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第二章 完井方式選擇完井方式選擇是完井工程的重要環(huán)節(jié)之一，目前完井方式有多種類型，但都有其各自的適用條件和局限性。只有根據(jù)油氣藏類型和油氣層的特性去選擇最合適的完井方式，才能有效地開發(fā)油氣田，延長油氣井壽命和提高其經(jīng)濟效益。合理的完井方式應(yīng)該力求滿足以下要求：（1）油、氣層和井筒之間保持最佳的連通條件，油、氣層所受的損害最??；（2）油、氣層和井筒之間應(yīng)具有盡可能大的滲流面積，油、氣入井的阻力最??；（3）應(yīng)能有效地封隔油、氣、水層，防止氣竄或水竄，防止層間的相互干擾；（4）應(yīng)能有效地控制油層出砂，防止井壁坍塌，確保油井長期生產(chǎn)；（5）應(yīng)具備進行分層注水、注氣、分層壓裂、酸化等分層措施以及便于人工舉升和井下作業(yè)等條件；（6）稠油開采能達到注蒸汽熱采的要求；（7）油田開發(fā)后期具備側(cè)鉆的條件；（8）施工工藝簡便，成本較低。第一節(jié) 完井方式 目前國內(nèi)外最常見的完井方式有套管或尾管射孔完井、割縫襯管完井、裸眼完井、裸眼或套管礫石充填完井等。由于現(xiàn)有的各種完井方式都有其各自適用的條件和局限性，因此，了解各種完井方式的特點是十分重要的。1 射孔完井方式 射孔完井是國內(nèi)外最為廣泛和最主要使用的一種完井方式。其中包括套管射孔完井和尾管射孔完井。（1）套管射孔完井 套管射孔完井是鉆穿油層直至設(shè)計井深，然后下油層套管至油層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管、水泥環(huán)并穿透油層某一深度，建立起油流的通道。如圖2-1所示。套管射孔完井既可選擇性地射開不同壓力、不同物性的油層，以避免層間干擾，還可避開夾層水、底水和氣頂，避開夾層的坍塌，具備實施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。（2）尾管射孔完井尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層頂界后，下技術(shù)套管注水泥固井，然后用小一級的鉆頭,穿油層至設(shè)計井深，用鉆具將尾管送下并懸掛在技術(shù)套管上。尾管和技術(shù)套管的重合段一般不小于50m.再對尾管注水泥固井，然后射孔。如圖2-2所示。尾管射孔完井由于在鉆開油層以前上部地層已被技術(shù)套管封固，因此，可以采用與油層相配伍的鉆井液以平衡壓力、低平衡壓力的方法鉆開油層，有利于保護油層。此外，這種完井方式可以減少套管重量和油井水泥的用量，從而降低完井成本，目前較深的油、氣井大多采用此方法完井。射孔完井對多數(shù)油藏都能適用，其具體的使用條件見表2-8.2 裸眼完井方式裸眼完井方式有兩種完井工序：一是鉆頭鉆至油層頂界附近后，下技術(shù)套管注水泥固井。水泥漿上返至預(yù)定的設(shè)計高度后，再從技術(shù)套管中下入直徑較小的鉆頭，鉆穿水泥塞，鉆開油層至設(shè)計井深完井。如圖2-3所示。有的厚油層適合于裸眼完成，但上部有氣頂或頂界鄰近又有水層時，也可以將技術(shù)套管下過油氣界面，使其封隔油層的上部分然后裸眼完井。必要時再射開其中的含油段，國外稱為復(fù)合型完井方式。如圖2-4所示。裸眼完井的另一種工序是不更換鉆頭，直接鉆穿油層至設(shè)計井深，然后下技術(shù)套管至油層頂界附近，注水泥固井。固井時，為防止水泥漿損害套管鞋以下的油層，通常在油層段墊砂或者替入低失水、高粘度的鉆井液，以防水泥漿下沉。或者在套管下部安裝套管外封隔器和注水接頭，以承托環(huán)空的水泥漿防止其下沉，這種完井工序一般情況下不采用。見圖2-5所示。 裸眼完井的最主要特點是油層完全裸露，因而油層具有最大的滲流面積。這種井稱為水動力學(xué)完善井，其產(chǎn)能較高。裸眼完井雖然完善程度高，但使用局限很大。砂巖油、氣層，中、低滲透層大多需要壓裂改造，裸眼完成即無法進行。同時，砂巖中大都有泥頁巖夾層，遇水多易坍塌而堵塞井筒。碳酸鹽巖油氣層，包括裂縫性油、氣層，如70年代中東的不少油田，我國華北任丘油田古潛山油藏，四川氣田等大多使用裸眼完井。后因裸眼完井難以進行增產(chǎn)措施和控制底水錐進和堵水，以及射孔技術(shù)的進步，現(xiàn)多轉(zhuǎn)變?yōu)樘坠苌淇淄瓿?。水平井開展初期，80年代初美國奧斯汀的白堊系碳酸鹽巖垂直裂縫地層的水平井大多為裸眼完井，其他國家的一些水平井也有用裸眼完井，但80年代后期大多為割縫襯管或帶管外封隔器的割縫襯管所代替。特別是當(dāng)前水平井段加長或鉆分枝水平井，用裸眼完井就更少了。因為裸眼完井有許多技術(shù)問題難以解決。3 割縫襯管完井方式割縫襯管完井方式也有兩種完井工序。一是用同一尺寸鉆頭鉆穿油層后，套管柱下端連接襯管下入油層部位，通過套管外封隔器和注水泥接頭固井封隔油層頂界以上的環(huán)形空間。如圖2-6所示。由于此種完井方式井下襯管損壞后無法修理或更換，因此一般都采用另一種完井工序，即鉆頭鉆至油層頂界后，先下技術(shù)套管注水泥固井，再從技術(shù)套管中下入直徑小一級的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計井深。最后在油層部位下入預(yù)先割縫的襯管，依靠襯管頂部的襯管懸掛器（卡瓦封隔器），將襯管懸掛在技術(shù)套管上，并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間，使油氣通過襯管的割縫流入井筒。如圖2-7如示。 這種完井工序油層不會遭受固井水泥漿的損害，可以采用與油層相配伍的鉆井液或其它保護油層的鉆井技術(shù)鉆開油層，當(dāng)割縫襯管發(fā)生磨損或失效時也可以起出修理或更換。割縫襯管的技術(shù)要求割縫襯管的防砂機理是允許一定大小的，能被原油攜帶至地面的細小砂粒通過，而把較大的砂料阻擋在襯管外面，大砂粒在襯管外形成“砂橋”，達到防砂的目的。如圖2-8所示。由于“砂橋”處流速較高，小砂粒不能停留在其中。砂粒的這種自然分選使“砂橋”具有較好的流通能力，同時又起到保護井壁骨架砂的作用。割縫縫眼的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)骨架砂粒度來確定。4 礫石充填完井方式對于膠結(jié)疏松砂嚴(yán)重的地層,一般應(yīng)采用礫石充填完井方式。它是先將繞絲篩管下入井內(nèi)油層部位，然后用充填液將在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi)構(gòu)成一個礫石充填層，以阻擋油層砂流入井筒，達到保護井壁、防砂入井之目的。礫石充填完井一般都使用不銹鋼繞篩管而不用割縫襯管。其原因如下：割縫襯管的縫口寬度由于受加工割刀強度的限制，最小為0.5mm.因此，割縫襯管只適用于中、粗砂粒油層。而繞絲篩管的縫隙寬度最小可達0.12mm，故其適用范圍要大得多。繞絲篩管是由繞絲形成一種連續(xù)縫隙，見圖2-11（a），流體通過篩管時幾乎沒有壓力降。繞絲篩管的斷面為梯形，外窄內(nèi)寬，具有一定的“自潔”作用，輕微的堵塞可被產(chǎn)出流體疏通，見圖2-11（b）,(c) ,(d)，它的流通面積要比割縫襯管大得多，見圖2-12.繞絲篩管以不銹鋼絲為原料，其耐腐蝕性強，使用壽命長，綜合經(jīng)濟效益高。為了適應(yīng)不同油層特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填礫石，分別稱為裸眼礫石充填和套管礫石充填。（1）裸眼礫石充填完井方式在地質(zhì)條件允許使用裸眼而又需要防砂時，就應(yīng)該采用裸眼礫石充填完井方式。其工序是鉆頭鉆達油層頂界以上約3m后，下技術(shù)套管注水泥固井，再用小一級的鉆頭鉆穿水泥塞，鉆開油層至設(shè)計井深，然后更換擴張式鉆頭將油層部位的井徑擴大到技術(shù)套管外徑的1.5至2倍，以確保充填礫石時有較大的環(huán)形空間，增加防砂層的厚度，提高防砂效果。一般礫石層的厚度不小于50mm（0.5米）。裸眼擴徑的尺寸匹配如表2-2。 表2-2裸眼礫石充填擴徑尺寸匹配表套管尺寸小井眼尺寸擴眼尺寸篩管外徑（in）（mm）（in）（mm）（in）（mm）(in)(mm)51/2139.743/4120.61230527/88765/87168.3177.857/861/8149.2155.512163054074511714275/885/8193.7219.161/277/8165.12001418355.6457.251/215595/8244.583/4222.2162040750865/8184103/4273.191/2241.31820457.25087194擴眼工序完成后，便可進行礫石充填工序。如圖2-13所示。裸眼礫石充填完井工序的使用條件見表2-8.（2）套管礫石充填完井方式套管礫石充填的完井工序是：鉆頭鉆穿油層至設(shè)計井深后，下油層套管于油層底部，注水泥固井，然后對油層部位射孔。要求采用高孔密（30孔/m左右），大孔徑（20mm左右）射孔，以增大充填流通面積，有時還把套管外的油層砂沖掉，以便于向孔眼外的周圍油層填入礫石，避免礫石和地層砂混和增大滲流阻力。由于高密度充填（高粘充填液）緊實，充填效率高，防砂效果好，有效期長，故當(dāng)前大多采用高密度充填。套管礫石充填如圖2-14所示：油層套管與繞篩管的匹配如表2-3所示：表2-3套管礫石充填篩管匹配表套管規(guī)格篩管外徑（mm）（in）（mm）（in）139.751/27423/8168.365/88727/8177.878727/8193.775/810431/2219.185/81174244.595/813041/2273.1103/41425套管礫石充填完井方式的使用條件見表2-7.雖然有裸眼礫石充填和套管礫石充填之分，但二者的防砂機理是完全相同的。充填在井底的礫石層起著濾砂器的作用，它只允許流體通過，而不允許地層砂粒通過。其防砂的關(guān)鍵是必須選擇與出砂粒徑匹配的繞絲篩管及與油層巖石顆粒組成相匹配的礫石尺寸。選擇原則是既要能阻擋油層出砂，又要使礫石充填層具有較高的滲透性能。因此，繞絲篩管、礫石尺寸、礫石的質(zhì)量、充填液的性能，高砂比充填要求砂液體積比達到（0.81）：1及施工質(zhì)量是礫石充填完井防砂成功的技術(shù)關(guān)鍵。礫石質(zhì)量要求充填礫石的質(zhì)量直接影響防砂效果及完井產(chǎn)能。因此，礫石的質(zhì)量控制十分重要。礫石質(zhì)量包括：礫石粒徑的選擇、礫石尺寸合格程度、礫石的球度和圓度、礫石的酸溶度、礫石的強度等。1）礫石粒徑的選擇國內(nèi)推薦的礫石粒徑是油層砂粒度中值D50的56倍2）礫石尺寸合格程度：API礫石尺寸合格程度的標(biāo)準(zhǔn)是大于要求尺寸的礫石重量不得超過砂樣的0.1%，小于要求尺寸的礫石重量不得超過砂樣的2%.3) 礫石的強度：API礫石強度的標(biāo)準(zhǔn)是抗破碎試驗所測出的破碎砂重量含量不得超過表2-4所示的數(shù)值。表2-4 礫石抗破碎推薦標(biāo)準(zhǔn)充填砂粒度（目）破碎砂重量百分含量（%）816812204163022040230502406024) 礫石的球度和圓度：API礫石圓球度的標(biāo)準(zhǔn)是礫石的平均球度應(yīng)大于0.6，平均圓度也應(yīng)大于0.6.圖2-15評估球度和圓度的目測圖。5）礫石的酸溶度：API礫石酸溶度的標(biāo)準(zhǔn)是：在標(biāo)準(zhǔn)土酸（3%HF+12%HCI）中礫石的溶解重量百分?jǐn)?shù)不得超過1%. 6）礫石的結(jié)團：API的標(biāo)準(zhǔn)是：礫石應(yīng)由單個石英砂粒所組成，如果砂樣中含有1%或更多個砂粒結(jié)團，該砂樣不能使用。4、繞絲篩管縫隙尺寸的選擇繞絲篩管應(yīng)能保證礫石充填層的完整。故其縫隙應(yīng)小于礫石充填層中最小的礫石尺寸，一般取為最小礫石尺寸的1/22/3.例如根據(jù)油層砂粒度中值，確定礫石粒徑為1630目，其礫石尺寸的范圍是0.581.19mm.所選的繞絲縫隙應(yīng)為0.30.38mm.所選的繞絲縫隙應(yīng)為0.30.38mm.或查礫石與繞絲縫隙之匹配表2-5. 表2-5 礫石與篩管配合尺寸推薦表礫石尺寸篩管縫隙尺寸標(biāo)準(zhǔn)篩目（mm）(mm)(in)40600.4190.2490.150.00620400.8340.4190.300.01216301.1900.5840.350.01410202.0100.8340.500.02010162.0101.1900.500.0208122.3901.6800.750.030礫石充填完井防實例實例1 渤海某油田直井防砂，油層為東營組砂巖，油層井深為14501700m，原油密度0.950.96，地下原油粘度為70mpas，含油井段長達100200m,油井自噴能力差。在試油過程中曾用電潛泵求產(chǎn)，油井出砂嚴(yán)重，套管內(nèi)砂柱高達20多米。由于油層井段長、油層多、油井出砂嚴(yán)重，在完井方式上，采用套管內(nèi)繞絲篩管礫石充填完井。生產(chǎn)套管為95/8in或7in,每米射39孔。在95/8in套管內(nèi)下入外徑6.05in、內(nèi)徑4.95in的繞絲篩管，在7in套管內(nèi)則下入外徑4.62in、內(nèi)徑3.94in的繞絲篩管。根據(jù)油層的層組劃分，分三段進行礫石充填防砂。上部兩個防砂井段裝有滑套，最下一段裝有堵塞器工作筒，必要時可關(guān)閉任何一個生產(chǎn)井段。油管直徑31/2in, 礫石充填完成后，將電潛泵下入深度1000m處。自1993年投產(chǎn)以來，平均單井日產(chǎn)100130t,電潛泵生產(chǎn)壓差為4Mpa，生產(chǎn)兩年來沒有發(fā)現(xiàn)出砂問題。渤海油田防砂井管柱如圖2-16.實例2 渤海油田定向井防砂油層為東營組，油田井深為18101870m，原油相對密度0.955，地下粘度平均為57mPas,井斜40，70年代初期試油時出砂嚴(yán)重，下預(yù)填充濾砂管防砂效果不好。后于80年代后期，在7in套管內(nèi)采用繞絲篩管大段礫石充填完井，該井自1985年投產(chǎn)以后，開始自噴，后轉(zhuǎn)噴射泵及電潛泵生產(chǎn)，生產(chǎn)壓差3060Mpa，現(xiàn)已生產(chǎn)10年，日產(chǎn)100t左右，沒有發(fā)現(xiàn)出砂問題，其防砂管柱如圖2-17.預(yù)充填礫石繞絲篩管預(yù)充填礫石繞絲篩管是在地面，預(yù)先將符合油層特性要求的礫石填入具有內(nèi)外雙層繞絲篩管的環(huán)形空間而制成的防砂管。將此種篩管下入井內(nèi)，對準(zhǔn)出砂層位進行防砂。該防砂方法其油井產(chǎn)能低于井下礫石充填，防砂有效期不如礫石充填長，因其不能像礫石充填石充填能防止油層砂進入井筒，只能防止油層砂進入井筒后不再進入油管。但其工藝簡便、成本低，在一些不具備礫石充填的防砂井，仍是一種有效方法。因而國外仍普遍采用，特別在水平井中更常使用。其結(jié)構(gòu)如圖2-18所示。預(yù)充填礫石粒徑的選擇及雙層繞絲篩管縫隙的選擇等，皆與井下礫石充填相同。外篩管外徑與套管內(nèi)徑的差值應(yīng)盡量小，一般10mm左右為宜，以增加預(yù)充填礫石層的厚度，從而提高防砂效果。預(yù)充填礫石層的厚度應(yīng)保證在25mm左右。內(nèi)篩的內(nèi)徑應(yīng)大于中心管外徑2mm以上，以便能順利組裝在中心管上。5 其它防砂篩完井1、金屬纖維防砂篩管金屬纖維防砂篩管的基本結(jié)構(gòu)如圖2-19所示：不銹鋼纖維是主要的防砂材料，由斷絲、混絲滾壓、梳分、定形而成。它的主要防砂原理是：大量纖維堆集在一起時，纖維之間就會形成若干縫隙，利用這些縫隙阻擋地層砂粒通過，其縫隙的大小與纖維的堆集緊密程度有關(guān)。通過控制金屬纖維縫隙的大?。刂评w維的壓緊程度）達到適應(yīng)不同油層粒徑的防砂。此外，由于金屬纖維富有彈性，在一定的驅(qū)動力下，小砂粒可以通過縫隙，避免金屬纖維被填死。砂粒通過后，纖維又可恢復(fù)原狀而達到自潔的作用。在注蒸汽開采條件下，要求防砂工具具備耐高溫（360）、耐高壓（18.9MPa）和耐腐蝕（Ph812）等性質(zhì)，不銹鋼纖維材質(zhì)特性符合以上要求。遼河油田使用的不銹鋼纖維的絲徑為50120m；纖維過濾層的厚度為1525mm; 壓縮系數(shù)為2228Mpa-1. 這種纖維過濾層的滲透率大于1000m2；孔隙度大于90%；出砂量不超過0.01%.可適用于裸眼、套管、直井和水平井的防砂。2、陶瓷防砂濾管勝利油田研制的陶瓷防砂濾管，其過濾材料為陶土顆粒，其粒徑大小為油層砂中值及滲透率高低而定，陶粒與無機膠結(jié)劑配成一定比例，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。形狀為圓筒形，裝入鋼管保護套中與防砂管連結(jié)，即可下井防砂。陶瓷濾管結(jié)構(gòu)示意圖和滲流性能曲線圖分別見圖2-20和圖2-21.其物理參數(shù)見表2-6.表2-6陶瓷防砂井下配套工具技術(shù)參數(shù)陶瓷防砂井下配套工具外徑（mm）內(nèi)徑（mm）長度（mm）鋼體最大外徑（mm）井下通徑（mm）總長（mm）適應(yīng)套管尺寸外徑（mm）內(nèi)徑（mm）12775120023003500152622200177.8158.08161.710150120023003500115501600139.7124.38127.3該濾砂管具有較強的抗折抗壓強度，并能耐高礦化度水，土酸，鹽酸等腐蝕?，F(xiàn)已在油田現(xiàn)場推使用。3、多孔冶金粉末防砂濾管這種防砂篩管是用鐵、青銅、鋅白銅、鎳、蒙乃爾合金等金屬粉末作為多孔材料加工而成的。它具有以下特點：1） 可根據(jù)油層砂粒度中值的大小，選用不同的球形金屬粉末粒徑（20300m）燒結(jié)，從而形成孔隙大小不同的多孔材料，因而其控砂范圍大，適用廣。2） 一般滲透率在10m2左右，孔隙度在30%左右。不僅砂控能力強，對油井產(chǎn)能影響較小。3） 一般多數(shù)采用鐵粉燒結(jié)，因而成本低。4） 用鐵粉燒結(jié)的防砂管，其耐腐蝕性差，應(yīng)采取防腐處理。4、多層充填井下濾砂器美國保爾（pall）油井技術(shù)公司推薦一種多層充填井下濾砂器，它是由基管、內(nèi)外泄油金屬絲網(wǎng)、34層單獨纏繞在內(nèi)外泄油網(wǎng)之間的保爾（pall）介質(zhì)過濾層及外罩管所組成。該介質(zhì)過濾層是主要的濾砂原件，它是由不銹鋼絲與不銹鋼粉末燒結(jié)而成的。因此可根據(jù)油層砂粒度中值，選用不同粒徑的不銹鋼粉末燒結(jié)，其控制范圍廣。6 化學(xué)固砂完井化學(xué)固砂是以各種材料（水泥漿、酚醛樹脂等）為膠結(jié)劑，以輕質(zhì)油為增孔劑，以各種硬質(zhì)顆粒（石英砂、核桃殼等）為支撐劑，按一定比例拌合均勻后，擠入套管外推集于出砂層位。凝固后形成具有一定強度和滲透性的人工井壁防止油層出砂。或者不加支撐劑，直接將膠結(jié)劑擠入套管外出砂層位，將疏松砂巖膠結(jié)牢固防止油層出砂。還有遼河油田的高溫化學(xué)固砂劑，主要是在注蒸汽井上使用，可以耐溫350以上。此外，加拿大阿爾伯達研究中心（ARC）用聚合物等材料制成的化學(xué)固砂劑可防細粉砂?；瘜W(xué)固砂雖然是一種防砂方法，但其在使用上有其局限性，僅適用于單層及薄層，防砂油層一般以5m左右為宜，不宜用在大厚層或長井段防砂?；瘜W(xué)防砂的適用范圍優(yōu)缺點如表2-7.有關(guān)詳細內(nèi)容可參閱采油技術(shù)手冊第七分冊“防砂技術(shù)”3 .各種完井方式適用的條件見表2-8. 表2-7化學(xué)固砂選用參考表方法膠結(jié)劑支撐劑配方（重量比）適用范圍優(yōu)缺點水泥砂漿人工井壁水泥漿石英砂水泥：水：石英砂=1：0.5：4油、水井后期防砂。低壓、淺井防砂原料來源廣、強度低、有效期短水帶干灰砂人工井壁水泥石英砂水泥：石英砂=1：（22.5）高含水油井和注水井后期防砂。低壓油、水井原料來源廣、成本低，堵塞較嚴(yán)重柴油水泥漿乳化液人工井壁柴油水泥漿乳化液柴油：水泥：冰=1：1：0.5油、水井早期防砂。出砂量少。淺井原料來源廣，成本低堵塞較嚴(yán)重酚醛樹脂人工井壁酚醛樹脂溶液苯酚：甲醛：氨水=1：1.5：0.05油、水井早期防砂。中、粗砂巖油層防砂適應(yīng)性強，成本高，樹脂儲存期短樹脂核桃殼人工井壁酚醛樹脂核桃殼樹脂：核桃殼=1：1.5油、水井早期和后期防砂。出砂量少膠結(jié)強度高，滲透率高，防砂效果好。原料來源困難，施工較復(fù)雜樹脂砂漿人工井壁酚醛樹脂石英砂樹脂：石英砂=1：4油、水井后期防砂膠結(jié)強度高，適應(yīng)性強，施工較復(fù)雜擠復(fù)雜酚醛溶液地下合成酚醛溶液苯酚：甲醛：固化劑=1：2：（0.30.36）油層溫度在60以上的油、水井早期和后期防砂溶液粘度低，易于擠入油層，可分層防砂樹脂涂層礫石人工井壁環(huán)氧樹脂石英砂樹脂：礫石=1：（1020）油層溫度在60以上的油、水井早期和后期防砂滲透率高，強度高，施工簡單 表2-8各種完井方式適用的地質(zhì)條件(垂直井)完井方式適用的地質(zhì)條件射孔完井（1）有氣頂、或有底水、或有含水夾層、易塌夾層等復(fù)雜地質(zhì)條件，因而要求施分隔層段的儲層（2）各分層之間存在壓力、巖性等差異，因而要求實施分層測試、分層采油、分層注水、分層處理的儲層（3）要求實施大規(guī)模水力壓裂作業(yè)的低滲透儲層（4）砂巖儲層、碳酸鹽巖裂縫性儲層裸眼完井（1）巖性堅硬致密，井壁穩(wěn)定不坍塌的碳酸鹽巖或砂巖儲層（2）無氣頂、無底水、無含水夾層及易塌夾層的儲層（3）單一厚儲層，或壓力、巖性基本一致的多層儲層（4）不準(zhǔn)備實施分隔層段，選擇性處理的儲層割縫襯管完井（1）無氣頂、底水、無含水夾層及易塌夾層的儲層（2）單一厚儲層，或壓力、巖性基本一致的多層儲層（3）不準(zhǔn)備實施分隔層段，選擇性處理的儲層（4）巖性較為疏松的中、粗砂粒儲層裸眼礫石充填（1）無氣頂、無底水、無含水夾層的儲層（2）單一厚儲層，或壓力、物性基本一致的多層儲層（3）不準(zhǔn)備實施分隔層段，選擇性處理的儲層（4）巖性疏松出砂嚴(yán)重的中、粗、細砂粒儲層套管礫石充填（1）有氣頂、或有底水、或有含水夾層、易塌夾層等復(fù)雜地質(zhì)條件，因而要求實施分隔層段的儲層（2）各分層之間存在壓力、巖性差異，因而要求實施選擇性處理的儲層（3）巖性疏松出砂嚴(yán)重的中、粗、細砂粒儲層復(fù)合型完井（1）巖性堅硬致密，井壁穩(wěn)定不坍塌的儲層（2）裸眼井段內(nèi)無含水夾層及易塌夾層的儲層（3）單一厚儲層，或壓力、巖性基本一致的多儲層（4）不準(zhǔn)備實施分隔層段，選擇性處理的儲層（5）有氣頂、或儲層頂界附近有高壓水層，但無底水的儲層 第二節(jié) 水平井完井方式 目前常見的水平井完井方式有裸眼完井、割縫襯管完井、帶管外封隔器（ECP）的割縫襯管完井、射孔完井和礫石充填完井五類。水平井按其造斜和曲率半徑可分為短、中、長三類如表2-9所示。 表2-9水平井類型短中長曲率半徑2040ft612m165700ft50213m10003000ft305914m造斜1.5/ft3/ft5/m10/m8/100ft30/100ft26/100m98/100m2/100ft6/100ft7/100m20/100m由于水平井的各種完井方式，有其各自的適用條件，故應(yīng)根據(jù)油藏具體條件選用。1 裸眼完井方式這是一種最簡單的水平井完井方式。即：技術(shù)套管下至預(yù)計的水平段頂部，注水泥固井封隔。然后換小一級鉆頭水平井段至設(shè)計長度完井。如圖2-22所示。裸眼完井主要用于碳酸鹽巖等堅硬不坍塌地層，特別是一些垂直裂縫地層，如美國奧斯汀白堊系地層，可參見表2-10和表2-11.2 割縫襯管完井方式完井工序是將割縫襯管懸掛在技術(shù)套管上，依靠懸掛封隔管外的環(huán)形空間。割縫襯管要加扶正器，以保證襯管在水平井眼中居中，如圖2-23所示。目前水平井發(fā)展到分枝井及多底井，其完井方式也多采用割襯管完井，如圖2-24所示：割縫襯管完井主要用于不宜用套管射孔完井，又要防止裸眼完井時地層坍塌，因而采用此方法的井。因此完井方式簡單，既可防止井塌，還可將水平井段分成苦干段進行小型措施，當(dāng)前水平井多采用此方式完井。其適用條件見表2-10和表2-11.3 射孔完井方式技術(shù)套管下過直井段注水泥固井后，在水平井段內(nèi)下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和技術(shù)套管宜重合100m左右。最后在水平井段射孔。如圖2-25所示。這種完井方式將層段分隔開，可以進行分層增產(chǎn)及注水作業(yè)，可在稀油和稠油層中使用，是一種非常實用的方法。適用條件見表2-9和表2-10.4 管外封隔器（ECP）完井方式這種完井方式是依靠管外封隔器實施層段的分隔，可以按層段進行作業(yè)和生產(chǎn)控制，這對于注水開發(fā)的油田尤為重要。其適用條件見表2-10和表2-11.管外封隔器的完井方法，可以分三種形式。見圖2-26，2-27，2-28.5 礫石充填完井方式國內(nèi)外的實踐表明，在水平井段內(nèi)，不論是進行裸眼井下礫石充填或是套管內(nèi)井下礫石充填，其工藝都是復(fù)雜，目前正處礦場試驗階段。裸眼井下礫石充填時，在礫石完全充填到位之前，井眼有可能已經(jīng)坍塌；裸眼井下礫石充填時，扶正器有可能被埋置在疏松地層中，因而很難保證長篩管居中；裸眼及套管井下充填時，充填液的濾失量大，不僅會造成油層損害，而且在現(xiàn)有泵送設(shè)備及充填液性能的條件下，其充填長度將受到限制。據(jù)國外資料報導(dǎo)，K0.1m2 的高滲透油層，一次充填長度不到60m.K0.1m2的低滲透油層，一次充填長度也不到120m.因此，長井段水平無法采用此種方法。目前水平井的防砂完井多采用預(yù)充填礫石篩管、金屬纖維篩管或割縫襯管等方法。裸眼水平井預(yù)充填礫石繞絲篩管完井，其篩管結(jié)構(gòu)及性能同垂直井，但使用用時應(yīng)加扶正器，以便使篩管在水平段居中，如圖2-29所示。套管射孔水平井預(yù)充填礫石繞絲篩管完井如圖2-30所示。預(yù)充填礫石完井方式的優(yōu)缺點及其適用條件見表2-10和2-11. 表2-10各種水平井完井方式的優(yōu)缺點完井方式優(yōu)點缺點裸眼完井（1）成本最低（2）儲層不受水泥漿的損害（3）使用可膨脹式雙封隔器，可以實施生產(chǎn)控制和分隔層段的增產(chǎn)作業(yè)（4）使用轉(zhuǎn)子流時計，可以實施生產(chǎn)檢測（1）疏松儲層，井眼可能坍塌（2）難以避免層段之間的竄通（3）可選擇的增產(chǎn)作業(yè)有限。如不能進行水力壓裂作業(yè)（4）生產(chǎn)檢測資料不可靠割襯管完井（1）成本相對較低（2）儲層不受水泥漿的損害（3）可防止井眼坍塌（1）不能實施層段的分隔，因而不可避免層段之間的竄通（2）無法進行選擇性增產(chǎn)注作業(yè)（3）無法進行生產(chǎn)控制，不能獲得可靠的生產(chǎn)測試資料帶ECP的割縫襯管完井（1）相對中等程度的完井成本（2）儲層不受水泥漿的損害（3）依靠管外封隔器實施層段分隔，可以在一定程度上避免層段之間的竄通（4）可以進行生產(chǎn)控制，生產(chǎn)檢測和選擇性的增產(chǎn)注作業(yè)管外封隔器分隔層段的有效程度，取決于水平井眼的規(guī)則程度，封隔器的坐封和密封件的耐壓、耐溫等因素射孔完井（1）最有效的層段分隔，可以完全避免層段之間的竄通（2）可以進行有效的生產(chǎn)控制生產(chǎn)檢測和包括水力壓裂在內(nèi)的任何選擇性增產(chǎn)增注作業(yè)（1）相對較高的完井成本（2）儲層受水泥漿的損害（3）水平井的固井質(zhì)量目前尚難保證（4）要求較高的射孔操作技術(shù)裸眼預(yù)充填礫石完井（1）儲層不受水泥漿的損害（2）可以防止疏松儲層出砂及井眼坍塌（3）特別適宜于熱采稠油油藏（1）不能實施層段的分隔，因而不可避免層段之間的竄通（2）無法進行選擇性增產(chǎn)增注作業(yè)（3）無法進行生產(chǎn)控制等套管內(nèi)預(yù)充填礫石完井（1）可以防止疏松儲層出砂及井眼坍塌（2）特別適宜于熱采稠油油藏（3）可以實施選擇性的射開層段（1）儲層受水泥漿的損害（2）必須起出井下預(yù)填礫石篩管后，才能實施選擇性的增產(chǎn)注作業(yè) 表2-11各種完井方式適用的地質(zhì)條件完井方式適用的地質(zhì)條件裸眼完井（1）巖石堅硬致密，井壁穩(wěn)定不坍塌的儲層（2）不要求層段分隔的儲層（3）天然裂縫性碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖（4）短或極短曲率半徑的水平井割縫襯管完井（1）井壁不穩(wěn)定，有可能發(fā)生井眼坍塌的儲層（2）不要求層段分隔的儲層（3）天然裂縫性碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖儲層射孔完井（1）要求實施高度層段分隔的注水開發(fā)儲層（2）要求實施水力壓裂作業(yè)的儲層（3）裂縫性砂巖儲層帶ECP的割縫襯管完井（1）要求不用注水泥實施層段分隔的注水開發(fā)儲層（2）要求實施層段分隔，但不要求水力壓裂的儲層（3）井壁不穩(wěn)定，有可能發(fā)生井眼坍塌的儲層（4）天然裂縫性或橫向非均質(zhì)的碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖儲層裸眼預(yù)充填礫石篩管完井（1）巖性膠結(jié)疏松，出砂嚴(yán)重的中、粗、細粒砂巖儲層（2）不要求分隔層段的儲層（3）熱采稠油油藏套管預(yù)充填礫石篩管完井（1）巖性膠結(jié)疏松，出砂嚴(yán)重的中、粗、細粒砂巖儲層（2）裂縫性砂巖儲層（3）熱采稠油油藏第三節(jié) 完井方式選擇 完井方式的選擇主要是針對單井而言。雖單井屬于同一油藏類型，但其所處地理位置不同，所選定完井方式也不盡相同，如油藏有氣頂、底水，若采用裸眼完成，技術(shù)套管則應(yīng)將氣頂封隔住，再鉆開油層，而不鉆開底水層。若采用套管射孔完成，則應(yīng)避射氣頂和底水，又如油藏有邊水，套管射孔完成時，油田開發(fā)要充分利用邊水驅(qū)動作用，避射開油水過渡帶，第一章已闡述完井方式選擇必須依據(jù)油田地質(zhì)和油藏工程的特點，本節(jié)從另一個角度就當(dāng)前直井和定向井及水平井兩大類型完井，結(jié)合油田地質(zhì)和油藏工程的特點就某些問題論述完井方式選擇。完井方式選擇需要考慮的主要因素見圖2-31.1 直井完井方式選擇直井完井方式是國內(nèi)外自石油開發(fā)至今的完井方式基本，今后也將會如此。直井完井適應(yīng)范圍廣、工藝技術(shù)簡單、建井周期短、造價低。按油、氣井地層巖性可分為砂巖、碳酸鹽巖和其他巖性三大類，這三大類型巖性均可以采用直井完井。本節(jié)的選擇方法已綜合了油藏類型、滲流特征和原油性質(zhì)進行了完井方式選擇，現(xiàn)就不同巖性特點闡述選擇完井方式。（1）砂巖油氣藏砂巖油氣藏完井方式選擇流程圖，如圖2-32所示。1）砂巖分為層狀、塊狀和巖性油藏。在陸相沉積地層中，層狀油層所占比例大。塊狀或巖性油層中其物性、原油性質(zhì)和壓力系統(tǒng)大致是一致的，因而完井方式無須作特殊考慮。但層狀油層，特別是多套層系同井合采時，就應(yīng)認真考慮其完井方式。首先應(yīng)考慮的是各層系間壓力、產(chǎn)量差異，若差異不大，則可同井合采，若差異大，特別是層間壓力差異大，因?qū)娱g干擾大，高壓層的油將向低壓層灌，多套層系開采的產(chǎn)量反而低于單套層系的產(chǎn)量，在這情況下，即應(yīng)按單套層系開采；但有時單套層系的儲量豐度又不足以單獨開采，此時只能采用同井雙管采油，每根油管柱開采一套層系，以消除層間干撓，保證兩套層系都能正常生產(chǎn)。如南海油田某井即是采用雙管完井的。 南海油田雙管采油實例 某井 第一套層系油層井深24402466m,為層狀油藏，局部地區(qū)頂部有氣頂，測試日產(chǎn)200t噸，第二套層系，油層井深24682538m為塊狀油藏，測試日產(chǎn)400500t,若同井合采，；因兩套層系之間產(chǎn)量差距大，同時這兩個層系不是一個壓力系統(tǒng)，壓力也有差異，勢必互相干撓。若就兩套層系的單井產(chǎn)量而論，是可以分別開采的，但其儲量豐度又不足以供單獨層系開發(fā)，同時海上油田建井周期長，建井投資大，經(jīng)濟上是不合算的。因而采用雙管開采。見圖2-33.技術(shù)套管為93/8in，下掛7in襯管，用27/8in油管開采第一套層系，另用31/2in油管開采第二套層系，油井停噴后擬轉(zhuǎn)氣舉油。該井雙管完成后生產(chǎn)正常，取得很好的效益。雙管采油雖然解決了層間干撓的問題，但其使用有局限性。因雙管采油時，兩根油管柱所采的層系，自噴期不一定是同期的，可能其中一套層系先停噴，這里就有一個人工舉升接替問題。由于套管直徑限制，兩套有桿泵或電潛泵都因工具直徑大無法同時下進井筒內(nèi)，若采用氣舉接替則兩套氣舉管柱一同在完井時下入井內(nèi)，當(dāng)一根油管停噴，可立即用氣舉接替，則可以保持雙管開采的優(yōu)勢，否則，油田開發(fā)初期是雙管采油， 后期則變?yōu)閱喂懿捎土?，但雙管采油必須具備下述三個條件。 （1）技術(shù)套管95/8in,懸掛襯管7in-可以下兩根油管。 （2）具有天然氣資源可足以提供氣舉采油之用-停噴后可以及時接替生產(chǎn)。 （3）完井時即下入兩根油管氣舉采油的生產(chǎn)管柱及工具-兩根油管不論那一根油管停噴都可以氣舉（因為雙管采油時，不太可能在一根油管停噴時，去壓井換井下管柱）。 由于雙管采油的上述特殊要求，僅局限于海上油井，陸上超深井使用。因其單井產(chǎn)量高，較長時間不進行井下作業(yè)。不進行大中型增產(chǎn)措施。陸上油田的深井、中深井大多不采用雙管采油，因為單管采油生產(chǎn)套管直徑相對較小，生產(chǎn)成本低，建井周期短，停噴轉(zhuǎn)人工舉升方式可以根據(jù)需要選擇，若層間干撓大的層系，則按兩套層系開發(fā)，雖然多鉆一口井，但單井生產(chǎn)管理方便，井下作業(yè)和增產(chǎn)措施易行。 2）砂巖油藏從原油粘度來分，可分稀油、稠油，陸相沉積的地層的特點是層系多，滲透率偏低，而且地層能量低。稀油大多需要注水，補充地層能量開發(fā)，而且多套層系都要進行壓裂增產(chǎn)措施。這類砂巖油藏只宜采用套管射孔完成，不應(yīng)采用裸眼或割縫襯管等方式 完井，因為裸眼或割縫襯管完井都無法分層注水或分層壓裂。至于砂巖稠油油藏，因稠油層不論普通稠油或特、超稠油，油層大多為粘土、原油膠結(jié)，膠結(jié)疏松，生產(chǎn)過程大多出砂，因而必須采取防砂措施，防砂的方法在本章第一節(jié)已闡述，可根據(jù)具體情況加以選擇，此外必須強調(diào)的是稠油井應(yīng)采用大直徑套管，套管直徑7in.因為稠油粘度大，流動阻力大，采用大直徑套管才能下大直徑油管，本書第三章有專門論述稠油井套管直徑的問題，此外一再論述。 砂層普通稠油大多采用注水開發(fā)，如勝利孤島、孤東，埕東和勝土土坨油田都是采用注水開發(fā)。采用套管射孔完成即能分層控制，并可在注水井中采用樹脂固砂方法；在生產(chǎn)井可采用樹脂固砂、防砂濾管或繞絲篩管礫石充填防砂的方法，上述油田從70年代直至80年代開發(fā)實驗證明這種完井方式是適應(yīng)的。 至于砂巖層特稠油都是采用注蒸汽開采，遼河高升油田為大厚稠油層，有氣頂?shù)姿?，油層厚度?080mm,早期采用裸眼完成，繞絲篩管礫石充填防砂，后因裸眼完成難以控制氣頂和底水，也難以調(diào)整吸汽剖面，后改用套管射孔完成，至于一些層狀或薄互層的稠油層，如遼河歡喜嶺、曙光、河南井樓等油田以及勝利樂安油田的砂礫巖油層都是采用套管射孔完成，繞絲篩管礫石充填或濾砂管防砂，上述油田的完井都經(jīng)受了注蒸汽的考驗。 砂巖油藏不論為何種油藏類型，若為低滲透油藏，則需要進行壓裂增產(chǎn)措施；若為高滲透油藏，油層膠結(jié)疏松，油層易坍塌或出砂，就需要防砂。再就是稀油油藏需要注水開發(fā)，稠油油藏需要注蒸汽開采，而且要分層控制及調(diào)整其吸水、采油和吸汽剖面，因而宜采用套管射孔完成。至于一些單一油層，無氣頂?shù)姿蛯訚B透率適中，依靠天然能量開采，不進行壓裂增產(chǎn)措施，采用下割縫襯管完井也是可行的。 至于砂巖氣藏，大多為致密砂巖，滲透率低，都必須進行壓裂增產(chǎn)措施，特別是一些底水氣藏，要防止底水錐進，所以應(yīng)采用套管射孔完成，不