水平井钻井完井关键技术解析

赵鹏

中石化胜利石油工程公司海洋钻井公司

摘要：本文阐述了水平井钻井完井的重要性，介绍了水平井钻井完井的四项关键技术，同时提出了水平井底水脊进、低渗底层分段压裂完井两个技术难点及未来研究方向建议。

关键词：水平井；钻井；完井技术

1水平井钻井完井技术概述

1.1水平井钻井完井技术简介

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。

1.2水平井钻井完井的重要性

水平井完井是建立在对油、气储集层的地质结构、储油性质、岩石力学性质和流体性质分析的基础上，研究井筒和生产层的联通关系，追究在井底建立有全井最小的油气流阻力，使一口井有最大的油气产量和最长的寿命这一目标，从而达到一口井有最大开采效益。它是钻井工作最后一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发紧密相连。而油井完井质量的好坏直接影响到油井的生产能力和经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。

2水平井钻井完井关键技术

我国目前常用的水平井完井关键技术主要有四种，即砾石充填完井技术、射孔完井技术、裸眼完井技术、割缝衬管完井技术。

2.1砾石充填完井技术

随着应用油藏类型的增多，在绝大多数油田开发的不同阶段，对于地层砂分选性差、泥质含量高的砂岩油藏，往往容易造成滤砂管堵塞或出砂。这种情况主要采用管内砾石充填防砂技术和水平井裸眼砾石充填防砂完井技术。其技术方案是精密复合滤砂管裸眼完井，管外进行逆向砾石充填。该技术水平段采用逆向环空充填，工艺简便，安全性高；双精度结构的防砂筛管，可抗堵塞。

2.2射孔完井技术

固井射孔完井技术由于研究到位，积累了一定的现场经验，目前在我国油气田开发中应用较为成熟。它由套管和尾管来实现固井作用，同时套管的使用可以避免夹层水的影响，尾管的辅助又能增加对开采油层的保护，大大提高了完井的效率和水平。

2.3裸眼完井技术

裸眼完井技术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。该方法仅能适用于岩层坚硬致密，无含水夹层，无易坍塌夹层的单一油气层或一些油气层性质相同、压力相似的多层油气层，不适于有不同性质、不同压力的多油层。

2.4割缝衬套完井技术

割缝衬管完井技术是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间的完井方法。割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中。该完井方式简单，既可防止井塌，还可将水平井段分成若干段进行小型措施，操作简单成本低，在一些出砂不严重的中粗砂粒油层中广泛使用。但是由于割缝衬管内需充填支撑剂进行压裂作业，衬管应在需要裂缝处进行射孔，但是对于具有长的割缝井段来说强化液的充填是不可能的。

3水平井钻井完井技术难点及未来研究方向建议

3.1水平井底水脊进

油井内高含水对油井的正常生产危害巨大，它是影响油井生产的一个重要因素，而底水脊进则是造成井内高含水的一个重要原因，底水脊进已经成为阻碍水平井发展的一个关键因素。底水脊进是指在油田生产过程中油层流体之间的黏性力和重力共同作用产生的现象。黏性力受压差影响，一般来说，压差越大，黏性力越大。井中富含水，导致油水密度差异较大，从而形成重力。一旦黏性力超过重力作用，地层水就会向上运动进入生产井筒，污染井筒并影响油井产量。如果想要提高生产产量，就要增加生产压差，但是生产压差过大极易造成黏性力猛增，当超过重力时就会产生底水脊进。二者相互矛盾，一定程度上制约了油井开采的发展。

针对底水脊进的问题，未来的研究方向可以参照生产时压降的分布，采取油层、水层同时生产的方法来消除底水以及控制边水突破油井，以此来防止油井内含水量的升高，施工时在一直井段完钻两个层或者在直井段完钻两个水平段，这是防止水、气进入油井的一种积极措施。

3.2低渗底层分段压裂

低渗底层分段压裂完井是指在较短时间内一次性实现对多个油气储层的压裂，以多层合采的方式最大限度地提高油井产量。水平井水力喷射分段压裂技术集水力喷射和水力压裂的优点于一身，利用水力喷射形成的高速射流开裂地层，再结合水力压裂的特点开采油气，可在任意位置实行压裂作业，摒弃了原有隔离工具的使用，但由于需要泵入油液，压裂完成还需后续工序，限制了其应用。

今后的发展研究主要以水平井分段压裂段数设计为主，其合理设计作为分段压裂完井技术的重要环节，对开采油量、开采效率都有一定的影响。分段压裂段数多了，在水平井长度一定的前提下，压裂缝隙之间的距离就会减小，极易造成相邻裂缝互相干扰，影响开采过程的顺利进行。压裂段数少了，压裂缝隙的间距就会增大，导致裂缝之间的压裂段产生过大的死油区，致使开采量大大降低。只有设计出合理的压裂段数，才能实现高产量，减少死油区的存在。现今，已经开发出相应的软件解决压裂段数设计的问题，但还需大量实践验证以保证推广应用。

另外，在进行水平井完井时需要遵循一些原则，这有利于完井的顺利进行。完井时水平段应当注意储层的保护，减小油气进入井筒时遇到的阻力；防止井壁垮塌，对于那些砂岩结构疏松的油层要加强防砂措施，这有助于延长井的使用寿命；对于复杂地质层段油井的施工，为了利于分采和封堵，应当有效封隔油气水层，消除它们之间的互相干扰，加强对完井工具质量的要求标准。要尽可能减少对油气层的伤害。要提供必要的条件来调节生产的压差，提高单井产量。要为采用不同的采油工艺技术措施提供必要的条件。要有利于保护套管和油管，减少井下作业工作量，延长油气井的寿命。要做到近远期相结合，尽可能的做到最低的投资和最少的操作费用，提高综合经济效益。

4结束语

近年来，随着现代社会经济的发展以及人们生活水平的提高，人们的日常生活越来越离不开能源，而石油作为我国能源结构的重要组成部分，如何利用新技术和新设备实现最大限度地开发油气资源，已成为石油开采领域亟需解决的问题。水平井钻井完井技术对油气开采产量、开采效率的提高以及生产效益的稳定等都有一定的影响，水平井钻井完井关键技术的研究必须要放到新时期油气田战略发展的重点工作任务中。

参考文献：

[1]侯倩．水平井完井关键技术分析［J］．化工管理，2014(20)．

[2]熊友明．我国水平井完井技术现状与发展建议［J］．石油钻采技术，2012(1)．