1、第二章 完井方式选择完井方式选择是完井工程的重要环节之一，目前完井方式有多种类型，但都有其各自的适用条件和局限性。只有根据油气藏类型和油气层的特性去选择最合适的完井方式，才能有效地开发油气田，延长油气井寿命和提高其经济效益。合理的完井方式应该力求满足以下要求：（1）油、气层和井筒之间保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小；（2）油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油、气入井的阻力最小；（3）应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰；（4）应能有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；（5）应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层措施以及便于人工
2、举升和井下作业等条件；（6）稠油开采能达到注蒸汽热采的要求；（7）油田开发后期具备侧钻的条件；（8）施工工艺简便，成本较低。第一节 完井方式目前国内外最常见的完井方式有套管或尾管射孔完井、割缝衬管完井、裸眼完井、裸眼或套管砾石充填完井等。由于现有的各种完井方式都有其各自适用的条件和局限性，因此，了解各种完井方式的特点是十分重要的。1 射孔完井方式射孔完井是国内外最为广泛和最主要使用的一种完井方式。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钻穿油层直至设计井深，然后下油层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、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。
3、如图 2-1 所示。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。（2）尾管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,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。如图 2-2 所示。尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固，因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、低平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外，这种完井方式可以减少套
4、管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本，目前较深的油、气井大多采用此方法完井。射孔完井对多数油藏都能适用，其具体的使用条件见表 2-8.2 裸眼完井方式裸眼完井方式有两种完井工序：一是钻头钻至油层顶界附近后，下技术套管注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从技术套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。如图 2-3 所示。有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，也可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部分然后裸眼完井。必要时再射开其中的含油段，国外称为复合型完井方式。如图 2-4 所示。裸眼完井的另一种工序是不更换钻头，直接钻穿油层至设计井
5、深，然后下技术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替入低失水、高粘度的钻井液，以防水泥浆下沉。或者在套管下部安装套管外封隔器和注水接头，以承托环空的水泥浆防止其下沉，这种完井工序一般情况下不采用。见图 2-5 所示。裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限很大。砂岩油、气层，中、低渗透层大多需要压裂改造，裸眼完成即无法进行。同时，砂岩中大都有泥页岩夹层，遇水多易坍塌而堵塞井筒。碳酸盐岩油气层，包括裂缝性油、气层，如 70年代中东的不少油田，我
6、国华北任丘油田古潜山油藏，四川气田等大多使用裸眼完井。后因裸眼完井难以进行增产措施和控制底水锥进和堵水，以及射孔技术的进步，现多转变为套管射孔完成。水平井开展初期，80 年代初美国奥斯汀的白垩系碳酸盐岩垂直裂缝地层的水平井大多为裸眼完井，其他国家的一些水平井也有用裸眼完井，但 80 年代后期大多为割缝衬管或带管外封隔器的割缝衬管所代替。特别是当前水平井段加长或钻分枝水平井，用裸眼完井就更少了。因为裸眼完井有许多技术问题难以解决。3 割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式也有两种完井工序。一是用同一尺寸钻头钻穿油层后，套管柱下端连接衬管下入油层部位，通过套管外封隔器和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环
7、形空间。如图 2-6 所示。由于此种完井方式井下衬管损坏后无法修理或更换，因此一般都采用另一种完井工序，即钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器） ，将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。如图 2-7 如示。这种完井工序油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。割缝衬管的技术要求割缝衬管的防砂机理是允许一定大小的，能被原油
8、携带至地面的细小砂粒通过，而把较大的砂料阻挡在衬管外面，大砂粒在衬管外形成“砂桥” ，达到防砂的目的。如图 2-8 所示。由于“砂桥”处流速较高，小砂粒不能停留在其中。砂粒的这种自然分选使“砂桥”具有较好的流通能力，同时又起到保护井壁骨架砂的作用。割缝缝眼的形状和尺寸应根据骨架砂粒度来确定。4 砾石充填完井方式对于胶结疏松砂严重的地层,一般应采用砾石充填完井方式。它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井之目的。砾石充填完井一般都使用不锈钢绕筛管而不用
9、割缝衬管。其原因如下：割缝衬管的缝口宽度由于受加工割刀强度的限制，最小为 0.5mm.因此，割缝衬管只适用于中、粗砂粒油层。而绕丝筛管的缝隙宽度最小可达 0.12mm，故其适用范围要大得多。绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙，见图 2-11（a） ，流体通过筛管时几乎没有压力降。绕丝筛管的断面为梯形，外窄内宽，具有一定的“自洁”作用，轻微的堵塞可被产出流体疏通，见图 2-11（b）,(c) ,(d)，它的流通面积要比割缝衬管大得多，见图 2-12.绕丝筛管以不锈钢丝为原料，其耐腐蚀性强，使用寿命长，综合经济效益高。为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填
10、和套管砾石充填。（1）裸眼砾石充填完井方式在地质条件允许使用裸眼而又需要防砂时，就应该采用裸眼砾石充填完井方式。其工序是钻头钻达油层顶界以上约 3m 后，下技术套管注水泥固井，再用小一级的钻头钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深，然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的 1.5 至 2 倍，以确保充填砾石时有较大的环形空间，增加防砂层的厚度，提高防砂效果。一般砾石层的厚度不小于50mm（0.5 米） 。裸眼扩径的尺寸匹配如表 2-2。表 2-2 裸眼砾石充填扩径尺寸匹配表套管尺寸 小井眼尺寸 扩眼尺寸 筛管外径（in） （mm） （ in） （mm） （in） （mm） (in) (m
11、m)51/2 139.7 43/4 120.6 12 305 27/8 8765/87 168.3177.857/86 1/8149.2155.51216 30540745 11714275/88 5/8193.7219.161/27 7/8165.12001418 355.6457.251/2 15595/8 244.5 83/4 222.2 1620 40750865/8 184103/4 273.1 91/2 241.3 1820 457.25087 194扩眼工序完成后，便可进行砾石充填工序。如图 2-13 所示。裸眼砾石充填完井工序的使用条件见表 2-8.（2）套管砾石充填完井方式套
12、管砾石充填的完井工序是：钻头钻穿油层至设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥固井，然后对油层部位射孔。要求采用高孔密（30 孔/m 左右），大孔径（20mm 左右）射孔，以增大充填流通面积，有时还把套管外的油层砂冲掉，以便于向孔眼外的周围油层填入砾石，避免砾石和地层砂混和增大渗流阻力。由于高密度充填（高粘充填液）紧实，充填效率高，防砂效果好，有效期长，故当前大多采用高密度充填。套管砾石充填如图 2-14 所示：油层套管与绕筛管的匹配如表 2-3 所示：表 2-3 套管砾石充填筛管匹配表套管规格 筛管外径（mm） （in） （mm） （in）139.7 51/2 74 23/8168.3 65
13、/8 87 27/8177.8 7 87 27/8193.7 75/8 104 31/2219.1 85/8 117 4244.5 95/8 130 41/2273.1 103/4 142 5套管砾石充填完井方式的使用条件见表 2-7.虽然有裸眼砾石充填和套管砾石充填之分，但二者的防砂机理是完全相同的。充填在井底的砾石层起着滤砂器的作用，它只允许流体通过，而不允许地层砂粒通过。其防砂的关键是必须选择与出砂粒径匹配的绕丝筛管及与油层岩石颗粒组成相匹配的砾石尺寸。选择原则是既要能阻挡油层出砂，又要使砾石充填层具有较高的渗透性能。因此，绕丝筛管、砾石尺寸、砾石的质量、充填液的性能，高砂比充填要求砂液
14、体积比达到（0.81）：1及施工质量是砾石充填完井防砂成功的技术关键。砾石质量要求充填砾石的质量直接影响防砂效果及完井产能。因此，砾石的质量控制十分重要。砾石质量包括：砾石粒径的选择、砾石尺寸合格程度、砾石的球度和圆度、砾石的酸溶度、砾石的强度等。1）砾石粒径的选择国内推荐的砾石粒径是油层砂粒度中值 D50 的 56 倍2）砾石尺寸合格程度：API 砾石尺寸合格程度的标准是大于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样的 0.1%，小于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样的 2%.3) 砾石的强度： API 砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎砂重量含量不得超过表 2-4 所示的数值。表 2-4 砾石抗破碎推
15、荐标准充填砂粒度（目） 破碎砂重量百分含量（%）816 81220 41630 22040 23050 24060 24) 砾石的球度和圆度：API 砾石圆球度的标准是砾石的平均球度应大于0.6，平均圆度也应大于 0.6.图 2-15 评估球度和圆度的目测图。5）砾石的酸溶度：API砾石酸溶度的标准是：在标准土酸（3%HF+12%HCI ）中砾石的溶解重量百分数不得超过 1%.6）砾石的结团：API 的标准是：砾石应由单个石英砂粒所组成，如果砂样中含有 1%或更多个砂粒结团，该砂样不能使用。4、绕丝筛管缝隙尺寸的选择绕丝筛管应能保证砾石充填层的完整。故其缝隙应小于砾石充填层中最小的砾石尺寸，一
16、般取为最小砾石尺寸的1/22/3.例如根据油层砂粒度中值，确定砾石粒径为 1630 目，其砾石尺寸的范围是 0.581.19mm.所选的绕丝缝隙应为 0.30.38mm.所选的绕丝缝隙应为 0.30.38mm.或查砾石与绕丝缝隙之匹配表 2-5.表 2-5 砾石与筛管配合尺寸推荐表砾石充填完井防实例实例 1 渤海某油田直井防砂，油层为东营组砂岩，油层井深为14501700m，原油密度 0.950.96，地下原油粘度为 70mpas，含油井段长达100200m,油井自喷能力差。在试油过程中曾用电潜泵求产，油井出砂严重，套管内砂柱高达 20 多米。由于油层井段长、油层多、油井出砂严重，在完井方式上
17、，采用套管内绕丝筛管砾石充填完井。生产套管为 95/8in 或 7in,每米射 39孔。在 95/8in 套管内下入外径 6.05in、内径 4.95in 的绕丝筛管，在 7in 套管内则下入外径 4.62in、内径 3.94in 的绕丝筛管。根据油层的层组划分，分三段进行砾石充填防砂。上部两个防砂井段装有滑套，最下一段装有堵塞器工作筒，必要时可关闭任何一个生产井段。油管直径 31/2in, 砾石充填完成后，将电潜泵下入深度 1000m 处。自 1993 年投产以来，平均单井日产 100130t, 电潜泵生产压差为 4Mpa，生产两年来没有发现出砂问题。渤海油田防砂井管柱如图 2-16.实例
18、2 渤海油田定向井防砂油层为东营组，油田井深为 18101870m ，原油相对密度0.955，地下粘度平均为 57mPas,井斜 40，70 年代初期试油时出砂严重，下预砾石尺寸 筛管缝隙尺寸标准筛目 （mm） (mm) (in)4060 0.4190.249 0.15 0.0062040 0.8340.419 0.30 0.0121630 1.1900.584 0.35 0.0141020 2.0100.834 0.50 0.0201016 2.0101.190 0.50 0.020812 2.3901.680 0.75 0.030填充滤砂管防砂效果不好。后于 80 年代后期，在 7in 套
19、管内采用绕丝筛管大段砾石充填完井，该井自 1985 年投产以后，开始自喷，后转喷射泵及电潜泵生产，生产压差 3060Mpa，现已生产 10 年，日产 100t 左右，没有发现出砂问题，其防砂管柱如图 2-17.预充填砾石绕丝筛管预充填砾石绕丝筛管是在地面，预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管。将此种筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。该防砂方法其油井产能低于井下砾石充填，防砂有效期不如砾石充填长，因其不能像砾石充填石充填能防止油层砂进入井筒，只能防止油层砂进入井筒后不再进入油管。但其工艺简便、成本低，在一些不具备砾石充填的防砂井，仍是一种有效方法。因而国
20、外仍普遍采用，特别在水平井中更常使用。其结构如图 2-18 所示。预充填砾石粒径的选择及双层绕丝筛管缝隙的选择等，皆与井下砾石充填相同。外筛管外径与套管内径的差值应尽量小，一般 10mm 左右为宜，以增加预充填砾石层的厚度，从而提高防砂效果。预充填砾石层的厚度应保证在 25mm 左右。内筛的内径应大于中心管外径 2mm 以上，以便能顺利组装在中心管上。5 其它防砂筛完井1、金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管的基本结构如图 2-19 所示：不锈钢纤维是主要的防砂材料，由断丝、混丝滚压、梳分、定形而成。它的主要防砂原理是：大量纤维堆集在一起时，纤维之间就会形成若干缝隙，利用这些缝隙阻挡地层砂粒通过，
21、其缝隙的大小与纤维的堆集紧密程度有关。通过控制金属纤维缝隙的大小（控制纤维的压紧程度）达到适应不同油层粒径的防砂。此外，由于金属纤维富有弹性，在一定的驱动力下，小砂粒可以通过缝隙，避免金属纤维被填死。砂粒通过后，纤维又可恢复原状而达到自洁的作用。在注蒸汽开采条件下，要求防砂工具具备耐高温（360） 、耐高压（18.9MPa）和耐腐蚀（Ph812）等性质，不锈钢纤维材质特性符合以上要求。辽河油田使用的不锈钢纤维的丝径为 50120m；纤维过滤层的厚度为1525mm; 压缩系数为 2228Mpa -1. 这种纤维过滤层的渗透率大于 1000m 2；孔隙度大于 90%；出砂量不超过 0.01%.可适
22、用于裸眼、套管、直井和水平井的防砂。2、陶瓷防砂滤管胜利油田研制的陶瓷防砂滤管，其过滤材料为陶土颗粒，其粒径大小为油层砂中值及渗透率高低而定，陶粒与无机胶结剂配成一定比例，经高温烧结而成。形状为圆筒形，装入钢管保护套中与防砂管连结，即可下井防砂。陶瓷滤管结构示意图和渗流性能曲线图分别见图 2-20 和图 2-21.其物理参数见表 2-6.表 2-6 陶瓷防砂井下配套工具技术参数陶瓷防砂 井下配套工具适应套管尺寸外径（mm）内径（mm）长度（mm）钢体最大外径（mm）井下通径（mm）总长（mm） 外径（mm）内径（mm）127 75 120023003500152 62 2200 177.8 1
23、58.08161.7101 50 120023003500115 50 1600 139.7 124.38127.3该滤砂管具有较强的抗折抗压强度，并能耐高矿化度水，土酸，盐酸等腐蚀。现已在油田现场推使用。3、多孔冶金粉末防砂滤管这种防砂筛管是用铁、青铜、锌白铜、镍、蒙乃尔合金等金属粉末作为多孔材料加工而成的。它具有以下特点：1） 可根据油层砂粒度中值的大小，选用不同的球形金属粉末粒径（20300m）烧结，从而形成孔隙大小不同的多孔材料，因而其控砂范围大，适用广。2） 一般渗透率在 10m 2左右，孔隙度在 30%左右。不仅砂控能力强，对油井产能影响较小。3） 一般多数采用铁粉烧结，因而成本低
24、。4） 用铁粉烧结的防砂管，其耐腐蚀性差，应采取防腐处理。4、多层充填井下滤砂器美国保尔（pall）油井技术公司推荐一种多层充填井下滤砂器，它是由基管、内外泄油金属丝网、34 层单独缠绕在内外泄油网之间的保尔（pall）介质过滤层及外罩管所组成。该介质过滤层是主要的滤砂原件，它是由不锈钢丝与不锈钢粉末烧结而成的。因此可根据油层砂粒度中值，选用不同粒径的不锈钢粉末烧结，其控制范围广。6 化学固砂完井化学固砂是以各种材料（水泥浆、酚醛树脂等） ）为胶结剂，以轻质油为增孔剂，以各种硬质颗粒（石英砂、核桃壳等）为支撑剂，按一定比例拌合均匀后，挤入套管外推集于出砂层位。凝固后形成具有一定强度和渗透性的人
25、工井壁防止油层出砂。或者不加支撑剂，直接将胶结剂挤入套管外出砂层位，将疏松砂岩胶结牢固防止油层出砂。还有辽河油田的高温化学固砂剂，主要是在注蒸汽井上使用，可以耐温 350以上。此外，加拿大阿尔伯达研究中心（ARC）用聚合物等材料制成的化学固砂剂可防细粉砂。化学固砂虽然是一种防砂方法，但其在使用上有其局限性，仅适用于单层及薄层，防砂油层一般以5m 左右为宜，不宜用在大厚层或长井段防砂。化学防砂的适用范围优缺点如表2-7.有关详细内容可参阅采油技术手册第七分册“ 防砂技术” 3 .各种完井方式适用的条件见表 2-8.表 2-7 化学固砂选用参考表方法 胶结剂 支撑剂 配方（重量比）适用范围 优缺点
26、水泥砂浆人工井壁水泥浆 石英砂 水泥：水：石英砂=1：0.5：4油、水井后期防砂。低压、浅井防砂原料来源广、强度低、有效期短水带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。低压油、水井原料来源广、成本低，堵塞较严重柴油水泥浆乳化液人工井壁柴油水泥浆乳化液柴油：水泥：冰=1：1：0.5油、水井早期防砂。出砂量少。浅井原料来源广，成本低堵塞较严重酚醛树脂人工井壁酚醛树脂溶液苯酚：甲醛：氨水=1：1.5：0.05油、水井早期防砂。中、粗砂岩油层防砂适应性强，成本高，树脂储存期短树脂核桃壳人工井壁酚醛树脂 核桃壳 树脂：核桃壳=1：1.5油、水井早期和后期防砂
27、。出砂量少胶结强度高，渗透率高，防砂效果好。原料来源困难，施工较复杂树脂砂浆人工井壁酚醛树脂 石英砂 树脂：石英砂=1：4油、水井后期防砂胶结强度高，适应性强，施工较复杂挤复杂酚醛溶液 酚醛溶液 苯酚：甲醛： 油层温度在 60 溶液粘度低，易于挤地下合成 固化剂=1：2：（0.30.36）以上的油、水井早期和后期防砂入油层，可分层防砂树脂涂层砾石人工井壁环氧树脂 石英砂 树脂：砾石=1：（1020）油层温度在 60以上的油、水井早期和后期防砂渗透率高，强度高，施工简单表 2-8 各种完井方式适用的地质条件(垂直井)完井方式 适用的地质条件射孔完井 （1）有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层
28、等复杂地质条件，因而要求施分隔层段的储层（2）各分层之间存在压力、岩性等差异，因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层（3）要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层（4）砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层裸眼完井 （1）岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层（2）无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层（3）单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多层储层（4）不准备实施分隔层段，选择性处理的储层割缝衬管完井（1）无气顶、底水、无含水夹层及易塌夹层的储层（2）单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多层储层（3）不准备实施分隔层段，选择性处理的储层（4）岩性较为疏松的中、粗砂粒储层裸眼
29、砾石充填（1）无气顶、无底水、无含水夹层的储层（2）单一厚储层，或压力、物性基本一致的多层储层（3）不准备实施分隔层段，选择性处理的储层（4）岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层套管砾石充填（1）有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层（2）各分层之间存在压力、岩性差异，因而要求实施选择性处理的储层（3）岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层复合型完井 （1）岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的储层（2）裸眼井段内无含水夹层及易塌夹层的储层（3）单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多储层（4）不准备实施分隔层段，选择性处理的储层（5）有气顶、或储层顶界附近有高压
30、水层，但无底水的储层第二节 水平井完井方式目前常见的水平井完井方式有裸眼完井、割缝衬管完井、带管外封隔器（ECP）的割缝衬管完井、射孔完井和砾石充填完井五类。水平井按其造斜和曲率半径可分为短、中、长三类如表 2-9 所示。表 2-9 水平井类型短 中 长曲率半径 2040ft612m165700ft50213m10003000ft305914m造斜 1.5/ft3/ft5/m10/m8/100ft30/100ft26/100m98/100m2/100ft6/100ft7/100m20/100m由于水平井的各种完井方式，有其各自的适用条件，故应根据油藏具体条件选用。1 裸眼完井方式这是一种最简单
31、的水平井完井方式。即：技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔。然后换小一级钻头水平井段至设计长度完井。如图 2-22 所示。裸眼完井主要用于碳酸盐岩等坚硬不坍塌地层，特别是一些垂直裂缝地层，如美国奥斯汀白垩系地层，可参见表 2-10 和表 2-11.2 割缝衬管完井方式完井工序是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔管外的环形空间。割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中，如图 2-23 所示。目前水平井发展到分枝井及多底井，其完井方式也多采用割衬管完井，如图 2-24 所示：割缝衬管完井主要用于不宜用套管射孔完井，又要防止裸眼完井时地层坍塌，因而采用此方法的井。因此完井方式简单
32、，既可防止井塌，还可将水平井段分成苦干段进行小型措施，当前水平井多采用此方式完井。其适用条件见表2-10 和表 2-11.3 射孔完井方式技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和技术套管宜重合 100m 左右。最后在水平井段射孔。如图 2-25 所示。这种完井方式将层段分隔开，可以进行分层增产及注水作业，可在稀油和稠油层中使用，是一种非常实用的方法。适用条件见表 2-9 和表 2-10.4 管外封隔器（ECP）完井方式这种完井方式是依靠管外封隔器实施层段的分隔，可以按层段进行作业和生产控制，这对于注水开发的油田尤为重要。其适用条件见表 2-10 和表 2
33、-11.管外封隔器的完井方法，可以分三种形式。见图 2-26，2-27，2-28.5 砾石充填完井方式国内外的实践表明，在水平井段内，不论是进行裸眼井下砾石充填或是套管内井下砾石充填，其工艺都是复杂，目前正处矿场试验阶段。裸眼井下砾石充填时，在砾石完全充填到位之前，井眼有可能已经坍塌；裸眼井下砾石充填时，扶正器有可能被埋置在疏松地层中，因而很难保证长筛管居中；裸眼及套管井下充填时，充填液的滤失量大，不仅会造成油层损害，而且在现有泵送设备及充填液性能的条件下，其充填长度将受到限制。据国外资料报导，K0.1m 2 的高渗透油层，一次充填长度不到 60m.K0.1m 2的低渗透油层，一次充填长度也不
34、到 120m.因此，长井段水平无法采用此种方法。目前水平井的防砂完井多采用预充填砾石筛管、金属纤维筛管或割缝衬管等方法。裸眼水平井预充填砾石绕丝筛管完井，其筛管结构及性能同垂直井，但使用用时应加扶正器，以便使筛管在水平段居中，如图 2-29 所示。套管射孔水平井预充填砾石绕丝筛管完井如图 2-30 所示。预充填砾石完井方式的优缺点及其适用条件见表 2-10 和 2-11.表 2-10 各种水平井完井方式的优缺点完井方式 优点 缺点裸眼完井 （1）成本最低（2）储层不受水泥浆的损害（3）使用可膨胀式双封隔器，可以实施生产控制和分隔层段的增产作业（4）使用转子流时计，可以实施生产检测（1）疏松储层
35、，井眼可能坍塌（2）难以避免层段之间的窜通（3）可选择的增产作业有限。如不能进行水力压裂作业（4）生产检测资料不可靠割衬管完井 （1）成本相对较低（2）储层不受水泥浆的损害（3）可防止井眼坍塌（1）不能实施层段的分隔，因而不可避免层段之间的窜通（2）无法进行选择性增产注作业（3）无法进行生产控制，不能获得可靠的生产测试资料带 ECP 的割缝衬管完井（1）相对中等程度的完井成本（2）储层不受水泥浆的损害（3）依靠管外封隔器实施层段管外封隔器分隔层段的有效程度，取决于水平井眼的规则程度，封隔器的坐封和密封件的耐压、耐温等因素分隔，可以在一定程度上避免层段之间的窜通（4）可以进行生产控制，生产检测和
36、选择性的增产注作业射孔完井 （1）最有效的层段分隔，可以完全避免层段之间的窜通（2）可以进行有效的生产控制生产检测和包括水力压裂在内的任何选择性增产增注作业（1）相对较高的完井成本（2）储层受水泥浆的损害（3）水平井的固井质量目前尚难保证（4）要求较高的射孔操作技术裸眼预充填砾石完井（1）储层不受水泥浆的损害（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（1）不能实施层段的分隔，因而不可避免层段之间的窜通（2）无法进行选择性增产增注作业（3）无法进行生产控制等套管内预充填砾石完井（1）可以防止疏松储层出砂及井眼坍塌（2）特别适宜于热采稠油油藏（3）可以实施选择性的射开层段（1
37、）储层受水泥浆的损害（2）必须起出井下预填砾石筛管后，才能实施选择性的增产注作业表 2-11 各种完井方式适用的地质条件完井方式 适用的地质条件裸眼完井（1）岩石坚硬致密，井壁稳定不坍塌的储层（2）不要求层段分隔的储层（3）天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩（4）短或极短曲率半径的水平井割缝衬管完井（1）井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层（2）不要求层段分隔的储层（3）天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层射孔完井（1）要求实施高度层段分隔的注水开发储层（2）要求实施水力压裂作业的储层（3）裂缝性砂岩储层带 ECP 的割缝衬管完井（1）要求不用注水泥实施层段分隔的注水开发储层（2）要求实施层段分隔，但不
38、要求水力压裂的储层（3）井壁不稳定，有可能发生井眼坍塌的储层（4）天然裂缝性或横向非均质的碳酸盐岩或硬质砂岩储层裸眼预充 （1）岩性胶结疏松，出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层填砾石筛管完井（2）不要求分隔层段的储层（3）热采稠油油藏套管预充填砾石筛管完井（1）岩性胶结疏松，出砂严重的中、粗、细粒砂岩储层（2）裂缝性砂岩储层（3）热采稠油油藏第三节 完井方式选择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，但其所处地理位置不同，所选定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。若采用套管射孔完成，则应避射气顶和底水，又如
39、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，第一章已阐述完井方式选择必须依据油田地质和油藏工程的特点，本节从另一个角度就当前直井和定向井及水平井两大类型完井，结合油田地质和油藏工程的特点就某些问题论述完井方式选择。完井方式选择需要考虑的主要因素见图 2-31.1 直井完井方式选择直井完井方式是国内外自石油开发至今的完井方式基本，今后也将会如此。直井完井适应范围广、工艺技术简单、建井周期短、造价低。按油、气井地层岩性可分为砂岩、碳酸盐岩和其他岩性三大类，这三大类型岩性均可以采用直井完井。本节的选择方法已综合了油藏类型、渗流特征和原油性质进行了完井方式选择，现就不
40、同岩性特点阐述选择完井方式。（1）砂岩油气藏砂岩油气藏完井方式选择流程图，如图 2-32 所示。1）砂岩分为层状、块状和岩性油藏。在陆相沉积地层中，层状油层所占比例大。块状或岩性油层中其物性、原油性质和压力系统大致是一致的，因而完井方式无须作特殊考虑。但层状油层，特别是多套层系同井合采时，就应认真考虑其完井方式。首先应考虑的是各层系间压力、产量差异，若差异不大，则可同井合采，若差异大，特别是层间压力差异大，因层间干扰大，高压层的油将向低压层灌，多套层系开采的产量反而低于单套层系的产量，在这情况下，即应按单套层系开采；但有时单套层系的储量丰度又不足以单独开采，此时只能采用同井双管采油，每根油管柱
41、开采一套层系，以消除层间干挠，保证两套层系都能正常生产。如南海油田某井即是采用双管完井的。南海油田双管采油实例某井 第一套层系油层井深24402466m,为层状油藏，局部地区顶部有气顶，测试日产 200t 吨，第二套层系，油层井深 24682538m 为块状油藏，测试日产 400500t,若同井合采， ；因两套层系之间产量差距大，同时这两个层系不是一个压力系统，压力也有差异，势必互相干挠。若就两套层系的单井产量而论，是可以分别开采的，但其储量丰度又不足以供单独层系开发，同时海上油田建井周期长，建井投资大，经济上是不合算的。因而采用双管开采。见图 2-33.技术套管为 93/8in，下挂 7in
42、 衬管，用 27/8in 油管开采第一套层系，另用 31/2in 油管开采第二套层系，油井停喷后拟转气举油。该井双管完成后生产正常，取得很好的效益。双管采油虽然解决了层间干挠的问题，但其使用有局限性。因双管采油时，两根油管柱所采的层系，自喷期不一定是同期的，可能其中一套层系先停喷，这里就有一个人工举升接替问题。由于套管直径限制，两套有杆泵或电潜泵都因工具直径大无法同时下进井筒内，若采用气举接替则两套气举管柱一同在完井时下入井内，当一根油管停喷，可立即用气举接替，则可以保持双管开采的优势，否则，油田开发初期是双管采油， 后期则变为单管采油了，但双管采油必须具备下述三个条件。（1）技术套管9 5/
43、8in,悬挂衬管7in-可以下两根油管。（2）具有天然气资源可足以提供气举采油之用-停喷后可以及时接替生产。（3）完井时即下入两根油管气举采油的生产管柱及工具-两根油管不论那一根油管停喷都可以气举（因为双管采油时，不太可能在一根油管停喷时，去压井换井下管柱） 。由于双管采油的上述特殊要求，仅局限于海上油井，陆上超深井使用。因其单井产量高，较长时间不进行井下作业。不进行大中型增产措施。陆上油田的深井、中深井大多不采用双管采油，因为单管采油生产套管直径相对较小，生产成本低，建井周期短，停喷转人工举升方式可以根据需要选择，若层间干挠大的层系，则按两套层系开发，虽然多钻一口井，但单井生产管理方便，井下
44、作业和增产措施易行。2）砂岩油藏从原油粘度来分，可分稀油、稠油，陆相沉积的地层的特点是层系多，渗透率偏低，而且地层能量低。稀油大多需要注水，补充地层能量开发，而且多套层系都要进行压裂增产措施。这类砂岩油藏只宜采用套管射孔完成，不应采用裸眼或割缝衬管等方式 完井，因为裸眼或割缝衬管完井都无法分层注水或分层压裂。至于砂岩稠油油藏，因稠油层不论普通稠油或特、超稠油，油层大多为粘土、原油胶结，胶结疏松，生产过程大多出砂，因而必须采取防砂措施，防砂的方法在本章第一节已阐述，可根据具体情况加以选择，此外必须强调的是稠油井应采用大直径套管，套管直径7in.因为稠油粘度大，流动阻力大，采用大直径套管才能下大直
45、径油管，本书第三章有专门论述稠油井套管直径的问题，此外一再论述。砂层普通稠油大多采用注水开发，如胜利孤岛、孤东，埕东和胜土土坨油田都是采用注水开发。采用套管射孔完成即能分层控制，并可在注水井中采用树脂固砂方法；在生产井可采用树脂固砂、防砂滤管或绕丝筛管砾石充填防砂的方法，上述油田从 70 年代直至 80 年代开发实验证明这种完井方式是适应的。至于砂岩层特稠油都是采用注蒸汽开采，辽河高升油田为大厚稠油层，有气顶底水，油层厚度为 6080mm,早期采用裸眼完成，绕丝筛管砾石充填防砂，后因裸眼完成难以控制气顶和底水，也难以调整吸汽剖面，后改用套管射孔完成，至于一些层状或薄互层的稠油层，如辽河欢喜岭、
46、曙光、河南井楼等油田以及胜利乐安油田的砂砾岩油层都是采用套管射孔完成，绕丝筛管砾石充填或滤砂管防砂，上述油田的完井都经受了注蒸汽的考验。砂岩油藏不论为何种油藏类型，若为低渗透油藏，则需要进行压裂增产措施；若为高渗透油藏，油层胶结疏松，油层易坍塌或出砂，就需要防砂。再就是稀油油藏需要注水开发，稠油油藏需要注蒸汽开采，而且要分层控制及调整其吸水、采油和吸汽剖面，因而宜采用套管射孔完成。至于一些单一油层，无气顶底水，油层渗透率适中，依靠天然能量开采，不进行压裂增产措施，采用下割缝衬管完井也是可行的。至于砂岩气藏，大多为致密砂岩，渗透率低，都必须进行压裂增产措施，特别是一些底水气藏，要防止底水锥进，所
47、以应采用套管射孔完成，不能采用裸眼完成。（2）碳酸盐岩油气藏碳酸盐岩油气层完井选择流程见图 2-34 所示。碳酸盐岩油藏按渗流特征可分孔隙性和裂缝性或裂缝和孔隙双重介质油藏，如胜利纯化油田的假蠕状石灰岩即为孔隙性油层，华北任丘油田雾迷山油层则为裂缝为主和基质孔隙的双重介质油藏。孔隙性油层完全可以按砂岩油层一样完井，因为此类油层需要进行酸化或压裂酸化增产措施。因而多采用套管射孔完井。裂缝性或裂缝和孔隙双重介质油藏，如华北任丘油田古潜山油藏有气顶和底水，开发初期采用裸眼完井，发展了一套裸眼封隔器进行堵水和酸化措施，但不如在套管中进行井下作用措施可靠。 ，后来又采用了套管射孔完成，这样对控制气窜和底
48、水锥进和进行酸化措施就有效多了。但是这类油藏若无气顶和底水，仍可采用裸眼完井。碳酸盐岩气藏与油藏一样有两种类型，如四川磨溪气田即属孔隙性气藏，靖边气田也属此类型，而四川其他气田则大多属于裂缝性气藏。这两种气藏大多有底水，孔隙性气藏完全可以按孔隙性油藏完井一样对待。其增产措施与油层一样，要进行酸化或压裂酸化，因而多采用套管射孔完井。底水裂缝性气藏，也同样需要酸化和控制底水措施，因而宜采用套管射孔完井，有时也可选择裸眼完井。（3）火成岩、变质岩等油藏这类油藏是指火山岩、安山岩、喷发岩、花岗岩、片麻岩等油藏，这些类型油藏都属次生古潜山油藏，是由生油层的原油运移至上述岩石的裂缝或孔穴中而形成的油藏，这
49、种类型油藏老都为坚硬的岩石，可按裂缝性碳酸盐岩油藏完井。火成岩、变质岩完井方式选择流程图见图 2-35 所示。2 水平井及定向井完井方式选择水平井完井方式选择大致可分为二类。1、按曲率半径选择完井方式短曲率半径的水平井，当前基本上是裸眼完成。主要在坚硬垂直裂缝的油层中裸眼完成，如美国奥斯汀白垩系地层，或者是致密裂缝砂岩，因为这些地层都不易坍塌，虽然是裸眼，仍能保持正常生产。中、长曲率半径的水平井则可以根据岩性、原油物性，增产措施等因素选择完井方式。当今水平井技术发展很快，水平井水平段也不断增长，在这些长水平井段中，特别是在砂岩中，生产过程中地层难免不坍塌，因而不宜采用裸眼完井，通常采用的是割缝衬管加套管外封隔器（ECP）完井或套管射孔完井。2、按开采方式及增产措施选择完井方式对于稠油开采，加拿大在 SASKATCHEWAN 地区大量采用水平井注蒸汽开采稠油，其完井方式大多采用割缝衬管完成，再下金属纤维或陶瓷滤砂管或其他方法防砂，本节前面已谈到稠油层胶结疏松，地层易坍塌，不能用裸眼完井。对于一些低渗透油层的水平井，需要进行压裂措施，因而只能套管射孔完成，即使采用割缝
