石油钻井中完井技术分析

钻井完井过程中的油气层保护技术

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摘要：钻井完井过程中降低油气层损害是保护油气层系统工程的第一个工程环节，其目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害、固井质量优良的油气井。本文对钻井完井过程中油气层损害原因以及相应的油气层保护技术进行了简单的总结。

关键词：渗透率、近平衡、固井、保护油气层

一、钻井完井过程中油气层损害原因

当在油气层中钻进时，在正压差和毛管力的作用下，钻井完井液的固相进入油气层孔喉堵塞，其液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害，造成渗透率下降。

钻井过程中油气层损害原因可以归纳为四个方面：

1、钻井完井液中分散相颗粒堵塞油气层

1）固相颗粒堵塞油气层

钻井完井液中存在多种固相颗粒，如膨润土、加重剂、堵漏剂、钻屑和处理剂的不容物及高聚物鱼眼等。钻井完井液中小于油气层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒，在钻井完井液有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下，进入油气层孔喉和裂缝中形成堵塞，造成油气层损害。

2）乳化液滴堵塞油气层

2、钻井完井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害

水敏损害、盐敏损害、碱敏损害、润湿反转、表面吸附

3、相渗透率变化引起的损害

钻井完井液滤液进入油气层，改变了井壁附近地带的油气层分布，导致油相渗透率下降，增加了油流阻力。对于气层，液相侵入（油或水）能在储层渗流通道的表面吸附而减少气体渗流截面积，甚至使气体的渗流完全丧失，即导致“液相圈闭”。

4、负压差急剧变化造成的油气层损害

中途测试或负压差钻进时，如选用的负压差过大，可诱发油气层速敏，引起油气层出砂。对于裂缝性储层，过大的负压差还可能引起井壁附近的裂缝闭合，产生应力敏感损害。此外，还会诱发有机垢、无机垢沉积。

二、保护油气层钻井完井液

深水完井技术

摘要：近年来，全球新增油气储量逐渐转向海洋，深水海域已经成为全球油气资源储量接替的主要领域。中国石油资源的平均探明率为38.9% 海洋石油仅为12.3%远远低于世界平均探明率73%和美国的探明率75% 因此我国海洋油气勘探开发潜力巨大,可作为油气资源战略接替区。 从海上钻井方式及水深来看,海洋油气的开采逐步趋向深海化,钻井深度已由20世纪70年代的500m发展到3000m。 随着勘探开发技术的不断进步,海洋深水油田在不同的时期有着不同的定义,而不同地区或公司对深水的标准也不同。目前,水深600~1200m为深水1200~3000m为超深水。深水完井技术是深水油气资源高效、经济开采的重要保障。 因此,研究智能深水完井所具有的特点,把握其发展趋势,对于促进我国石油工业可持续发展、增加油气产量、保障能源安全具有重要意义。完井作业是深水油气井投产之前的最后一关，也是最大限度提高深水油气田产量的关键。

1 深水完井特点

从本质上说，水的深度对完井技术的影响不大，水下完井与陆上完井在一定程度上来说基本没有区别。但是，深水油气田也有自身独特、复杂的地质

条件，这在另一方面也决定了深水区域的完井方法也需要适当改变。

1.1 费用昂贵

与浅水以及陆上油气田相比，深水区域的钻井装置租金昂贵，这就要求施工队伍合理安排工作，尽量减少窝工时间，缩短工期，这对于降低施工成本是非常重要。同时也意味着完井方式越简单越好，越利于后期修井作业越好。

1.2 受水合物影响

在海洋中，气体水合物的形成需要一定的温度压力条件，深水区能够满足这一条件，并能够使其稳定存在。因此，我们在完井期间，安装采油树的时候必须采取措施，避免气体水合物对完井作业的影响。目前国际上普遍所采取的措施为坐放水下采油树之前在井口头内先注入甲醇和乙二醇以防止水合物的生成。

水平井钻井完井关键技术

摘要：随着新技术的不断发展，水平井完井技术作为连接钻井和石油开采而又相对独立的一门科学技术，为我国油气开发开辟了一种新的途径，并迅速在石油开采行业得到了广泛的推广和应用。但是，目前水平井完井中存在的技术难点，仍然制约着该技术的进一步发展。针对开采现场条件、设备的变化对水平井完井关键技术进行了探讨，以期为相关工作者提供一定的借鉴。

关键词：水平井；钻井；完井；关键技术

引言

我国石油产业近几年的规模不断扩大，为我国经济的发展提供了充足的石油能源。但由于石油开采量的逐年增加也导致石油的产油量逐渐下降。同时石油开采的地理环境也更加复杂，对石油开采的技术水平提出了更高的要求。因此，我国石油企业为了解决这些问题，开始不断提高自身的钻井技术，从而保证油田的产油能力。

1水平井完井技术简介

水平井完井技术于20世纪80年代开始用于石油工业勘探开采领域，我国于20世纪90年代引进、推广、应用，为我国提高油气开采效率和开采质量发挥了巨大的作用。完井作业作为钻采过程的最后一道工序，同时又是采油的开始，为国内外油气田开采带来了巨大的社会效益和经济效益。水平井完井技术是指水平裸眼井在钻井时，一旦达到设计井深，就应具有以一定结构将井底和油层联通的工艺过程，这样建立起来的水平井能为油层提供更多关于油层储藏的信息，对丰富人们对油藏的认识具有极大的作用。完井方式的优选、完井工具的开发以及完井质量的好坏直接关系到探井能否顺利实施、油井能否长期稳定使用，并最终影响到油田的经济效益。因此，在进行水平井完井作业时，必须严格遵守一定的原则，保证完井顺利进行。 2重点探区钻井完井技术

2.1超深井安全高效钻井关键技术

为降低超深井钻井过程中的钻井液漏失量并提高机械钻速，在建立地层压力剖面、研究井漏与井眼失稳机理的基础上，优化了井身结构，研制了系列钻井提速工具，研发了微流量早期监测系统及防漏堵漏浆，形成了超深井安全高效钻井关键技术，并取得了较好的应用效果。针对特深层钻井机械钻速低的问题，提出了PDC钻头平稳与增能协同破岩提速方法，研制了抗恒扭器、隔振器和抗175℃的井下工程动态参数检测系统，有效提高了钻进中钻头的稳定性和破岩效率；研制了抗混合钻头、尖圆齿PDC钻头、壁厚大功率螺杆钻具等抗高温提速工具，形成了“尖圆齿PDC钻头+大扭矩螺杆钻具+强化钻井参数”的综合钻井提速技术。

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。同时，在最下面一个油层底