CN110748293A - 一种多分支井裸眼完井方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多分支井裸眼完井方法，属于石油勘探开发过程中的完井及生产技术领域。该多分支井裸眼完井方法包括：钻出主井眼，在所述主井眼内下入套管进行固井；在主井眼的下方钻出水平井段并对水平井段进行裸眼完井，该水平井段为第一分支井眼；在所述主井眼的套管内从下至上依次钻出至少一个分支井眼，分别为第二分支井眼到第N分支井眼；对第二分支井眼到第N分支井眼均采用半程固井。本发明成功实现了对分支井眼的选择性重入和对分支连接点处的机械支撑，且保证了主井筒的大通径，提高了钻遇缝洞的机率，是缝洞型油藏高效开采的有效方法。

Description

一种多分支井裸眼完井方法

技术领域

本发明属于石油勘探开发过程中的完井及生产技术领域，具体涉及一种多分支井裸眼完井方法。

背景技术

多分支井技术是继定向井、侧钻井、水平井技术之后发展起来的钻完井新技术。在一个井眼里钻出若干个分支井，可重复利用上部井段，降低钻井费用，增大泄油面积，在解决特殊油藏开采模式、提高新老油田油井产量和采收率等方面，具有明显的技术和经济优势。

多分支井的完井方式与直井和水平井的完井方式大不相同，其技术难度较大，选择和设计多分支井完井方式主要考虑主井眼与各分支井眼井段的隔离、控制以及井壁稳定性。多分支井具体类型繁多，按TAML分级，多分支井完井方式可为1-6S级，其中，四级完井的应用相对广泛。完井方式的等级越高，其工艺越复杂，成本越高，风险也越大。

目前国外多分支井完井技术日趋成熟，Baker Hughes，Sperry-Sun等公司都相继开发了具有自主知识产权的完井系统，包括预磨铣和插销耦合、磨铣尾管(威德福MillThru系统)、壁钩式悬挂系统、斯伦贝谢ICC定位短节重入技术等；我国具有自主知识产权的完井系统主要有DF－1多分支井完井系统、尾管悬挂器定向回接系统、预开窗分支井完井装置、膨胀管定位多分支井系统；套铣尾管(中石油勘探开发研究院)；窗口密封上采用密封液辅助水泥加固密封等，各种技术都有其优缺点。

其中，中国专利公开文献CN106574492A公开了一种多分支井系统，在主井筒中使用的生产系统包括具有中心孔的中空造斜器。由于主井眼管柱中有中空造斜器，使主井眼通径损失大，不利于后续采油、修井等作业，且施工费用高，很难进行大范围推广。

中国公开文献《多分支井固井完井技术研究进展》(《钻采工艺》2013.11)分析了目前国内现有多支井完井系统存在局限性与可靠性不足的问题，指出国内还没有成型的分支井智能固井完井系统，对于TAML 6级分支井还缺乏完整的配套完井工艺技术。

多分支井完井方式选择是多分支井完井技术优选的重要环节之一，多分支井技术是一套复杂的系统工程，要对油藏地质、钻井、完井和采油工艺进行系统设计和综合考虑。对于特定油藏的应用，必须考虑最优化的钻井、完井系统。因为钻多分支井的选择是基于技术、经济动态和风险等的考虑。塔河油田主体区块是大型缝洞型油藏，主力油层为中下奥陶统一间房组、鹰山组巨厚块状灰岩,埋藏深约6000m，岩性坚硬致密，裂隙中都充填油气，基质不具有孔隙性，原油中普遍含CO₂、高含H₂S，储层盖层为致密泥岩。采用多分支井技术，可提高钻遇缝洞的机率。

2004年在塔河油田TK908DH成功应用BAKER壁钩式悬挂系统、裸眼完井，是目前国内完成最深的双分支井，达到TAML四级完井。但主井眼通径损失大，无法分采，给后续采油、修井等作业带来困难，且施工费用高，很难进行大范围推广。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多分支井裸眼完井方法，优选出适合碳酸盐岩缝洞型油藏的多分支井完井方式，分支井眼半程固井，裸眼完井，各分支井眼可实现笼统酸压，生产管柱可实现分层开采，具有耐高温、耐高压、防腐等功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多分支井裸眼完井方法，所述方法包括：

钻出主井眼，在所述主井眼内下入套管进行固井；在主井眼的下方钻出水平井段并对水平井段进行裸眼完井，该水平井段为第一分支井眼；

在所述主井眼的套管内从下至上依次钻出至少一个分支井眼，分别为第二分支井眼到第N分支井眼；

对第二分支井眼到第N分支井眼均采用半程固井。

在所述主井眼的套管内从下至上依次钻出至少一个分支井眼的操作包括：

A1，下入膨胀管定位短节形成分支井眼的永久定位；

A2，下入可取式液压斜向器确定开窗方向；

A3，沿所述开窗方向进行开窗，完成分支井眼的一开，并进行套管固井；

A4，进行分支井眼的二开，并进行裸眼完井，形成分支井眼；

A5，将所述可取式液压斜向器打捞出来，所述膨胀管定位短节仍留在主井眼的套管内；

A6，对分支井眼进行酸压、试油；

A7，下入可钻桥塞，使其位于分支井眼的上方，对该分支井眼实现暂堵；

A8，从下至上依次重复步骤A1到A7，打出第二分支井眼到第N-1分支井眼；

A9，重复步骤A1到A6，在第N-1分支井眼的上方打出第N分支井眼；

A10，下入磨铣工具将各个可钻桥塞钻除；

A11，在所述主井眼的套管内下入生产管柱；

A12，投产。

所述步骤A1的操作包括：

用钻杆将膨胀管定位短节送入主井眼的套管内的预定位置处，用陀螺仪测量膨胀管定位短节的方位，利用液压使膨胀管定位短节的膨胀管膨胀，实现膨胀管定位短节的坐封，此时膨胀管定位短节的膨胀管贴合在主井眼的套管的内壁上；起出钻杆，所述膨胀管定位短节留在主井眼的套管内。

所述步骤A2的操作包括：

用钻杆将可取式液压斜向器送入主井眼的套管内，当可取式液压斜向器的下端碰到膨胀管定位短节的上端后，所述可取式液压斜向器与膨胀管定位短节锁定配合，然后通过液压方式丢手，起出钻杆。

所述步骤A3中的沿所述开窗方向进行开窗，完成分支井眼的一开的操作包括：

套管开窗作业：将开窗钻具组合缓慢下放至可取式液压斜向器的顶部，启动开窗钻具组合沿所述开窗方向完成分支井眼的一开。

所述步骤A3中的进行套管固井的操作包括：

(1)，下入分支尾管悬挂裸眼段完井管串，进行注水泥固井作业，实现一开的套管固井；所述分支尾管悬挂裸眼段完井管串从上至下包括：依次连接的钻杆、插头、尾管悬挂器、套管串、球座短节、至少一根套管、浮箍、至少一根套管、浮箍、至少一根套管和引鞋；

(2)，尾管悬挂器丢手脱离，起出分支尾管悬挂裸眼段完井管串的钻杆和插头。

所述尾管悬挂器坐落在分支井眼与主井眼的连接处。

所述步骤A4的操作包括：

下入二开钻头，打开生产层，二开完钻后进行裸眼完井，套管固井段和裸眼井段形成分支井眼。

所述生产管柱包括多个封隔器和开关滑套；

所述封隔器和开关滑套间隔设置：位于最上方和位于最下方的均为开关滑套，其余的开关滑套均位于两个封隔器之间；

所述开关滑套的数量与分支井眼的数量相等，且开关滑套与分支井眼一一对应，每个开关滑套均位于一个分支井眼与主井眼的连接处；

与同一个开关滑套相邻的两个封隔器分别位于分支井眼与主井眼的连接处的上方、下方；

通过打开或者关闭各个开关滑套实现单个分支井眼的单支开采或多个分支井眼的合并开采。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明成功实现了对分支井眼的选择性重入和对分支连接点处的机械支撑，且保证了主井筒的大通径；本发明从一口井中钻多个分支井眼可提高钻遇缝洞的机率，多分支井技术是缝洞型油藏高效开采的有效方法；

本发明的开窗系统选用膨胀管定位、可取式液压斜向器磨铣开窗系统，采用这种工艺可选最有利窗口方向。膨胀管在井下形成了支井的永久定位，实现了对斜向器的可靠定位。膨胀管在井下可承受很大的钻压和扭矩，完全满足开窗、侧钻、平磨、套铣等施工要求；膨胀管的使用使主井筒的内径最大，保证以后的采油、修井和油层改造等作业能够正常进行。膨胀管的使用可在同一主井筒中打出多个分支井，分支井数目不受限制；可以保证各分支井定位的准确性、连续性和简洁性，主井眼通径损失小，适合深井、硬地层；

本发明选用分支尾管悬挂裸眼段完井方案，能保证完井管柱的顺利下井，并定向悬挂，再挤水泥固井、后丢手脱离，施工安全；尾管固井后不需要处理窗口，能够实现分采和重入；尾管使用尾管悬挂器尾管固井后不需要处理窗口，保证主、分支井眼连接处有比较可靠的液压密封性；解决磨铣、套铣分支尾管工艺易使窗口发生变形，分支井眼重入困难的难题，主、分支井眼通径大，可分采，分支井可重入；

分采生产管柱，能够实现选择性开采。

附图说明

图1本发明方法中的下膨胀定位短节的示意图

图2本发明方法中的下斜向器的示意图

图3本发明方法中的开窗侧钻的示意图

图4本发明方法中的注水泥半程固井的示意图

图5本发明方法中的钻裸眼井后打捞斜向器的示意图

图6本发明方法中的酸压、试油第二分支井眼的示意图

图7本发明方法中的酸压、试油第三分支井眼的示意图

图8本发明方法中的钻塞后井筒的示意图

图9本发明方法中的生产管柱的示意图

图10钻塞井口的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

多分支井技术是一套复杂的系统工程，需要对油藏地质、钻井、完井和采油工艺进行系统设计和综合考虑。

主井眼下套管固井，分支井眼半程固井，水平段裸眼完井，选择可取式液压斜向器开窗系统，分支连接处应用分支尾管悬挂裸眼段技术实现主分支井眼的连接，分支连接处具有机械支撑，主、分支井眼具备后期的选择性重入作业能力。具体为：在塔河缝洞型碳酸盐岩油田，Φ250.8mm钻头钻至生产层奥陶系顶部(深约6200m)，下Φ193.7mm生产套管固井，水平段采用165.1mm钻头钻至6730m，裸眼完井，该水平段作为第一分支井眼。在主井眼193.7mm套管内钻多个分支井眼，分别为第二分支井眼到第N分支井眼，分支井眼窗口的位置选择在石炭、泥盆系地层，岩性致密稳定的泥岩，基质孔隙不发育，可裸露，适合建立连接。分支井眼一开采用Φ165.1mm钻头钻穿巴楚组和桑塔木组大段不稳定泥岩、水层，钻至奥陶系碳酸盐岩储层顶部，下入139.7mm套管固井，提供了地层和井筒的良好隔离；二开采用120.65mm钻头完钻，裸眼完井。此段中给出的钻头的尺寸都是实施例中所用的，具体使用本发明方法时，应根据实际需要选择钻头尺寸。

开窗系统选用膨胀管定位，可取式液压斜向器磨铣开窗、陀螺测量仪定位，磨铣工具磨铣套管、开窗。自下而上定位准确。可选最有利窗口方向，适合深井、硬地层。

分支井眼完井工艺选用分支尾管悬挂裸眼段完井管串，具体如下：钻杆+插头+尾管悬挂器+设计长度的套管串+球座短节+2根套管+浮箍+2根套管+浮箍+3根套管+引鞋，为防止固井时替空，实际使用时根据套管的内径、井深等来确定所使用的套管的数量。加入套管是为了保证水不进入环空，即不会出现过顶替。尾管悬挂器坐落在分支井眼处；分支井眼固井后，尾管悬挂器丢手，起出钻杆及插头，保证了主井眼的内径大；二开钻水平段，裸眼完井；每钻完一个分支井眼则进行酸压、试油，试油后下入可钻桥塞暂堵，待第二分支完成后，采用连续油管(或钻杆)组下入磨铣工具，将所有可钻桥塞钻扫；钻扫桥塞管柱采用现有的管柱，包括：连续油管接头+双回压阀+液压丢手接头+非旋转扶正器+双启动循环阀+双向震击器+高强度应急丢手工具+马达+磨鞋。

选择重入方案时，考虑多个分支重入，并且主井眼通径损失小，能够实现分采。

本发明钻完井工艺的主要完成步骤如下:

首先钻出主井眼，在主井眼下方钻出水平井段，裸眼完井，该水平井段作为第一分支井眼，在主井眼中下入套管对主井眼进行固井，；

①施工工序是自下而上，用钻杆将膨胀管定位短节1送入井下预定位置处，用陀螺仪测量膨胀管定位短节的方位，小排量打压坐封膨胀管定位短节，将膨胀管段贴合在主井眼的套管的内壁上，此时膨胀管定位短节与套管内壁形成悬挂与密封。上提钻柱，将丢手工具提至井口，膨胀管定位短节则留在井下，如图1所示。开窗系统选用膨胀管定位短节、可取式液压斜向器磨铣开窗系统。

②用钻杆将可取式液压斜向器2送入，碰到膨胀管定位短节后，送入工具脱手，将送入工具提出至井口，可取式液压斜向器2与膨胀管定位短节锁定配合，如图2所示。

③下开窗钻具组合，缓慢下放至可取式液压斜向器2的顶部进行常规开窗作业，完成分支井眼的一开，如图3所示。

④下入所述分支尾管悬挂裸眼段完井管串结构，然后进入常规注水泥固井作业，后丢手脱离，如图4所示。取出分支井专用尾管固井丢手工具，实现一开的套管固井，然后下入二开钻头，二开采用120.65mm钻头完钻，裸眼完井，这样就实现了分支井眼半程固井，即从第二个分支井眼到第N分支井眼的每个分支井眼的一开采用套管固井，二开为裸眼完井，套管固井段用于防止水或其它非油物质进入井眼中，裸眼井段用于直接生产。

⑤打捞斜向器钻具组合:固井后用专用打捞工具将可取式液压斜向器回收，膨胀管定位短节仍留在主井眼内，如图5所示。打完第二分支井眼，对第二分支井眼进行酸压、试油，试油后下入可钻桥塞3对该分支井眼实现暂堵，如图6所示。图6中的封隔器4是酸压、试油管柱上的封隔器；

重复以上步骤，按自下而上打多分支的顺序，在其他分支井眼开窗位置分别下入并且坐封一个永久性定位装置(即每开一个分支井眼前都是先座封一个膨胀管定位短节)，可在同一主井眼内钻出多个分支井眼。打成后的多分支井主井眼通径仍然仅减小两个膨胀管定位短节的壁厚(主井眼的通径就相当于定位装置的内径)，并且分支井数目不受限制，如图6、图7所示。

⑦钻扫桥塞管柱：所有分支完井后，采用连续油管(或钻杆)组下磨铣工具，钻扫桥塞；采用METAL MUNCHER碎片磨鞋，可以最大程度地提高磨铣速度和延长使用寿命。磨铣作业钻压低、速度快，非常适合井下马达作业，井口如图10所示。管柱结构采用：连续油管接头+双回压阀+液压丢手接头+非旋转扶正器+双启动循环阀+双向震击器+高强度应急丢手工具+马达+磨鞋。沟通主、分支井眼，完成分支井钻完井工艺，如图8所示。

⑧如图9所示，将生产管柱下至直井段套管内，各分支井眼窗口之间采用套管封隔器+开关滑套分采，投产。在生产管柱上带有多个开关滑套5，在每个开关滑套5上、下均设置有一个封隔器4(最上方的开关滑套的上方不设置封隔器。)，这样形成带滑套孔的跨式完井；多功能的开关滑套安装在封隔器之间，井下流动控制，这种系统能够实现合采或选择性开采。通过打开或者关闭各个开关滑套实现单个分支井眼的单支开采或多个分支井眼的合并开采，例如开、关1#或2#分支生产滑套，单支开采或合采生产。本实施例中的N为3，实际使用时，根据需要确定分支井眼的数量N。

本发明提供一种适合塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏的多分支井完井方式，可以充分发掘油田生产能力，提高油气采收率，提高油气开发的综合效益。

塔河油田奥陶系缝洞型油藏埋藏深度深，产层深度：5400～6600m，缝洞发育，碳酸盐岩储层岩石坚固致密，当井钻遇缝洞时，产量非常高；反之，则几乎不出油，酸化压裂沟通天然裂缝取得一定成效。多分支井提高了钻遇缝洞的机率，通过对国内外不同分支井完井系统进行统计、评价，推荐塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏开窗系统选用膨胀管定位、可取式液压斜向器磨铣开窗系统，采用这种工艺可选最有利窗口方向。不仅能为主井筒提供更大通径，还为分支井眼选择性重入提供保障，且风险较低。

分支井眼完井工艺选用分支尾管悬挂裸眼段完井方案，尾管固井后不需要处理窗口，能够实现分采和重入；保证主、分支井眼连接处有比较可靠的液压密封性；解决磨铣、套铣分支尾管工艺易使窗口发生变形，分支井眼重入困难的难题，不仅能为主井筒提供更大通径，还为分支井眼选择性重入提供保障，且风险较低。利于常规的完井、增产、修井工具的使用，因而具有较好的适应性。分采管柱下入多分支井的主井眼中，按工艺要求坐封封隔器，打开或关闭开关滑套，通过对分采开关的控制来来实现分支井的分采或合采。工艺管柱设计合理、工具可靠，工艺成熟。

该种多分支井完井方式使主、分支井眼通径损失小，连接处的井眼稳定，系统结构精炼，功能齐全，操作方便，施工安全，能极大地降低工程成本，分采完井管柱，能够实现选择性开采，即分采或合采。具有极大的推广应用价值，适用塔河主体区块奥陶系碳酸盐岩油藏油气井，具有广阔的应用前景。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (9)

1.一种多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述方法包括：

钻出主井眼，在所述主井眼内下入套管进行固井；在主井眼的下方钻出水平井段并对水平井段进行裸眼完井，该水平井段为第一分支井眼；

在所述主井眼的套管内从下至上依次钻出至少一个分支井眼，分别为第二分支井眼到第N分支井眼；

对第二分支井眼到第N分支井眼均采用半程固井。

2.根据权利要求1所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：在所述主井眼的套管内从下至上依次钻出至少一个分支井眼的操作包括：

A1，下入膨胀管定位短节形成分支井眼的永久定位；

A2，下入可取式液压斜向器确定开窗方向；

A3，沿所述开窗方向进行开窗，完成分支井眼的一开，并进行套管固井；

A4，进行分支井眼的二开，并进行裸眼完井，形成分支井眼；

A5，将所述可取式液压斜向器打捞出来，所述膨胀管定位短节仍留在主井眼的套管内；

A6，对分支井眼进行酸压、试油；

A7，下入可钻桥塞，使其位于分支井眼的上方，对该分支井眼实现暂堵；

A8，从下至上依次重复步骤A1到A7，打出第二分支井眼到第N-1分支井眼；

A9，重复步骤A1到A6，在第N-1分支井眼的上方打出第N分支井眼；

A10，下入磨铣工具将各个可钻桥塞钻除；

A11，在所述主井眼的套管内下入生产管柱；

A12，投产。

3.根据权利要求2所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述步骤A1的操作包括：

用钻杆将膨胀管定位短节送入主井眼的套管内的预定位置处，用陀螺仪测量膨胀管定位短节的方位，利用液压使膨胀管定位短节的膨胀管膨胀，实现膨胀管定位短节的坐封，此时膨胀管定位短节的膨胀管贴合在主井眼的套管的内壁上；起出钻杆，所述膨胀管定位短节留在主井眼的套管内。

4.根据权利要求2所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述步骤A2的操作包括：

用钻杆将可取式液压斜向器送入主井眼的套管内，当可取式液压斜向器的下端碰到膨胀管定位短节的上端后，所述可取式液压斜向器与膨胀管定位短节锁定配合，然后通过液压方式丢手，起出钻杆。

5.根据权利要求2所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述步骤A3中的沿所述开窗方向进行开窗，完成分支井眼的一开的操作包括：

套管开窗作业：将开窗钻具组合缓慢下放至可取式液压斜向器的顶部，启动开窗钻具组合沿所述开窗方向完成分支井眼的一开。

6.根据权利要求2所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述步骤A3中的进行套管固井的操作包括：

(1)，下入分支尾管悬挂裸眼段完井管串，进行注水泥固井作业，实现一开的套管固井；所述分支尾管悬挂裸眼段完井管串从上至下包括：依次连接的钻杆、插头、尾管悬挂器、套管串、球座短节、至少一根套管、浮箍、至少一根套管、浮箍、至少一根套管和引鞋；

(2)，尾管悬挂器丢手脱离，起出分支尾管悬挂裸眼段完井管串的钻杆和插头。

7.根据权利要求6所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述尾管悬挂器坐落在分支井眼与主井眼的连接处。

8.根据权利要求2所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述步骤A4的操作包括：

下入二开钻头，打开生产层，二开完钻后进行裸眼完井，套管固井段和裸眼井段形成分支井眼。

9.根据权利要求2所述的多分支井裸眼完井方法，其特征在于：所述生产管柱包括多个封隔器和开关滑套；

所述封隔器和开关滑套间隔设置：位于最上方和位于最下方的均为开关滑套，其余的开关滑套均位于两个封隔器之间；

所述开关滑套的数量与分支井眼的数量相等，且开关滑套与分支井眼一一对应，每个开关滑套均位于一个分支井眼与主井眼的连接处；

与同一个开关滑套相邻的两个封隔器分别位于分支井眼与主井眼的连接处的上方、下方；

通过打开或者关闭各个开关滑套实现单个分支井眼的单支开采或多个分支井眼的合并开采。

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