第三章 油气井完井方法

石油开采中的油气井完井与人工举升技术石油是世界上最重要的能源之一，而其开采过程中的油气井完井与人工举升技术则是确保石油能够有效开采出来的关键环节。

本文将介绍石油开采中油气井完井的基本概念和流程，以及人工举升技术的应用范围和工作原理。

一、油气井完井概述油气井完井指的是在从地下储层中提取石油和天然气时，通过在井筒中设置各种设备和管道，形成油气流通和控制的系统。

油气井完井的主要目的是确保石油和天然气能够顺利地从地下储层流向地面，同时实现流体控制和监测等功能。

油气井完井的基本流程包括三个主要阶段：井筒结构完井、井口完井和油层完井。

井筒结构完井阶段主要是钻井、套管和水泥固井等工序，目的是确保井筒的稳定和安全。

井口完井阶段主要是安装各种井口设备，包括防喷器、井口树和安全阀等，以保证井口的安全和井筒的控制。

油层完井阶段主要是通过射孔技术将井筒与油层连接起来，使石油和天然气能够顺利地流向井筒。

二、人工举升技术的应用人工举升技术是一种常用的石油开采技术，适用于油井和天然气井等不同类型的井口。

人工举升技术主要是通过人工力量将石油和天然气从井筒中抽出来，实现井下能源的输送和井上的生产。

人工举升技术的应用范围广泛，包括常见的抽油杆泵和潜油电泵等。

抽油杆泵是最常用的人工举升设备，通过上下运动的抽油杆将井底的石油抽上来。

潜油电泵则是将电力传输到井底，通过电动机带动泵体工作，将石油抽上来。

三、人工举升技术的工作原理人工举升技术的工作原理主要是通过上下运动的力量将石油从井底抽出来。

以抽油杆泵为例，其工作原理如下：首先，通过电机或者驱动装置带动驱动机构，将能量传输到井底；接下来，能量通过驱动机构带动上下运动的抽油杆，将泵体上部的活塞抬起；然后，在泵体下部的吸油阀打开的同时，泵体上部的压油阀关闭，使得井底的石油被抽上来；最后，随着抽油杆的继续上升，泵体上部的活塞下落，压油阀打开，将石油排出泵体。

四、结论油气井完井与人工举升技术是石油开采中必不可少的环节，其重要性不可忽视。

完井⽅法完井⽅法1、裸眼完井裸眼完井是油⽓井套管下⾄到⽣产层顶部然后固井，⽣产层段完全裸露，油⽓流动效率⾼，⼀般分为先期裸眼完井、后期裸眼完井。

先期裸眼完井是钻头钻⾄油层顶界附近后，下套管柱⽔泥固井。

⽔泥浆上返⾄预定设计⾼度后，再从套管中下⼊直径较⼩的钻头，钻穿⽔泥塞，钻开油层⾄设计井⾝完井。

先期裸眼完井⽰意图1—表层套管2—⽣产套管3—⽔泥环4—裸眼井壁5—油层后期裸眼完井⽅式是不更换钻头，直接钻穿油层⾄设计井深，然后下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换⼊低失⽔、⾼粘度的钻井液，以防⽔泥浆下沉。

后期裸眼完井⽰意图1－表层套管2－⽣产套管3－⽔泥环4－套管外封隔器5－井眼6－油层先期裸眼⽐后期裸完经优越在于：排除了上部地层的⼲扰，为采⽤清⽔或符合产层特点的洗井液打开油⽓层创造了条件；缩短了洗井液对对产层的浸泡时间，减少油⽓层污染；钻开产层后，如遇到复杂情况，可将钻柱起到套管内进⾏处理；消除⾼压油⽓层对固井质量带来的影响。

优点：1)油层完全裸露，整个油层段井径都可以开采；2)成本预算低；3)⽓井完善系数⾼；4)储层不受⽔泥浆侵蚀伤害，减少油⽓层污染；5)⼀般不需要射孔，减少射孔污染；6)井眼容易再加深，并可转为衬管完井；后期采⽤砾⽯充填可保持⾼产。

缺点：1)⽣产过程时容易产⽣井壁坍塌、堵塞、埋没或者部分埋没⽣产层；2)⽓井后期的修井⼯作艰难；3)不利于分层测试和开采；增产措施效率低长裸眼井段不利于实施分段酸化、分段注⽔；4)不能克服井壁垮塌和油层出砂对油井⽣产的影响；5)不能产层范围内不同压⼒油、⽓、⽔层的相互⼲扰；6)先期裸眼完井在未打开油⽓层时就固井，对油层情况还不够清楚，7)打开油⽓层时遇到特殊情况，会给钻井和⽣产造成⿇烦；8)后期裸眼完井不能消除泥浆对产层的污染。

适应地质条件：1)岩性坚硬、致密，井壁稳定不易坍塌的碳酸岩盐岩、砂岩储层；2)单层开采的储层或岩性⼀致的多层储层；3)⽆⽓顶、⽆底⽔、⽆含⽔夹层及易跨塌的夹层储层；4)不需要实施分隔层段及选择性处理的油层。

井身结构及完井方法1井身结构所谓井身结构，就是在已钻成的裸眼井内下入直径不同、长度不等的几层套管，然后注入水泥浆封固环形空间间隙，最终形成由轴心线重合的一组套管和水泥环的组合。

如图1所示。

图1井身结构示意图1—导管；2—表层套管；3—技术套管；4—油层套管；5—水泥环1.1导管井身结构中靠近裸眼井壁的第一层套管称为导管。

导管的作用是：钻井开始时保护井口附近的地表层不被冲垮，建立起泥浆循环，引导钻具的钻进，保证井眼钻凿的垂直等，对于不同的油田或地层，导管的下入要求也不同。

钻井时是否需要下入导管，要依据地表层的坚硬程度与结构状况来确定。

下入导管的深度一般取决于地表层的深度。

通常导管下入的深度为2～40m。

下导管的方法较简单，是把导管对准井位的中心铅垂直方向下入，导管与井壁中间填满石子，然后用水泥浆封固牢。

1.2表层套管井身结构中的第二层套管叫做表层套管。

表层套管的下入深度一般为300～400m，其管外用水泥浆封固牢，水泥上返至地面。

表层套管的作用是加固上部疏松岩层的井壁，供井口安装封井器用。

1.3技术套管在表层套管里面下入的一层套管(即表层套管和油层套管之间)叫做技术套管。

下入技术套管的目的主要是为了处理钻进过程中遇到的复杂情况，如隔绝上部高压油(气、水)层、漏失层或坍塌层，以保证钻进的顺利进行。

下入技术套管的层次应依据钻遇地层的复杂程度以及钻井队的技术水平来决定。

一般为了加速钻进和节省费用，钻进过程中可以通过采取调整泥浆性能的办法控制复杂层的喷、坍塌和卡钻等，尽可能不下或少下技术套管。

下入技术套管的层次、深度以及水泥上返高度，以能够封住复杂地层为基本原则。

技术套管的技术规范应根据油层套管的规范来确定。

1.4油层套管油井内最后下入的一层套管称为油层套管，也称为完井套管，简称套管，油层套管的作用是封隔住油、气、水层，建立一条封固严密的永久性通道，保证石油井能够进行长时期的生产。

油层套管下入深度必须满足封固住所有油、气、水层。

完井-完井液1 完井1.1定义完井是油气井的完成方式，指根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。

1.2 流程（1）钻开油气层（2）下油层套管（3）射孔（4）下油管和井下装置（5）完井井口（6）替喷投产或进行测试1.3 完井方式[1]（1）套管射孔完井（2）尾管射孔完井（3）裸眼完井（4）割缝衬管完井（5）砾石充填完井（6）化学固沙完井。

1.4 完井工程的技术基础（1）保护油气层从钻开油气层开始到油气井投产的每一道工序都要保护油气层，以保证油气层发挥其最大的产能。

（2）节点系统分析通过节点分析，充分利用油气层能量，优化压力系统，根据油（气）藏工程和油（气）田开发特点及开发过程中的各项措施，确定油管及生产套管直径，进而确定井身结构，实现科学开发油田之目的。

1.5 完井工程的技术内容（1）岩心分析及敏感性评价（2）钻开油层的钻井液（3）完井方式或方法的优选（4）油管及生产套管尺寸的选定（5）生产套管设计（6）注水泥设计及固井质量评价（7）其他完井液的优化选择（8）完井的试井评价（9）完井生产管柱（10）投产措施1.6 国内外完井技术现状及研究方向建议[3]完井是油气井建井过程中的重要环节,直接关系到油气勘探开发的效果和经济效益。

国外对完井技术十分重视,通过多年的发展,在完井方面形成了许多成熟配套的技术。

国内在井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,还有很大差距,特别是在不同储层合适的完井方式选择、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井、高含硫气田完井等,从而影响了油气井的产量及经济效益。

由于国内在完井方面存在的以上不足,在一定程度上制约了钻井新技术的发展,也影响了我国油气资源的经济有效开发。

为了提高我国的完井工艺技术水平充分发挥不同井型的优势,提高油层采收率,很有必要开展以下几方面的研究工作:（1）适应不同储层合理的完井方式选择；（2）复杂水平井完井技术；（3）高含硫气田固井完井配套技术；（4）多分支井钻井完井技术；（5）低压低渗油藏欠平衡完井技术。

完井方式文献调研一、常用完井方式（一）、射孔完井方式1、套管射孔完井套管射孔完井是钻至油层直至设计井深，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、水泥环并穿至油层某一深度，建立起油流通道。

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，再对尾管注水泥固井，然后射孔。

（二）、裸眼完井先期裸眼完井：先下套管，后钻开油层。

后期裸眼完井：先钻开油层，再将套管下至油层顶部。

复合型完井方式：在产层段既有射孔完成，又有裸眼完成的井。

（三）、割缝衬管完井方式:这种方法是将油层套管下到油气层顶部固井，然后钻开油气层。

在油气层部位下入预先加工好的割缝套管或打孔套管，用衬管悬挂器将其悬挂在油层套管上，并将套管和衬管的环空密封起来。

油气流经过割缝衬管的缝或打孔套管的孔进入井筒。

（四）、砾石充填完井方式概念：是指将分选的砾石泵入（或其他方式）筛管与油层之间，以阻止油层砂流入井筒，达到保护井壁、防止砂入井之目的。

1、裸眼砾石充填充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1.5～2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。

注意：其方式的施工作业程序：在油层顶界附近固井后－改用小一级的钻头钻穿油层－再更换扩张式钻头将油层扩大，便于充填砾石。

2、套管砾石充填完井方式套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（30～40孔／m），大孔径（20～25．4mm）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人砾石，避免砾石和地层砂混合增大渗流阻力。

油藏评价井完井及完井方案编制规定第一章总则第一条为规范公司（以下简称公司）油藏评价井完井讨论工作程序，加强油藏评价井完井方案编制管理，明确各方工作职责，制定本规定。

第二条本规定适用于公司南堡凹陷及周边凸起油藏评价井的完井讨论及完井方案编制工作。

第二章相关术语定义第三条完井工程：是指从井孔完钻后到交井前的作业，包括测井、井壁取心、通井、下套管（下尾管、下筛管）、注水泥、固井质量检查、钻水泥塞、试压和交井。

第四条完井及完井方式：完井主要指钻开目的层，确定井底完成，安装井底及井口装置和试油。

完井方式主要有套管或尾管射孔完井、裸眼完井、割缝衬管完井、砾石充填完井及其它防砂筛管完井等。

完井讨论的目的之一就是确定完井方式。

第三章相关单位及资料要求第五条开发研究院、开发建设项目部、工程监督中心应及时跟踪油藏评价井钻探情况，发现异常情况及时分析、研究并向油藏评价处汇报，具备完井条件后由开发建设项目部向油藏评价处提出完井讨论建议，经油藏评价处确认后方可进行完井讨论。

第六条参加完井讨论的单位及人员包括：油藏评价处、开发研究院、开发建设项目部、工程监督中心以及有关施工单位地质、钻井、录井、测井主管领导或相关技术人员。

乙方参会人员由开发建设项目部负责通知。

第七条油藏评价井施工单位（开发建设项目部、钻井、测井、录井等施工单位）准备如下资料：地质概况资料（包括实钻地层资料以及随钻录井剖面等）、录井项目及成果资料（包括目的层井段XXX显示层岩屑实物资料、全部井壁取心及钻井取心资料）、测井曲线图以及初步测井解释成果数据表等，验收完毕后及时上网。

工程监督中心每天上午及时将随钻井斜资料上网。

第八条开发研究院准备如下资料：地质综合研究资料（构造图、油藏剖面或地层对比图等，邻井同层位录井、气测、试油等资料）；测井曲线图、初步测井解释成果数据表、邻井同层位测井解释及试油成果等。

第四章完井讨论程序第九条油藏评价井施工单位汇报气测显示及地质录井情况（附表1、附表2）1．录井单位汇报内容（1）基本数据：本井录井单位、录井仪器型号等。