧侧向向移移人人主主井井筒筒。侧侧向向进进人人短短节节的的主主要要缺缺点点是连接处缺乏液压整体性。是连接处缺乏液压整体性。2024/7/21111中国石油集团经济技术研究中心 选择性侧钻工具（选择性侧钻工具（SRTSRT）：）：这种工具允许在分支井中进行混采或混注。在套铣177.8mm衬管之前，将带有加长上密封孔的封隔器下入分支

77、井眼内并坐封。在封隔器的上方泵入一段高粘流体，使封隔器免受碎屑的影响。套铣衬管，以便实现注水泥连接。洗井作业后，就可以将选择性侧钻工具下入井内了。与侧向进入短节相比，这种工具拥有以下优点：将油管既下入主井筒中，又下入分支井眼中，以便获得更大的机械强度，即便在连接处不稳定的情况下，也有助于今后重新侧钻；根据设计，该系统能一次下入井内，以节省钻井时间；采用3个密封装置，使连接处的额定压力可以达到35.155Mpa；选择性侧钻工具实际上将侧向进入短节全部罩了起来，这样就可能下入跨式系统或转向器，在主井筒或分支井眼内进行修井作业；可以改造选择性侧钻工具的结构，以便在条件不允许进行混采或混注的地方给其配

78、置一个双管生产封隔器。2024/7/21112中国石油集团经济技术研究中心 侧侧向向密密封封及及控控制制系系统统：与选择性侧钻工具相比，该系统具有以下几个优点：这种系统的设计可以使通过连接处的流动面积实现最大化；像选择性侧钻工具一样，该系统也能一次下入井内，以节省钻机时间；可以调整其内径，以便下入转向器系统，进行修井作业；采用3个密封装置使连接处的额定压力可以达到17.58MPa。2024/7/21113中国石油集团经济技术研究中心 多分支井完井方法多分支井完井方法 多多分分支支水水平平井井完完井井方方法法包包括括：裸裸眼眼完完井井、割割缝缝衬衬管管完完井井和和侧侧向向系系统统回回接接完完井井

79、。裸裸眼眼完完井井较较常常见见，但但易易于于出出现现诸诸如如井井壁壁坍坍塌塌等等问问题题。割割缝缝衬衬管管完完井井虽虽然然能能够够克克服服这这一一缺缺陷陷，但但安安装装困困难难。如如水水平平段段的的岩岩性性较较硬硬可可使使用用裸裸眼眼完完井井或或割割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平回接系统完井。缝衬管完井，一般较软岩石可用水平回接系统完井。 目目前前应应用用的的选选择择性性再再进进入入完完井井技技术术，不不仅仅具具有有选选择择性性再再进进入入分分支支井井眼眼的的能能力力，而而且且能能提提供供下下套套管管、固固井井、射射孔孔、酸酸化化和和压压裂裂作作业业的的条条件件，并并具具有有机机械械连连接接

80、和和压压力力封封隔隔效效果，使油井增产和以后再增产的问题得到最终解决。果，使油井增产和以后再增产的问题得到最终解决。2024/7/21114中国石油集团经济技术研究中心 井井下下套套管管开开窗窗再再进进入入完完井井技技术术：该技术主要包括：选择性再进入系统（封隔器、定向锁定短接、空心造斜器、窗口衬管、转向器）；专用磨铣工具；复合套管；封固窗口结合部的专用水泥。如乳胶液水泥，具有抗冲击性，塑性、耐酸性和密封抗压强度。2024/7/21115中国石油集团经济技术研究中心 预开窗选择性再进入完井技术：该技术主要包预开窗选择性再进入完井技术：该技术主要包括：括：预铣窗口管总成；预铣窗口管总成；选择性再

81、进入系统；选择性再进入系统；跨接短接和密封座总成；跨接短接和密封座总成；旋转头总成。其旋转头总成。其施工程序包括：施工程序包括：用常规方法钻用常规方法钻81/281/2inin主井眼主井眼至设计井深；至设计井深；下主井眼尾管，并坐封；下主井眼尾管，并坐封；用用31/431/4钻杆与旋转头相接，转动尾管进行主井眼钻杆与旋转头相接，转动尾管进行主井眼固井；固井；冲洗井眼后，下入分支井选择性再进冲洗井眼后，下入分支井选择性再进入系统（包括造斜器、封隔器定向锁定接头），入系统（包括造斜器、封隔器定向锁定接头），封隔器坐封前，使定向锁定接头与窗口对好方封隔器坐封前，使定向锁定接头与窗口对好方位；位；下钻

82、钻下钻钻 6 6inin分支井眼至设计井深；分支井眼至设计井深；下下4 41/4 1/4 inin分支井尾管串（包括尾管悬挂器和管分支井尾管串（包括尾管悬挂器和管外封隔器、密封座总成），并固井；外封隔器、密封座总成），并固井； 2024/7/21116中国石油集团经济技术研究中心 下下钻钻探探水水泥泥塞塞，冲冲洗洗分分支支井井尾尾管管顶顶部部；起起出出造造斜斜器器，下下入入转转向向器器；用用2-3/8 2-3/8 inin连连续续管管对对分分支支井井进进行行射射孔孔；在在主主井井眼眼和和分分支支井井眼眼的的结结合合部部装装一一跨跨接接短短接接；下下入入2-3/8 2-3/8 inin连连续续管管，对对分分支支井井进进行行酸酸化化压压裂裂和和洗洗井井；洗洗井井后后，起起出出转转向向器器和和跨跨接接短短接接；对对主主井井眼眼射射孔孔和和上上增增产产措措施施，并并在在酸酸化化、压压裂裂前前下下入入并并装装好好高高压压套套筒筒，以以密密封封分分支支井井井井眼眼的的窗窗口口；主主井井眼眼压压裂裂洗洗井井后后，起起出出高高压压套套筒筒，最最后后两两个个分分支支井井混混合合投投产产；如如果果两两分分支支井井需需要要分分采采，可可通通过过主主井井眼尾管中的旋转头，实施油管回接来实现。眼尾管中的旋转头，实施油管回接来实现。2024/7/21117中国石油集团经济技术研究中心