低渗透油气田在世界油气资源中占有极其重要的地位,低渗透油气田地质条件极其复杂、天然能量小、渗流阻力大、连通性差,地层稳定性差,开采难度很大,岩石的非均质、各向异性,储层底水或边水的影响,严重制约低渗透储层的开发。水平井则是实现低渗气藏经济、高效开发的重要技术手段。完井技术对充分发挥水平井在提高低渗气藏产能和采收率中的作用十分突出,不仅关系到后续生产作业能否顺利实施以及水平井的生产寿命,而且还直接影响着水平井的产能及低渗气藏的采收率及储量动用程度。从低渗气藏的储层地质特征出发,综合考虑气藏增产及开发方式,进行低渗气藏水平井完井优化研究,对低渗气藏提高单井产量、延长水平井寿命、提高经济效益有重要的意义。本文以岩石力学的基本理论、方法为基础,通过理论计算分析了地应力环境、增产措施及压力衰竭式开采对裸眼水平井临界井底流压及可采用完井方式的影响,进而综合储层地质、地质力学、工程需求等因素,利用模糊数学的相关理论开展完井方式优选方法研究及软件开发,并结合气藏资料进行了完井方法优选及相关工程应用,取得的主要成果及认识如下：(1)地应力状态是影响水平井完井方式选择的重要因素之一。在地应力三个主应力数值大小保持不变的条件下,通过改变应力大小的组合关系构建不同的应力状态,相同地层,水平井眼轨迹不同时,水平井临界井底流压、井壁地层起裂压力均会发生改变。不同的井眼轨迹中有不同的井底流压,对井底流压低于地层压力方位的水平井可采用裸眼完井,反之,则选用支撑井壁的完井方式。不同的井眼轨迹中有不同的起裂压力,对水平井储层渗透性的改善有很大影响。井眼轨迹的变化可能使地层的完井方式变得十分复杂,因此,钻井完井是一项系统工程,优化完井应从最基础的优化井眼轨迹开始,否则一旦井眼形成后,在进行完井方式优选会有很大的局限性。在本文研究工区储层应力场数值不变的前提下,对地层通常存在的三种应力状态研究分析了两只特殊的水平井：①岩石强度相同下,应力状态及井眼方位发生改变,临界井底流压与井周地层起裂压力都将发生变化。当水平井井底液柱压力低于临界井底流压时,井壁将会发生垮塌,且当水平井临界井底流压高于地层孔隙压力时,不能采用裸眼完井方式,水平井若想获得产能,必须支撑井壁。水平井井底液柱压力高于井周地层起裂压力时,井壁就会发生破裂。②潜在正断型地应力状态下,沿最大水平主应力方向延伸的水平井与沿最小水平主应力方向延伸的水平井相比,最小水平主应力方向延伸的水平井井周地层稳定性较好,但地层起裂压力较高,易于压裂形成在垂向应力和水平向最大主应力平面内横切水平井延伸方向的裂缝面。最大水平向应力方向延伸的水平井自身稳定性相对较差,可形成的缝为在垂向应力和水平向最大主应力平面内沿着水平井延伸的裂缝面。③潜在逆断型地应力状态下,沿最大水平向应力方向延伸的水平井可在较低井底流压下生产并保持稳定,但地层起裂压力高；沿最小水平向应力方向延伸的水平井自身稳定性相对较差,两种应力状态下形成的缝均主要分布在水平向最大主应力和水平向最小主应力平面内,不利于储层垂向渗透性的改善。④潜在走滑型地应力状态下,沿水平最大主应力、水平最小主应力方位水平井的自身稳定性及压裂难易表现出与潜在逆断型应力状态下相似的特点。两支水平井压裂形成的裂缝都将主要分布在水平向最大主应力和垂向最小主应力控制的平面内。所不同的是前者裂缝面平行于水平井轴线,后者则垂直于水平井的井眼轴线。且综合考虑地应力对地层中天然裂缝的发育方向的控制作用,后者将更有利于增产。(2)气藏的衰竭式开发方式和低渗气藏的酸化措施对低渗气藏水平井完井选择的影响不容忽视,酸化的主要目的是溶解近井地带储层矿物,解除储层损害,恢复和提高近井储层渗透率,不同类型酸液体系、酸作用时间和酸的作用量,对井壁岩石的影响程度不同,酸化改变了地层岩石结构,改善储层渗流能力,提高单井产能。然而,酸作用在提高渗流能力的同时,也会弱化地层岩石强度,导致井周岩石承载能力降低,进而影响到井壁的稳定性及能够采用的生产压差,这个过程可能会使完井方式发生改变。因此必须考虑酸化措施引起的岩石力学强度折减效应。酸化及孔隙压力衰竭综合作用时,会使基于原状地层条件建立起来的完井方式不能满足和保证气井的正常和长期安全生产。因此,低渗气藏完井不仅考虑是否需改造,还必须综合考虑改造对地层自身稳定性的影响。如在本文研究工区条件下,单独的酸化、地层流体压力降低和二者综合作用的结果都使水平裸眼井的临界生产压差大幅下降,在某些应力状态下,完井方式发生了从可以采用裸眼完井到必须进行井壁支撑完井的转变。(3)形成了以储层物性、地质力学、增产措施以及开采方式为评价因素进行完井方式初步选择,进而综合产能、经济效益、采气时间等因素,利用模糊综合评价理论进行完井方式优选的低渗气藏水平井完井方式优选方法。(4)基于形成的低渗气藏水平井完井方式优选方法,开发了低渗气藏水平井完井方法优选软件,并进行了现场完井优化应用。