完井重点

论

完井是联系钻井和采油两个生产环节的一个重要生产环节。完井的目的是建立生产层和井眼之间的良好联通，并使井能长期高产稳产。它研究井筒和生产层的联通关系，达到在井底建立有全井最小的油气流阻力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命，实现一口井有最大的效益的工艺技术。

现代完井工程的内容包括有：1、钻开生产层 2、提出完井的井底结构 3、确定完井管柱的尺寸 4、封闭井底 5、联通生产层 6、完井的试井评价 7、其它完井作业

完井是联系钻井和采油两个生产环节的一个重要生产环节。完井的目的是建立生产层和井眼之间的良好联通，并使井能长期高产稳产。它研究井筒和生产层的联通关系，达到在井底建立有全井最小的油气流阻力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命，实现一口井有最大的效益的工艺技术。

现代完井工程的内容包括有：

1、钻开生产层 2、提出完井的井底结构 3、确定完井管柱的尺寸 4、封闭井底 5、联通生产层 6、完井的试井评价 7、其它完井作业

第一节 原油和天然气的性质

在地下岩石中储藏有油和气，通常还含有水，储存在岩石的孔隙或裂缝中，并承受地下的高温高压。混合流体的性质对流体的开采有较大的影响。 一、流体的组分和性质

天然气是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等组分的混合物，气体分子中的碳原子从1～5。也有的含有硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等。

原油的组分是烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物。分子中含碳原子从6到40以上。其中碳原子6～10的烃成分是汽油；碳原子11～13的烃成分是煤油；碳原子14～20的是柴油；碳原子21～40的是润滑油；碳原子40以上的是沥青。原油的各种性质有很大的差别。 二、流体相态及变化

烃类相态是随油气所处的的压力和温度环境而变化的。轻烃（从甲烷到丁烷）在常温下是气态，而且能溶解在原油中，成为溶解气。有的轻质烃在井下高压环境下有可能变成液态。分子量很大的重质的烃（碳原子数超过40）在常温常压下是固态，但在地下的高温条件下呈液态。

在开采中温度、压力等环境条件变化会引起流体相的变化，对井的开采有影响。如某些溶解气会析出，占据井筒的较多体积，使井筒中的流体流态变化而影响生产。重质的油流动困难，需先行加热。

影响石油开采的还有油流的粘度。油的粘度越大，流动越困难，并会引起油井出砂。 一、储集层储油结构的分类

储集层按储油的结构性质可分为孔隙型、裂缝型、裂缝—孔隙型和孔隙—裂缝型。 孔隙型储层是指岩石的孔隙既是储存油气的空间又是油气流动的通道的岩层，多为砂岩等。

裂缝储层是指岩石裂缝既提供了油气的储存空间又是油气流的通道的岩层，岩层的孔隙度很低，孔隙基本不是储存的空间。

孔隙—裂缝型储层是指岩石以孔隙为主提供油气的储存空间，裂缝主要是油气流产出的通道的储层，多为致密性的砂岩、孔隙度较高的砂质泥岩等岩石。

裂缝—孔隙型储层是指裂缝和孔隙同为储存油气空间和油气流通道的储层岩石。在这种岩石中裂缝并不十分发育，孔隙度也较低。 二、按地质构造的分类

油气田可分成受构造控制的层状油气藏、块状气油藏、受断块控制的油气藏、透镜体油气藏及受裂缝控制的油气藏等。（省略） 一、岩石的孔隙度

孔隙度是岩石中的孔隙体积占岩石的总体积百分比，常用φ表示。岩石的孔隙度大小与岩石基质颗粒的粗细有关，与胶结物有关，与岩石的压实程度有关。

岩石可分为高孔隙度（Φ ＞25%），中孔隙度（Φ ＝10～25%）和低孔隙度（Φ＜10%）的。 砂岩的孔隙度较高，在砂质岩石中易形成孔隙性的油气藏。泥页岩、石灰岩等岩石的孔隙度一般都很低，多在0.2～2％。易形成裂缝性油藏。 二、岩石的渗透性

孔隙性岩石的渗透性能是指流体流过岩石的孔隙（或裂缝）的能力，常用K表示，单位是μm2。它反映的是流体流过岩石的孔隙通道时的压力和流量的变化，说明了储层岩石在一定的压力下，油气流的产出能力。渗透性好的岩石，在相同的压力差下，在流过相同的流体时的流量较大。岩石的渗透性能与岩石的孔隙联通性和孔隙度的大小有关。孔隙度大的岩石，渗透性一般均好；孔隙度低的岩石，渗透性能就差。 孔隙度大的岩石，强度一般较低。 岩石的渗透性的划分是：高渗透岩石，K＞0.5μm2 ；低渗透岩石，K＜0.01μm2 ；介乎两

三、岩石润湿性

大部分碎屑岩地层的沉积环境是水相沉积，岩石是亲水的，润湿性以亲水为主。储存油后会变成亲油的。在生产中，水进入孔隙内，极易使岩石的润湿性由亲油反转为亲水，使岩石中的矿物成分浸泡在水中。会造成粘土胶结物的膨胀，使砂岩的胶结强度降低，引起生产层的出砂等问题。

在生产中岩石中的介质经常会变化，如气会随油藏压力的降低而大量析出，气的含量降低；水的含量会增加，尤其是在注水开发的条件下。这对井的生产有影响，在完井中必须考虑这些因素。

一、储层中的流体流动（略） 二、储层特性对完井的影响

储集层岩石的性质对完井就有极重要的关系。储集层的类形，井底附近地层的稳定性，储层附近是否有高压层、底水或气顶，储层岩石的孔隙度、渗透性、含油性质等，是确定完井的具体井底结构的主要因素。

储层岩石中既有岩性的区别；有强度的差别；有储层岩石的渗透性差别；还有是否均质的差别。在储层中所含的流体也有区别，储层中所含流体有原油、水、气体，通常是混合存在的。储层中所含的油有含烃量的不同和粘度的不同，含气有成分和压力的不同，含水有矿化度的不同。在开采的不同时期、开采的不同区域，流体是不同的。 三、储集层的分类

从完井角度可把油、气储集层分为四大类：

第一类储集层是孔隙型、裂缝型、裂缝—孔隙型或孔隙—裂缝型，岩石坚固的均质储集层，在储层上下没有高压水、气层，储层无底水。

第二类储集层是孔隙型、裂缝型、裂缝—孔隙型或孔隙—裂缝型，岩石坚固的均质储集层，顶部有气顶或附近有高压层，有底水。

第三类储集层是孔隙型、裂缝型、裂缝—孔隙型或孔隙—裂缝型非均质的储集层，其特点是稳定性岩层和非稳定岩层相互交错，不同压力体系的岩层相互交错，有含水含气的夹层。

第四类储集层是高孔隙度、高渗透率、弱胶结的孔隙性砂岩储集层，具有正常或较低的地层压力，开采时砂岩易受到破坏，油井会出砂。 四类不同的储集层在完井时应有不同的方式。

完井所应考虑因素是：

(1) 油气井要能以达到最大采出程度的采油速度生产，这个因素将决定油管柱、套管柱等一系列下井管柱的尺寸。

(2) 油气藏驱动机理决定开发后油、气或油、水界面的移动，这将关系到完井层位是否需要进行调整。

(3) 多层采油时，可采用多层采油的完井方法，采用封隔器分隔的套管完井，同一井筒内固入多根小直径套管，丛式多底井分层开采等。

(4) 二次采油要求分采分注时，要分别考虑液量，温度等方面对井下管柱与固井的特殊要求。

(5) 存在出砂问题时，要求采用特殊井底结构和完井方法以控制出砂，并能在井中下入适当的工具防砂。

(6) 各种增产措施要求不同的射孔方法与孔眼排列方式，以达到层段隔离，满足注采速度及温度等要求。

(7) 生产期间的修井周期，同井共采多层时，修井次数可能会频繁，通常要求实用钢丝绳或过油管再次完井。

(8) 采用人工升举法采油的井，可以考虑对多产层进行单层完井，这种情况下入的油管柱要比普通的大。

(9) 工程因素，包括井内工具与设备，施工方法，人员技巧。综合起来应用使完井作业达到安全、可靠、简单及经济。

对完井的基本要求： 一口井完成后，井底的结构基本是不能再改变的。对完井的基本要求是：

(1) 在各个生产环节中最大限度地保护生产层，尽量减少对生产层造成的永久性伤害，并能使受到的伤害得到修复。

(2) 尽量减少油气流进入井筒时的流动阻力，使生产层和井眼有良好的联通，提高井的产量。

(3) 能有效地封隔油、气、水层和不同压力的地层，封隔复杂的岩层，防止生产中各层之

间的互相干扰。在生产中发生油气水界面移动的情况下，井底结构能保证井的正常生产。 (4) 在能满足生产需要的条件下避免井壁的坍塌或生产层出砂，保障油气井长期稳产，延长井的寿命。

5) 井筒条件可以实施注水、压裂、酸化等增产措施。 (6) 井筒条件允许井的多次大修。 (7) 完井工艺简单，成本低。 二、完井设计

完井设计是在确定了储层性质、油气田的开发方案和采油工艺之后，确定打开储集层的方式，确定完井的井底结构，决定油层套管的下入层位及下入深度，确定生产层与井筒的联通方式，确定井的试采方案，确定采油管柱尺寸等一系列完井的参数。 完井设计的内容包括：

(1) 提出完井井底结构的类型。 (2) 提出完井井段的井眼尺寸。 (3) 完井管柱的设计。

(4) 射孔的方案设计。 (5) 砾石充填设计。 (6) 试采方案的确定。 (7)根据采出流体的流量、性质决定采油管柱的尺寸 一、完井井底结构的类形

基本的完井的井底结构大体可分为四大类：

第一类是封闭式井底，即钻达目的层，下油层套管或尾管后固井封堵产层，然后射孔打开产层，使产层与井眼相联。

第二类是敞开式井底，即钻开产层后不封闭井底，产层岩石裸露，直接与井眼联通；或是在产层段下带孔眼的各种筛管支撑地层，但不用水泥固井。

第三类是混合式井底，即产层下部是不封闭的裸眼，直接与井眼连通，上部下套管封闭后射孔与井眼连通。

第四类是防砂完井，主要是针对弱的砂岩层的完井。产层可封闭或不封闭，但均应下筛管，再用砾石充填在筛管或其它生产管柱与产层之间，用于防砂 在这四大类中又可细分为十一种常见的完井方法。

(1) 单管射孔完井，是典型的封闭式井底结构，图1—9 (1)。 (2) 先期裸眼完井，是敞开式井底的典型结构，见图1—9 (3)。

(3) 贯眼完井，是敞开式井底的一种，是在裸眼段下筛管的完井方法，见图1—9 (4)。 (4) 衬管完井，也是敞开式井底的一种，是在裸眼段下衬管的完井，见图1—9 (5)。 5) 半闭式裸眼完井，即产层的下部是裸眼直接与井眼连通，上部下入套管，固井并射孔的完井方法，见图1—9 (6)。这是混合式井底结构。

(6) 半闭式衬管完井法，即产层的下部裸眼中下入衬管，上部下入套管并射孔的完井方法，

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