海洋石油完井技術現狀及發展趨勢

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

完井作業是將已鉆井的油井準備好以進行產量開采的關鍵步驟，通過完井作業，可以確保油井的安全運營，并使其具備產生商業價值的能力，完成完井作業后，油井可以投產并開始生產油氣，完井作業的一個重要目標是確保井筒的完整性，通過安裝完井套管、水泥固井等工藝，可以保證油井的結構穩定，防止地層流體泄漏，減少環境污染和井下事故的風險，完井作業中的一些技術措施，如水平井完井、多段壓裂等，可以有效地增加油井的產量和采收率，通過合理設計和實施完井作業，可以優化油井的生產能力，提高油田的整體開發效益。由此可見，完井作業對于海洋油田開發十分關鍵[1]。本次研究主要是對海洋石油完井技術和發展趨勢進行研究，以此推動我國海洋石油完井技術的進一步發展。

1 海洋石油完井技術現狀分析

1.1 裸眼優質篩管技術

裸眼優質篩管技術是海洋石油完井作業中的一種常用技術，它通過在井筒內安裝優質篩管來防止固井水泥滲入地層，并篩除細顆粒物質，保證井底流體的流通和產能。裸眼優質篩管技術可以有效地防止固井水泥滲入地層，保護地層的完整性，它通過篩管的細孔來阻擋固井水泥顆粒的進入，從而減少地層的損傷和污染，保持地層的通透性和產能，可以篩除井底的細顆粒物質，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，增加油井的產能和采收率，可以增加井壁的穩定性，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，維持井眼的穩定形狀，適用于各種油藏類型和地質條件，包括高滲透、低滲透、薄油層等不同類型的油藏，具有較好的適應性和靈活性，可根據不同的井徑和油藏特征進行設計和安裝。由于裸眼優質篩管技術采用細孔的篩管，存在一定的堵塞風險，當油井產出的流體中含有較多顆粒物質時，可能會導致篩管堵塞，影響井底流體的流通，降低產能，裸眼優質篩管技術需要在井筒內進行精確的安裝，安裝過程較為復雜，需要專業的工具和技術人員進行操作，篩管本身的材料和制造成本較高，增加了完井作業的投資成本，在一些高滲透油藏中，裸眼優質篩管技術的應用可能會限制進一步的產能優化，篩管的細孔尺寸和排布方式可能會影響流體的流通性能，導致產能無法進一步提升[2]。

1.2 裸眼/管內礫石充填技術

裸眼/管內礫石充填技術是海洋石油完井作業中的一種常用技術，它通過在井筒內部使用礫石充填來保護井壁、防止井壁塌陷以及增加產能[3]。裸眼/管內礫石充填技術能夠有效增加井壁的穩定性，特別是在弱固地層或存在井壁塌陷風險的情況下，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險，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生，可以優化井筒的流體動力學特性，改善流體流通的條件，從而提高井底流體的流動能力和油井的產能，礫石的充填能夠篩除細顆粒物質，并改善油井的滲流特性，提高油藏的采收率，在井筒設計和施工中具有較大的靈活性，可以根據不同井徑、地質條件和油藏特征，靈活調整礫石的粒徑和充填方式，以達到最佳的防塌效果和產能優化[4]。裸眼/管內礫石充填技術需要進行精確的礫石輸送和充填過程，涉及到礫石的輸送裝置、控制和監測系統等設備，操作復雜且需要專業的技術人員進行操作，充填礫石需要投入較高的成本，包括礫石的采購、輸送設備和施工人員的費用等，充填礫石可能會增加完井作業的時間和成本，裸眼/管內礫石充填技術對井筒直徑有一定的限制，較小的井筒直徑可能會限制礫石的充填效果和產能優化效果。

1.3 分支井優質篩管防砂技術

分支井優質篩管防砂技術是在分支井的井筒內安裝篩管的方法，它的主要特點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入，同時允許流體的順暢通過。分支井優質篩管能夠有效地篩除砂粒和固井水泥等細顆粒物質，防止其進入分支井的井筒，這可以避免砂粒和固井水泥堵塞井底設備和井眼，提高井底流體的流通能力，可以有效地保護井底設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入，減少對井底設備的磨損和損壞，延長設備的使用壽命，通過防止砂粒和固井水泥的進入，分支井優質篩管技術可以保持井底流體的流通性能，提高產能和采收率，它確保了流體的暢通和井底壓力的維持，有利于油井的生產和開發，可以根據不同的油藏特征和井況需求進行設計和安裝，篩管的篩孔尺寸和篩孔面積可以根據需要進行調整，以滿足特定的井底流體流通要求[5]。盡管分支井優質篩管可以篩除砂粒和固井水泥，但在長時間使用后，篩管可能會因顆粒物堵塞而降低篩分效果，這可能導致井底流體流通受阻，影響產能和采收率，分支井優質篩管的安裝和維護相對復雜，需要特殊的工具和操作技術，定期的維護和清洗篩管也需要投入額外的時間和資源。

1.4 射孔完井技術

射孔完井技術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，以實現油氣流入井筒并進入生產管道，射孔過程通常在完井作業的最后階段進行。射孔完井技術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，提高產能和采收率，射孔工具具有精確的定位和控制能力，可以準確地控制射孔的位置和方向，使得可以根據地質和工程要求，在目標油層上選擇最佳的射孔位置，優化油氣的采集效果，可以適應不同類型的油藏，包括常規油藏、非常規油藏和頁巖油氣藏等，通過調整射孔參數和工具選擇，可以針對不同的油藏特征進行優化設計，相對于其他完井技術，射孔完井技術通常施工時間較短且成本較低，這使得它成為一種高效的完井方法，可節省時間和資源。射孔完井技術需要選擇合適的射孔工具，并具備相應的操作技術，射孔工具的選擇與井況和油藏特征緊密相關，不當的選擇可能會導致射孔質量不佳或操作困難，射孔孔徑和長徑比的選擇會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，可能會受到射孔孔徑和長徑比的限制，從而影響產能的優化。

2 海洋石油完井技術發展趨勢

2.1 小油田開發的完井技術

針對小型油田完井作業，水平井完井技術是在垂直井筒的基礎上，通過鉆探水平段，增加油井與油藏的接觸面積，這種技術能夠有效地開采小型油田中的油氣資源，提高產能和采收率，水平井完井技術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，多級水平井完井技術是在水平井中，通過多級水平段的鉆探和完井，進一步增加井筒與油藏的接觸面積，這種技術能夠更好地開發復雜和多層次的小型油田，提高整體產能和采收率。人工增強油層完井技術是通過注入聚合物、聚丙烯酰胺等化學物質，改變油藏的物理性質，提高油藏的滲透率和流體流動性，這種技術適用于低滲透率和高黏度油田，可以提高小型油田的開發效果，虛擬井完井技術是通過合理規劃和布置井眼，模擬出一個大型井網，以提高油井與油藏的接觸面積和采收率，這種技術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。小型油田的開發往往面臨資源有限和采收率低的問題，采用針對小油田的完井技術，能夠最大限度地提高采收率，實現經濟可行性。相對于大型油田開發，小型油田的開發成本較高，小油田完井技術可以通過精確的定位和優化的設計，降低開發成本，提高經濟效益，小型油田開發通常面臨環境保護的挑戰，采用適應小油田特點的完井技術，可以減少鉆井和生產過程對環境的影響，實現可持續開發，小型油田往往具有油層復雜性和多層次性，采用針對小油田的完井技術，能夠更好地適應油層特征，提高生產效率和穩定性。

2.2 稠油熱采的海上完井技術

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

2.3 海洋石油完井技術智能化技術

在海洋石油完井技術未來發展中，智能化技術將發揮重要作用，智能化技術利用先進的傳感器、數據分析、人工智能等技術，實現對完井過程的監測、控制和優化。通過安裝傳感器和監測設備，實時監測井下參數和油井運行狀態，包括壓力、溫度、流量、油氣含量等，獲取大量的數據，利用數據分析和人工智能技術，對監測數據進行處理和分析，生成預測模型和決策支持，實現對完井過程的優化和智能決策，通過智能控制系統，實現對完井過程的自動化控制，包括井口設備控制、流體注入控制、生產管道調節等，提高作業效率和準確性，利用網絡和通信技術，實現對海洋石油完井作業的遠程監控和管理，實時獲取井下數據和運行狀態，遠程調整和優化作業方案。智能化技術通過數據分析和人工智能技術，提供實時的決策支持，幫助工程師和操作人員做出準確的決策，這可以提高決策的準確性和效率，降低操作風險。

2.4 視頻監控技術

視頻監控技術通過安裝攝像頭和相關設備，實現對完井過程的實時監控和記錄。在關鍵位置和設備上安裝高清攝像頭，實時拍攝完井現場的圖像和視頻，通過網絡和通信技術，將攝像頭采集到的視頻信號傳輸到中央控制室或遠程監控中心，并進行存儲和備份，利用視頻監控系統，可以遠程實時監控完井現場的情況，也可以對存儲的視頻進行回放和分析。視頻監控技術能夠實時監控完井現場的情況，包括設備運行狀態、作業進展、安全狀況等，這有助于及時發現問題和異常情況，采取相應的措施，確保作業的安全和順利進行，通過視頻監控系統，可以將完井現場的情況傳輸到中央控制室或遠程監控中心，工程師和操作人員可以實時觀察和指導作業，同時可以將存儲的視頻用于培訓和經驗總結，提高工作人員的技能和操作水平，視頻監控系統可以記錄完井過程中的各個環節，當發生問題或故障時，可以通過回放視頻進行分析，找到問題的原因，并采取相應的修復措施，這有助于提高故障排除的效率和準確性。

3 結束語

完井作業對于海洋油田的開發十分關鍵，經過多年的研究和發展，我國在海洋石油完井技術領域已經逐漸成熟，盡管各項技術在應用的過程中都存在較多的優勢，但是也存在一定的劣勢，未來需要針對海洋小油田進行完井技術研發，同時需要推動完井技術朝著智能化方向發展。