深水氣井的防砂和智能完井系統設計與施工

曹智 季鵬 劉勇 郭磊(中國石油集團海洋工程有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

相較于海下油田開采而言，氣田開采工作在深水當中，會面臨著更大的挑戰。由于海下氣田氣體藏埋較深，在進行后期作業的過程中，必須要確保能夠將完井設計工作落實到位，這樣才能夠避免不良問題的發生。同時，在實際進行海下氣田建設時，由于水下地質環境與陸上地質環境存在著較為明顯的差異，使得氣田開采會出現很多不可控因素。對此，為了確保完井工作的設計能夠真正符合氣田工作的開展，則必須要通過有效措施的應用，有效避免突發情況而帶來的不良后果。

1 氣田完井工作的開展現狀

1.1 防砂技術優化氣田完井工作

首先，套管內多層壓裂填充技術實現了有效提高管道填充的效果，并且能夠真正實現改變滲透率，以此就能有效以有機膠液作為存莎液來確保在實際建設時，可以提高自身的支撐效果，這樣也能通過實際應用來有效確保自身的排液量可以優于傳統施工工藝，這樣就能在實際應用的過程中，既保證了自身的應用性能，又能夠實現提高氣田的采收率。

其次，水平井裸眼砂石填充技術的應用，能夠真正實現在海洋開發時，節省平臺建造的空間，并確保在進行氣體資源收集時，能夠利用水下作業的優勢來提高自身的應用性能，進而也能夠在一定程度內，真正做到利用排沙量工作的有效開展，來確保自身氣體收集資源能力的有效提升[1]。

最后，一次多層防砂技術的應用，可以實現將一次封層的防砂層數提高到六層，而且其技術的核心內容就是通過對防砂管柱以及服務工具的結合使用來確保在進行應用的過程中，可以有效提高其防砂率，這樣通過坐封就能實現提高自身的應用性，進而也可以使后續的填充工作更加順利。在實際應用該技術時，它能夠真正實現在應用的過程中，提高氣體采集的效率，并且相較于傳統的防砂工藝而言，其自身的密封性更高。這樣也能夠在進行試壓試驗的過程中，確保自身的一次性過關率，從而也能夠在真正使用該技術時，既提高氣體收集的效率，又能夠為后續工作的開展做好保障工作。

1.2 射孔技術的應用提高實際建設的效率

負壓射孔高能氣體聯壓技術的應用，能夠確保在實際進行開孔的過程中，提高孔洞的穿透率，而且也能夠通過負壓吸取來實現提高射孔的聯通效果，這樣就能確保在應用的過程中，提高管道的建設能力。而射孔大負壓反連技術的應用，可以實現在底部鉆井完成后，降低完井污染的現象，同時也能夠解決由于疏松砂巖而導致的噴井問題發生。

1.3 應用儲層保護技術，提高氣體采集的安全性

壓力控制完井液技術，可以通過高密度有機鹽堿液和低密度固化水的共同應用來為完井請技術的應用創造更好的應用條件。同時，在實際進行井下施工的過程中，隱形酸完井液技術能夠確保在進行氣體收集時，保護氣體流層的應用性能獲得提升，更能夠利用膨脹劑的添加，來確保完井工作技術的升級，可以實現促進儲層改進作用的優化，這樣也能確保在實際進行應用時，可以提高整體設備的應用的效率，而水力壓裂技術，它能夠實現對氣體的有效收集，并通過合成試驗來降低堵沙現象的出現。

1.4 智能完井技術提升完井技術應用效率

智能完井技術也被稱為永久監測控制技術，它是一種多功能性的完井施工方式，并通過遠程操作來實現對完整系統的有效控制，因此在進行實際應用的過程中，就可以通過連續工作來實現對內部的有效監測，并且也可以在進行氣體采集時，對井下壓力和環境參數進行有效確認，這也使得智能完井系統的應用，可以真正做到依據不同完井的需求來完成井下數據的采集，并通過數據分析系統來實現對該井口的產能進行預測，這樣通過數據參數的調整，就能夠保證其自動運行工作的開展，可以使內部工作更具平衡性。

與此同時，其自身的應用性能也能夠實現提高氣體收集率和采集效率，并真正利用自動化控制系統來實現提高所有設備的應用效果。由于其自動性較強，因此除了安裝操作以外，并不需要較多的人力應用，這也能夠在應用該技術時，可以大大縮減成本資金。除此以外，該技術也能夠實現在氣體運輸時，將井下氣體回收到陸地，并由陸地進行二次處理，這樣通過委托處理也能夠實現提高整體氣田的管理水平。

2 深水氣井的防砂和智能完井系統的設計

2.1 智能完井設計的主要內容

智能完井設計主要包括兩個部分。

首先，軟件部分要通過檢查生成數據的實時監測功能來實現對分量層控制系統的有效把控，這樣通過井下傳感器的實時數據收集，再通過數據分析處理就能保證在進行開采過程中，確保工作的參數具有合理性，而且也能夠實現通過閥套裝置來確保氣體產量的控制能力得以體現[2]。

其次，硬件設計則是要通過傳感器以及井下數據的共同應用來確保信息傳遞時，可以提高傳遞的精準性，同時也能夠利用地面控制臺面來實現對井下數據進行優化和分析，這樣利用決策功能的使用，就能夠使氣體采集工作的開展更具嚴密性。

2.2 防砂智能完井設計的要點

在防砂智能完井設計過程中，必須要確保整體設計操作的規范性，同時也要保證設備的應用能夠符合水底的真實情況，這樣才能夠通過產業化的操作來避免后續問題的產生。但是，根據以往的施工經驗來看，這類復雜完井在進行建設的過程中，常會由于設備質量不足和操作技術不佳而導致負面問題的發生。因此，這也使得在進行施工設計階段中，必須確保能夠針對水下情況進行全面探索，從而才能夠在后續施工時，真正做到提高施工的質量。

2.3 設計工作需有關人員全程參與

在整個項目的設計階段中，鉆井單位以及監督單位人員必須全程參與其中，而且在進行實際建設時，海上人員和路上服務人員必須確保自身的職能能夠得以發揮，這樣才能通過對現場的有效調配，并確保在環境建設期間能夠實現對綜合系統的有效管控，才能夠實現滿足整體建設的周密性。

3 深水氣井的防砂和智能完井系統的施工

3.1 水下采油樹的施工

在水下采油樹工作開展過程中，需要利用雙重啟動機鉆井來實現對下水管鑄鐵進行建設，這樣利用鉆井隔水導管和防噴盒的應用，就能確保頂部驅動功能的有效發揮，這樣在完成井口建設時，再通過灌注安裝就能夠實現提高整體設計的合理性。并且，管柱驅動工具在進行應用時，也可以連接鉆桿驅動管，然后通過井下下置來實現提高自身的應用性能，這樣就能夠有效提高其自身的應用效果，并且在進行后續建設的過程中，也能夠實現利用漏斗插入來確保管柱的中立性，這樣進行套管應用也能夠有效確保其自身的建設質量獲得提升。

3.2 油層段以上的完井施工

上部完井在進行建設的過程中，需要應用防凍劑、油管懸掛器、地面控制器、注入管集以及井下安全閥的有效應用來確保智能完井系統在安裝完畢后，可以提高整體運作的密閉性。同時，在進行完井系統安裝的過程中，也需要對封隔器的組件進行確認，并將可回收器件與不可回收器件進行分別使用，畢竟二者之間有著嚴格意義上的施工方式不同。除此以外，針對傳感器的中心管以及電纜傳輸工作而言，如果氣井在下置過程中出現了單層水淹問題，則需要利用智能系統來實現關閉該層完井工作，而不是直接對其進行治理，因為這樣會影響到其他層完井工作系統的運行，而且只要確保智能完井系統自身工作的獨立性，也能夠使出問題的完井在封閉后，不會影響其他完井的正常運作。完井控制法也是水下控制系統當中的液態控制法之一，能夠實現在進行水下控制的過程中，利用電子模塊來提高自身的應用性能。

3.3 油層段的完井施工

在實際應用智能完井時，由于分層控制需要多口智能完井系統的共同應用，這也使得在實際操作的過程中，針對油層段完井的整操作而言，必須將不使用的井口進行重新清洗，然后通過防沙措施的使用來實現提高其后續的應用性能。對此，在清潔完井點=眼后，可以先通過油管傳輸來提升其正射孔技術的應用性能，如果射孔完畢之后并沒有產生噴井效應，說明其內部疏松砂巖所使用的正壓射孔比負壓射孔工作更為牢靠，而且也不會帶來更多的風險因素。對此，在射孔完畢之后，就可以利用深部儲層下部的壓裂填沙工具來實現灌漿處理，這樣就能確保在應用完畢后，利用層間封隔器來實現堵塞管道，這時再利用填入碳酸鈣或者是大顆粒沙來實現堵塞射孔碎片，再通過后續處理也能夠實現對其進行有效封層[3]。針對上部油層段而言，也可以采用相同的射孔方式，并取下可取的堵塞器，這樣也能夠利用多層層封裝置的應用，來實現壓裂填砂，這樣也能夠實現提高其整體的應用完整性。

3.4 井口放噴作業

在完成坐封工作后，由于間隔閥自身是打開狀態，這也使得流體從井中流出后，會進入鉆機的臨時裝置內，因此如果無法確保清洗工作的完整運行，也會導致整體裝置出現失效問題。同時，由于智能完井控制的單層控制閥在同一層中，可以自由選擇開采氣體的位置，這也使得在選擇封堵時，可以針對不同位置進行有效控制。對此，在出現問題時，針對井口后續的相關工作而言，也可以利用井下壓力閥和數據的監測來實現提高其自身的應用安全性，并且水下完井管柱與地面管柱具有一致性，因此在運轉的過程中，利用工具連接也能夠起到斷隔的作用。此外，由于高產氣井所噴出的氣體在進入雙管懸浮臺時，會由于平臺儲存氣體過多而產生安全問題，所以一旦平臺出現位移，使就代表著氣井將會失去控制作用，而這也需要通過緊急預案工作的實施來確保噴井工作的開展更具嚴謹性。

4 結語

海下氣田開采對于我國整體的經濟發展而言有著十分重要的作用，因此為了確保在實際開展氣體采集工作時，能夠真正提高其安全性，并做到提升氣體的采集效率，則需要針對智能完井的應用進行全面落實。