现代完井工程

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1、《现代完井工程》学号：2007010038姓名：方世跃学院：能源学院导师：王洪辉攻读学位：博士年级：2007级完井工程（WellCompletion）,过去都认为是钻井工程的最后一套工序，在1997年我国首次向世界石油工业提出完井工程的新概念，其中包括完井工程的定义、内容、工程系统以及完井工程与钻井工程及采油工程的关系，真正建立起现代完井工程系统。所谓完井工程是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程[1]。完井工程的工程目的主要为：1、尽可能减少对储集层的伤害，保护储量，使油气层自然产能

2、能更好发挥2、提供必要条件调节生产压差，从而提高单井产量3、有利于提高储量的动用程度4、为采用不同的采油工艺技术措施提供必要的条件5、有利于保护套管、油管，减少井下作业工作量，延长油气井寿命6、近期与远期结合，尽可能做到最低的投资和最少的操作费用，有利于提高综合经济效益。完井工程系统内容主要有：岩心分析及敏感性评价、钻井液选择、完井方式与方法、油管及生产套管尺寸的选定、生产套管设计依据、注水泥设计依据、固井质量评价、射孔及完井液选择、完井的试井评价、完井生产管柱、投产措施等。限于篇幅的原因，本文只论述水平井完井的部分关键技术问题。一、钻井液近两年来，国外泥浆技术发展较快。有些

3、研究有新的突破，还研制出一些新型泥浆。解决了一些过去难以解决的钻井问题，降低了钻井成本，提高了钻井效率。分3个方面介绍一下近两年来泥浆技术的新进展。1、水平井泥浆技术发展较快[2]（1）生物聚合物泥浆近年来水平井已成为全世界石油工业界公认的一次革命。水平井的钻井数量猛增。随着水平井的发展，也遇到了与泥浆有关的问题。例如，用普通钻井液打水平井时会发生井眼清洁不充分，润滑性差和地层损害等问题。为解决这些问题，Kelco油田集团研制成功了一种天然聚合物泥浆。泥浆中的增粘剂Xanvis是一种生物聚合物。这种泥浆的主要组分有Xanvis、盐、加重材料、降失水剂、pH值控制剂、杀菌剂、防

4、腐剂和解絮凝剂等。这种泥浆具有携屑和悬浮能力强、润滑能力好和对地层无损害等特点。在美国和其他国家，用这种泥浆打水平井取得了良好的效果。(2)合聚乙二醇的磺化聚乙烯共聚物泥浆4Milpark钻井液公司最近研制成合聚乙二醇的磺化聚乙烯共聚物泥浆。泥浆的主要组分有磺化乙烯共聚物、纤维素糖醇、搬土以及体积为1—5％水溶性聚乙二醇。（3)关于泥浆中固相沉降醇研究泥浆在大斜度井中的沉降问题一直困扰着钻井界，是一个棘手的问题。M—I和白劳德公司对重晶石等固相在大斜度井中的沉降问题进行了研究，并取得了突破性进展。过去人们认为，泥浆在大斜度井和水平井中发生固相沉降，是泥浆在静态和动态下发生沉降

5、的结果。M—l钻井液公司近期的研究发现过去的认识和作法是错误的。其原因是泥浆在斜井段中沉降机理与在垂直井段的沉降机理完全不一样。泥浆在斜井段中的沉降机理与血液微粒在倾斜试管中的沉降机理相似。1920年，外科医生Boycott发现，血液微粒在倾斜试管中的沉降速度比在垂直试管中的速度快。以后人们把这种沉降叫作Boycott沉降。M—I钻井液公司用三段透明塑料管组成的z型管进行了试验。三段z型管的夹角各为45度。试验液由水和少量聚合物小球组成。观察结果是，试验液在z形管垂直段基本为受阻沉障，而在倾斜段发生的是Boycott沉降。试验液发生Boycott沉降的待点是沉降物沿倾斜塑料管

6、的低边向下沉降，而澄清波沿倾斜管的高边向上流动。在角度转换处迅速转换沉降类型。为了证明这一理论的正确性，M—I钻井液公司在45—60度角的流动环路中进行了试验，试验用的钻井液是比重为1880公斤／米3的海水木质素磺酸盐泥浆。试验发现，在环路的低边上形成了重品石沉积床。M—I公司在这种环路中用各种泥浆进行了70多次试验。最后的结论是，在倾斜井段，形成沉积床的原因是泥浆发生静态沉降、Boycott沉降和重晶石等加重材料沉积层的突然垮塌造成的。美国白劳德泥浆公司根据这一原理研制出大角度沉降测试装置。这种桨置可测出泥浆的沉降系数。当沉降系数为零时，泥浆不发生沉降。因此在设计泥浆时，应

7、尽量想办法使沉降系数趋近于零。这样就可使泥浆不发生或只发生轻微沉降。过去为了防止泥浆沉降，通常把重点集中在泥浆的屈服值和静切力上。白劳德泥浆公司的研究结果表明，沉降系数与泥浆各种流变参数的相关系数只有0.6。而油基泥浆的油水比与沉降系数关系密切。泥浆的油水比越低，沉降系数就越小。在相同条件下，油水比为80：20时，泥浆的沉降系数为24.231;油水比为75：25时，泥浆的沉降系数为13.5；而油水比为65：35时，沉降系数为6.920。因此在设计油基泥浆时，一定要想办法降低油水比，才能把沉降系数控制为最