海洋石油完井技术现状及发展趋势

卢有军 杨光 张勇

中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东 深圳 518000

完井作业是将已钻井的油井准备好以进行产量开采的关键步骤，通过完井作业，可以确保油井的安全运营，并使其具备产生商业价值的能力，完成完井作业后，油井可以投产并开始生产油气，完井作业的一个重要目标是确保井筒的完整性，通过安装完井套管、水泥固井等工艺，可以保证油井的结构稳定，防止地层流体泄漏，减少环境污染和井下事故的风险，完井作业中的一些技术措施，如水平井完井、多段压裂等，可以有效地增加油井的产量和采收率，通过合理设计和实施完井作业，可以优化油井的生产能力，提高油田的整体开发效益。由此可见，完井作业对于海洋油田开发十分关键[1]。本次研究主要是对海洋石油完井技术和发展趋势进行研究，以此推动我国海洋石油完井技术的进一步发展。

1 海洋石油完井技术现状分析

1.1 裸眼优质筛管技术

裸眼优质筛管技术是海洋石油完井作业中的一种常用技术，它通过在井筒内安装优质筛管来防止固井水泥渗入地层，并筛除细颗粒物质，保证井底流体的流通和产能。裸眼优质筛管技术可以有效地防止固井水泥渗入地层，保护地层的完整性，它通过筛管的细孔来阻挡固井水泥颗粒的进入，从而减少地层的损伤和污染，保持地层的通透性和产能，可以筛除井底的细颗粒物质，如砂粒、泥浆等，防止它们堵塞井底，从而提高井底流体的流通能力，增加油井的产能和采收率，可以增加井壁的稳定性，防止井壁塌陷和破裂，筛管能够提供一定的支撑和加固作用，减少井壁的变形和破坏，维持井眼的稳定形状，适用于各种油藏类型和地质条件，包括高渗透、低渗透、薄油层等不同类型的油藏，具有较好的适应性和灵活性，可根据不同的井径和油藏特征进行设计和安装。由于裸眼优质筛管技术采用细孔的筛管，存在一定的堵塞风险，当油井产出的流体中含有较多颗粒物质时，可能会导致筛管堵塞，影响井底流体的流通，降低产能，裸眼优质筛管技术需要在井筒内进行精确的安装，安装过程较为复杂，需要专业的工具和技术人员进行操作，筛管本身的材料和制造成本较高，增加了完井作业的投资成本，在一些高渗透油藏中，裸眼优质筛管技术的应用可能会限制进一步的产能优化，筛管的细孔尺寸和排布方式可能会影响流体的流通性能，导致产能无法进一步提升[2]。

1.2 裸眼/管内砾石充填技术

裸眼/管内砾石充填技术是海洋石油完井作业中的一种常用技术，它通过在井筒内部使用砾石充填来保护井壁、防止井壁塌陷以及增加产能[3]。裸眼/管内砾石充填技术能够有效增加井壁的稳定性，特别是在弱固地层或存在井壁塌陷风险的情况下，砾石充填可以提供支撑和加固作用，减少井壁的变形和破坏，保持井眼的稳定形状，通过充填砾石，可以填充井壁与地层之间的空隙，减少地层流体侵入井筒并引起井壁塌陷的风险，砾石的填充能够提供额外的支撑力，保持井壁的完整性，从而减少地层的损伤和井下事故的发生，可以优化井筒的流体动力学特性，改善流体流通的条件，从而提高井底流体的流动能力和油井的产能，砾石的充填能够筛除细颗粒物质，并改善油井的渗流特性，提高油藏的采收率，在井筒设计和施工中具有较大的灵活性，可以根据不同井径、地质条件和油藏特征，灵活调整砾石的粒径和充填方式，以达到最佳的防塌效果和产能优化[4]。裸眼/管内砾石充填技术需要进行精确的砾石输送和充填过程，涉及到砾石的输送装置、控制和监测系统等设备，操作复杂且需要专业的技术人员进行操作，充填砾石需要投入较高的成本，包括砾石的采购、输送设备和施工人员的费用等，充填砾石可能会增加完井作业的时间和成本，裸眼/管内砾石充填技术对井筒直径有一定的限制，较小的井筒直径可能会限制砾石的充填效果和产能优化效果。

1.3 分支井优质筛管防砂技术

分支井优质筛管防砂技术是在分支井的井筒内安装筛管的方法，它的主要特点是筛管具有较高的筛孔尺寸和筛孔面积，可以阻挡砂粒和固井水泥颗粒的进入，同时允许流体的顺畅通过。分支井优质筛管能够有效地筛除砂粒和固井水泥等细颗粒物质，防止其进入分支井的井筒，这可以避免砂粒和固井水泥堵塞井底设备和井眼，提高井底流体的流通能力，可以有效地保护井底设备免受砂粒的磨损和固井水泥的侵蚀，筛管能够阻挡砂粒和固井水泥的进入，减少对井底设备的磨损和损坏，延长设备的使用寿命，通过防止砂粒和固井水泥的进入，分支井优质筛管技术可以保持井底流体的流通性能，提高产能和采收率，它确保了流体的畅通和井底压力的维持，有利于油井的生产和开发，可以根据不同的油藏特征和井况需求进行设计和安装，筛管的筛孔尺寸和筛孔面积可以根据需要进行调整，以满足特定的井底流体流通要求[5]。尽管分支井优质筛管可以筛除砂粒和固井水泥，但在长时间使用后，筛管可能会因颗粒物堵塞而降低筛分效果，这可能导致井底流体流通受阻，影响产能和采收率，分支井优质筛管的安装和维护相对复杂，需要特殊的工具和操作技术，定期的维护和清洗筛管也需要投入额外的时间和资源。

1.4 射孔完井技术

射孔完井技术是在油井套管或油藏中使用射孔工具，通过爆破、射水或冲击等方式，形成孔洞，连接油层与井筒，以实现油气流入井筒并进入生产管道，射孔过程通常在完井作业的最后阶段进行。射孔完井技术能够直接在油藏中形成孔洞，将油井与油藏紧密连接，这样可以最大程度地增加油气的流入量，提高产能和采收率，射孔工具具有精确的定位和控制能力，可以准确地控制射孔的位置和方向，使得可以根据地质和工程要求，在目标油层上选择最佳的射孔位置，优化油气的采集效果，可以适应不同类型的油藏，包括常规油藏、非常规油藏和页岩油气藏等，通过调整射孔参数和工具选择，可以针对不同的油藏特征进行优化设计，相对于其他完井技术，射孔完井技术通常施工时间较短且成本较低，这使得它成为一种高效的完井方法，可节省时间和资源。射孔完井技术需要选择合适的射孔工具，并具备相应的操作技术，射孔工具的选择与井况和油藏特征紧密相关，不当的选择可能会导致射孔质量不佳或操作困难，射孔孔径和长径比的选择会影响油气的流入速度和采集效果，在一些特殊的油藏情况下，可能会受到射孔孔径和长径比的限制，从而影响产能的优化。

2 海洋石油完井技术发展趋势

2.1 小油田开发的完井技术

针对小型油田完井作业，水平井完井技术是在垂直井筒的基础上，通过钻探水平段，增加油井与油藏的接触面积，这种技术能够有效地开采小型油田中的油气资源，提高产能和采收率，水平井完井技术适用于低渗透率和低孔隙度的油藏，能够最大程度地利用地下资源，多级水平井完井技术是在水平井中，通过多级水平段的钻探和完井，进一步增加井筒与油藏的接触面积，这种技术能够更好地开发复杂和多层次的小型油田，提高整体产能和采收率。人工增强油层完井技术是通过注入聚合物、聚丙烯酰胺等化学物质，改变油藏的物理性质，提高油藏的渗透率和流体流动性，这种技术适用于低渗透率和高黏度油田，可以提高小型油田的开发效果，虚拟井完井技术是通过合理规划和布置井眼，模拟出一个大型井网，以提高油井与油藏的接触面积和采收率，这种技术适用于空间有限的小型油田，能够最大限度地利用地下资源。小型油田的开发往往面临资源有限和采收率低的问题，采用针对小油田的完井技术，能够最大限度地提高采收率，实现经济可行性。相对于大型油田开发，小型油田的开发成本较高，小油田完井技术可以通过精确的定位和优化的设计，降低开发成本，提高经济效益，小型油田开发通常面临环境保护的挑战，采用适应小油田特点的完井技术，可以减少钻井和生产过程对环境的影响，实现可持续开发，小型油田往往具有油层复杂性和多层次性，采用针对小油田的完井技术，能够更好地适应油层特征，提高生产效率和稳定性。

2.2 稠油热采的海上完井技术

在海洋石油完井技术未来发展中，稠油热采是一种常用的海上完井技术，它通过注入热介质来降低稠油的黏度，使其能够更容易地流动到井筒并提高采收率。通过注入高温热介质到稠油层中，将其加热至一定温度，热介质的加热作用能够降低稠油的黏度，使其流动性增加，便于从油层中流入井筒，稠油通过井筒流出后，经过处理和分离，可以提取出更多的油和液体。稠油热采技术中注入的热介质具有一定的压力，可以改善油藏的压力分布，促进油的流动，增加采收率。稠油热采技术相对于传统的油井采油方法，能够减少对地下水资源和环境的影响，它可以减少需开凿的井数和地面设施，降低钻井和完井的需求，减少能源消耗和环境排放。

2.3 海洋石油完井技术智能化技术

在海洋石油完井技术未来发展中，智能化技术将发挥重要作用，智能化技术利用先进的传感器、数据分析、人工智能等技术，实现对完井过程的监测、控制和优化。通过安装传感器和监测设备，实时监测井下参数和油井运行状态，包括压力、温度、流量、油气含量等，获取大量的数据，利用数据分析和人工智能技术，对监测数据进行处理和分析，生成预测模型和决策支持，实现对完井过程的优化和智能决策，通过智能控制系统，实现对完井过程的自动化控制，包括井口设备控制、流体注入控制、生产管道调节等，提高作业效率和准确性，利用网络和通信技术，实现对海洋石油完井作业的远程监控和管理，实时获取井下数据和运行状态，远程调整和优化作业方案。智能化技术通过数据分析和人工智能技术，提供实时的决策支持，帮助工程师和操作人员做出准确的决策，这可以提高决策的准确性和效率，降低操作风险。

2.4 视频监控技术

视频监控技术通过安装摄像头和相关设备，实现对完井过程的实时监控和记录。在关键位置和设备上安装高清摄像头，实时拍摄完井现场的图像和视频，通过网络和通信技术，将摄像头采集到的视频信号传输到中央控制室或远程监控中心，并进行存储和备份，利用视频监控系统，可以远程实时监控完井现场的情况，也可以对存储的视频进行回放和分析。视频监控技术能够实时监控完井现场的情况，包括设备运行状态、作业进展、安全状况等，这有助于及时发现问题和异常情况，采取相应的措施，确保作业的安全和顺利进行，通过视频监控系统，可以将完井现场的情况传输到中央控制室或远程监控中心，工程师和操作人员可以实时观察和指导作业，同时可以将存储的视频用于培训和经验总结，提高工作人员的技能和操作水平，视频监控系统可以记录完井过程中的各个环节，当发生问题或故障时，可以通过回放视频进行分析，找到问题的原因，并采取相应的修复措施，这有助于提高故障排除的效率和准确性。

3 结束语

完井作业对于海洋油田的开发十分关键，经过多年的研究和发展，我国在海洋石油完井技术领域已经逐渐成熟，尽管各项技术在应用的过程中都存在较多的优势，但是也存在一定的劣势，未来需要针对海洋小油田进行完井技术研发，同时需要推动完井技术朝着智能化方向发展。