海洋石油完井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

盧有軍 楊光 張勇

中海石油（中國）有限公司深圳分公司 廣東 深圳 518000

完井作業(yè)是將已鉆井的油井準(zhǔn)備好以進(jìn)行產(chǎn)量開采的關(guān)鍵步驟，通過完井作業(yè)，可以確保油井的安全運(yùn)營，并使其具備產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值的能力，完成完井作業(yè)后，油井可以投產(chǎn)并開始生產(chǎn)油氣，完井作業(yè)的一個(gè)重要目標(biāo)是確保井筒的完整性，通過安裝完井套管、水泥固井等工藝，可以保證油井的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止地層流體泄漏，減少環(huán)境污染和井下事故的風(fēng)險(xiǎn)，完井作業(yè)中的一些技術(shù)措施，如水平井完井、多段壓裂等，可以有效地增加油井的產(chǎn)量和采收率，通過合理設(shè)計(jì)和實(shí)施完井作業(yè)，可以優(yōu)化油井的生產(chǎn)能力，提高油田的整體開發(fā)效益。由此可見，完井作業(yè)對(duì)于海洋油田開發(fā)十分關(guān)鍵[1]。本次研究主要是對(duì)海洋石油完井技術(shù)和發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，以此推動(dòng)我國海洋石油完井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 海洋石油完井技術(shù)現(xiàn)狀分析

1.1 裸眼優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)

裸眼優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)是海洋石油完井作業(yè)中的一種常用技術(shù)，它通過在井筒內(nèi)安裝優(yōu)質(zhì)篩管來防止固井水泥滲入地層，并篩除細(xì)顆粒物質(zhì)，保證井底流體的流通和產(chǎn)能。裸眼優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)可以有效地防止固井水泥滲入地層，保護(hù)地層的完整性，它通過篩管的細(xì)孔來阻擋固井水泥顆粒的進(jìn)入，從而減少地層的損傷和污染，保持地層的通透性和產(chǎn)能，可以篩除井底的細(xì)顆粒物質(zhì)，如砂粒、泥漿等，防止它們堵塞井底，從而提高井底流體的流通能力，增加油井的產(chǎn)能和采收率，可以增加井壁的穩(wěn)定性，防止井壁塌陷和破裂，篩管能夠提供一定的支撐和加固作用，減少井壁的變形和破壞，維持井眼的穩(wěn)定形狀，適用于各種油藏類型和地質(zhì)條件，包括高滲透、低滲透、薄油層等不同類型的油藏，具有較好的適應(yīng)性和靈活性，可根據(jù)不同的井徑和油藏特征進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。由于裸眼優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)采用細(xì)孔的篩管，存在一定的堵塞風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)油井產(chǎn)出的流體中含有較多顆粒物質(zhì)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致篩管堵塞，影響井底流體的流通，降低產(chǎn)能，裸眼優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)需要在井筒內(nèi)進(jìn)行精確的安裝，安裝過程較為復(fù)雜，需要專業(yè)的工具和技術(shù)人員進(jìn)行操作，篩管本身的材料和制造成本較高，增加了完井作業(yè)的投資成本，在一些高滲透油藏中，裸眼優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)的應(yīng)用可能會(huì)限制進(jìn)一步的產(chǎn)能優(yōu)化，篩管的細(xì)孔尺寸和排布方式可能會(huì)影響流體的流通性能，導(dǎo)致產(chǎn)能無法進(jìn)一步提升[2]。

1.2 裸眼/管內(nèi)礫石充填技術(shù)

裸眼/管內(nèi)礫石充填技術(shù)是海洋石油完井作業(yè)中的一種常用技術(shù)，它通過在井筒內(nèi)部使用礫石充填來保護(hù)井壁、防止井壁塌陷以及增加產(chǎn)能[3]。裸眼/管內(nèi)礫石充填技術(shù)能夠有效增加井壁的穩(wěn)定性，特別是在弱固地層或存在井壁塌陷風(fēng)險(xiǎn)的情況下，礫石充填可以提供支撐和加固作用，減少井壁的變形和破壞，保持井眼的穩(wěn)定形狀，通過充填礫石，可以填充井壁與地層之間的空隙，減少地層流體侵入井筒并引起井壁塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，礫石的填充能夠提供額外的支撐力，保持井壁的完整性，從而減少地層的損傷和井下事故的發(fā)生，可以優(yōu)化井筒的流體動(dòng)力學(xué)特性，改善流體流通的條件，從而提高井底流體的流動(dòng)能力和油井的產(chǎn)能，礫石的充填能夠篩除細(xì)顆粒物質(zhì)，并改善油井的滲流特性，提高油藏的采收率，在井筒設(shè)計(jì)和施工中具有較大的靈活性，可以根據(jù)不同井徑、地質(zhì)條件和油藏特征，靈活調(diào)整礫石的粒徑和充填方式，以達(dá)到最佳的防塌效果和產(chǎn)能優(yōu)化[4]。裸眼/管內(nèi)礫石充填技術(shù)需要進(jìn)行精確的礫石輸送和充填過程，涉及到礫石的輸送裝置、控制和監(jiān)測系統(tǒng)等設(shè)備，操作復(fù)雜且需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，充填礫石需要投入較高的成本，包括礫石的采購、輸送設(shè)備和施工人員的費(fèi)用等，充填礫石可能會(huì)增加完井作業(yè)的時(shí)間和成本，裸眼/管內(nèi)礫石充填技術(shù)對(duì)井筒直徑有一定的限制，較小的井筒直徑可能會(huì)限制礫石的充填效果和產(chǎn)能優(yōu)化效果。

1.3 分支井優(yōu)質(zhì)篩管防砂技術(shù)

分支井優(yōu)質(zhì)篩管防砂技術(shù)是在分支井的井筒內(nèi)安裝篩管的方法，它的主要特點(diǎn)是篩管具有較高的篩孔尺寸和篩孔面積，可以阻擋砂粒和固井水泥顆粒的進(jìn)入，同時(shí)允許流體的順暢通過。分支井優(yōu)質(zhì)篩管能夠有效地篩除砂粒和固井水泥等細(xì)顆粒物質(zhì)，防止其進(jìn)入分支井的井筒，這可以避免砂粒和固井水泥堵塞井底設(shè)備和井眼，提高井底流體的流通能力，可以有效地保護(hù)井底設(shè)備免受砂粒的磨損和固井水泥的侵蝕，篩管能夠阻擋砂粒和固井水泥的進(jìn)入，減少對(duì)井底設(shè)備的磨損和損壞，延長設(shè)備的使用壽命，通過防止砂粒和固井水泥的進(jìn)入，分支井優(yōu)質(zhì)篩管技術(shù)可以保持井底流體的流通性能，提高產(chǎn)能和采收率，它確保了流體的暢通和井底壓力的維持，有利于油井的生產(chǎn)和開發(fā)，可以根據(jù)不同的油藏特征和井況需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝，篩管的篩孔尺寸和篩孔面積可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以滿足特定的井底流體流通要求[5]。盡管分支井優(yōu)質(zhì)篩管可以篩除砂粒和固井水泥，但在長時(shí)間使用后，篩管可能會(huì)因顆粒物堵塞而降低篩分效果，這可能導(dǎo)致井底流體流通受阻，影響產(chǎn)能和采收率，分支井優(yōu)質(zhì)篩管的安裝和維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，需要特殊的工具和操作技術(shù)，定期的維護(hù)和清洗篩管也需要投入額外的時(shí)間和資源。

1.4 射孔完井技術(shù)

射孔完井技術(shù)是在油井套管或油藏中使用射孔工具，通過爆破、射水或沖擊等方式，形成孔洞，連接油層與井筒，以實(shí)現(xiàn)油氣流入井筒并進(jìn)入生產(chǎn)管道，射孔過程通常在完井作業(yè)的最后階段進(jìn)行。射孔完井技術(shù)能夠直接在油藏中形成孔洞，將油井與油藏緊密連接，這樣可以最大程度地增加油氣的流入量，提高產(chǎn)能和采收率，射孔工具具有精確的定位和控制能力，可以準(zhǔn)確地控制射孔的位置和方向，使得可以根據(jù)地質(zhì)和工程要求，在目標(biāo)油層上選擇最佳的射孔位置，優(yōu)化油氣的采集效果，可以適應(yīng)不同類型的油藏，包括常規(guī)油藏、非常規(guī)油藏和頁巖油氣藏等，通過調(diào)整射孔參數(shù)和工具選擇，可以針對(duì)不同的油藏特征進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，相對(duì)于其他完井技術(shù)，射孔完井技術(shù)通常施工時(shí)間較短且成本較低，這使得它成為一種高效的完井方法，可節(jié)省時(shí)間和資源。射孔完井技術(shù)需要選擇合適的射孔工具，并具備相應(yīng)的操作技術(shù)，射孔工具的選擇與井況和油藏特征緊密相關(guān)，不當(dāng)?shù)倪x擇可能會(huì)導(dǎo)致射孔質(zhì)量不佳或操作困難，射孔孔徑和長徑比的選擇會(huì)影響油氣的流入速度和采集效果，在一些特殊的油藏情況下，可能會(huì)受到射孔孔徑和長徑比的限制，從而影響產(chǎn)能的優(yōu)化。

2 海洋石油完井技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 小油田開發(fā)的完井技術(shù)

針對(duì)小型油田完井作業(yè)，水平井完井技術(shù)是在垂直井筒的基礎(chǔ)上，通過鉆探水平段，增加油井與油藏的接觸面積，這種技術(shù)能夠有效地開采小型油田中的油氣資源，提高產(chǎn)能和采收率，水平井完井技術(shù)適用于低滲透率和低孔隙度的油藏，能夠最大程度地利用地下資源，多級(jí)水平井完井技術(shù)是在水平井中，通過多級(jí)水平段的鉆探和完井，進(jìn)一步增加井筒與油藏的接觸面積，這種技術(shù)能夠更好地開發(fā)復(fù)雜和多層次的小型油田，提高整體產(chǎn)能和采收率。人工增強(qiáng)油層完井技術(shù)是通過注入聚合物、聚丙烯酰胺等化學(xué)物質(zhì)，改變油藏的物理性質(zhì)，提高油藏的滲透率和流體流動(dòng)性，這種技術(shù)適用于低滲透率和高黏度油田，可以提高小型油田的開發(fā)效果，虛擬井完井技術(shù)是通過合理規(guī)劃和布置井眼，模擬出一個(gè)大型井網(wǎng)，以提高油井與油藏的接觸面積和采收率，這種技術(shù)適用于空間有限的小型油田，能夠最大限度地利用地下資源。小型油田的開發(fā)往往面臨資源有限和采收率低的問題，采用針對(duì)小油田的完井技術(shù)，能夠最大限度地提高采收率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性。相對(duì)于大型油田開發(fā)，小型油田的開發(fā)成本較高，小油田完井技術(shù)可以通過精確的定位和優(yōu)化的設(shè)計(jì)，降低開發(fā)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，小型油田開發(fā)通常面臨環(huán)境保護(hù)的挑戰(zhàn)，采用適應(yīng)小油田特點(diǎn)的完井技術(shù)，可以減少鉆井和生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)，小型油田往往具有油層復(fù)雜性和多層次性，采用針對(duì)小油田的完井技術(shù)，能夠更好地適應(yīng)油層特征，提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

2.2 稠油熱采的海上完井技術(shù)

在海洋石油完井技術(shù)未來發(fā)展中，稠油熱采是一種常用的海上完井技術(shù)，它通過注入熱介質(zhì)來降低稠油的黏度，使其能夠更容易地流動(dòng)到井筒并提高采收率。通過注入高溫?zé)峤橘|(zhì)到稠油層中，將其加熱至一定溫度，熱介質(zhì)的加熱作用能夠降低稠油的黏度，使其流動(dòng)性增加，便于從油層中流入井筒，稠油通過井筒流出后，經(jīng)過處理和分離，可以提取出更多的油和液體。稠油熱采技術(shù)中注入的熱介質(zhì)具有一定的壓力，可以改善油藏的壓力分布，促進(jìn)油的流動(dòng)，增加采收率。稠油熱采技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的油井采油方法，能夠減少對(duì)地下水資源和環(huán)境的影響，它可以減少需開鑿的井?dāng)?shù)和地面設(shè)施，降低鉆井和完井的需求，減少能源消耗和環(huán)境排放。

2.3 海洋石油完井技術(shù)智能化技術(shù)

在海洋石油完井技術(shù)未來發(fā)展中，智能化技術(shù)將發(fā)揮重要作用，智能化技術(shù)利用先進(jìn)的傳感器、數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)完井過程的監(jiān)測、控制和優(yōu)化。通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測井下參數(shù)和油井運(yùn)行狀態(tài)，包括壓力、溫度、流量、油氣含量等，獲取大量的數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成預(yù)測模型和決策支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)完井過程的優(yōu)化和智能決策，通過智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)完井過程的自動(dòng)化控制，包括井口設(shè)備控制、流體注入控制、生產(chǎn)管道調(diào)節(jié)等，提高作業(yè)效率和準(zhǔn)確性，利用網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋石油完井作業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，實(shí)時(shí)獲取井下數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，遠(yuǎn)程調(diào)整和優(yōu)化作業(yè)方案。智能化技術(shù)通過數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，提供實(shí)時(shí)的決策支持，幫助工程師和操作人員做出準(zhǔn)確的決策，這可以提高決策的準(zhǔn)確性和效率，降低操作風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 視頻監(jiān)控技術(shù)

視頻監(jiān)控技術(shù)通過安裝攝像頭和相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)完井過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。在關(guān)鍵位置和設(shè)備上安裝高清攝像頭，實(shí)時(shí)拍攝完井現(xiàn)場的圖像和視頻，通過網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，將攝像頭采集到的視頻信號(hào)傳輸?shù)街醒肟刂剖一蜻h(yuǎn)程監(jiān)控中心，并進(jìn)行存儲(chǔ)和備份，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控完井現(xiàn)場的情況，也可以對(duì)存儲(chǔ)的視頻進(jìn)行回放和分析。視頻監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控完井現(xiàn)場的情況，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、作業(yè)進(jìn)展、安全狀況等，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和異常情況，采取相應(yīng)的措施，確保作業(yè)的安全和順利進(jìn)行，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以將完井現(xiàn)場的情況傳輸?shù)街醒肟刂剖一蜻h(yuǎn)程監(jiān)控中心，工程師和操作人員可以實(shí)時(shí)觀察和指導(dǎo)作業(yè)，同時(shí)可以將存儲(chǔ)的視頻用于培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提高工作人員的技能和操作水平，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以記錄完井過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)生問題或故障時(shí)，可以通過回放視頻進(jìn)行分析，找到問題的原因，并采取相應(yīng)的修復(fù)措施，這有助于提高故障排除的效率和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

完井作業(yè)對(duì)于海洋油田的開發(fā)十分關(guān)鍵，經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，我國在海洋石油完井技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)逐漸成熟，盡管各項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用的過程中都存在較多的優(yōu)勢，但是也存在一定的劣勢，未來需要針對(duì)海洋小油田進(jìn)行完井技術(shù)研發(fā)，同時(shí)需要推動(dòng)完井技術(shù)朝著智能化方向發(fā)展。