完井工程概述

先期 裸眼
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后期 裸眼
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裸眼砾 石充填
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射孔
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射孔砾 石充填
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（3）完井方法的选择原则
油气井是连通油气藏的唯一通道，每口油气井的完井设计必须以 获得最大的综合利润为前提。考虑的主要因素有：
2）油层浸泡时间长。水平井钻速一般较直井慢慢，而且从钻开油 层到完钻水平井所用时间比直井长。
3）对油层压差大。油层中进行水平钻进时，随水平段增长，流动 附加压力作用于所钻油层上，使其压差不断增大。
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3、固井技术
固井的目的 固井质量不好带来的问题 提高固井质量具备的配套技术 科学固井注水泥的基本要素 复杂地质条件固井需研究的问题
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深井、超深井的钻井完井液
深井、超深井的钻井完井液的最大特点是应用于高温高压条件 下，而且深井、超深井经常使用高密度钻井液（有时密度超过 2.00g/cm3）会对油层产生高压差。 因此，作为深井、超深井钻井首先必须考虑高温的影响，这包括 高温改变和破坏钻井液性能两个方面。由于高温的复杂作用使深 井钻井液的井下高温性能及热稳定性变得十分复杂，需要专门的 评价方法和专用的耐温处理剂，从而形成了一项特殊的技术。
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）
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基本技术内容
完井方法选择 钻开产层钻井液 固井技术 射孔技术 压裂与酸化技术 试井评价
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基本技术内容简介
1、完井方法选择
（1）各种完井方法的 特点：
射孔完井、割缝衬 管完井、裸眼完井、 砾石充填完井等。
射孔完井法
套管射孔完井 尾管射孔完井 单管和多管射孔完井
无油管射孔完井
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基本技术内容简介
第三是如何使流入井底的石油和天气沿井身，有效 地流到地面，即合理管理油气井 采油工程。
这三个过程是相互联系、相互影响、不可分 割的统一体。
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概述
完井工程的概念
美国、前苏联和我国过去，一般都认为完井工程是钻井工 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。一般包括三方面内容：
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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
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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
(3) 能在产层附近形成良好的密封； (4) 可减少油气窜通。
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基本技术内容简介
割缝衬管完井
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基本技术内容简介
裸眼完井：
先期裸眼完井
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基本技术内容简介
后期裸眼完井
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基本技术内容简介
砾石充填完井：
套管砾石充填
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基本技术内容简介
裸眼砾石充填
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（2）各种完井方法适用的地质条件
地质特征
硕士2004级
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；
因，筛选与之相适应的完井液体系和确定相应的应用工艺，是 保护油气层完井液技术的核心内容。
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基本要求：
钻井液中的固相含量及固相粒子的级配 ； 钻井液对粘土水化作用的抑制能力 ； 钻井液液相与地层流体的配伍性 ； 各种钻井液处理剂对油层的损害 。
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（2）保护储集层的屏蔽式暂堵技术
特点：
适用于各类砂岩油气藏， 成本低、工艺简单， 对钻井 液和钻井工艺无任何特殊要求，易于推广。
为了保证能在十几分钟内，在近井壁处形成渗透率极低的 屏蔽环，就必须有一个较大的正压差。而且，随着压差的增加， 屏蔽环的渗透率随着下降。
反排时油层渗透率的恢复值高，可达80%。 这一特点对于中途测试十分重要。由于屏蔽环薄（10cm以 内），离井眼近，在反排时可变形粒子首先被返排出，然后排 出填充粒子和架桥粒子，这样保证了中途测试能较为准确地反 映出油层的物性参数和产能。
最大剪切应力是否超过岩石的抗剪切强度，而发生剪切破坏， 出现井壁不稳定性。（这是油井井壁是否稳定的内因）
地应力与完井工程的关系：
油气井生产是一个长期的过程，完井工程设计必须考虑地应力 的分布，特别是井眼周围的应力状态。主要体现在两个方面：
(1) 完井方式选择和完井工程设计的依据。 (2) 决定水力压裂产生裂缝的形态(垂直或水平缝)，即影响到 压裂设计。
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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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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
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易漏易塌井的钻井完井液
要求钻井完井液必须具备防塌、防漏护油层的三种功能。 首先，是如何保证安全、正常的钻开油层，即必须防漏、 防塌、防喷； 其次，在此基础上实施保护油层技术 。
调整井的钻井完井液
调整井所钻油层的原始平衡状态已破坏，因此，无论从钻 井角度还是从保护油层角度，都应针对这种已发生变化的油层 采取相应的措施。
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
压力、物性不同的 产层
产层与井眼间具有最大的渗流接
触面积
产层受钻井液损害小
工 产层受水泥浆损害小
程 能为适用优质钻井液或平衡钻井
要 求
创造条件
具备进行选择性开采和产层改造
的条件
完井工艺简单，成本低
和封堵能力等能满足所钻地层要求，保持井壁稳定。 改善造壁性能，提高泥饼质量，稳定井壁，防止压差卡钻 其它钻井液所必须具备的功能。
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另一方面，它又必须能较好的防止对所钻油气层的损害： 不同类型的油气层遇到不同类型的完井液都有不同的损害。
其损害情况随油气层特性和完井液性质不同而不同。 因此，根据不同的油藏，认清其损害机理，找出其损害原
钻开油气层开始，直至油气井投产的 与油气井产能有关的相关工艺过程。
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现代完井工程包括的基本工艺： 钻井工程：钻开油气层钻井液，固井(套管、水泥浆、
注水泥设计，固井质量评价)。 采油工程：射孔(射孔方式，完井液，射孔参数如孔
径、孔密、相位)，投产措施(抽汲、气举等助排，压裂、 酸化等改造)。
开发工程：试井评价(测试分析表皮系数、损害系数、 流动效率等，评价损害程度)。
(a)储集层的类型 (b)储集层的均质程度 (c)产层岩石的稳定性 (d)产层附近有无底水或气顶 (e)产层的渗透性等
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（4）确定完井方法的要求 (a)必须适应油气藏的地质特征，从而使油气井的正 常生产时间长，生产效率高。 (b)必须满足油气井在长期生产阶段的种种工程要求。
例如：二次采油阶段要求油井能进行选择性地注水或采油；增产 措施作业要求油井具备可分隔层段的井底结构，完井过程中要求 对储集层的伤害最小且完井成本最低。
钻开生产层 完井方法 完井井口及井底装置 —————传统完井工程的内容
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传统完井工程特点：
（1）固井设计代替复杂而系统的完井设计； （2）油层套管尺寸仅考虑一次和二次采油基本
要求； （3）按工艺环节进行独立设计，对相邻工艺环
节缺乏考虑； （4）技术设计、经济评价、风险分析各环节间
相互脱离； （5）考虑强化增产和提高采收率的要求不够。
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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。
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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。
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近年来，技术进步： (1)在对油气层的微观结构的认识基础上，采
取了保护油气层的技术； (2)采用了不同的完井方式。 由于这两个方面的技术进步，结果使油气井
的完善程度提高了，从而使油气井的单井产量得 到了提高。
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概述
因此，完井工程已经不仅仅是下套管注水泥固井， 而是与油气井产能密切联系的相关工艺技术，这是现代 完井工程的新概念：
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消除了固井时水泥浆对油气层的损害，提高了固井质量 由于钻井时在油气层段形成的屏蔽环的渗透率极低，在固 井时，水泥浆中的固相颗粒和高pH值的滤液都难以侵入油层， 从而消除了水泥浆对油层的损害。又由于屏蔽环的形成使得井 径规则，从而提高了水泥浆顶替钻井液的效率和水泥环与地层 的胶结强度。
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（3）复杂储层的钻井完井液技术 复杂性体现在两个方面：
一方面在于井下地层对安全正常钻井带来的复杂问题，如钻 井过程中的漏、喷、塌、卡事故，也包括由于特殊钻井工艺对钻井 提出更高的要求；
另一方面敏感性储层的保护问题将更进一步增加其技术难度， 而且往往复杂的钻井问题和储层保护问题交织在一起互相影响而使 问题更加复杂，从而成为当前需要角决的主要技术难题之一。实践 表明复杂条件下的钻井完井液大多为改性钻井完井液。
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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
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固井注水泥的目的之一
原油和天然气有序地从
Leabharlann Baidu
井眼中流到地面，必须建
立密封性能良好的井眼通
道。
建立该良好通道必须
井眼 密 固封 结
有良好的固井质量和防止 良好
该项技术是把钻井时所用的钻井液稍加改造，在钻井液中加入 一些暂堵材料，无需配制任何新的钻井液或完井液。这样就大大地 降低了成本，简化了施工工艺。而且使用该项技术的工艺简单，只 需在一定时间内，把暂堵剂均匀地加入钻井液中即可，不需要增加 任何设备。
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把钻井时造成油气层损害的正压差这个不利条件转化 为有利于油气层保护
缝型、洞隙型)、几何形态(块状、层状、断块、透镜体)。
流体性质：原油、天然气、地层水。 油层性质：岩性(碎屑岩、碳酸盐岩或其它岩石)、物性(孔隙
度、渗透率)、油层与层间的渗透率和压力差异。
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2、岩心分析
常规分析：空气渗透率、孔隙度、粒度。 薄片分析：孔隙结构、孔面率、裂缝率、裂缝密度、宽度、孔喉
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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。
射孔完井：
套管射孔完井
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尾管射孔完井
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基本技术内容简介
单管和多管射 孔完井
单管 多管
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基本技术内容简介
封隔器射孔完井
是将套管封隔器接在套管柱的适宜部位， 下入井内，使它正对生产层。 优点：
(1) 支持上部液柱压力，使产层不受水泥浆侵 入危害；
(2) 封隔器封闭了油气层，减少了水泥浆的气 侵，有利于提高固井质量；