深水探井轉開發井一體化技術

冉旭，陳彬

(1.中海油能源發展股份有限公司工程技術公司深水鉆采技術中心，廣東 深圳 518067；2.中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067)

0 引言

探井是為了確定油氣藏是否存在、圈定油氣藏的邊界，或對油氣藏進行工業評價而鉆的井。而開發井是在將要開發或已經開發的海洋油氣田上，為了開采油氣藏而鉆的井。在傳統的海洋油氣工業模式中勘探和開發兩階段相對獨立，探井是在油氣田預探和詳探階段所鉆的井，一般不用于油氣開發生產。而深水鉆井作業風險高、日費昂貴，深水鉆井成本一般能達到陸上鉆井成本的近百倍[1]，如果能實現探井轉開發井，可以節省大量勘探開發投資，并加快深水油氣田的投產。

國外深水探井轉開發井一體化技術從20 世紀90 年代就有應用的案例了：巴西國家石油公司在桑托斯盆地的Lula 深水油田采用了一井多目標鉆完井技術；英國BP 公司在墨西哥灣的Thunder Horse 深水油田采用了簡易移動式生產系統技術；美國埃克森美孚公司在加蓬海域的Zaf iro 深水油田采用了探井井口再利用技術。國際大型油公司通過將探井改造為直井或定向井井型的開發井，實現了快速、靈活、經濟的深水油氣開發。

國內深水探井轉開發井一體化技術應用相對較晚，中海油在21 世紀初開始探井轉開發井一體化模式探索與實踐，并逐步由淺水海域邁入深水。2021 年，我國首個深水自營氣田陵水17-2 創新應用開發模式，通過將油氣勘探過程中的探井直接用于開發生產，單井節約鉆井成本約2 億元，大幅縮短了氣田開發周期，助力了氣田早日投產，實現了我國深水自營氣田一體化的首次應用[2]。2022 年南海流花區塊Y-1 井、Y-2 井成功實施探井轉開發一體化工作，實現了南海深水邊際中小型油氣田開發的重要技術探索。

相比傳統油氣上游業務根據勘探、開發、生產、集輸等專業板塊分別介入后分管不同的階段，深水探井轉開發井一體化技術將探井鉆井、棄井閑置、井并重入、生產四個階段[3]進行統籌規劃管理。按照國家相關法規，海洋鉆井在作業水深大于800 m 時，臨時棄井無需切割回收井口，因此深水探井相比淺水探井在探井轉開發井一體化技術應用上具備得天獨厚的優勢，能夠將勘探、開發兩個獨立系統緊密結合，使勘探環節向開發延伸、開發生產向勘探滲透為導向，實現經濟效益的最優化。

1 深水探井轉開發井一體化評價方法

深水探井轉開發井一體化技術最重要的應用標準之一是該模式需具備經濟性、規避投資風險，因此需要形成一套科學的一體化開發經濟性評價方法，論證開發效益可行性。同時要實現探井與開發井的無縫銜接，需要基于井筒完整性保障理念，形成一體化開發技術可行性評價方法，應對探井轉開發井過程中多個井筒狀態下存在的安全風險。

1.1 一體化開發經濟性評價方法

深水開發井水下井口頭系統受力復雜，需要具備鎖定高低壓井口頭鎖緊機構的水下井口系統[4]，通常采用SS-15RLD 或更高級別的井口類型，以保證井口的密封和承載能力，預防生產期間井口系統失效的問題。帶鎖緊裝置的水下井口產生的井口成本和相關租賃工具費用增加會帶來探井的額外作業成本。

探井在取得勘探發現后，將生產套管懸掛至水下井口后進行開發，不會造成額外作業成本。但是，在生產尾管懸掛至技術套管后進行開發，則技術套管需要在封隔器以上至少150 m 深度，套管鞋必須采用防腐材質及氣密扣套管，會帶來探井的額外作業成本。

計劃轉開發井的探井在進行井身結構設計時，基于環空壓力管理需求，往往會控制技術套管外環空固井水泥返高，通過不封固上層套管鞋避免形成圈閉空間，形成環空圈閉壓力向地層薄弱點釋放的通道[5]。在此種方案下，若探井實際作業后沒有獲得商業發現，按照井筒完整性要求和相關技術標準，在永久棄井時需要在技術套管鞋處切割回收較長的套管串，造成額外的作業工序，導致作業工期延長，會帶來探井的額外作業成本。

一旦探井成功轉為開發井，可節省新鉆開發井鉆井工期費用及探井永久棄置費用，取得顯著的經濟效益。

由于勘探發現的不確定性，一方面探井轉開發井方案可能造成探井建井成本的上升；另一方面如果具備探井轉開發井的可行性后，可以節省大量的開發井建井成本。可以利用收益期望模型開展鉆前經濟評價：

式(1)～式(3)中：X為節省的開發井建井成本；Y為探井建井上升成本；E(X-Y) 為深水探井轉開發井可節省的期望成本。

若E(X-Y)≥0，則經濟性上探井轉開發井方案可行；若E(X-Y)＜0，則預期經濟效益為負，原則上不可行。由上式可以看出，勘探成功概率、探井建井上升成本和開發井建井成本是影響經濟效益主要評價要因素。

1.2 一體化開發技術可行性評價方法

(1)探井轉開發井前期方案設計。計劃轉開發井的深水探井在進行鉆前方案設計時，需要以保障井筒完整性為原則。套管設計選型方面，需要根據地層流體情況圖版和腐圖版對技術套管和生產套管規格進行優選，確保套管符可以抵抗20～30 a 腐蝕。環空壓力管理方面，根據地層溫度、流體性質和生產制度，確保各層套管骨架能夠抵抗由于密閉空間流體溫度變化導致的熱脹冷縮效應，保障井筒完整性。并基于井筒溫度剖面，采用有限元分析方法對套管和井口伸長量進行系統校核，保障井口安全。井身結構設計方面，確保井筒尺寸滿足后續生產開發工具器材的下入要求。

(2)探井轉開發井后期可靠性評估。探井臨時棄井若干時間后，重入井口開展轉開發井工作，需要基于現有資料，對探井開展“是否滿足油藏要求、井筒是否滿足全壽命要求、是否存在重大風險”三個方面的評估：在油藏要求方面，利用計算機和實驗設備模擬油藏和井筒的物理過程和條件，預測探井轉開發井后的生產性能、流動特性和工程參數，按油藏開發要求進行側鉆；在井筒壽命要求方面，考慮環空流體內的鉆井液固相沉降因素，評估重晶石沉降高度是否影響環空圈閉壓力釋放到地層，做好井口系統腐蝕狀況、連接器接觸面和密封面等界面的狀態檢查工作；在風險管控方面，全面評估井口失穩、井筒完整性失效和人工作業管理風險[6]。后期可靠性評估技術可貫穿于開發項目預可研和設計各階段中，形成科學解決方案。

2 技術實踐效果分析

南海流花區塊Y-2 深水探井位于邊際小型氣田周邊，通過前期開展詳細的技術論證，可以滿足探井轉開發井要求。表1 為Y-2 深水探井轉開發井技術論證情況。

表1 Y-2 深水探井轉開發井技術論證情況

綜合評估認為，Y-2 深水探井轉開發井的方案可行，技術風險可控，井筒完整性符合探井轉開發井全周期要求，具備良好的經濟效益。

3 結論與討論

(1) 分析了影響深水探井轉開發井的經濟性因素，并建立了探井轉開發井經濟評價期望模型，確定了經濟性評價主要因素；

(2)建立了覆蓋前期方案設計和后期可靠性評估兩階段的探井轉開發井一體化可行性評估要點，有助于系統應對潛在風險；

(3)經過在南海某深水探井的技術實踐，示范了技術論證的具體流程和方法，驗證了探井轉開發井一體化在該井的可行性。

4 結語

傳統深水油氣勘探開發風險高、投資大、周期長，而深水探井轉開發井一體化技術可以有效助力縮短深水油氣田生產建設周期、提高投資回報率，具有良好的推廣應用前景。牢牢把握經濟性和技術可行性這兩大深水探井轉開發井一體化技術關鍵因素，創新勘探開發一體化模式，有利于開拓深水油氣田勘探開發新思路。