1. 基本概念

完井是指裸眼井钻达设计井深后，使井底和油层以一定结构连通起来的工艺。完井是油气钻井的最后一个环节，也是油气开采的关键环节之一。它的主要目的是使储层中的油气能够尽可能地进入井筒，并在保证井筒完整性和安全的前提下，实现有效的油气开采。

2. 主要内容

完井的工艺内容主要包括：钻开生产层、连通井眼和生产层（即完井方法，包括下套管、固井、射孔的全部工艺过程或是一下筛管、砾石充填的工艺过程）、安装井口装置、试采等。这些工艺过程分别由不同的生产部门承担。

3. 完井方式

完井方式是指油气井井筒与油气层的连通方式，以及为实现特定连通方式所采用的井身结构、井口装置和有关的技术措施。常用完井方式如下。

3.1射孔完井

指钻穿油、气层，下入油层套管，固井后对生产层射孔，将套管、水泥环直至油气层射开，为油气流入井筒打开通道。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。如图1所示。

图1 套管射孔完井示意图

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所示

图2 尾管射孔完井示意图

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。

3.2裸眼完井

指套管下至生产层顶部进行固井，生产层段裸露的完井方法。此法多用于碳酸盐岩、硬砂岩和胶结比较好、层位比较简单的油层。优点是生产层裸露面积大，油、气流入井内的阻力小，但不适于有不同性质、不同压力的多油层。根据钻开生产层和下入套管的时间先后，裸眼完井方式有两种完井工序： 一种工序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3所示。

图3 先期裸眼完井示意图

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4所示。

图4 复合型裸眼完井示意图

另一种工序是不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，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。如图5所示。

图5 后期裸眼完井示意图

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，裸眼完井无法进行。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，裸眼完井的使用就更少了。 总的来说，裸眼完井有许多技术问题难以解决，目前使用较少。

3.3割缝衬管完井

割缝衬管完井方式有如下两种完井工序。

（1）先期割缝衬管完井

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6所示。

图6 先期割缝衬管完井示意图

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。

（2）后期割缝衬管完井

使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形空间。如图7所示。由于此种完井方式井下衬管损坏后无法修理或更换，因此一般都采用先期割缝衬管完井工序。

图7 后期割缝衬管完井示意图

3.4砾石充填完井

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割缝衬管。有如下原因：

（1）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。

（2）绕丝筛管是由绕丝形成一种连续缝隙，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，它的流通面积要比割缝衬管大得多。

（3）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和套管砾石充填。

4. 适用条件

5. 参考文献

[1] 陈涛平，胡靖邦．石油工程[M]．北京：石油工业出版社，2000.

[2] 刘瑞文．现代完井技术[M]．北京：石油工业出版社，2010.

[3] 陈平．钻井与完井工程[M]．北京：石油工业出版社，2005.

[4] 周金葵，李效新．钻井工程[M]．北京：石油工业出版社，2007

[5] 路保平等.石油钻井作业手册(上下册)[M].北京:石油工业出版社,2018.