[发明专利]海域天然气水合物钻采用多分支井分支机构及建井方法

说明书

本发明公开了一种海域天然气水合物钻采用多分支井分支机构及建井方法，其中，该分支机构包括主井套筒、固设于主井套筒内的中心筒、固设于主井套筒内并由主井套筒第二端伸出的至少两根分支井套筒、套设于中心筒内的短节筒、与短节筒第二端连接的长节筒、以及连接于长节筒第二端的扶正器，主井套筒第一端内固设有用于固定中心筒和至少两根分支井套筒的上固定板，主井套筒第二端内固设有用于固定中心筒和至少两根分支井套筒的下固定板，短节筒与中心筒之间通过第一剪切销钉连接，短节筒与长节筒之间通过第二剪切销钉连接，扶正器上与分支井套筒相对应位置处设有为分支井套筒弯曲进行导向的导向槽，扶正器上位于导向槽两侧设有导向翼板。

技术领域

本发明涉及海域天然气水合物钻采领域，更具体地说，涉及一种海域天然气水合物钻采用多分支井分支机构及建井方法。

背景技术

我国海域天然气水合物分布广泛，资源量大，是常规、非常规石油天然气等化石燃料最有可能的接替能源。目前，我国已开展了两次海域天然气水合物的试采，2017年第一次试采采用直井井型，2019年中国地质调查局率先在南海采用水平井井型进行水合物试采，创造了“产气总量、日均产气量”的世界纪录，但是由于储层暴露面积有限，单井产能还不能满足商业开发条件。在借鉴陆地致密油气、稠油及煤层气开发经验基础上，采用多分支井井型开采海域天然气水合物，在一个主井眼中再钻1个或以上分支井眼将数倍增大储层暴露面积，数倍提高单井产能，同时降低开发成本，是提高天然气水合物单井产能的有效途径。另一方面，海域天然气水合物一般分布在水深800m以深，泥线以下300m以浅区域内，储层及上覆地层一般没有胶结成岩，地层承压能力低、开采过程中地层强度不断降低，常规侧钻分支井眼可能会在侧钻点处发生井壁坍塌失稳，从而导致钻井事故。因此需要设计针对海域天然气水合物多分支井高效开发的多分支机构，在提高多分支井单井产能的基础上提高分支井眼处的机械强度，保障生产井筒的力学完整性、水力密封性及后续完井修井工具的可重入能力。

多分支井是从一口主井眼中钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼，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，分支井眼也可以是定向井或水平井，多分支井又称为多底井。与普通直井、定向井和水平井相比，多分支井具有增大油气藏暴露面积，提高泄油效率，改善油气流动剖面，降低流动阻力；减少直井段的建井费用和风险，减少钻机搬迁次数，充分利用海上平台井口槽，降低建井成本，增加经济效益。多分支井的关键核心技术是实现分支井眼与主井眼在分支井口处的力学完整性、水力密封性及分支井眼的可重入性。

目前，大部分分支井是先完成主井眼和分支井眼钻进后，再下多分支完井机构处理侧钻点处主井眼与分支井眼的力学完整和水力密封。多分支井分支井口处一般采用的预开孔套管、套管回接及套管开窗侧钻等，分支井眼处连接方式为多管的搭接方式，这种搭接技术具有一定的力学强度，但是不能保证分支井眼处的水力密封性。因此目前的多分支井成井以后分支井眼处也是整个分支井中最弱的部分。

考虑到海域天然气水合物储层埋藏浅，现有的三开井身结构且生产套管不固井对生产井筒的井筒完整性要求高，必须要满足水力密封性才能确保降压开采的顺利开展；海域天然气水合物降压开采过程中未固结地层强度不断减弱，在地应力及上覆地层压力作用下井壁变形加剧，现有分支井多分支机构的力学强度难以满足力学完整性要求。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种海域天然气水合物钻采用多分支井分支机构及建井方法。