鱼骨水平井在高效开发边台潜山中的应用

李洪斌 金广富 杜新军

1.中国石油辽河油田分公司 钻采工艺研究院 （辽宁 盘锦 124010）

2.中国石油长城钻探公司 钻井二公司 （辽宁 盘锦 124010）

鱼骨水平井在高效开发边台潜山中的应用

李洪斌1金广富2杜新军1

1.中国石油辽河油田分公司 钻采工艺研究院 （辽宁 盘锦 124010）

2.中国石油长城钻探公司 钻井二公司 （辽宁 盘锦 124010）

边台潜山属于低孔低渗透的裂缝性油气藏，并且在纵向上的层位厚度不均，裂缝发育差，属于难动用油藏。通过应用多分支鱼骨水平井技术，明显提高了开发效果。以一口上下双层分支、每分支带鱼骨的井为例，系统论述了鱼骨水平井设计依据，施工关键技术及开发效果，为今后开发此类难动用油气藏提供了借鉴。

低孔低渗 鱼骨水平井 悬空侧钻 管柱重入

边台潜山的主要地质特征

边台潜山地理位置位于辽宁省沈阳市于洪区。边台潜山是一个在基岩斜坡上形成的断块山，总体形态上呈东高西低、北高南低的走势。在古潜山两侧发育有两条北东向逆断层，作为古潜山边界控制着其形成和发展[1]。

边台潜山钻井主要揭露地层，自下而上为太古界、下第三系沙河街组沙四段、沙三段、沙一段、东营组、上第三系和第四系地层，其中太古界为主要目的层。

边台古潜山油气储集岩主要以混合花岗岩为主，占85%以上，这类岩石的特点是混合岩化最为强烈，岩性与火山岩中的花岗岩相似，暗色矿物较少[2]。此外还有黑云母斜长片麻岩和少量的斜长角闪岩及晚期辉绿岩岩脉。

边台潜山属于裂缝性储集层，孔隙度和渗透率是由其基质和裂缝两部分共同决定，孔隙度平均为3.5%，总孔隙度约为3.97%[3]，渗透率平均为4.87×10-3μm2，按照分类属于低孔低渗透储集层[4]。

边台潜山油藏原油性质属于高凝油，地面平均原油密度 0.85g/cm3,黏度 8.227mPa·s(100℃)，凝固点46.2℃，含蜡量32.97%，胶质+沥青质含量13.0%。

太古界潜山面最浅埋深1 100m，出油底界深度2 440m，在断裂交汇处潜山山头裂缝较发育，油层厚度大，一般在200～300m，由东高部位向西低部位，裂缝发育程度逐渐变差，油层厚度逐渐变薄，区块边部受逆断层挤压影响，裂缝发育程度较差。基岩油气藏中的油气来自不整合之上的沉积岩系烃原岩，是以不整合面或者是断层作为油气的运移通道。图1是部署边台-H3Z井的地震剖面图。

图1 边台H-3Z井地震剖面

应用鱼骨水平井开发边台潜山的原因及技术难点

1 选择鱼骨井开发的原因

边台潜山储层受低孔低渗的影响，自发现以来，一直处于试采阶段，直井平均单井日产油不足5t，采油速度只有0.42%，采出程度5.3%，区块开发效果极差。为扭转低效开发的局面，采用鱼骨分支水平井开发该区块具有极其重要的意义，原因主要是：

（1）边台潜山油藏主要受沙四伸展构造控制的3组构造裂缝，油藏整体上表现为低孔低渗，采用直井或者普通水平井驱油能力差且产能低，应用鱼骨分支水平井可以极大地提高裂缝的钻遇率，提高产能[5]。

（2）边台潜山在纵向上有多个层位，油层厚度不均匀，裂缝发育的长度变短，可以利用鱼骨水平井在纵向上进行开采，实现储层管网式开采。

根据边台潜山油藏储集层低孔低渗同时纵向上油层厚度不均的特点，利用多分支鱼骨水平井对其开发，从而盘活了低品位储量资源。

2 多分支鱼骨水平井技术难点

边台-H3Z井目前为中石油设计的第一口双层分支鱼骨水平井。它采用上下平行双层水平段结构，在纵向上动用目标区2个主力层，采用水平井和多个鱼刺在平面上提高低渗油藏微裂缝钻遇率，增加油井泄油面积，提高油井产能，从而实现低渗潜山油藏高效开发。由于此类井在国内尚属首例，因此在设计和施工过程中主要存在以下难点：①边台-H3Z井是一口潜山层开窗的多层次分支井，在国内属于第一口，无借鉴资料参考；②第2主分支要在第1主分支上开窗侧钻，而且要封潜山，开窗点设计复杂；③主分支与鱼刺分支之间存在悬空侧钻的难题；④井深较大、结构复杂、井眼轨迹设计的平滑度和精确度难控制；⑤该井的鱼刺分支侧钻顺序是由近到远，管柱重入主井眼的难度较大。

工程方案和难点解决办法

1 井身结构

边台-H3Z井一开，使用Φ444.5mm牙轮钻头钻至 233m ，下入 Φ339.7mm×J55×9.65mm×232m，固井水泥返到地面。

二开使用Φ311.1mm牙轮钻头，在1 708.45m处开始造斜钻至 2 285m， 下入 Φ244.5mm×N80×11.99mm×2 280m，固井水泥上返到地面。

三开Z1主眼使用Φ215.9mm钻头钻至3 248m,下入 Φ 139.7mm×P110×9.17mm 筛 管,筛管下深3 247m,悬挂器位置为2 214.94m。Z1主分支井眼水平段上钻6个鱼刺井眼，使用Φ200mm钻头，鱼刺裸眼完井。Z2主分支井眼在主眼技套1 798m处开窗点使用Φ215.9mm钻头钻至3 110m，下入Φ139.7mm×P110×9.17mm筛管，筛管下深3 109m。其水平段5个鱼刺井眼使用Φ200mm钻头钻进，裸眼完井。

2 第2分支开窗侧钻采取的措施

该井第2分支主眼设计为复杂的双驼峰式井身轨迹，最大井斜为100°。采用变曲率分次定向技术保证了井眼轨迹圆滑。同时在造斜过程中，及时做好井底轨迹预测。以实现入靶点“软着陆”为目标进行待钻井眼设计，确保准确入靶。

由于第2分支在潜山层位主井眼套管上开窗，并且套管壁厚为11.99mm，因此施工难度很大，采取以下措施：

（1）开窗前提供技术套管的磁定位数据，校准接箍位置；选择地层稳定性好的井段开窗。开窗前调整好泥浆黏度。根据电测磁性定位曲线在井深1 802.68m处确定最佳开窗点，采用开窗铣锥带加重钻杆的施工工艺。

（2）利用Φ218mm平底磨鞋+Φ218mm通径规+Φ177.8mm钻铤4根+送入钻具在开窗位置段，转动转盘，开泵循环，清除井内套管壁上的水泥。套管内通井后，在主井眼1 872.42m处下入水泥盲管封隔器、导斜器。利用陀螺定向确定工具高边。导斜器下钻过程中，注意控制下钻速度，严格按照技术操作规程作业。

（3）开窗过程中,先小钻压,低转速,开出套管后,逐渐提高转速,加大钻压；修窗时小钻压，高转速，达到上提下放无阻卡为止，起钻前充分循环,使细铁屑返出。

3 悬空侧钻的解决方案[6-8]

该项技术是保证鱼骨水平井设计实现的关键技术，它保证下钻和下筛管过程中，在每个分支处各种管柱准确进入主井眼而不是分支井眼。悬空侧钻过程中不进行填井打水泥塞作业就在原井眼上直接钻出新井眼，送钻过程中钻压一定要均匀，防止因加压不均造成反扭角忽大忽小，工具面不稳定而导致钻头顺着老井眼下滑，进而提高侧钻效果。

水平段内悬空侧钻是在钻头前无任何阻挡的情况下，依靠单弯螺杆钻具具有的侧向力，控制与正常钻进要慢几倍的钻速，由钻头反复定向切削井壁实现侧钻井眼逐步偏离原井眼，达到侧钻成新井眼的目的。按照分支自然顺序施工，采用Φ215.9 mm主井眼+Φ200 mm分支井眼这种复合井眼侧钻技术，在不影响开发效果的前提下成功解决悬空侧钻的难题。

复合井眼侧钻技术是在分支自然顺序施工中，首先选用Φ215.9 mm钻头钻至分支点，然后选用Φ200 mm钻头钻分支井眼，待分支井眼完成后，再选用Φ215.9 mm钻头进行分支侧钻主井眼。这样，在分支侧钻点处形成大小井眼交界台阶，可以实现加压侧钻，完全解决了悬空侧钻的难题，大幅度地提高了侧钻效率。

4 多分支鱼骨水平井的重入技术[8]

为了解决在换钻头或起下钻的时能够保证钻头顺利地进入分支井眼钻进以及后期完井管柱准确进入主井眼而不是鱼刺井眼，边台-H3Z井三开主井眼采用215.9mm的钻头钻进，主井眼管柱重入技术是根据水平井管柱在井眼内的受力特点应用低边侧钻进行轨迹控制，管柱下入时依靠重力只沿井眼低边前进，实现主井眼管柱重入。而各个鱼刺井眼采用Φ200mm钻头由近到远分支自然施工顺序进行钻进，从而很好地实现分支主井眼管柱重入。

该井主井眼用Φ215.9mm侧钻时，采用降斜与变方位同时进行，避免全力降井斜造成轨迹超出2m×4m窗体控制范围，同时也降低了造斜率，防止轨迹大幅度波动，提高轨迹圆滑度，减小摩阻。

边台-H3Z井实施效果和取得的成果

边台-H3Z井于2008年1月26日开钻，2008年7月28日顺利完井，建井周期183d。2个主眼完钻井深分别为3 248m和3 110m，全井总进尺6 658m。该井在2个水平主眼内共钻成11个鱼刺井眼，施工工艺为全国首创；产层水平段总进尺4 885m，为全国第一；第2个主眼的第2鱼刺单支进尺224m，创当时全国最长纪录[9]。

2008年8月7日13：00该井投产，采用50m3电泵，泵挂1 750m生产，初期日产液43.8t，含水100%，8月27日日产液56.4t，日产油18.6t，含水67%，从投产之日开始监测动液面，连续4d测试动液面都在620m左右，显示地层能量较充足，具体情况见图2。平均日产原油46.4t，最高峰每天日产原油 64.15t，截止 2009年 3月 10日已累计产油9 980t。

图2 边台-H3Z井生产曲线

为了认识2个分支产能、压力等资料，分支井眼完钻前后，分别进行了2次地层测试。

2008年5月14日完钻第1分支后进行中途测试，测试井段3 247.43～2 280.29m。测试结果如表1。

2008年7月15日完钻第2分支后进行，对第2分支进行地层测试，测试井段1 847.51-3 091.88m，测试结果如表2。

图3是边台-H3Z及周围油井产量的一个对比图，从图中可以明显看出多分支鱼骨水平井日产量明显高于普通定向井和水平井，对于高效开发边台潜山具有明显的优势。

表1 边台-H3Z井第1分支测试参数表

表2 边台-H3Z井第2分支测试参数表

结论与认识

（1）边台潜山属于不整合油气藏，纵向上具有油层厚度不均，裂缝发育差，整体上表现为低孔低渗的难动用储集层；

（2）多分支鱼骨水平井的应用，提高了裂缝钻遇率，同时可以开采多个层位，减少钻井成本的同时增加了泄油面积，对于边台潜山高效开发起到了决定性的作用；

（3）针对边台-H3Z井尚属国内第1口双主眼鱼骨水平井，而且需要在潜山层开窗增加了设计及施工的难度，通过井身结构优化及关键技术研究攻克了难关；

图3 边台-H3Z及周围油井产量柱状图

（4）边台-H3Z井投产后日产液高达60t以上，平均日产原油46t，是边台地区普通水平井产量的8倍左右。盘活了难动用储量资源，为边台油区开发打开了新局面，同时也使品味差难动用的储层具有了良好的开发前景。

[1]薛大力,张建英,王碧霞,等.大民屯凹陷边台古潜山构造及储层研究[J].特种油气藏,2002,9(增)：10-13.

[2]乐昌硕.岩石学[M].北京：地质出版社，2003：183.

[3]陈元春，王桂珍，陈和平.辽河边台潜山裂缝性储集层特征[J].新疆石油地质，1998，10（3）.

[4]陈昭年.石油与天然气地质学[M].北京：地质出版社，2005.

[5]曾联波，张吉昌.辽河坳陷边台变质岩潜山油藏裂缝分布特征[J].石油大学学报，1997，21(3)：16-19.

[6]蔡元.中1H侧钻短半径水平井钻井技术[J].断块油气田，2007，14（1）：58-60.

[7]袁建平，杨国杰，潘忠辉.永7-23井悬空侧钻找老眼技术[J].小型油气藏，2008,13(12).

[8]金晓剑.复杂结构井完井及开采技术研讨会论文集[C].北京：中国石化出版社，2006：14-19.

[9]石艺.国内首口双主眼11分支鱼骨水平井边台-H3Z井顺利完井[J].石油钻采工艺，2008，30（4）：40.

Bian Tai Qian Shan belongs to the fractural hydrocarbon reservoir with lower porosity and low permeability.In vertical dimension,the thickness of its reservoir rock is uneven,and the development of its fracture is very poor.So it is the reservoir rock difficult to open up.Through the use of technology about fishbone horizontal well with multiple branches,the developing effect has been improved greatly.In this paper,one well with branches of up and down layers is taken as an example,each branch of which has the fishbone.The paper systematically explains the design basis,the key techniques of construction,and the developing effect of fishbone horizontal wells,and provides some references for the development of this similar kind of hydrocarbon reservoir.

low porosity and low permeability;fishbone horizontal well;hanging lateral drilling;pipe spring reentry

李洪斌（1982-），助理工程师，主要从事钻井工程设计与科研工作。

尉立岗

2010-11-09