水平分支井钻完井技术优化及在渤海油田的应用

摘要：随着石油开采需求的不断增加和开采环境的日益复杂，提高油气采收率成为石油行业面临的重要挑战。水平分支井钻完井技术作为一种高效的油气开采手段，能够显著增加井筒与油藏的接触面积，有效开采薄油层、低渗透油层和非均质油藏。渤海油田作为我国重要的海上油气产区，对该技术在渤海油田的优化研究迫在眉睫，这不仅关乎渤海油田的产量和经济效益，也对我国海上油气资源的可持续开发具有深远影响。基于此，本文章对水平分支井钻完井技术优化及在渤海油田的应用进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：水平分支井钻完井技术；优化；自动化设备；渗透率

引言

渤海油田是中国海上最大的油田，是全国第一大原油生产基地。2023年11月，渤海油田油气日产量首次突破10万吨油当量。水平井是一种提高海上油藏采油速度的有效途径，目前在渤海海域油田常规开发中被广泛的采用，2024年渤海油田钻完井工作量56%为水平井。探究渤海油田钻井提效新技术及其应用实践，提高水平井钻井成功率对油藏的高效开发具有重要的意义。

一、水平分支井钻完井技术的原理

在钻井方面，先垂直钻进至目标油层上方，然后通过造斜工具使井眼轨迹逐渐倾斜至水平方向，进入油层。对于分支的形成，利用特殊的分支工具在主水平井眼的预定位置进行开窗作业，侧钻出分支井眼。在完井阶段，根据油藏特性选择合适的完井方式，如裸眼完井、筛管完井等。水平段及分支段的设计可增加井筒与油藏的接触面积，提高泄油效率，能有效开采薄油层、低渗透油层和非均质油藏，提升油气采收率。

二、渤海油田水平分支井钻完井技术存在的问题

（一）地质问题

渤海油田存在复杂的断层系统，这使得井眼轨迹设计与实际钻进时的控制难度极大。在钻进过程中，断层附近的岩石应力变化易导致井眼坍塌或偏离预定轨迹，增加施工风险。地层的岩性多变，不同地层的硬度和可钻性差异大，导致钻头磨损加剧，钻进效率降低。部分地层含有高压油气层或异常高压地层，这对钻井液密度的控制要求极高，若控制不当，极易引发井喷等严重事故。渤海油田的一些地层渗透率较高，在钻完井过程中容易造成钻井液滤液侵入地层，损害储层渗透率，影响后期油气开采效果。

（二）工程技术问题

现有的钻井设备在应对水平分支井复杂工况时，动力传输存在局限性。长水平段钻进时，钻柱与井壁的摩阻较大，现有设备提供的扭矩难以满足高效钻进需求，导致机械钻速较低，延长了钻井周期。在钻进过程中岩屑易在水平段堆积，难以有效携带出井眼，造成卡钻等事故，影响施工安全。分支井的分支角度和长度设计与施工精度之间的矛盾也较为突出，在保证分支角度合理的要精确控制长度和方向，现有技术还存在一定的误差，影响分支井的开采效果。

三、水平分支井钻完井技术优化及在渤海油田应用的优化方案

（一）优化地质建模与井眼轨迹设计

综合运用地震、测井等多种数据，建立高分辨率的三维地质模型，详细刻画地层的构造、断层分布、岩性变化和流体分布情况。通过多源数据融合和精细解释，降低地质模型的不确定性。对于井眼轨迹设计，依据地质模型预测的复杂地质情况，采用先进的轨迹设计软件。在设计过程中，充分考虑断层避让、油层钻遇率最大化和减少复杂地层段长度等因素。对于靠近断层的目标油层，设计合理的造斜点和造斜率，使井眼在安全距离绕过断层后进入油层。在水平段和分支段设计上，结合油藏数值模拟结果，优化分支角度和长度，提高各分支对油藏的控制程度，确保井筒与油藏接触面积最大化，从而提升油气采收率。

（二）改进钻井液体系与性能

研发适用于渤海油田地质条件的新型钻井液体系，该体系应具有良好的抑制性、润滑性和携岩能力。在抑制性方面，添加高效的页岩抑制剂，防止泥页岩地层水化膨胀和坍塌，特别是在长水平段钻进过程中，保持井壁稳定。对于润滑性提高钻井液中的润滑剂含量和质量，降低钻柱与井壁之间的摩阻，减少扭矩传递损失，提高机械钻速。在携岩方面，优化钻井液的流变性能，使其在低剪切速率下具有较高的黏度，确保能够有效携带岩屑从水平段和分支段返出井口。钻井液应具有合适的密度，根据地层压力情况实时调整，既能平衡地层压力，防止井喷或井漏等事故，又能减少对储层的损害。考虑钻井液的环保性能，降低对海洋环境的污染，确保渤海油田的可持续发展。

（三）提升钻井设备性能与自动化程度

增强钻井绞车的提升能力和调速性能，以满足长水平段和多分支钻进过程中对钻柱起下的要求，确保操作的平稳性和安全性。改进顶驱系统，提高其扭矩输出和转速范围，适应复杂地质条件下的钻进需求。在旋转导向系统方面，采用更先进的型号，提高其井下定位和轨迹控制的精度。这可以实现对井眼轨迹的实时、精确调整，减少井眼偏差，提高油层钻遇率。增加钻井设备的自动化程度，如引入自动化的钻压、扭矩控制系统。这些系统能够根据预设的参数和井下反馈信息自动调整钻进参数，减少人为操作误差，提高钻井效率和质量。在设备的监控方面，安装更多、更灵敏的传感器，对设备的运行状态、井下参数进行全方位实时监测，一旦出现异常情况能及时报警并采取相应的处理措施，保障钻井作业顺利进行。

（四）完善分支井完井工艺

在渤海油田水平分支井的完井工艺优化中，要根据油藏特性和井筒状况选择合适的完井方式。对于渗透率较高、胶结较好的油层，可以考虑采用裸眼完井方式，并在分支井眼和水平井眼的关键部位安装可膨胀式封隔器，对不同油层或油水层进行有效分隔，防止层间窜流，同时避免对油层的过度损害。若油层性质复杂、易出砂，则采用筛管完井工艺。优化筛管的设计，选择合适的筛管尺寸、缝隙大小和材质。使用高强度、耐腐蚀的合金筛管，其缝隙形状和尺寸根据油层砂粒粒度分布进行定制，既能有效阻挡砂粒进入井筒，又能保证油气顺畅流入井筒。在筛管下入过程中，采用先进的下入工具和技术，确保筛管准确、平稳地下入预定位置，避免损坏筛管或造成井筒变形。

（五）加强钻完井过程中的实时监测与数据管理

在钻井阶段，利用随钻测量（MWD）和随钻测井（LWD）技术，实时获取井眼轨迹、地层参数、岩石特性等信息。通过井下传感器网络，精确测量钻头处的压力、温度、扭矩、钻速等参数，并及时传输到地面控制系统。在钻进过程中，根据数据分析结果及时调整钻井参数以应对复杂地质情况，确保井眼质量和钻进效率。对于完井作业利用井下成像技术和套管检测工具，对井筒状况进行详细检查，保证完井管柱的下入质量和密封性。

结束语

综上所述，水平分支井钻完井技术在渤海油田的应用潜力巨大，但面临的挑战也不容忽视。通过对地质建模、钻井液体系等方面的优化，可以有效解决现存问题，提高技术应用水平。石油开采技术的发展是一个持续的过程，随着渤海油田开发的深入和技术的不断创新，我们需要继续关注水平分支井钻完井技术的新问题和新挑战，不断探索更优化的解决方案，为我国海洋石油工业的可持续发展奠定坚实的技术基础。

参考文献

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作者简介：李青松（1985-），男，本科学历，中海油田服务股份有限公司一体化和新能源事业部，工程师，研究方向：钻完井、井下作业、钻修井设备。