完井工程是衔接钻井工程和采油工程的一项重要而又相对独立的工程，包括从钻开油气储集层开始，到下生产套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、安装井口装置、防砂、排液，直至投产的系统工程。主要任务是使井眼与储集层有良好的连通，能使井高产并稳产较长一段时间，同时保持井眼的长期稳定。

主要包括：①最大限度地保护储集层，防止对储集层造成伤害。②减少油气流入井筒时的流动阻力。③能有效地封隔油气水层，防止各层之间的相互干扰。④克服井塌或产层出砂，保障油气井长期稳产，延长井的寿命。⑤可以实施注水、压裂、酸化等增产措施。⑥工艺简单、成本低。

针对具体油气藏特征及储层物性，在满足钻井工程、采油工程要求及现有技术水平的前提下，运用现场经验、理论分析、模拟试验、数值计算等方法，对不同类别的井进行相关参数的分析评价及整体优化，最终实现目标函数（如产能、净现值）的最大化，同时给出适合具体条件的最佳参数组合，以提高油气田的整体开发效益。

根据勘探预探井或评价井所取的岩心进行系统的岩心分析和敏感性评价，并根据试验分析的结果提出对钻井液、完井液、射孔液及增产措施的压裂液等的基本技术要求。具体项目包括：①岩心分析。常规分析、薄片鉴定、X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SED）。②敏感性评价。水敏、速敏、酸敏、碱敏、盐敏。

主要是考虑如何防止钻井液的滤液和固相物质侵入储集层而造成储集层伤害，同时还要考虑安全钻进的问题，所以应根据测井资料、岩心分析及敏感性评价数据和实践经验去选择合理的钻井液类型、配方及外加剂。

针对具体的油气藏特征和储层特性，结合油气藏开发方案和采油工程的要求，初步选择合适的完井方法，然后对初选的完井方法进行经济评价及风险性分析，最终优选出适合具体油气藏特征和储层特性的完井方法。

根据节点情况，进行油层-井筒-地面管线敏感性分析，综合储集层压力、油气产量、产液量、流体黏度、增产措施和开采方式等因素进行油管尺寸选择，据此选择生产套管尺寸。除此之外，还包括油管和生产套管的下入深度、强度及防腐设计。若用衬管完井，则要设计悬挂深度及方式。除了常规完井管柱的设计，根据油气井的生产情况，还需设计使用特殊性能完井管柱，如高温高压油气生产管柱、防腐/防蜡/防垢生产管柱、注蒸汽隔热生产管柱、双管生产管柱及气举生产管柱等。

固井设计的依据：①注水泥方式的选择及水泥浆配方设计。注水泥方式主要有一次注水泥、分级注水泥和套管外封隔器注水泥等方式。②不同类型的油气井（如油井、气井、注水井和注蒸汽井等）对水泥性能和返高的要求。③油气层的压力和温度状况以及流体流动状况。④注蒸汽热采井对水泥耐温的要求等。

固井质量评价是对注水泥固井后的质量进行评价，主要检查套管外水泥是否封隔好、有无窜槽和混浆段及水泥返高等。

根据地层特性、开发方案要求及完井方法等因素确定射孔参数，包括射孔孔密、孔径、相位和负压值等参数。根据油气层渗透率及流体物性选择射孔枪及射孔弹类型，并综合油气层压力状况选择射孔方式，如电缆射孔、油管射孔、负压射孔及复合射孔等。同时，还要选择与油层岩石矿物和流体匹配的射孔液。

通过实验测定储层物理特性及力学性质，结合测井资料建立储层纵向强度剖面，确定储层出砂的临界生产压差及分布规律。防砂工艺设计包括：①根据储层特点和出砂规律预测制定具体的防砂方案，如机械防砂、砾石充填防砂、化学防砂及复合防砂等。②对机械防砂，设计防砂工具的结构参数。③对砾石充填防砂，确定砾石的尺寸、质量要求及充填工艺等。④对化学防砂，设计固砂液配方等。

根据储层特点和岩心敏感性评价，制定完井过程中的储层保护方案，设计完井液体系和性能配方。

悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和多层套管之间的环形空间，以控制油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂、注化学剂等）和安全生产的关键设备。井口装置是油气从井下流到地面的总闸门，不仅具有开关井的作用，还控制油气流的走向和大小，且要承受高压和抗腐蚀以确保油气井安全生产。

通过试井解释表皮系数是当前检查储层伤害的主要方法。通过对表皮系数的分析研究，找出储层伤害的原因，以便解除或降低储层伤害对产能的影响。

根据储层伤害程度及油气层类型，采用不同的投产措施，尽可能地释放油气井的产能。投产措施往往采用抽汲替喷、氮气举升、汽化水或泡沫来助排，必要时采用酸浸或物理方法等解堵，有的井则必须采取酸化、压裂措施后才能投产。

根据不同的井身结构，完井方法可分为直井完井、定向井完井、水平井完井和多分支井完井等。虽然完井的井身结构不同，但针对不同的储层条件，完井井底结构大体可分为四大类：①封闭式井底，即钻达目的层后下生产套管或尾管固井，封堵储层，再进行射孔打开储层。②敞开式井底，即钻开储层后不封闭井底，储层裸露，或是下带孔眼的筛管，但不固井。③混合式井底，即储层下部是裸眼，上部下套管封闭后射孔。④防砂完井，主要是利用砾石充填在筛管或其他生产管柱及储层之间用于防止出砂的完井。

这四大类井底结构可细分为以下十多种完井方法：①射孔完井法。②裸眼完井法。③贯眼完井法。④衬管完井法。⑤半封闭裸眼完井法。⑥半封闭衬管完井法。⑦筛管防砂完井法。⑧裸眼砾石充填完井法。⑨管外封隔器完井法。⑩双管完井法。⑪膨胀管完井法。⑫智能完井法。⑬渗透性材料固井射孔完井法。⑭渗透性材料衬管完井法。⑮渗透性人工井壁完井法。

不同的完井方法都有其各自的使用条件和局限性，只有根据油气藏类型和储层特性去选择最合适的完井方法，才能有效地开发油气田，延长油气井的寿命，并提高其经济效益。合理的完井方法应该根据油气田开发方案和采油工程的要求，充分发挥各层段的潜力，既能满足油气井自喷采油的需要，又要考虑到后期人工举升采油的要求，同时还要为一些必要的井下作业措施创造良好的条件。因此完井方法的选择需要综合考虑油田地质及油藏工程条件和采油工程技术措施要求等因素（图1），力求满足以下要求：①储层和井筒之间应保持最佳的连通条件，储层所受的伤害最小。②储层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油、气入井阻力小。③能够有效封隔油、气、水层，防止气窜和水窜，防止层间相互干扰。④能够有效控制储层出砂，防止井壁坍塌，确保油气井长期生产。⑤完井管柱能够适应不同采油工艺的要求，例如自喷采油、人工举升采油等。⑥应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化以及堵水、调剖等井下作业的条件，稠油开采能够达到注蒸汽热采的条件。⑦应具备侧钻以及钻分支水平井的条件。⑧能够有效防止硫化氢、二氧化碳及高矿化度盐水等的腐蚀。⑨能够抵抗盐岩层、盐膏层等的蠕动。⑩施工工艺简便，经济效益好。

图1　完井方法选择需要考虑的主要因素

按地层岩性可分为：①砂岩油气藏。砂岩可按产状、渗透性和原油黏度等分为不同类型的砂岩油藏。若为低渗透油藏，则需要进行压裂增产措施。若为高渗透油藏，油层胶结疏松，易坍塌或出砂，则需要防砂完井。轻质油油藏后期需要注水开发，稠油油藏需要注蒸汽开采，且需分层控制及调整其吸水、采油和吸气剖面，因而宜采用套管射孔完井。单一油层，无气顶、底水，油层渗透率适中，依靠天然能量开采，可采用裸眼完井，亦可下割缝衬管完井。多层系油藏，若各层系间压力、产量差异不大，则可同井合采，若差异大，特别是层间压力差异大，则应按单套层系开采，或采用同井双管采油，每根油管柱开采一套层系，以消除层间干挠，保证两套层系都能正常生产。对于砂岩气藏，大多为致密砂岩，渗透率低，往往必须进行压裂增产措施，特别是底水气藏，要防止底水锥进，应采用套管射孔完井，不能采用裸眼完井。②碳酸盐岩油藏。按渗流特征可分孔隙性、裂缝性以及裂缝和孔隙双重介质油藏。孔隙性油藏完全可以按砂岩油藏选择完井，且此类油藏需要进行酸化或压裂酸化增产措施，因而多采用套管射孔完井。裂缝性或裂缝和孔隙双重介质油藏，若有气顶和底水，开发初期可采用裸眼完井，后期亦可使用裸眼封隔器进行堵水和酸化措施，但在套管中进行则更加可靠；若无气顶和底水，仍可采用裸眼完井。碳酸盐岩气藏与油藏的类型分类一致，完井方法也与之类似。③页岩气藏。岩石致密，岩石孔隙度小、渗透率极低，虽然大部分页岩天然裂缝发育，但页岩气藏的开发往往都需要水力压裂等增产措施，因而广泛采用套管射孔完井方法，亦可直接采用管外封隔器完井。④火成岩、变质岩等油藏。是指火山岩、安山岩、喷发岩、花岗岩、片麻岩等油藏，都属次生古潜山油藏，由生油层的原油运移至上述岩石的裂缝或孔隙中形成，这种类型油藏都为坚硬的岩石，可按裂缝性碳酸盐岩油藏完井。

可分为两类：①按曲率半径选择完井方法。短曲率半径的水平井，当前基本上采用裸眼完井，主要适用于坚硬垂直裂缝的油层或致密裂缝砂岩，因为这些地层都不易坍塌，因而采用裸眼完井仍能保持正常生产。中、长曲率半径的水平井则可以根据岩性、原油物性、增产措施等因素选择完井方式。在长水平井段中，特别是在砂岩中，生产过程中地层易坍塌，因而不宜采用裸眼完井，通常采用套管射孔完井或管外封隔器完井。②按开采方式选择完井方法。针对油气藏特性和开采方式，水平井或定向井完井方法的选择与直井完井方法的选择基本一致。

根据油气藏类型和储层特性选择最合适的完井方法，再结合油气田开发方案、钻井工程、采油工程及地面建设工程进行综合分析研究及方案对比，最后进行完井工程系统设计（图2）。在整个设计工作中，应始终遵循两条原则：①从钻开油气层开始到投产自始至终贯彻防止油气层伤害、保护油气层的理念。②通过节点分析，充分利用油气层能量，并与地面工程接口，优化油气层、井筒、井口到分离器整个压力系统。完井工程最终的目的就是科学合理地提高油气井单井产量，从而提高油气田的整体开发效益。

图2　完井工程系统设计图

随着科学技术的发展，完井工程在不断充实、完善和更新。美国、中国等国都认为完井工程是钻井工程的最后一道工序，即钻完目的层后下套管、注水泥固井和射孔。新工艺、新技术的应用使研究者油气储集层的微观认识得到了加深，从而开始采取保护储层的措施；与此同时，通过采用不同的完井方法，提高了油气井的完善程度。这两个方面的技术进步，促使了油气井单井产量的提高。完井工程已经不仅仅是下套管、注水泥固井，而是与油气井产能的提高息息相关，从而拓展了完井范畴，促进了现代完井工程的不断发展。