张 绍 槐
(西安石油学院，陕西西安 710065)
摘要 多分支井是极富挑战性的新兴技术，是21世纪钻井领域的重大技术之一。多分支井不仅能够高效地开发油气藏而且能够有效地建设油气藏。从提高采收率、油气藏的经济开采、降低成本、提高综合经济效益等方面阐述了多分支井的优越性，介绍了近年来多分支井的主要进展以及国际T AM L分级，指出了多分支井的关键技术。认为多分支井在我国虽刚刚起步，但前景广阔，是一项科技创新工程。
主题词 (多分支井) (原井再钻) 钻井工程 完井
作者简介 张绍槐,1931年生。1953年毕业于清华大学石油工程系，原西安石油学院院长，现任教授、博士生导师、本刊编委会顾问。
国外在20世纪90年代后期大力发展多分支井，并被认为是21世纪石油工业领域的重大技术之一。多(底)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。多分支井不仅能 够高效开发油气藏而且能够有效建设油气藏。多分支井既可从老井也可从新井再钻几个分支井筒或者再钻水平井，所以原井再钻(Re2entry)已不再是老井的侧钻技术，而应与多分支井相提并论。原井再钻在利用已有井眼增加目标靶位、扩大开发范围的同时，还可充分利用油田已有管网、道路、井场、设施等，它具有很高的经济效益。
一、多分支井的优越性
多分支井和原井再钻能够大幅度地提高油气井的效益、降低吨油开采成本、提高单井产量、实现少井高产。也有利于提高最终采收率。其主要优越性如下:
1.增大井眼与油藏的接触面积，增大泄油面积，改善油藏动态流动剖面，降低锥进效应与提高泄油效率，从而提高采收率。
2.可应用于多种油气藏的经济开采。有效地开采稠油油藏，天然裂缝致密油藏和非均质油藏；能有效开发地质构造复杂，断层多和孤立分散的小断块、小油层；在经济效益接近边际的油田，也可以通过钻多分支井降低开发费用，使其变为经济有效的可开发油田。
3.可在1个主井眼或可利用的老井眼，在需要调整的不同目标层，钻多分支井和在同一层位钻分支井，减少无效井段，降低成本。
4.提高油田开发的综合经济效益。从主井眼(或老井眼)加钻分支井眼，增加油藏内所钻的有效进尺与总钻井进尺的比率，以降低成本。例如，在美国得克萨斯州Aneth油田，双分支井产量提高2倍以上，四分支井产量近于单井产量的5倍，该地区多分支井钻井成本见下表。
Aneth油田多分支井钻井成本表
分支井眼数总成本/美元单分支井的成本/美元单个分支385000385000
双分支505000252500
四分支700000175000
六分支950000158000
5.用多分支井开发油田，由于井口数目减少，在陆上减少了地面工程和管理费用，在海上可减少平台数或减少平台井口槽数目，缩小平台尺寸，或改用轻一级平台等，大幅度地提高了经济效益。
二、多分支井的进展
1.1997年春，由英国Shell公司Eric Diggins组织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T AM L(T echnology 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。
2.T AM L 评价多底井技术的3个特性是连通性(C onectivity )、隔离性(Is olation )和可及性(可靠性、可达性、含重返井眼能力,Accessibility )。
3.世界上第1口T AM L5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1口反向双分支井，是1口注水井。
4.1998年Shell 公司在加利弗尼亚1口陆上井成功地安装了1个6级完井的主分井筒连接部件。该井是在 244.48mm 主井筒套管上连有2个 177.8mm 分支井的连接部件，具有17.57MPa 额定压力。该井是Shell 公司计划在2001年开发高温高压油气田使用T AM L6级完井多分支井的技术准备。 5.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1口多底井(
Wll -4-A11B 、11C 井),2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1999年打了1口双分支井。辽河油田2000年4月打成海14-20三分支井，是我国第1口自行设计、自行施工、具有自主知识产权的侧钻三分支井，完井技术等级为4级。
6.全球至1998年约有1000多口分支井，其中约一半是Shell 公司钻的，在中东、北美和欧洲北海应用较多。
7.目前世界上用得最多的是4级完井。截至2000年6月Shell 公司对T AM L 1～4级已使用了6
个油田，并在2001年将再用于另7个油田。
三、T AM L 分级
按T AM L 分级，多分支井完井方式可为1～6S 级，见下图。
多分支井T AM L 分级示意图
1.一级完井 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。2.二级完井 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 2off ’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。与一级完井相比，可提高主井筒的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。Anadrill 公司有为二级完井用的快速钻穿窗口技术。
3.三级完井 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(Rapid connect )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。三级完井还可用预钻的衬管或割缝衬管，是预制的但不是砾石充填的滤砂管。Anadrill 公司使用了1种脱离式衬管完井设计，分支井衬管的顶端可通过水力短节进行脱离。套管外
封隔器用于脱离式完井装置中以隔离多个油层，固定衬管顶端以便于重返进入衬管。在有油管的主套管中使用常规的套管封隔器，在跨式封隔器(Straddle pakers )之间用水力方法来隔离每一个分支井眼。分支井的产量由滑套和其它流量控制装置来控制。这种完井方法较廉价，操作也相当简单，在欧州北海已得到验证，目前正应用于深水海底井中。其完井作业中的关键技术是流量控制装置在井下的操作。Schlumberger Camco 公司智能井控技术可实现远程操作和控制井下流量控制装置。
4.四级完井 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。这种级别的多底井技术虽然复杂和风险高且仍处于发展阶段，但是在全世界范围内的多底井完井中已获成功。
5.五级完井 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。多底井技术的最难点是高压下的水力隔离和水力整体性。
6.六级完井 连接处压力整体性连接部压力与井筒压力一致，是1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一个整体式压力密封。耐压密封的连接部是为了获得整体密封特征或金属整体成型或可成型而设计，这在海洋深水和海底(Subsea，水下)安装中将是有价值的。Schlum2 berger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。该公司正在用1种新的六级设计继续进行多分支井技术的研究与开发。
7.6S级(即六级完井的次级)完井 使用井下分流器或者地下井口装置，基本上是1个地下双套管头井口，把1个大直径主井眼分成2个等径小尺寸的分支井筒。
四、多分支井的关键技术
1.根据地质、油藏条件和拟用的采油方式，选择T AM L分级标准的某级并确定井身剖面的类型，设计主分井筒的整体方案以及每个井筒的结构及相应的完井方法。分支井的类型选择取决于产层特征、开发目的、开采条件、产层厚度和它的岩性，以及产层上部是否存在需要的密闭层。分支井的井身剖面、分支长度和分支数目等取决于产层的非均质性、地层厚度、岩性、岩石硬度的分布、地层剖面稳定的程度等。选择与设计分支井时还必须考虑当时的钻井、固井、完井工艺技术水平以及多底井采油、增产和修井作业的工艺技术水平。尽量采用智能完井、选择性完井、遥控完井等新技术。
2.多分支井钻井完井工艺技术的研究。精心设计主分井筒的井身轨迹，采用先进有效的井身轨迹控制技
术，确保井眼准确穿越实际需要的靶区。尤其是使用先进的随钻地质导向技术和闭环钻井技术寻优控靶，确保井身质量并有良好的重返井眼能力，确保主分井眼对固井、完井、采油、增产、修井等作业的顺利进行。
3.使用先进的开窗技术，使用预铣窗口套管短节、研究无碎片系统等以减少井下工作时间和提高井眼清洁度。研究窗口周围密封技术、研制特种水泥(含填料)以提高密封质量。
4.研制密封的、可封隔的、耐高温高压的连接部件。研制井下专用工具和管件，研究完井测控安装技术。研究仅需较少起下钻次数的完井安装方法以减少相应的安装时间，确保安装1次成功。
5.研究多分支井能够维护井壁稳定、保护油气产层以及低摩阻、强抑制、高携屑能力、净化井眼好的钻(完)井液及其精细处理剂的技术。研究多分支井的固井、完井、采油、增产、修井配套技术。
6.多分支井专用软、硬件的研究与应用。
五、结束语
多分支井(含原井再钻多分支井)是用钻井手段提高产量和采收率的新兴技术，它的应用在迅速增多。多分支井的技术难度很大，尤其是多分支井完井。多分支井开发应用的快慢与好坏直接影响油田的生存与发展。多分支井技术也是油田企业走向国内外市场的最关键技术之一。多分支井在我国虽刚刚起步，但
前景广阔。海洋、辽河及胜利石油管理局等提出在“十五”期间进行《多底分支井(含原井再钻)大位移井钻(完)井技术科技创新工程》非常正确，必将在跟踪的同时有所创新。
参 考 文 献
1 张绍槐等.关于21世纪中国钻井技术发展对策的研究.
石油钻探技术,2000,28(1):4～7
2 张绍槐.钻井完井技术发展趋势第十五届世界石油大会信息.图书与石油科技信息.1998,12(1)
3 Vullinghs P,et al.Multilateral2Well Use Increasing.J PT,52(6): 51～52
4 H orizontal and Multilateral Well:Increasing Production and Re2 ducing Overall Drilling and C ompletion C osts.J PT,1999,51(7): 20～24
5 T aylor R W,et al.Multilateral T echnologies Increase Operational
E fficiencies in Middle East.OG J,1998-03-16
6 S teve Bosw orth,et al.K ey Issues in Multilateral T echnology.
Oilfield Review,Schlumberger,winter,1998
7 周俊昌等.小设备钻成中国海洋第一口多底井的实践.西南石油学院国家重点实验室国际学术会议论文集.北京：石油工业出版社,2000-09
(收稿日期 2001201215)
〔编辑 薛改珍〕
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张绍槐：多分支井钻井完井技术新进展
NEW DEVE LOPMENT ON MU LTI2LATERA L DRI LLING AN D COMP LETION TECHN OLOGIES by Zhang Shaohuai(X i’an Petroleum Institute)
Abstract Multilateral well drilling is a popular and challenging new technology in the21st century,and one of the m ost important tech2 nologies in oil drilling industry Multilateral wells are highly effective for reserv oir development and construction,yet drilling and completion of multilateral wells are complicated.The advantages,its development and T AM L(technology advancement of multi2laterals)le
vels classification are described in this paper.S ome key technologies related are discussed from such aspects as recovery enhancement,commercial production, cost reduction and benefits improving,etc.It points out that this technology is still in its early stage in China,and it will be the important and fundamental drilling technology in the future.
Subject heading multi2lateral well re2entry drilling engineering completion
A N OVE L DIRECTIONA L DRI LLING SYSTEM———AUTOTRAK RC LS
by Zhang Jiaxi(Shenzhen C ACT Operators G roup)
Abstract AutoT rak,a newly developed directional drilling and MW D tool from Baker Hughes Inteq is success fully used by C ACT Oper2 ators G roup in Huizhou field of S outh China Sea.This system is actually called AutoT rak Closed Loop Drilling System,and it is the first use in China.The composition and characteristics of this system,and its use in the tw o wells on platform HZ2121is described in detail.This system breaks the conventional slide directional drilling m ode of adjustable m otor and steerable system,and introduces a totally new concept of contin2 uous rotary directional drilling.It completes the whole process of angle building,holding,dropping and horizontal drilling only in one trip, thus saves a lot of tripping time and improves ROP.At the same time,a m ore desirable well trajectory a
nd clean borehole is achieved,thus re2 duces torque and friction,which is g ood for directional drilling and casing running.
Subject heading S outh China Sea rotary directional drilling bottom hole assembly continuous control
TEST STU DY ON CORE RESISTIVIT Y IN DIRECT CURRENT E LECTRIC FIE LD
by Zhang Ningsheng,Wu X inmin,et al(Petroleum Engineering Department of X i’an Petroleum Institute)
Abstract The in fluencing tendency of salinity,oil saturation and con fined pressure on core resistivity of saturated fluid is studied.T est shows that the core resistivity decreases with the increase formation fluid salinity and the drop of oil saturation,while it increases with the gain of con fined pressure.F ormula Archie can only be used to describe how the salinity of formation fluid in fluence core resistivity,while it does little interpretation on the tw o factors of oil saturation and con fined pressure.When the con fined pressure is restricted in the core elasticity limitation,the pressure and core resistivity displays a linear relation for the cores from the same block.
Subject heading electric field resistivity core Archie formula water saturation closed pressure
NATURA L GAS DRI LLING PRACTICE IN WE LL SHAN2242
by Zhao Y erong,Ding Shixuan,et al(Changqing Petroleum Exploration Bureau)
Abstract Pure natural gas is used for the success ful drilling of well Shan2242in Changqing Oilfield.The footage achieved is157m,with an average ROP of11.77m/h,and the gas v olume is7×104m3.H ole stability of gas drilling,composite evaluation of formation fluid,gas in2 jection during drilling,and well control technology,as well as other related technologies are discussed.It concludes that hole stability can be achieved in dry gas drilling,and for the157m long interval,the water production is0.5m3/h,which is suitable for natural gas drilling.Un2 derbalanced drilling procedures are strictly followed during natural gas drilling,which ensures a sm ooth operation.This well set a record of us2 ing natural gas for oil well drilling in China.
Subject heading natural gas gas drilling formation evaluation hole stabilization well control
APP LICATION AN D ANA LYSIS OF COMPOUN DING DRI LLING TECHN OLOG Y OF THE SLI DE STEERING BHA IN WE LL SHA19210
by Liu Y a(Jiangsu Petroleum Exploration Bureau),Di Qin feng
Abstract The rotary steering technology plays an important role in m odern steering drilling,yet the slide steering technology has its par2 ticular advantage over trajectory control of directional well,horizontal well,and extended reach well of medium displacement.Oilfield practices show that this technology can improve drilling rate and shorten well construction period.By referring to well Sha19210of Jiangsu Oilfield,the compounding drilling m ode of this technology is studied,and calculating of the steering force with the slide steering BH A is brought forward. The in fluence of main parameters is studied als o.Results show that by preferably designing the slide steering BH A,an appropriate steering force can be gained,and its economic benefit is als o remarkable.
Subject heading Jiangsu oilfield slide navigational drilling bottom hole assembly Whipstocking hole trajectory
CEMENTING TECHN OLOG Y OF EXTEN DE D REACH WE LL
by Wang T ongy ou,Wang Y ongs ong,et al(Cementing C ompany of China O ffshore Petrotech Services)
Abstract The drilling and cementing operations of six extended reach wells in the block QK1722E of Bohai Bay is described,and the fo2 cus is on the casing floating,a key technology for cementing the 31
1.15mm hole,which is the displacement section of the extended reach wells.S pecifically,casing floating is achieved by combining blind baffle float shoe with floating collar,and using dual2bow centralizers to en2 sure the centralization of casing and less friction,while roller centralizers are used to reduce the fraction index.A friction prediction s oftware CemS AI DS is used to simulate the real downhole conditions.D ouble speed drilling fluid displacement technology is applied,to improve dis2 placement efficiency and ensure cementing quality,while return of turbulent and plug flow is achieved.Sea water is used as displacement flu2 id,which can provide the floating force of casing string.Cementing technology of multi2is olation in single stage in the long open hole is als o ap2
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