Well Completion 과정 설명

1. Well Completion의 개념과 목적

Well Completion은 시추 완료 후 유정을 생산에 적합하게 전환하는 일련의 공정을 뜻합니다. 시추만으로는 저류층과 연결된 통로만 확보할 뿐, 유체가 안전하고 효율적으로 지상 설비로 이송될 수 있는 조건이 마련되지는 않습니다. 따라서 Completion은 유정 내벽의 물리적 보호, 유체 유동 통제, 생산 성능 극대화, 가스·워터 샌드 방지 등 다목적 기술을 종합적으로 적용하는 단계입니다. 업스트림 개발 전체 주기에서 Completion이 차지하는 전략적 비중은 매우 큽니다. 시추 공정이 저류층 접근성을 확보하는 단계라면 Completion은 자원의 회수율과 생산 기간을 결정하는 핵심 기반을 구축하는 작업으로 볼 수 있습니다.

 

2. Completion 단계별 기술적 절차

Completion 공정은 다양한 작업이 단계적으로 진행됩니다. 일반적으로 첫 단계는 시멘팅 이후 케이싱 내부 청소(Clean-out Run)입니다. 드릴 컷팅스와 시멘트 잔류물을 제거해 유정 내부를 깨끗하게 만든 뒤, 필요 시 웰보어 직경을 확장하는 리밍(Reaming)을 시행합니다. 이후 케이싱 천공(Perforation)이 이루어집니다. 케이싱과 시멘트, 저류층 암반을 관통하는 작은 구멍을 형성해 유체 유동 경로를 확보하는 공정으로, 퍼포레이션 건(Perforating Gun)을 전기선으로 하강시켜 폭발성 차지(charge)를 점화합니다. 이후 생산 튜빙(Tubing) 설치가 진행됩니다. 튜빙은 생산 유체를 지상으로 올리는 주요 통로로, 내부식 합금으로 제작되며 생산 특성에 따라 크기와 압력 등급이 달라집니다. 다음으로 패커(Packer) 설치가 진행되는데, 이는 튜빙과 케이싱 사이의 애뉴러스 공간을 밀폐해 유체 유동과 압력을 분리하는 장치입니다. 마지막으로 웰헤드 및 크리스마스 트리(Christmas Tree) 설치로 Completion이 완결됩니다.

3. Open Hole Completion과 Cased Hole Completion

Completion은 구조에 따라 크게 두 가지 방식으로 구분됩니다. Open Hole Completion은 케이싱이 저류층 구간에 설치되지 않고, 보어홀이 노출된 상태로 생산을 시작하는 방식입니다. 이 방식은 저류층의 손상을 줄이고 유동 통로를 극대화하는 장점이 있으나, 보어홀 안정성과 모래 제어가 어려운 단점이 있습니다. Cased Hole Completion은 케이싱과 시멘트를 완전히 설치한 뒤, 특정 구간에만 퍼포레이션을 시행해 생산을 유도하는 방법입니다. 이 방식은 유정의 안정성과 유체 유입 제어에 유리하며, 대부분의 육상 및 해상 프로젝트에서 표준으로 사용됩니다. 최근에는 Dual Completion, Multilateral Completion 등 하나의 유정에서 여러 층위를 독립 생산하는 복합적 방식도 활발히 활용되고 있습니다.

 

4. Completion에 사용되는 주요 장비

Completion 단계에는 다양한 특수 장비가 필요합니다. 퍼포레이팅 건은 Hollow Carrier 혹은 Capsule형으로 제작되며, 지층 물성에 맞게 폭발력과 관통 깊이를 조정합니다. 패커는 유압식, 기계식, 팽창식 등 여러 형태로 공급되며, 설치 환경에 따라 압착 방식과 밀봉 성능을 맞춤 설계합니다. 슬라이딩 슬리브(Sliding Sleeve)와 셋팅 도구(Running Tool)는 생산 존을 선택적으로 개방하거나 닫는 데 사용됩니다. 특히 복수 생산 존을 갖는 유정에서는 Remote Actuation 시스템과 Smart Completion이 채택돼 생산 유량과 유입층을 독립 제어할 수 있습니다. 크리스마스 트리는 유정 상부에 설치되어 유량 제어, 압력 차단, 계측 기능을 수행하며, 해상 프로젝트에서는 Subsea Tree로 제작돼 수중에 직접 배치됩니다.

 

5. Completion 공정의 기술적 고려사항

Completion 설계는 유정 생산 수명과 유지관리 비용을 좌우합니다. 가장 중요한 요소는 저류층의 압력·온도·투과도 등 물리적 조건에 적합한 장비와 재료를 선정하는 것입니다. 생산 튜빙의 직경은 유량과 압력 강하를 감안해 최적화되어야 하며, 부식과 침전 방지를 위한 내부 코팅과 화학 처리가 이루어집니다. 퍼포레이션 구간은 지층 손상과 모래 유입을 최소화하면서 충분한 유동 통로를 확보할 수 있도록 위치와 개수를 계산합니다. 고압 저온 환경에서는 패커의 밀폐 성능이 핵심이고, 심해 프로젝트에서는 해저 유동선과 트리의 열 관리가 추가 고려사항이 됩니다. 최근에는 Smart Completion을 통한 실시간 유량 모니터링과 AI 기반 생산 최적화가 보급되어, 생산성과 효율성을 동시에 달성하는 사례가 늘고 있습니다.