本文以中国目前发现并投入开发的规模最大的致密砂岩气藏苏里格气藏为例,开展致密砂岩气藏分支水平井钻完井关键技术研究。苏里格气田属于典型的低压、低渗、低丰度,强非均质性透镜体多层叠置致密砂岩气藏。单井产量和控制储量低,难以实现致密砂岩气储量的规模有效动用,成为长期困扰苏里格气田规模开发的核心问题。通过对苏里格气田地质、油藏、钻完井工程等资料的深入剖析,找出了制约苏里格气田单井产能的主要技术瓶颈问题:①主力砂体钻遇率低,单井控制储量低;②储层保护效果不够理想,难以揭示气井的原始产能;③非富集区无自然产能,增产效果不理想。对于富集区,分支水平井技术配合良好的储层保护技术,即可有效揭示原始产能;对于非富集区块,配合水平段裸眼压裂改造的分支水平井钻完井技术是其获得经济产能的最具潜力的技术体系,因此有必要开展适用于苏里格气田的分支水平井配套技术研究。(1)通过比较研究和系统分析,优化了适合于苏里格气田特殊钻完井工程地质环境的井身结构和井眼剖面,以及分支井侧钻和重入技术,并研制了可控扶正器和可打捞式斜向器等配套工具。(2)分别针对“双石层”及煤层段、分支连接处的井壁稳定问题开展了井壁失稳机理研究,并完成相关理论模型的建立。开发了强抑制双钾盐防塌聚合物钻井液体系,解决了“双石层”及煤层段的井壁垮塌问题,同时开发了能够提高分支连接处地层承压能力的窗口密封液体系。(3)建立了考虑井筒的变质量管流和近井地层渗流的分支水平井筒耦合流动模型,以及起下钻井筒压力瞬态波动数学模型,开展了分支水平井井筒流动规律。(4)通过系统的室内实验和理论研究,弄清了引起储层伤害的主要因素,进而开发出能够有效保护储层的油溶液态软暂堵钻完井液体系。基本解决了低渗致密砂岩的储层保护问题。(5)苏里格分支水平井采用二开井身结构,要求长裸眼段一次上返固井,需考虑套管的摩阻问题和水泥浆的防气窜特性,为此开发了 GSJ防气窜水泥浆体系,并研制了刚性螺旋滚柱扶正器等配套固井工具。(6)优选并实验了适合于苏里格气田的分支水平井完井系统;针对储层改造问题,优化了压裂裂缝参数,研制了全套的裸眼分段压裂改造工具,并开发了低伤害低摩阻的压裂液体系。(7)在苏里格气田桃7区块开展了两口井的分支水平井配套技术现场应用试验,结果表明,目前的这套技术体系核心技术有效可靠,与常规钻井相比体现出突出的技术和经济优势,初步满足苏里格致密砂岩气储层对提高单井产量和控制储量的要求。