多分支井钻井技术解析课件

多分支井钻井技术赵忠举2023/1/41中国石油集团经济技术研究中心多分支井钻井技术赵忠举2022/12/281中国石油集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。2023/1/42中国石油集团经济技术研究中心世界钻多分支井情况

据美国HIS能源集团统计，到1

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。2023/1/43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

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。2023/1/44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)

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60～300米。每口分支井的钻井成本为一口直井钻井成本的1.3～1.8倍，但其产量增加最高达17倍。2023/1/45中国石油集团经济技术研究中心前苏联的多分支

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。1990～1995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：①厚度小的产油层；②低渗透和非均质油层；③垂向裂缝发育的油层；④有底水的油气藏；⑤大陆架区域的油藏；⑥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、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。2023/1/46中国石油集团经济技术研究中心2022/12/286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。2023/1/47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

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。2023/1/48中国石油集团经济技术研究中心美国的多分支井技术

美国和其它国家的多分支井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。2023/1/49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

Bechtel公司采用超短半径分支水平井技术取得了显著的经济效益，该技术采用高压水力射流破岩形成水平井眼。到1987年已在加利福尼亚和洛杉矶油田钻成径向分支井600余口，井眼直径φ101.6mm，水平段长30～60m，能在一口直井的同一深度向四周钻出24个辐射状分支井，在未胶结的浅地层钻4个分支井筒一般不超过60h。超短半径分支水平井钻井设备和工具包括：地面设备主要有一台输出功率为1176KW、额定压力为844MPa的压裂泵，一台常规修井机，一台盘管车和地面测量仪器；井下工具主要有水力破岩钻头、ERW钻管、扩眼器、斜向器及高压导引和控制机构等，并配有专门的测斜仪和射孔器等。2023/1/410中国石油集团经济技术研究中心Bechtel公司采用超短半径分支水平井技术取得了显加拿大的多分支井技术

加拿大ToolMaster公司、Shell加拿大公司和FracMaster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。

2023/1/411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ToolMast法国的多分支井技术

在法国的Eschau油田，由Elfaquitain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，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2023/1/412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E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。2023/1/413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，2023/1/414中国石油集团经济技术研究中心英国的多分支井技术

英国石油公司于1996年

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。

2023/1/415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：①完善的分支井筒的连通性；②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；③解决分支井重钻时钻头的进入问题；④分支井系统可适应新的对油井通道完井和修井的要求；⑤钻井液与分支井系统保持一致性；⑥必须能对分支井筒全部或部分隔离，以控制生产流量；⑦系统使用常规的成熟技术。2023/1/416中国石油集团经济技术研究中心多分支井技术的发展趋势

根据分支井目前的应用情况，多分支井的主要类别和级别

1.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。目前世界各国所采用的多分支井主要有下列类型：2023/1/417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

1.多分支井类型2022/1

①叠加式双或三水平分支井：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。2023/1/418中国石油集团经济技术研究中心①叠加式双或三水平分支井：从一个主井眼在不同的层位向同2023/1/419中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2819中国石油集团经济技术研究中心

反向双分支井：从主井眼向两个不同的方向侧钻出两个水平井眼。2023/1/420中国石油集团经济技术研究中心反向双分支井：从主井眼向两个不同的方向侧钻出两个水平2023/1/421中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2821中国石油集团经济技术研究中心

二维双水平分支井（Y形多分支井）：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，由于其形状像一个倒写的“Y”，所以也称Y形多分支井。2023/1/422中国石油集团经济技术研究中心二维双水平分支井（Y形多分支井）：从一个主井眼在同一平面2023/1/423中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2823中国石油集团经济技术研究中心

④二维三水平分支井：从主井眼在同一平面内侧钻出三个水平分支井眼。2023/1/424中国石油集团经济技术研究中心④二维三水平分支井：从主井眼在同一平面内侧钻出三个水平2023/1/425中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2825中国石油集团经济技术研究中心⑤二维移位（offset）四分支水平井：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。2023/1/426中国石油集团经济技术研究中心⑤二维移位（offset）四分支水平井：是先钻一水平井眼2023/1/427中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2827中国石油集团经济技术研究中心

⑥二维反相四水平分支井（鱼刺形水平分支井）：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。2023/1/428中国石油集团经济技术研究中心⑥二维反相四水平分支井（鱼刺形水平分支井）：是先钻一个2023/1/429中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2829中国石油集团经济技术研究中心

⑦叠加/定向三分支水平井（U形井）：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。2023/1/430中国石油集团经济技术研究中心⑦叠加/定向三分支水平井（U形井）：是先钻一水平或定向2023/1/431中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2831中国石油集团经济技术研究中心

⑧辐射状四分支水平井：是从一个主井眼向不同方向和不同的层位侧钻出4个水平或定向井眼。2023/1/432中国石油集团经济技术研究中心⑧辐射状四分支水平井：是从一个主井眼向不同方向和不同2023/1/433中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2833中国石油集团经济技术研究中心

⑨由垂直主井眼侧钻的辐射状三分支井：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。2023/1/434中国石油集团经济技术研究中心⑨由垂直主井眼侧钻的辐射状三分支井：主要特点是保留了2023/1/435中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2835中国石油集团经济技术研究中心

⑩叠加辐射状四分支井：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。2023/1/436中国石油集团经济技术研究中心⑩叠加辐射状四分支井：是在不同的层位从垂直主井眼分别侧2023/1/437中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2837中国石油集团经济技术研究中心

多分支井按造斜半径分为四类：①长半径分支井；②中半径分支井；③短半径分支井；④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。多分支井按井眼轨迹分为四类：①主井筒为直井的双分支井；②主井筒为直井的三分支井；③主井筒为水平井的三分支井；④主井筒为水平井的梳齿状分支井。2023/1/438中国石油集团经济技术研究中心多分支井按造斜半径分为四类：①长半径分支井；②中半径分

多分支井的整体几何形状可分为三类：平面型（指在水平面上）、层叠型（指在垂直平面上）和层叠平面型。对于复杂的构型可给一个形象名词加以描述，如“鱼脊型”（如鱼骨状形）、“星型”、“Y字型”、“鸡爪型”、“鱼尾纹型”等。其命名方法是：井眼几何形态加分支井筒数量。如层叠式三筒分支水平井、平面式反向双筒分支水平井等。2023/1/439中国石油集团经济技术研究中心多分支井的整体几何形状可分为三类：平面型（指在水平面上）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、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（TechnologyAdvancmentMultiLaterals）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。

2023/1/440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。2023/1/441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。2023/1/442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2023/1/443中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2843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-offliner），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。2023/1/444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泥，分支井裸眼

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。2023/1/445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

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，而且还可以进入下部生产井段。2023/1/446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2023/1/447中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2847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。2023/1/448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2023/1/449中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2849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。2023/1/450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。2023/1/451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，但是在全世界范围内的多分支井完井中已获成功。

2023/1/452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2023/1/453中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2853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。2023/1/454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2023/1/455中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2855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：①无金属碎屑；②风险性小；③施工简单；④施工顺序从上到下。2023/1/456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2023/1/457中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2857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。2023/1/458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2023/1/459中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2859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：①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；②低渗透率非均质地层；③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；④可以应用于高粘度油藏和水淹层、天然沥青油藏2023/1/460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、⑤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。⑥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。⑦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。⑧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。2023/1/461中国石油集团经济技术研究中心⑤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

⑨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。⑩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。⑾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。2023/1/462中国石油集团经济技术研究中心⑨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：2023/1/463中国石油集团经济技术研究中心多分支井设计方法

多分支井利用的是定向井和水平井钻

①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。

②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。2023/1/464中国石油集团经济技术研究中心①多学科工作组法：经验表明，一旦油层或井场选定后，在油井

③选择完井系统：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；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。2023/1/465中国石油集团经济技术研究中心③选择完井系统：一旦选定用多分支井钻井方法钻井后，就必

④技术问题：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，。2023/1/466中国石油集团经济技术研究中心④技术问题：大多数多分支井在用下套管和回接方式与主井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10o～20o/30m。如果设计是垂直井段下开窗短节，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。2023/1/467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

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，这样可沿井筒低边进行侧钻，工艺较简便。2023/1/468中国石油集团经济技术研究中心多分支井的设计原则

适合开采单一油藏的分支井：对

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30～8Om）贯穿生产层整个厚度。2023/1/469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，最大限度地降低MWD钻铤接头以及井下马达的弯曲应力。2023/1/470中国石油集团经济技术研究中心多分支井的设计原则

钻柱设计原则：最大限度地降低钻井液设计原则：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。2023/1/471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

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、尾管完井和回接完井管柱完井。设计原则为：①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。②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％。③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。④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。⑤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。2023/1/472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，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。2023/1/473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，以保护产钻机设计原则：①大钩负荷和套管性能；②泥浆泵功率（供清洗井筒和驱动井下工具用）；③钻台底座高度应适合特殊设备的要求（如旋转防喷器）；④柴油机--电驱动（供泵和转盘操作）；⑤前人钻井的经验。2023/1/474中国石油集团经济技术研究中心钻机设计原则：①大钩负荷和套管性能；②泥浆泵功率（供清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。2023/1/475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

要根据三维油藏模型来设计井眼在一口多分支井中，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。。2023/1/476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。2023/1/477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

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。2023/1/478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，

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。2023/1/479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。2023/1/480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

在多分支井钻井过程中，出现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。2023/1/481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

钻井液的流变性：要求在钻井液体系

1.低密度、高油水比的油基钻井液：由于产层可能是枯竭层，所以必须采用最低钻井液密度。由于不能奢望通过射孔来穿透损害层，所以要把滤失侵入控制到最低程度。在投产前，第一口水平分支井眼要闲置一段时间，所以不需要良好的热稳定性泥饼，但也需要在不用机械清除方法的情况下就能清除这些泥饼。在考虑了上述问题之后，英国阿科公司决定在北海的Pickerill油田打多分支井时使用低密度、高油水比的油基钻井液，每桶钻井液中含60磅大理石桥堵剂，但不加粗纤维等堵漏剂。这口多分支井完井后增加了2.8亿方的天然气可采储量，产量达57万方。2023/1/482中国石油集团经济技术研究中心钻井液体系

1.低密度、高油水比的油基钻井

2.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。2023/1/483中国石油集团经济技术研究中心2.打开油层钻井液：打开油层钻井液是近年来从各种钻井液

多分支井的钻井技术

1.分支井的侧钻方法1.1裸眼侧钻方法

边钻进边造斜分支：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：①在井筒低边先降斜然后再增斜；②直接向下划眼，然后再造斜；③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；④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。2023/1/484中国石油集团经济技术研究中心多分支井的钻井技术

1.分支井的侧钻方法2022/1

2.预先使井筒偏斜直接分支：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。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。2023/1/485中国石油集团经济技术研究中心2.预先使井筒偏斜直接分支：在钻进分支井筒之前，借助于

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。2023/1/486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。

（3）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。2023/1/487中国石油集团经济技术研究中心（3）利用插入式斜向器侧钻分支井眼2022/12/288

（4）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：①金属水力--机械塞，这个方法最普通，速度最快，而且最经济；②用小碎石、砾石、砂子或粘性物质充填井。2023/1/488中国石油集团经济技术研究中心（4）建立人工井底2022/12/2888中国石油集团经

1.2.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。2023/1/489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钻分支井眼2022/12

段铣所用的工具为膨胀型铣刀，其典型的井底钻具组合包括带稳定器的段铣刀、导向铣刀、喷嘴短节、钻头短节、钻铤、震击器和加重钻杆。所用铣刀为一种水力作用工具，用以切除整个套管环。下井前用钢丝绳把铣刀捆住，铣刀下到预定位置后，先用泵压打开铣刀，由钻杆驱动铣刀切割套管。一旦铣穿套管，给铣刀施加钻压，就可开始铣割套管。段铣是最常用的一种磨铣技术，通过转盘钻进和动力水龙头两种方式可完成这种作业，对于5-1/2in以下套管的井，推荐使用动力水龙头，以免段铣扭矩超过钻柱的强度。

2023/1/490中国石油集团经济技术研究中心段铣所用的工具为膨胀型铣刀，其典型的井底钻具组合包括带

在老井内使用开窗磨铣技术进行侧钻可减少起下钻次数，还可以降低需要磨铣掉的金属量，也减少了井内需要排除的金属屑量，其基本方法为：用钢缆下入一个改型的永久性封隔器，确定封隔器的导向键方位，从而可以在斜向器下井之前就定好方位；在封隔器内下入并锚定一个永久性套管斜向器；首先使用一个起步磨铣器，然后下入一个特殊设计的金刚石快速磨铣具和椭圆形铣具来完成开窗工作，再用几个铣具扩铣并延长所开的窗口，最后用常规的钻具继续钻进。2023/1/491中国石油集团经济技术研究中心在老井内使用开窗磨铣技术进行侧钻可减少起下钻次数，还可以

多分支井的造斜工具

1.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7°～9°），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。2023/1/492中国石油集团经济技术研究中心多分支井的造斜工具

1.可回收式带封隔器的斜向器

2.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。2023/1/493中国石油集团经济技术研究中心2.可回收式底部移动斜向器2022/12/2893中3.可回收接箍触发式斜向器

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。2023/1/494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2022/12/2894中（三）多分支井钻井系统

1.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。2023/1/495中国石油集团经济技术研究中心（三）多分支井钻井系统

1.井下分离系统2022/1

2.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。2023/1/496中国石油集团经济技术研究中心2.预开窗多分支井钻井系统2022/12/2896中2023/1/497中国石油集团经济技术研究中心2022/12/2897中国石油集团经济技术研究中心

3.分支井段回接系统（LTBS）由Sperry-Sun钻井公司开发了一套分支井段回接系统（LTBS）。LTBS主要包括套管开窗接头、可回收式导斜器、分支井衬管悬挂器及下送工具等四个部分。利用LTBS，可采用常规定向井工艺钻出分支井段，实现分支井衬管与主井筒油层套管的回接，并可对分支井衬管进行注水泥固井，保证以后可以重新进入分支井眼内作业。采用分支井段回接系统（LTBS）技术进行分支衬管的回接，包括从筒眼的钻井、下套管固井，到一个分支井的钻井及下衬管悬挂以及与主井筒油层套管的回接，然后钻下一个分支井眼，其钻井工艺过程如下。2023/1/498中国石油集团经济技术研究中心3.分支井段回接系统（LTBS）2022/12/2

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。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。2023/1/499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，2023/1/4100中国石油集团经济技术研究中心2022/12/28100中国石油集团经济技术研究中心多分支井完井技术

（一）多分支井完井要求

多分支井的合理完井方式应力求满足以下要求：①油气层和井筒之间保持最佳的连接条件，油、气层所受的损害最小；②油气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油气入井的阻力最小；③应能有效地封隔油气水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰；④应能有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；⑤应具备进行分层注水、注气、压裂、酸化等增产措施以及便于人工举升和井下作业等条件；⑥稠油开采能达到注蒸汽热采的要求；⑦施工工艺简单，成本较低。对于多分支井来说，应对以下五个因素应予特别注意：2023/1/4101中国石油集团经济技术研究中心多分支井完井技术

（一）多分支井完井要求20

1.油藏适配性：多分支井系统的目标是以最小的钻井和完井费用去获得油藏的最大产量。这可通过以下两个途径之一来实现：①多分支井可由位于单一产层内所有生产井构成，这一方法可以使用最优化的泄油方法，暴露更多的裂缝，并减小由于压降而产生水或气锥的概率；②多分支井也可由位于各分离产层内的生产井构成，这一方法可以开采边缘油藏，而用其他方法不能经济地完成。在大多数情况下，多分支井的建井费用比单一直井或水平井的建井费用更高些。经济效益的获取主要来自增加产量或储量。要保证此效益的关键是对储层力学应有透彻的认识和了解，并利用这些知识，根据储层特性设计多分支井的完井方法。2023/1/4102中国石油集团经济技术研究中心1.油藏适配性：2022/12/28102中国2.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。2023/1/4103中国石油集团经济技术研究中心2.分支井造斜点处的地层特性2022/12/2810

3.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。2023/1/4104中国石油集团经济技术研究中心3.造斜点的压力2022/12/28104中国石油集4.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。2023/1/4105中国石油集团经济技术研究中心4.生产机理2022/12/28105中国石油集团

5.重返井眼能力当设计多分支井完井方法时，要考虑在将来修井时，可能需要重返一个或多个生产井眼。当然，不考虑重返，设计分支井系统要容易得多。然而，即使是最佳的油井，通常也要进行定期的洗井或采取增产措施，这就需要重返井眼。目前重返分支井的应用方案，已有一些先进的复杂设计，它可以有选择地贯穿管道重返人所有的生产井。2023/1/4106中国石油集团经济技术研究中心5.重返井眼能力2022/12/28106中国石油集多分支井完井系统及密封控制

哈里伯顿公司的1000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。2023/1/4107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

哈里伯顿公司的1000型分支

哈里伯顿公司的2000型分支井完井系统：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，使分支井眼未能得到有效防护。2023/1/4108中国石油集团经济技术研究中心哈里伯顿公司的2000型分支井完井系统：该系统可对分

哈里伯顿公司的3000型分支井完井系统：高级的多分支井系统的某些特性很关键：①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。②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。③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。④分支能力。提供从普通井筒中完成分支井眼的任务。⑤灵活性。该系统可用于新的完井方式，并能进行修井作业。⑥衬管固井相容性。该系统可完成对衬管的固井作业。⑦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，如进行砂控作业。⑧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。⑧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。2023/1/4109中国石油集团经济技术研究中心哈里伯顿公司的3000型分支井完井系统：高级的多分支井系2.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：①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；②连接处具有更大的机械强度；③在连接处形成真正的机械和液压密封；④配备智能完井系统，以便遥控主井筒或分支井眼的注、采情况。2023/1/4110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

在多分支井中，实

侧向进入短节（LEN）系统：这是最简单的完井方式之一。侧向进入短节位于连接处，由三部分组成：带有密封孔和定位装置的坐放短节、窗口短节和下密封孔短节。下井时，它跨放在两个封隔器之间的窗口连接处，这样就可以进行各种作业。它具有以下特点：①安装一个转向器就能使各种作业工具通过主井筒进入分支井眼；②用一个分隔套隔离或抑制分支井眼的产量；③封隔来自较低层位或分支层位的液流；④侧向进入短节凭借其较大的外径帮助防止套管侧向移人主井筒。侧向进人短节的主要缺点是连接处缺乏液压整体性。2023/1/4111中国石油集团经济技术研究中心侧向进入短节（LEN）系统：这是最简单的完井方式之一。

选择性侧钻工具（SRT）：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：①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；②根据设计，该系统能一次下入井内，以节省钻井时间；③采用3个密封装置，使连接处的额定压力可以达到35.155Mpa；④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；⑤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置一个双管生产封隔器。2023/1/4112中国石油集团经济技术研究中心选择性侧钻工具（SRT）：这种工具允许在分支井中进行混采

侧向密封及控制系统：与选择性侧钻工具相比，该系统具有以下几个优点：①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；②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；③可以调整其内径，以便下入转向器系统，进行修井作业；④采用3个密封装置使连接处的额定压力可以达到17.58MPa。2023/1/4113中国石油集团经济技术研究中心侧向密封及控制系统：与选择性侧钻工具相比，该系统具有以下

多分支井完井方法

多分支水平井完井方法包括：裸眼完井、割缝衬管完井和侧向系统回接完井。裸眼完井较常见，但易于出现诸如井壁坍塌等问题。割缝衬管完井虽然能够克服这一缺陷，但安装困难。如水平段的岩性较硬可使用裸眼完井或割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平回接系统完井。目前应用的选择性再进入完井技术，不仅具有选择性再进入分支井眼的能力，而且能提供下套管、固井、射孔、酸化和压裂作业的条件，并具有机械连接和压力封隔效果，使油井增产和以后再增产的问题得到最终解决。2023/1/4114中国石油集团经济技术研究中心多分支井完井方法

多分支水平井完井方法包括：裸眼完井

井下套管开窗再进入完井技术：该技术主要包括：①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）；②专用磨铣工具；③复合套管；④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。2023/1/4115中国石油集团经济技术研究中心井下套管开窗再进入完井技术：该技术主要包括：①选择性再进

预开窗选择性再进入完井技术：该技术主要包括：①预铣窗口管总成；②选择性再进入系统；③跨接短接和密封座总成；④旋转头总成。其施工程序包括：①用常规方法钻81/2in主井眼至设计井深；②下主井眼尾管，并坐封；③用31/4钻杆与旋转头相接，转动尾管进行主井眼固井；④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），封隔器坐封前，使定向锁定接头与窗口对好方位；⑤下钻钻6in分支井眼至设计井深；⑥下4－1/4in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；2023/1/4116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：该技术主要包括：①预铣窗口管

⑦下钻探水泥塞，冲洗分支井尾管顶部；⑧起出造斜器，下入转向器；⑨用2-3/8in连续管对分支井进行射孔；⑩在主井眼和分支井眼的结合部装一跨接短接；⑾下入2-3/8in连续管，对分支井进行酸化压裂和洗井；⑿洗井后，起出转向器和跨接短接；⒀对主井眼射孔和上增产措施，并在酸化、压裂前下入并装好高压套筒，以密封分支井井眼的窗口；⒁主井眼压裂洗井后，起出高压套筒，最后两个分支井混合投产；⒂如果两分支井需要分采，可通过主井眼尾管中的旋转头，实施油管回接来实现。2023/1/4117中国石油集团经济技术研究中心⑦下钻探水泥塞，冲洗分支井尾管顶部；⑧起出造斜器，下入转

多分支井钻井技术赵忠举2023/1/4118中国石油集团经济技术研究中心多分支井钻井技术赵忠举2022/12/281中国石油集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。2023/1/4119中国石油集团经济技术研究中心世界钻多分支井情况

据美国HIS能源集团统计，到1

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。2023/1/4120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

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。2023/1/4121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)

前苏联