现代完井工程及技术
完井工程技术概述
具备分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件
满足特殊油藏开采需求，如稠油油藏蒸汽吞吐和蒸汽驱的要求 油井开采后期具备侧钻定向井及修井生产的条件 施工工艺尽可能简便，成本尽可能低
二、完井工程概述、现状与趋势 （一）概述
目前常规完井方式主要有三大类：
裸眼完井 先期裸眼 后期裸眼
目前，特殊结构井技术已在国 内外各大油田中得到了较大范围内 的应用，在油气田的勘探开发中发 挥着越来越重要的作用。
特殊结构井是为满足复杂油气藏勘探开发需要，在常规直井
钻井技术基础上发展起来的，具有特殊井眼轨迹或井身结构的油气 井。主要包括各类定向井、丛式井、水平井和鱼骨分支井等。
控 制 井 眼 轨 迹 增 加 井 眼 数 量
（一）概述
割缝衬管完井方式(1)
割缝衬管完井方式(2)
二、完井工程概述、现状与趋势 （二）现状
国外完井技术的研究起步 早，发展快，通过多年的发 展，在完井工艺技术方面有 许多成熟配套的的技术，并 不断开发出经济实用的新工 艺、新工具。
二、完井工程概述、现状与趋势
1、小井眼完井技术
（二）现状
井眼内下入的套管尺寸和层数受限，
合理的完井方法应该满足的要求
油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小
油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，且渗流阻力最小 可有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰 应能有效地控制油层出砂，防止井壁垮塌，确保油井长期生产
二、完井工程概述、现状与趋势 （一）概述
A 降低流体损失到最小程度 优 B 减少地层损害 点 C 改善油气井产能
国外欠平衡钻井的完井方式
完井工程
式中：
t1——自喷阶段从生产优化目的出发的油套管尺寸
t2——所选人工举升方式下所获得的油套管尺寸
t3——满足增产措施要求的油套管尺寸 t4——其它特殊工艺要求的油套管尺寸
完井管柱--油管及生产套管的选定
采油井油套管尺寸
稠油开采井油、套管尺寸
= max{Tt1，Tt2，Tt3}
式中：
Tt1——所选人工举升方式下所获得的油套管尺寸
胶结牢固
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完井方式选择-砂岩油气藏
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低压低渗或高压低渗 胶结牢固 低压高渗或高压高渗
有气顶
无气顶
有气顶
无气顶
有底水
无底水
有底水
无底水
有底水
无底水
有底水
无底水
射开产层 中部1/3层 段的射孔 完井
射开产层底 部2/3层段 的射孔完井
射开产层上 部2/3层段的 射孔完井
射开产层 全段的射 孔完井
完井方式选择-水平井完井方式
射孔完井方式 裸眼完井方式
割缝衬管完井方式 井的完善系数高
产量高 ECP割缝衬管完井 污染易消除 砾石充填完井方式
岩石强度不高时， 生产中会有井壁坍 塌
完井方式选择-水平井完井方式
射孔完井方式 裸眼完井方式
割缝衬管完井方式
ECP割缝衬管完井 能应用于各种半径水平井
主要是裸眼及其变种的完井方式
主要是用水泥封固油层的完井，可在封固后 选择性地射开某些层段 2.
完井方式选择-水平井完井方式
射孔完井方式 裸眼完井方式
对地层封隔良好
割缝衬管完井方式
能采取各种增产措 ECP割缝衬管完井
钻完井工程技术
钻完井工程技术
1、取心技术措施：取心工具必须按照使用说明认真检查，钻头水眼畅通，齿刃完好，工具内筒运转灵活，岩心爪无变形，弹性好，工具螺纹完好，不合格工具严禁下入井内。
2、取心操作要求：取心过程中严格执行取心操作要求，下钻操作平稳，杜绝猛刹、猛放，控制下放速度，严防顿钻，钻头距井底一个单根深度时，开泵循环清洁井底。
3、钻井技术措施：配套升级钻井泵、循环系统、高频固控设备，实现强化参数钻井；推广应用大扭矩螺杆钻具、射流冲击器、机械式旋冲工具、低压耗水力振荡器等提速工具；试验控压循环排气技术，解决钻遇高压裂缝性气层时循环排气时间过长的问题；攻关超长水平段快速钻井技术、“一趟钻”钻井提速技术，储备立体井网分支井安全成井技术；攻关油基钻井液堵漏技术，提高堵漏时效和成功率，储备合成基超润滑钻井液技术。
现代完井工程概述
现代完井工程
概述
要将埋藏在地下的石油和天然气开采到地面， 一般需要经历三个过程：
第一是如何建立从地面至地下储集层之间的连接通 道，即钻井工程（包括固井工程）；
第二是如何使储藏在地层孔隙、裂缝中的石油和天 然气，沿复杂的油气层孔隙网或裂缝网，有效地流入井底， 即合理开发油田 油藏开发工程；
完井方式
及工程要求
岩性坚硬，硬质砂岩
地 疏松砂岩 质 纵向裂缝发育地层
特 水平裂缝发育地层 征 产层中有易塌粘土或水的夹层
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现代完井工程设计的基本程序
油藏类型及储量预测分析； 流体特性及储层物性分析； 完井方法及生产方式确定； 从钻井、录井、测试、固井、射孔到投产的成套设计； 生产方式及总计产率估算； 累计成本与总经济收益； 投入资金与偿还周期； 风险分析 。
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现代完井工程的理论支柱
工程力学、工程化学 工程流体力学、渗流力学 油田地质、石油工程
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现代完井工程基础
完井工程基础：指与完井有关的油田地质、油藏 工程和采油工程技术。
油田地质和油藏工程：包括油藏类型、渗流特征、 岩性和流体性质。
采油工程技术：包括井别、开采方式、开采及改 造措施。
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完井方式选择和完井工程设计的依据
1、油田地质和油藏工程依据 油藏类型：储渗特性(孔隙型、裂缝型、裂缝孔隙型、孔隙裂
配合数等。
X-衍射：确定粘土矿物的基本性质、类型、绝对及相对含量等。 电镜扫描：敏感矿物产状分布，孔隙形状、喉道大小及分布，颗
粒表层和喉道壁结构，外来物接触后，喉道的变化(堵塞情况等)。
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3、地应力
井壁岩石的应力状态：
井壁岩石所受的最大张应力是否超过岩石的抗张强度，而发生 张性破坏，导致骨架砂产生。（这是油井是否出砂的内因）
现代完井工程
《现代完井工程》学号：2007010038 姓名：方世跃学院：能源学院导师：王洪辉攻读学位：博士年级：2007级完井工程（Well Completion）,过去都认为是钻井工程的最后一套工序，在1997年我国首次向世界石油工业提出完井工程的新概念，其中包括完井工程的定义、内容、工程系统以及完井工程与钻井工程及采油工程的关系，真正建立起现代完井工程系统。
所谓完井工程是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，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[1]。
完井工程的工程目的主要为：1、尽可能减少对储集层的伤害，保护储量，使油气层自然产能能更好发挥2、提供必要条件调节生产压差，从而提高单井产量3、有利于提高储量的动用程度4、为采用不同的采油工艺技术措施提供必要的条件5、有利于保护套管、油管，减少井下作业工作量，延长油气井寿命6、近期与远期结合，尽可能做到最低的投资和最少的操作费用，有利于提高综合经济效益。
完井工程系统内容主要有：岩心分析及敏感性评价、钻井液选择、完井方式与方法、油管及生产套管尺寸的选定、生产套管设计依据、注水泥设计依据、固井质量评价、射孔及完井液选择、完井的试井评价、完井生产管柱、投产措施等。
限于篇幅的原因，本文只论述水平井完井的部分关键技术问题。
一、钻井液近两年来，国外泥浆技术发展较快。
有些研究有新的突破，还研制出一些新型泥浆。
解决了一些过去难以解决的钻井问题，降低了钻井成本，提高了钻井效率。
分3个方面介绍一下近两年来泥浆技术的新进展。
1、水平井泥浆技术发展较快[2]（1）生物聚合物泥浆近年来水平井已成为全世界石油工业界公认的一次革命。
水平井的钻井数量猛增。
随着水平井的发展，也遇到了与泥浆有关的问题。
例如，用普通钻井液打水平井时会发生井眼清洁不充分，润滑性差和地层损害等问题。
为解决这些问题，Kelco油田集团研制成功了一种天然聚合物泥浆。
现代完井基础
现代完井基础第一章完井工程基础完井工程是从钻开油层到固井、完井,直至投产的一项系统工程.完井工程基础是指与完井有关的油田地质和油藏工程以及采油工程技术。
其中油田地质和油藏工程部分包括油藏类型、油藏渗流特征、油藏岩性和油藏流体性质。
这是选择完井方式和防止油层损害的理论依据。
采油工程技术部分是指不同类别的井，如油井、气井、注水井、注气井、注汽井、水平井，不同的开采方式，如多层系同井合采、分层开采、自喷转人工举升开采，油田开发过程所需进行的不同技术措施，如压裂、酸化、防砂、堵水等对选择完井方式，选择套管尺寸和强度，固井水泥返高及耐高温要求诸方面的特殊要求。
第一节油田地质和油藏工程依据一、油气藏类型1、油气层储渗特征按照油气储集空间和流体流动主要通道的不同，可将油藏划分为以下几种类型：（1）孔隙型油藏这类油藏以粒间孔隙为油藏空间和渗流通道，故也称为孔隙性渗流。
砂岩储油层、砾岩储油层、生物碎屑岩储油层均属于此类。
（2）裂缝型油藏这类油藏的裂缝既是主要的储油空间又是渗流通道，称为裂缝性渗流。
可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。
碳酸盐岩储油层、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。
(3) 裂缝孔隙型油藏这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间,以裂缝为主要渗流通道,称为双重介质渗流,其裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低.我国任丘的碳酸盐岩油田,美国的斯普拉柏雷油田均属此类油藏。
（4）孔隙裂缝型油藏这类油藏的粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道，亦称为双重介质渗流,其裂缝发育而延伸不远,油层孔隙度较低。
（5）洞隙型油藏这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。
储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有后生孔隙。
2、油藏几何形态油藏按几何形态可分为块状、层状、透镜体和小断块四类。
（1）块状油藏这类油藏的油层有效厚度大（大于是10m），有气顶、底水，油藏具有统一的水动力系统和良好的连通性，底水具有一定的补给能力。
现代完井技术-完井
（1）4口鱼骨井或鱼刺形的井。 （2）8口三维鸥翅井（反向井）。 （3）10口分支井。 （4）1口分支鱼骨井。 （5）3口分支鸥翅井。 （6）1口三侧向井。
国外分支井钻井技术
据美国HIS能源集团统计，到1999年5月全世界共打多分支井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。据Gardes定向井公司 报道,一口多分支井可以节省18口直井的井场,而产量却能增加20%。多分支井在环境保护方 面的作用与小井眼类似,它可减少钻屑和其他要处置废物的数量,如果用连续管钻井会进一 步减轻对环境的污染。
水平井完井方法
(5)裸眼预充填砾石完井
在裸眼井中进行井下砾石充填，在砾石完全充填到位之前，井眼有可 能坍塌，扶正器有可能被埋置在疏松地层中。 适应的地质条件： ①岩性胶结疏松，出砂严重的中粗、细粒砂岩储层； ②不要求封隔层段的储层； ③热采稠油油藏。
水平井完井方法
(5)裸眼预充填砾石完井 裸眼预充填砾石完井的优点： ①储层不受水泥浆的伤害； ②可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌； ③特别适宜于热采稠油油藏。 裸眼预充填砾石完井的缺点： ①不能实施层段的分隔，因而不可避免有层段之间的窜通； ②无法进行选择性增产增注作业；
Hale Waihona Puke Environmental Applications
In-Situ Remediation
现代完井基础
第一章完井工程基础完井工程是从钻开油层到固井、完井,直至投产的一项系统工程.完井工程基础是指与完井有关的油田地质和油藏工程以及采油工程技术。
其中油田地质和油藏工程部分包括油藏类型、油藏渗流特征、油藏岩性和油藏流体性质。
这是选择完井方式和防止油层损害的理论依据。
采油工程技术部分是指不同类别的井，如油井、气井、注水井、注气井、注汽井、水平井，不同的开采方式，如多层系同井合采、分层开采、自喷转人工举升开采，油田开发过程所需进行的不同技术措施，如压裂、酸化、防砂、堵水等对选择完井方式，选择套管尺寸和强度，固井水泥返高及耐高温要求诸方面的特殊要求。
第一节油田地质和油藏工程依据一、油气藏类型1、油气层储渗特征按照油气储集空间和流体流动主要通道的不同，可将油藏划分为以下几种类型：（1）孔隙型油藏这类油藏以粒间孔隙为油藏空间和渗流通道，故也称为孔隙性渗流。
砂岩储油层、砾岩储油层、生物碎屑岩储油层均属于此类。
（2）裂缝型油藏这类油藏的裂缝既是主要的储油空间又是渗流通道，称为裂缝性渗流。
可能不存在原生孔隙或有孔隙而不连通、不渗透。
碳酸盐岩储油层、泥页岩储油层都可能形成这类油藏。
(3) 裂缝孔隙型油藏这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间,以裂缝为主要渗流通道,称为双重介质渗流,其裂缝往往延伸较远而孔隙渗透率却很低.我国任丘的碳酸盐岩油田,美国的斯普拉柏雷油田均属此类油藏。
（4）孔隙裂缝型油藏这类油藏的粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是渗流通道，亦称为双重介质渗流,其裂缝发育而延伸不远,油层孔隙度较低。
（5）洞隙型油藏这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，又是渗流通道。
储油层均属可溶性盐类沉积层，基本上没有原生孔隙，只有后生孔隙。
2、油藏几何形态油藏按几何形态可分为块状、层状、透镜体和小断块四类。
（1）块状油藏这类油藏的油层有效厚度大（大于是10m），有气顶、底水，油藏具有统一的水动力系统和良好的连通性，底水具有一定的补给能力。
现代完井理论与技术
3）低渗致密砂岩气藏
与常规砂岩油藏的不同点在于储层流体是气
体，由于气体的流动粘滞系数远小于液体的 粘滞系数，一旦液相在近井壁周围形成阻止 储层流体进入井筒的液体屏障（即水锁效 应），储层损害将很难消除。
2.2 特殊地层屏蔽暂堵 保护油气层技术
3、低渗致密砂岩气藏 对这类储层的保护重点是降低水锁效应、 减少钻井液滤液的侵入，即在使用屏蔽暂堵技 术的同时，用表面活性剂降低气-液-固界面的 表面张力，通常亲水型表面活性剂可将表面张 力降到30dyn/cm以下，经过优选和复配后可以 降得更低。
2、钻开油层的完井液
常规措施：根据测井资料、岩心分析、
敏感性评价结果和实践经验选择钻井 液的类型、配方和外加剂，防止钻井 液侵入油气层造成伤害。 特殊措施：屏蔽式暂堵技术，负压 （欠平衡）钻井。
2.1 欠平衡钻井保护油气层要点
1、欠平衡打开产层时，井下钻井液产生的液柱压力小 于地层压力，其主要优点是可以避免钻井液对地层产生 损害。其损害比常规钻井要小得多。但仍然有损害，主 要表现在分子扩散、虹吸效应等造成的损害。 2、由于欠平衡打开产层适应的地质条件有限（主要有 裂缝性碳酸盐岩地层、裂缝性变质岩地层、火山喷发岩 地层、低渗致密砂岩等），所以目前能采用的完井方法 主要有裸眼完井、割缝衬管完井、带ECP的割缝衬管完 井、贯眼套管完井等。
顶水 油层 底水 油层1 层间水 油层2
3、完井方式或方法
选择依据： 2）开发方式：注水开发、注气、注汽、枯竭 式开采 3）井别：油、气生产井、注水井、注气井、 注蒸汽井 4）岩性：砂岩、碳酸盐岩、火山岩、变质岩、 泥岩、页岩等 5）作业措施：压裂、酸化、防砂
3、完井方式或方法
防砂型完井
1、割缝衬管完井（*） 2、绕丝筛管完井 3、裸眼预充填砾石筛管完井 4、裸眼金属纤维筛管完井 5、裸眼烧结陶瓷筛管完井 6、裸眼金属毡筛管完井 7、裸眼井下砾石充填完井 8、裸眼化学固砂 9、衬管外化学固砂 10、裸眼复合材料防砂筛管完井 11、管内下绕丝筛管完井 12、管内预充填砾石筛管完井 13、管内金属纤维筛管完井 14、管内烧结陶瓷筛管完井 15、管内金属毡筛管完井
【现代完井技术】完井技术_分支井和膨胀管完井
双膨胀锥系统工作原理
可膨胀式尾管悬挂器
可膨胀管尾管悬挂器不仅具备悬挂器的 功能，拥有很高的承载能力，而且具有 很高的环形封隔能力，不需要外加封隔 器来提高其封隔能力。
TORXS膨胀式尾管悬挂器
可膨胀式管外封隔器
可膨胀管内涂层技术
合适的摩擦因数，不仅能够降低可膨胀套管内的残余应力，而且 可以不因为超过套管的抗内压强度而导致膨胀过程的失败。
斜器的定向、坐放及套管开窗，如Sperry-Sun公司的RDS系统。 （2）预设窗口
将一个特制的留有窗口的短节接到套管柱中，窗口由易钻的复合 材料组成，下井后用专用工具打开窗口。 （3）裸眼侧钻
运用封隔器及造斜器直接进行裸眼侧钻，或打水泥塞，然后从水 泥塞中造斜，或下裸眼造斜器进行侧钻。 （4）井下分支系统（Down hole Splitter System） 集侧钻、完井于一体的多用途系统。它便于在主、分井眼钻出后 安装回接完井管柱。下图为胜利油田采用的定向回接系统。
(2) 封隔缩径、坍塌、井漏或高压层
2、套管修补作业
3、完井衬管膨胀
膨胀割缝衬管或筛管用于更好的支撑井壁和防砂。
二、膨胀管种类
1、实体管膨胀
一般用于尾管膨胀，增大井径。膨胀管+可膨胀式悬挂封隔器。
损坏套管的补贴
割缝膨胀管技术的应用
河坝1井是中国石化总公司南方勘探开发分公司在川东北 布署的一口重点详探井，位于四川盆地东北部通南巴构造带 河坝场高点，设计井深6100m，是川东北设计最深、施工 难度最大的一口井。
2010年9月17日，由中国石油集团钻井工程技术研究院研发 的具有自主知识产权的膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦实验成 功。这不仅仅是我国石油公司面向海外市场的首次商业应用， 而且打破了国外石油公司在技术上的垄断，标志着中国石油膨 胀管技术获得重要突破。
《完井工程》课件
根据不同标准，完井液可分为多种类型，如常规 油井水泥浆、膨胀水泥浆、无固相完井液等。
完井液性能要求
为了满足完井工程的需求，完井液应具备适当的 密度、粘度、失水等性能指标。
完井设备与工具
钻井设备
01
钻井设备是完井工程中必不可少的设备之一，包括钻机、钻头
、钻杆等。
采油设备
02
采油设备用于油气的采集和运输，包括采油树、抽油机、输油
保护的有效途径。
智能化与自动化的挑战与机遇
总结词
智能化和自动化技术的发展为完井工程带来了新的挑战和机遇，可以实现远程控制、实时监测和智能决策。
详细描述
通过智能化和自动化的技术手段，可以实现对井下情况的实时监测和数据采集，为决策提供更加准确和及时的信 息。同时，智能化和自动化技术还可以提高作业效率和安全性，降低人工操作的误差和风险。然而，如何将智能 化和自动化技术应用到实际生产中，还需要克服技术、成本和安全等方面的挑战。
感谢观看
THANKS
管道等。
检测与测试工具
03
检测与测试工具用于检测油气层的各项参数，如压力、温度、
渗透率等。
完井工艺技术
射孔工艺
射孔工艺是通过高压射孔枪将射 孔弹射入油气层中，形成通道，
便于油气的开采和运输。
酸化压裂工艺
酸化压裂工艺是通过向油气层注入 酸液或压裂液，对油气层进行酸化 或压裂处理，提高油气层的渗透率 和产量。
详细描述
例如，新型高分子材料可以提高井下 工具的耐磨性和耐腐蚀性，延长使用 寿命；3D打印技术可以用于制造定制 的井下零件，提高作业效率和安全性 。
提高采收率与环境保护的平衡
总结词
在追求采收率的同时，环境保护也是不可忽视的因素Байду номын сангаас完井工程需要在这两者之间寻求 平衡。
钻井完井工程设计
钻井完井工程设计
深井钻井完井工程是指在钻井完成后,通过安装井修为允许深井产生产量所必须进行
的一系列工程措施。
完井工程包括钻杆回收、套管回收、井底工程和井口工程等。
完井工
程设计包括井底结构分析、井口设计、油水电正管理等几个方面。
一、井底结构分析
井底结构分析是指分析井下的地质结构情况，综合计算成孔环境的地层渗透率最大值，得出井底结构方面的设计参数。
一般在深井完井时，靠上覆盖岩石的质量和渗透率的高低
来定位钻井修为的技术指标。
特别是火山岩类型的完井修为，应依据其火山岩层负荷特性
进行施工，避免井下深层压力波动及异常注浆暴露。
二、井口设计
井口设计包括修葺和布网等，井口应具备一定的稳定性，避免受到机械扰动而危及产量。
根据深井完井条件，建立适宜的影响因素和深井完井技术，确定完井前的深井修为方案，配合地质工作能确保井口的稳定性和完善性。
三、油水电正管理
油水电正管理是指通过开发钻井单位实施日常巡查保养，及时发现和消除井口及油水
电正异常信号，确保钻井安全及可靠性操作，以提高安全生产水平和产能。
然后根据实际
情况，采取适当的完井技术或措施，正确处理完井事故。
四、完井脱备
本阶段的完井脱备工程包括井口上的安装脱备与安全保护，如防坠井口护栏、管线检
修及换置等。
在这些脱备工作中，应注意安全，防止发生事故。
然后在安全、完整的井口
上安装试产管道及设备，对井口设前进行试运行，实施有效的安全管理，保证深井设备安
全运行。
现代完井工程及技术ppt课件
更换完井液 钻开油气层
取芯 钻杆测试
完钻测井 下套管或衬管
投产
射孔或测试 下入生产管柱
注水泥 固井质量评价
二
完井设计原则和要求
油井完井方式是构成油井的基本条件，直接 影响井的性能，是油、水、气井的生产通道，不 但要保持井眼畅通，而且要保持油藏和井底的畅 通，同时要能适应开发全过程的井下作业、人工 举升、生产测试的要求。
后期裸眼完井
①一般情况下地层井 壁坚固稳定，不坍塌； ②一般用于地质分层 掌握不够准确的井 （如探井）。
2
射孔完井
套管射 孔完井
一般是钻穿产层后，下入生产套管，在套 管与地层环空注入水泥，用射孔弹射穿套 管和产层，建立井筒与产层油气通道。
尾管射 孔完井
将技术套管下到油层顶部并固井，钻开产 层后再下入尾管并悬挂在技术套管上，经 注水泥和射孔后构成井筒与油层的通道。。
➢该完井方法可有效避免注水泥作业和射孔作业时对油 层的伤害，并具有较强的防砂能力。
四
完井新技术及发展
1、小井眼完井技术
井眼内下入的套管尺寸和层数受限，
井
复杂地层钻进应急措施难以展开。
完善管柱结构，
眼
小
的 完 井
完井管柱尺寸受限，一些完井工具 如管外封隔器等使用和数量受限， 难以保证完井质量，施工难度大。
后期裸眼完井是在钻 穿产层以后，将产层 套管下到产层顶部注 水泥，产层裸眼或下 筛管的完井方法。
先期裸眼完井方式 后期裸眼完井方式
适用条件
先期裸眼完井
①产层物性基本一致，无 气顶、夹层水和底水； ②产层胶结良好，井壁坚 固，不坍塌； ③地层界面清楚，能准确 地在产层顶部下入套管； ④适用于不进行增产作业 的产层。
完井工程概述
概述
完井工艺基本流程
更换完井液 钻开油气层
取芯 钻杆测试
完钻测井 下套管或衬管
投产
射孔或测试 下入生产管柱
注水泥 固井质量评价
8
现代完井工程的相关技术内容
岩心分析与评价测试 确定钻开油层钻井液类型 完井方式与方法选择 油层套管及油管尺寸确定 生产套管设计
注水泥设计 固井质量评价 射孔方案 完井试井评价 完井生产管柱 投产措施
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4、敏感性评价
通过岩心流动实验，分析油气层岩心与各种外来流 体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石性质的影响， 主要是对渗透率的影响及其程度。为优选工作液和进行 完井工程设计提供科学依据。敏感性评价包括：
速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏。
16
5、采油工程技术依据 注水、压裂酸化、防砂、防腐、气顶、底水及边 水控制、调整井、稠油热采井等。
41
定向井、水平井的钻井完井液
定向井、水平井的钻井液，钻开油层时必须解决三大技术难题： 一是携带岩屑问题（包括解决垂沉现象）二是大斜度井段、水平 井段的井眼稳定问题，三是润滑降摩阻的问题。
定向井，特别是水平井在对油层损害的因素上与直井的差异 主要有：
1）油层与完井液接触面积比直井大得多，对油层损害的可能性更 大，其油层保护的技术难度更大。
31
2、钻井完井液技术
（1）基本要求 不同的油藏及不同的钻井工程要求所使用的钻井完
井液类型及性能各不相同，但其基本要求都相似，即它 一方面必须具有钻井液的功能，另一方面又必须满足保 护油气层的要求。
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作为钻井液它必须具有以下功能： 控制地层流体压力，保证正常钻井。 具有满足钻井工程必须的流变性 稳定井壁。要求钻井完井液的密度、抑制性、滤失造壁性
完井技术
直井套管射孔完井示意图
射孔完井
尾管射孔完井是在钻头钻 至油层顶界后，下技术套 管注水泥固井，然后用小 一级的钻头钻穿油层至设 计井深，用钻具将尾管送 下并悬挂在技术套管上。 尾管和技术套管的重合段 一般不小于50m。再对尾管 注水泥固井，然后射孔。
射孔工艺
一般根据油藏和流体特性、地层损害状况、套管程序和 油田生产条件，选择恰当的射孔工艺。 1)电缆输送套管枪射孔工艺 按采用的射孔压差可以分为两种方式。射孔压差指的是 射孔液在井底产生的液柱压力与地层压力之差。差值为 正则为正压射孔，差值为负则为负压射孔。 ①常规电缆套管枪正压射孔工艺 ②套管枪负压射孔工艺
③调查射孔枪、弹型号和性能测试数据； ④校正各种弹的井下穿深和孔径；
2)射孔参数优化设计方法
⑤计算各种弹的压实损害参数； ⑥计算设计井的钻井损害参数； ⑦计算和比较各种可能参数配合下的产率
比和套管抗挤毁能力降低系数，优选出 最佳的射孔参数配合。 ⑧预测选择方案下的产量、表皮系数。
(3)射孔负压设计
工作管柱由射孔枪、封隔器、负压阀、自动压力计工作筒、 固定阀以及配有特殊空心套筒的逆流射流泵组成。
4)电缆输送过油管射孔
①常规过油管射孔 ②转轴式（张开式）过油管射孔工艺 ③过油管深穿透射孔技术
(2)射孔参数优选
要获得理想的射孔效果，必须对射孔参数进行优 化设计。进行正确而有效的射孔参数优选，取决于 以下几个方面：一是对于各种储层和地下流体情况 下射孔井产能规律的量化认识程度；二是射孔参数、 损害参数和储层及流体参数获取的准确程度；三是 可供选择的枪弹品种、类型的系列化程度。射孔参 数优选是指现有条件下针对特定储层的使井产能达 到最高的射孔参数优配组合，也涉及到实现这些参 数的工艺要求。产能比是目标函数。
现代完井工程
现代完井工程目录总论 (1)第一章完井工程基础 (8)第二章完井方式选择 (35)第三章完井液和射孔液 (61)第四章生产套管及注水泥 (89)第五章射孔 (131)第六章油气井增产 (173)总论完井(Well Completion)工程的概念随着科学技术的发展在不断充实、完善和更新。
勘探井和油田开发井都需要完井，也都涉及完井工程问题。
本书主要是论述油田开发的完井工程，其中某些发面也可供勘探井完井参考。
美国，前苏联和我国过去的完井工程的概念一般都认为是钻井工程的最后一道工序，即钻完目的层后下套管、注水泥固井(或包括射孔)完井。
但近年来，石油工作者在不少领域中应用了新工艺、新技术，为此加深了油气层层内的微观认识，而采取了保护油层的措施。
与此同时，采用了不同方式完井，提高了油气井完善程度。
由于这两个方面的技术进步，其结果是提高了油气井的单井产量。
完井工程已经不仅仅是下套管注水泥固井，而是与油气井产能的提高攸攸相关，这是现代的完井工程的新概念，从而拓宽了完井范畴。
但是现代完井工程定义是什么？究竟包括哪些内容？它与钻井工程和采油工程的关系是什么？这在国内、外至今尚无系统的概念和明确的定义。
本书拟系统论述完井工程的定义、内容以及其与钻井工程和采油工程之间的关系，以使完井工程更加科学化、系统化，更具有实用性和操作性。
1.完井工程定义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，直至投产的系统工程。
2.完井工程的理论基础1）通过对油、气层的研究以及对油、气层潜在损害的评价要求从钻开油层开始到投产每一道工序都要保护油、气层。
尽可能减少对储层的损害，形成油、气层与井筒之间的良好的连通，以保证油、气层发挥其最大产能。
2）通过节点分析，充分利用油、气层能量，优化压力系统，并根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施，来选择完井方式及方法和选定套管直径，为科学地开发油田提供必要的条件。
现代完井方法及配套优化技术介绍
完井分类、案例及国内外发展现状
复杂水平井完井及地应力相关研究
完井方案筛选与讨论
Petro-Geotech Inc.
数据与问题提出
中美对比
储量比 产量比
148：206.8（72%）亿万桶 407：96 8 （42%）万桶每天
2012年4月13日经济日报“持续减持，国内 石油陷入瓶颈”
Petro-Geotech Inc.
汇报内容
完井介绍[概念、流程、范围及实施思路] [新，老区块] PGI公司介绍
完井分类、案例及国内外发展现状
复杂水平井完井及地应力相关研究
完井方案筛选与讨论
Petro-Geotech Inc.
Basic Completions组成
ADVANCED WELL COMPLETION
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科研要回答的问题（一）
压裂启缝最大压力是多少？
岩石弹性变形一定是线性的？
不可恢复对启动压力的影响？ 松散岩层是否可以裸眼完井？ 如何通过刺激井下地层坍塌来减少表皮？ 出多少砂最合算？ 地温对泥浆温度及井壁温度影响多大？ 储层所能承受的最大于最小压力是多大？ 地层出砂是通过剥蚀还是浆状流动在地层里运移？ 地层剪切膨胀对孔隙度及渗透性定量影响多大？
新老井及区块增产方案评价
区块最低盈利产量的计算 安全窗口及钻井前及可能生产时压降稳定性 套管设计及扶正，固井 出砂预测
（防砂、压裂、酸化）完井稳定防砂效果评价 完井产能及表皮量化定位（前后期）及对比及预测 在现有条件下完井方式筛选与改善评价 复杂组合完井设计 节点分析及油管优化 区块分层组合完井优化计算 成本评价及优化效果比较NPV
修井工程最新技术方案
修井工程最新技术方案一、绪论随着石油开发的深入和石油资源的逐渐枯竭，地层压力下降、产能减小、注水量加大等问题已经成为我国油田开发面临的主要挑战。
随着石油开发技术的不断提高，修井技术逐步成为油田开发中的重要环节。
修井作为石油开发的一项重要技术活动，不仅关系到油田的开发和生产效率，更关系到石油资源的综合开发利用和油田的整体效益。
因此，如何通过科学合理地修井工程，提高油田生产能力和综合开发效益成为油田工程技术人员研究的重要课题。
二、修井工程技术方案1、修井工程概述修井工程是指对现有井进行井口改造或重新完井，以增强原有井的产能或者延长井的使用寿命。
修井工程的主要目的是提高油井的复产率、增大采收率、延长油井的生产周期、降低运行成本并减少环境污染。
随着我国石油资源的逐渐枯竭和对传统油气田的有效开发利用，修井工程已成为石油行业不可或缺的一环。
2、修井工程的发展历程我国的修井工程始于上世纪九十年代，起初主要以传统的修井方法和技术为主，如加压控制、井注改造、全井口重新完整等。
随着修井技术的不断发展，逐渐形成了以液压封隔技术为代表的新型修井技术。
目前，我国修井技术主要包括液压封堵、液压砂充填、钻井侧钻、液压远程操控等多种技术手段。
这些新技术手段的应用大大提高了修井效率和施工质量，为油田的年产量、采收率提高和延长井寿命提供了有效手段。
3、修井工程技术的创新目前我国在修井技术领域的创新主要包括以下几个方面：（1）新型修井工具的研发如半自动螺旋式封堵器、耐高温高压柱塞式封堵器、连续流量测井装置等，能够满足不同井深、井径、井温和井压环境下的修井作业需求。
（2）新型封隔材料的研制如有机高分子封堵材料、自生物降解封堵材料等，具有封堵性能好、运输方便、环保无毒、成本低廉等优点。
（3）液压技术在修井中的应用液压技术在修井作业中的应用极大地提高了施工效率和施工质量。
液压控制系统能有效解决封隔器、封堵器在下套管过程中的封堵质量不稳定、封堵时间短、定向控制难等问题，极大地提高了封堵器封堵质量、降低了封堵成本。
【现代完井技术】完井技术_第1章
2．地层水
地层水是天然出现在岩石中，在钻井以前一直存在的原 生水。在大多数的油藏中均含有水，。
在油藏中含有的水多半是有一定矿化的水，含有各种可 溶的无机和有机化合物，经常存在的主要元素是纳、钙、 镁、氯、碳酸氢根和硫酸根。
地层水的性质可用水的类型、矿化度、PH值等表述。 水的类型有氯化钙型、氯化镁型、硫酸盐型和重碳酸盐型 等。
地层水的pH值受CO2碳酸氢盐体系的控制，碳酸钙和 铁的化合物的溶解度在很大程度上取决于pH值。pH值越 高，结垢趋势就越大。pH值低，结垢趋势减小，但腐蚀 性增大，大多数油田水的pH值在4～8之间。
地层水的总矿化度(总溶解固体量）指在给定已知体积的 水中所溶解物质的总量。高矿化度水腐蚀性强，套管损害 严重，在生产过程中油管结盐常堵死油管。
完井工程所研究的主要内容包括： 1、完井工具 2、完井工艺
本课主要内容
1、完井工程基础; 2、完井方式及选择 3、完井管柱及完井工具 4、复杂条件下的固井完井技术； 5、射孔工艺； 6、防砂工具及方法。
第一章 完井工程基础
本章主要内容： ➢油藏类型及储层流体特性； ➢油气储藏的岩石类型及物性参数 ； ➢完井所需资料收集与完井设计 ； ➢岩心分析及油气层敏感性评价。
3．裂缝-孔隙型油藏 这类油藏以粒间孔隙为主要储油空间,以裂缝为主要
渗流通道,称为双重介质渗流,其裂缝往往延伸较远而孔 隙渗透率却很低.
4．孔隙-裂缝型油藏 这类油藏的粒间孔隙和裂缝都是储油空间，又都是
渗流通道洞隙型油藏 这类油藏的溶洞、孔洞、孔隙和裂缝既是储油空间，
完井工程与油气藏类型、油藏渗流特征、油藏岩性和油藏 流体性质密切相关，是选择完井方式和防止油层损害的理 论依据。
随着油田开发的进一步深入，复杂油气藏探开发和特殊 工艺井日益增多，这些都迫切需求与之相适应的完井工艺 技术，以便提高这些井的完善程度，达到保护油气藏、提 高开采效益的目的。
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3
防砂完井
砾石充 填完井 是 在油层 部位下入筛管，在筛管与 井眼环形空之间填入砾石， 最后封隔筛管以上环形空 间完井，油层油流通过砾 石与筛管进入井内 ，砾石 充填完井又可分为裸眼砾 石充填完井和套管砾石充 填完井。
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砾石充填完井适用于： ①胶结疏松砂岩、出砂严重的油层；
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现代完井工程包含：
岩心分析及敏感性评价 钻井液的选择 出砂预测及出砂规律 生产动态预测 完井方法优选 油管及生产套管尺寸 注水泥设计、固井质量
射孔及完井液设计
完井生产管柱设计
不确定性参数定量分析
完井动态经济评价及风 险性分析
完井的试井评价
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二
完井设计原则和要求
完井的基本要求： 1、最大限度地保护储集层，防止对储集层造成伤害； 2、减少油气流进入井筒时的阻力； 3、能有效地封隔油气水层，防止各层之间的相互干扰； 4、克服井塌或产层出砂，保障油气井长期稳产，延长井的 寿命。 5、可以实施注水、压裂、酸化等措施； 6、工艺简单、成本低。
2
射孔完井
套管射 孔完井
一般是钻穿产层后，下入生产套管，在套 管与地层环空注入水泥，用射孔弹射穿套 管和产层，建立井筒与产层油气通道。 将技术套管下到油层顶部并固井，钻开产 层后再下入尾管并悬挂在技术套管上，经 注水泥和射孔后构成井筒与油层的通道。。
尾管射 孔完井
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适用范围
套管射孔完井
井工具，研究 小间隙固井水
泥浆体系，优
小间隙固井，固井质量难题保证。
化施工工艺。
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2、分支井完井技术
1、风险大，可能丢失分支 井眼，沟通不了油藏。
多 分 支 井 完 井 难 点
2、增加泥浆对油层的浸泡 时间，可能造成油藏伤害。
保证多分支井的分支空 间构型，确定合理的主、 分井筒的连接关系，降 低各分支之间的干扰。 利用选择性完井、智能 完井、遥控完井，使得 完井方式简单化、智能 化。
3、因各分支井眼不同的要 求，涉及的过程更为复杂。
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3、欠平衡完井技术
欠平衡完井技术是欠平衡钻井技术的延伸，是 在欠平衡状态下采取的一种新的完井方法。其基 本目的是使生产层不受完井时滤失的流体对其造 成的伤害。
优 点
A 降低流体损失到最小程度 B 减少地层损害 C 改善油气井产能
②厚度大且不含水层的单一油层。
该完井方法可有效避免注水泥作业和射孔作业时对油 层的伤害，并具有较强的防砂能力。
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四
1、小井眼完井技术
完井新技术及发展
井 眼 小 的 完 井 难 题
井眼内下入的套管尺寸和层数受限， 复杂地层钻进应急措施难以展开。
完善管柱结构， 研制小井眼完
完井管柱尺寸受限，一些完井工具 如管外封隔器等使用和数量受限， 难以保证完井质量，施工难度大。
④能够实时获得关键信息，最大限度的减小测井工作量；
⑤减少作业次数，直接降低了操作费和风险，提高了安全性。
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完井技术发展的趋势：智能化完井技术
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五
结论与认识
常规完井方式仍是国内外普遍运用的方式，具有几十年的成 功经验和实例，技术成熟，可实施性强。 随着开采难度的增加，常规完井方式已经不能完全满足油田 的需要。因此，需要新的完井工艺措施。针对特殊的井眼状 况，提出不同的完井方式，如小井眼技术、水平井完井技术、 膨胀管完井技术等能够很好的提高完井效率，达到工艺要求 水平。 现代完井技术也在朝着新的方向发展，朝着智能化、一体化、 精细化的方向发展，并展现出了强大的应用前景。
防砂完井
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三
完井方式选择
1
裸眼完井
裸眼完井是指完井时井底的储集层是裸露的，只在储集层以上 用套管固封的完井方法。
主要特点： 优点： 油层完全裸露，不会产生附加渗流阻力，产
能较高，完善程度高。
缺点：
◆ ◆
不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响； 不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的 无法进行选择性酸化或压裂等。
1、监督、控制、分析手段的智能化； 2、完井管理的灵活化； 3、数据获取快捷化； ……
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智能化
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智能完井技术
智能完井技术是根据不同地层能在多层段、多分支油井、 水平井和大位移井中从地面控制、分析，从而实施最佳 完井方法并能高效的提高完井质量的完井技术。
重要作用：
①智能完井系统可以对油藏的多层进行合采，对多分支井进行监测与控制； ②判断和确定节流生产段,能关闭或抑制产水层段； ③更科学、更简化的管理非均质油藏；
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相互干扰；
◆
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裸眼完井方式
先期裸眼完井是在产 层顶部下入技术套管 并固井，然后钻开产 层裸眼完井或筛管完 井。 后期裸眼完井是在钻 穿产层以后，将产层 套管下到产层顶部注 水泥，产层裸眼或下 筛管的完井方法。
先期裸眼完井方式
后期裸眼完井方式
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适用条件
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投产措施
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完井工艺基本流程
更换完井液 钻开油气层 取芯 钻杆测试 完钻测井 下套管或衬管
投 产
射孔或测试 下入生产管柱
注水泥 固井质量评价
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二
完井设计原则和要求
油井完井方式是构成油井的基本条件，直接 影响井的性能，是油、水、气井的生产通道，不 但要保持井眼畅通，而且要保持油藏和井底的畅 通，同时要能适应开发全过程的井下作业、人工 举升、生产测试的要求。
先期裸眼完井
①产层物性基本一致，无 气顶、夹层水和底水； ②产层胶结良好，井壁坚 固，不坍塌； ③地层界面清楚，能准确
后期裸眼完井
①一般情况下地层井 壁坚固稳定，不坍塌；
②一般用于地质分层 掌握不够准确的井 （如探井）。
地在产层顶部下入套管；
④适用于不进行增产作业 的产层。
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完井的发展趋势
常规完井方式
科学化、系统化完井方式
射 孔 完 井
转化
精细化
一体化 智能化
筛 管 完 井 裸 眼 完 井
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精细化
1、油层性质认识的微观化； 2、完井工具、材料和设备的精细化； 3、对多次采油要求考虑的长远化； ……
一体化
1、钻井方式和完井方式的一体化； 2、完井环节和工序之间的一体化； 3、不同井位之间完井一体化； ……
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现代完井工程及技术
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一
二 三
完井工程内容 完井设计原则和要求
完井方式及选择 完井新技术及发展
结论与认识
四
五
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一
完井工程内容
定义 完井（ Well Completion ）：是使井眼与油、气储集层（ 产层、生产层）连通的工序。 完井工程：是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工 程，包括从钻开油气层开始，到下生产套管、注水泥固井 、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的系统工程。
从稀油油藏到稠油油 藏，从孔隙油藏到裂 缝油藏都可适用，也 是目前油气藏开发中 最常见的完井方式， 工艺简单可靠，有利 于分层开采及油层后 期改造。
尾管射孔完井
一般用于深井和超深井， 有利于保护油气层、减 少套管、节约成本。该 完井方式适应的油藏条 件与套管射孔完井相同， 但完井施工工艺相对复 杂一些。
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三
储集层 类型
完井方式选择
底水或 气顶
选择井底 考虑的因素
岩性和 渗透率 附近有无 高压层
油气分 布情况
完井层段的 稳定程度
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三
完井方式选择
裸眼完井
先期裸眼 后期裸眼
基 本 完 井 方 法
射孔完井
套管射孔 尾管射孔
砾石充填完井 人工井壁完井
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