完井技术国内外发展现状分析

完井技术国内外发展现状分析

第1章前言

1.1 现代完井技术发展现状

完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。完井设计水平的高低和完井施工质量的优劣,对油气井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性的影响。

近十多年来,国内外完井均有了较快发展,并已发展成为独立的学科。除常规井完井技术日益完善外,其他特殊井完井也得到了很大发展,如水平井完井、复杂地质条件下的完井、小井眼完井、分支井完井、深井超深井完井、现代智能完井、膨胀管完井等。国内在完井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,完井技术还有很大差距,特别是在不同储层选择合适的完井方式、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井,从而影响了油气井的产量及经济效益。

1.2 本文的主要研究内容

1．查阅现代完井技术方面的文献，对各种完井技术现状进行综合性分析：

(1)射孔完井技术；

(2)割缝衬管完井技术；

(3)砾石充填完井技术；

(4)膨胀管完井技术；

(5)封隔器完井技术；

(6)智能完井技术。

2. 调研国内外最新完井技术现状，重点分析国内外现代完井技术现状、最新进展、应用成果以及发展趋势等,并对国内完井技术方案实施的可行性和完井技术的研究方向作初步预测和探讨。

第2章常规完井技术

完井方式的选择主要是针对单井而言。虽单井属于同一油藏类型，但是所处构造位置不同，所选定的完井方式也不尽相同，如油藏有气顶、底水，若采用裸眼完成，技术套管则应将气顶封隔住，再钻开油层，而不钻开底水层。若采用射孔完成，则应避射气顶和底水。又如油藏有边水，套管射孔完成时，油田开发要充分利用边水驱动作用，避射开油水过渡带。下面主要介绍常用的几种常规完井方式[1]。

2.1 裸眼完井技术

裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式三种。

先期裸眼完井方式（如图2-1）是钻头钻至油层顶界附近后，下套管柱水泥固井。水泥浆上返至预定设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井身完井。

复合型完井方式（如图2-2）是指适合于裸眼完井的厚油层，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段。

后期裸眼完井方式（如图2-3）是不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。固井时，为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层，通常在油层段垫砂或者换入低失水、高粘度的钻井液，以防水泥浆下沉。

图2-1 先期裸眼完井示意图

1—表层套管 2—生产套管 3—水泥环

4—裸眼井壁 5—油层

图2-2 复合型完井方式示意图

1—表层套管 2－生产套管 3－水泥环 4－气顶

5－射孔井眼 6－油层 7－裸眼井壁

图2-3 后期裸眼完井示意图

1－表层套管 2－生产套管 3－水泥环

4－套管外封隔器 5－井眼 6－油层

2.2 射孔完井技术

射孔完井是国内外最广泛和最主要的使用的一种完井方式，包括套管射孔完井和尾管射孔完井[2]。

套管射孔完井（如图2-4）是钻穿油层直至设计井身，然后下生产套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层至某一深度，建立起油流的通道。

图2-4 套管射孔完井示意图

1－表层套管 2－生产套管 3－水泥环

4－射孔孔眼 5－油层

尾管射孔完井（如图2-5）是在钻头钻至油层顶界后，下套管柱水泥固井，然后用一小级钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在套管上，再对尾管注水泥固井，然后射孔。

图2-5 尾管射孔完井示意图

1－水泥环 2－悬挂器 3－表层套管 4－生产套管；

5－尾管 6－射孔孔眼 7－油层

应针对油气藏地质特征、流体特征、油气井类型（直井、定向井或水平井）选择与之相应的射孔工艺技术，目前主要运用的射孔工艺主要有以下几种：

(1)电缆输送套管枪射孔工艺（WCP）

按采用的射孔压差和井口密封方法可以分以下三种方式。

①电缆输送套管枪正压射孔工艺。

射孔前用高密度射孔液压井，造成井底压力高于地层压力。在井口敞开的情况下，利用电缆下入射孔枪。通过接在电缆上的磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下枪深度，对准层位，在正压差下对油、气层部位进行射孔。起出射孔枪后，下油管并接好井口，进行替喷、抽汲或气举等进行诱喷，以使油气井投产。

正压射孔具有施工简单，成本低和高孔密、深穿透的优点，但正压会是射孔

也的固相和液相侵入储层而导致较严重的储层伤害。

②电缆输送套管枪负压射孔工艺。

这种射孔工艺基本上与电缆输送正压射孔工艺相同，只是射孔前将井筒液面降低到一定深度，已建立适当的负压。这种工艺主要用于中、低压薄油藏。

③电缆输送套管枪带压施工射孔工艺。

与上述两种工艺不同的是井口是封闭的，可以实现大直径电缆枪负压射孔，避免了正压射孔可能给油层带来的严重伤害，主要用于常压和高压油藏。该工艺的关键是井口电缆的动密封和高压放喷系统设备配套，结合电缆射孔分级点火技术，可减少防喷系统的拆卸，从而降低劳动强度，提高作业效率。

(2)油管输送射孔工艺（TCP）

油管输送射孔工艺是利用油管将射孔枪下入油层部位射孔。有关下部连有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管内只有部分液柱造成射孔负压。通过地面投棒引爆、压力或压差式引爆或电缆湿式引爆等各种方式使射孔弹爆炸而一次全部射完油气层。如图2-6是典型的TCP施工管柱。

图2-6 TCP管柱示意图

油管输送射孔具有高孔密、深穿透的优点，负压值高，易于解除射孔对储层的伤害。

近年来，国外针对高温深井的特殊情况有开发了新的油管和电缆输送系统（TWC），该系统综合了WCP和TCP的优点，既能实现高孔密、深穿透负压射孔，有满足了一些高温深井的特殊要求。TWC系统的高性能射孔枪是通过油管传输到设计油管深度，当井准备投产时，下入电缆，将连接在油管下端的射孔枪解锁，然后通过电缆将射孔枪传送到预射层位，利用坐封工具将射孔枪锚定在尾管上，然后取出电缆和坐封工具，通过油管加压延迟引爆射孔。图2-7是TWC工艺工程简图，自动丢枪后即可转入正常生产。