摘要 随着钻井技术的不断进步，井眼深度和复杂程度也随之增大，因此也对完井技术提出了更高的要求。在涌现出的一大批新技术中，柔性单层完井系统是其中的佼佼者，并在未来可能取代水泥固井方式，成为完井技术史上一个里程碑。
随着在整个油气田开发中设计的井眼深度和复杂程度的不断增大，完井方式也随之面临挑战，同时也涌现了一批安全性好、经济效益高以及优化效果好的完井新技术。Welltec公司的Flex-Well完井方案是一种能够实现完井设计目的的柔性单层（单孔）系统，该系统可以为最小或最复杂的油藏优化泄油面积，且无需使用水泥和可膨胀封隔器（如下图所示）。钻井技术的进步，尤其是与水平井相关的钻井技术的进步，已经导致钻井设计和完井环境经常超出水泥能够提供的符合井的生产周期并且可靠性好的环状封隔能力。如果通过改善水泥的方式来克服当今许多井的上述问题，可能会导致钻完井施工作业变的更加复杂、昂贵以及更加耗时。
这种可膨胀封隔器的使用为上述问题提供了一个可选的解决方案，主要是因为它能够节约时间。然而，可膨胀封隔器的可降解聚合物含量在复杂恶劣的井底环境下存在功能失效的重大风险。在已安装可膨胀封隔器的井中，大约有50%在5年后会出现渗漏现象。
由于全球一半以上的钻机钻的是大斜度井或水平井，并且含有枯竭井区域的成熟油田数目逐渐增多，上述大斜度井或水平井面临的最大挑战是需要一种封隔器，不仅要求满足经济效益，而且还要求在井的整个生产周期内都保持有效性。
▲Welltec环形封隔器（黑色环状部分）和井筒流动阀（螺旋沟槽部分）是深井段完井系统的关键组件
柔性单层完井系统的关键部件是Welltec的环形封隔器（如上图所示），一个拥有大膨胀比的全金属可膨胀封隔器在井身结构设计中有着各种广泛的应用，包括全井段封隔和层段封隔。在施工期间开钻前，为具体的井进行设计，能够使封隔器提供可靠的环形封隔能力，并能够更好的控制整个井筒的压力变化情况，且在井的整个生产周期内不受井内因素的限制。
全金属封隔器在设计上解决了在短、长期时间范围和极端环境下包括可膨胀封隔器在内的常规完井方法的诸多弊端。安装该装置只需花费相当少的时间，并且因为它不存在可膨胀弹性体安装的等待时间，所以可以用于早期生产中。
全金属封隔器经ISO 14310 V3标准检验合格，某些尺寸型号在V0标准检验下也能够合格。该封隔器已经发展成熟并且其主要目的是用来保持良好的完整性，以取代水泥环和防止常规固井方法隔离失效时在地表产生的环空压力。全金属封隔器从外表面开始膨胀，它考虑了储层控制和水平延伸距离超过30000英尺的多油层的再次增产的情况。它是一个独特的单层完井衬管，当需要保持贯眼内径时，可以将其安装在一个中心管的外径处。全金属封隔器在胶结和未胶结的井眼都能够实现长期的、牢固的、可靠的层段封隔，且可用于连接套管和衬管。由于封隔器的内径不会减小，因此封隔器不会破坏或影响内部流体的流动状态，因此修井作业也可以简单快速的进行。
使用全金属封隔技术的无水泥完井方式有诸多优点，如下所示：井被堵塞和废弃期间，持续的封隔压力保护可省去压力的估算工作，消除渗漏的风险。
根据相关制度的规定：全金属封隔器也可安装在未凝固的水泥中为其提供固结保障。它们可以以衬管或套管组件的形式安装在水泥凝固困难的井段。将衬管（套管）进行悬挂，固井作业可按照原方式进行。
在未凝固的水泥中安装全金属封隔器时，会与水泥塞进行冲击，因此会对井产生额外的压力，使井中的环形封隔器发生膨胀。水泥浆中的液压可确保封隔器与裸眼井之间密封良好，降低了水泥固井窜槽破坏封隔效果的风险。
全金属封隔器可以消除套管和水泥环之间产生微小缝隙（微裂缝）的风险。可控的膨胀可将水泥挤开，使封隔器与地层或套管进行直接接触。与钢材相比，地层具有相对较高的塑性，因此在膨胀压力释放后，可使钢材与地层进行较好的贴合。
在顶替钻井泥浆时，封隔器与地层之间残留的水泥浆无法承受释放的压力，因此能够消除固结套管和衬管之后的、影响油或气流动的潜在微小环空。
全金属封隔器足够坚固，能够满足旋转的要求，这对大位移井的安装过程是非常重要的。且连续衬管在完井过程中可根据需要，利用浮力来减小其与井眼之间的摩擦。
此外，通径的连续衬管也可以根据需要，保障井的安全报废，主要是通过预先安装在所需恰当位置的全井段封隔器来实现上述功能。
柔性单层完井系统的又一个优点是：利用全金属封隔器和井筒流量控制阀组建一系列可操控的“分隔区间”。根据实现增注或者增产的目的需要，来设计每一个分隔区间安装的流量控制阀。
通常，储层性质在横向长度上发生变化，既是一种天然现象也是井眼填充的一个后果。柔性单层完井系统通过在整个层段再划分出无数个小层段，从而降低了上述风险。且这些小层段可以进行开启或关闭，来优化产量和储层的泄油面积。
柔性单层完井系统能够独立控制分隔区间，可以实现尽快投产，并且能够提高油气最终采收率。无需使用钻井设备或进行修井作业，井内产出流体、产水以及气窜等就可以进行很好的控制。运营者可利用上述设计实现对储层的控制，并降低运营成本。
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