海上油田高效開發鉆完井關鍵技術研究新進展*

曹硯鋒 李漢興 黃輝 程載斌 張磊 潘豪 邢希金任革學 王利華 易會安 舒福昌 王超

（1.中海油研究總院有限責任公司 北京 100028；2.清華大學 北京 100084；3.長江大學 湖北荊州 434023；4.思達斯易能源技術（集團）有限公司 北京 100101；5.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300452）

隨著海上油田的持續開發，對鉆完井技術的要求不斷提高，低油價環境下面臨的降低成本、提高產能的壓力不斷增大；越來越多的油田進入了開發后期，也暴露出了含水上升快、出水后地面水處理能力不足而增加水處理設施成本高的問題；日趨嚴苛的環保標準對鉆完井作業提出了更高的要求。為解決以上問題，需繼續深化研究提高效能、降低成本、環境友好的鉆完井技術體系。

在國家重大專項的支持下，經過五年研究，形成了一套以提高效能、降低成本、環境友好為核心的海上油田高效開發鉆完井技術體系，部分關鍵技術經過了現場試驗和應用，為項目在“十三五”期間實現增加原油產量，降低桶油成本提供了有力的技術支撐。研發的技術、裝置及設備，部分技術解決了“卡脖子”問題，實現國產化和產業化，帶動相關產業鏈的發展，做到自主可控，助力海上油田高效開發，為海洋環境保護和保障國家能源戰略安全貢獻技術力量，預計“十四五”期間，應用前景廣闊，可為海上油田高效開發提供技術支撐和保障。

1 海上油田開發低成本鉆完井技術研究新進展

1.1 高效滑動導向鉆井技術

基于多體動力學理論，研究了定向鉆井過程中接鉆桿、鉆進、鉆柱與井壁隨機接觸、鉆頭-巖石作用導致的變鉆柱系統質量、變邊界條件的動力學問題［1-4］，將剛柔耦合的動力學方程與系統約束方程、井眼延伸方程結合，構成系統控制方程，用于計算分析實際控制模式下系統的動力學特性，形成了定向鉆井多體動力學理論［5-7］，用于指導定向鉆井軌跡閉環控制技術研究及應用，提高定向鉆井效率及軌跡控制效果。

針對滑動導向鉆井中人工調整工具面效率低，尤其是在深井鉆壓、扭矩傳遞慢導致工具面控制難的問題，需要研發井下動力鉆具高效滑動導向鉆井系統，通過多體動力學和控制仿真計算結果與實鉆工具面角、井眼軌跡的對比分析，實時調整頂驅轉角和鉆壓實現工具面動態調整和井眼軌跡閉環控制，進而實現自動化、智能化滑動導向鉆井，提高鉆井效率，增加滑動導向的應用井深范圍，降低鉆井成本。

“十二五”期間，初步形成3項核心技術［8］，并通過現場試驗驗證了技術方案的可行性。“十三五”期間通過技術改進，提高動力學與控制模型計算效率和軟件工程實用性，達到了現場應用要求。

1.1.1 滑動導向鉆井系統動力學模型

井下動力鉆具滑動導向鉆井系統的多體動力學模型，以3類典型單元：剛體單元、Lagrange幾何精確梁單元、ALE幾何精確梁單元為基礎，結合鉆柱-井壁接觸碰撞模型、鉆頭-巖石作用模型、鉆頭破巖作用下的井眼延伸模型，建立全井段滑動導向鉆井系統動力學模型和為提高計算效率而發展的分段BHA（Bottom Hole Assembly，井底鉆具組合）簡化模型。

分段BHA簡化模型是在全井段滑動導向鉆井系統模型的基礎上添加分段點，將模型切分為鉆桿模型與BHA模型。由于鉆具導向能力主要由BHA的特性、鉆具控制量、地層情況決定，故使用全井段模型計算BHA模型的控制量，并用BHA模型計算鉆進過程。

1.1.2 滑動導向鉆井自動控制方法

根據高效滑動導向鉆井系統工具面動態控制與井眼軌跡閉環控制需求，提出了滑動導向鉆井自動控制方法，包括3個方面：工具面反饋控制、基于動力學模型的鉆井前饋控制、井眼軌跡閉環控制。

1）工具面反饋控制。

若要實現工具面的連續自動控制，控制方法應具有較強的穩定性和適應性，且不依賴于控制對象模型，如工程上常用的PID控制方法。然而對于通過頂驅旋轉驅動鉆桿扭轉來控制工具面的動力學過程而言，在控制過程初期需要頂驅旋轉一個較大的角度來克服鉆柱與井壁的靜摩擦，意味著較大的控制參數；而在控制過程末期，由于工具面角響應的遲滯效應，需要減小控制參數使頂驅提前減速甚至停止旋轉，否則工具面角很容易出現超調，導致頂驅不得不反轉來消除誤差，而頂驅反轉存在使鉆桿脫扣的危險，因此傳統的定參數PID方法難以實現理想的控制效果。本文采用專家PID和模糊滑膜FSMC控制方法解決上述問題，并在深井控制中采用微分正反饋方法提高控制效率。

設計了一種專家PID方法進行工具面控制，其關鍵在于根據工具面角的誤差及其變化率大小自動調整控制參數，考慮到實際鉆井的工具面控制是一個較長的過程，積分環節容易累加得很大，導致控制失穩，因此積分系數始終置零。控制規律具體如下：

式（1）中：un和yn分別為第n個控制周期的頂驅轉角和工具面角，（°）；n為控制周期數為目標工具面角，（°）；kp和kd分別為初始比例系數和微分系數，無量綱；ΔT為控制周期，s；μn為衰減系數，無量綱。

設計了一種模糊滑模控制（FSMC）方法，將模糊控制與滑模控制結合起來，通過設計模糊規則，驅使系統狀態逐漸迫近切換平面，并根據切換函數及其導數的狀態，自動調整控制器輸出大小，大大減少所需設計的控制參數個數，并使控制增益變化更為平緩，從而獲得更好的控制效果。

對于深井／水平井這種穩定性冗余、快速性欠缺的控制對象，傳統的負反饋控制很難實現工具面的快速調整。為解決這一問題，考慮采用工程上較為少見的正反饋控制，控制原理如下圖所示。

圖1 滑動導向鉆井系統動力學模型示意圖Fig.1 Schematic diagram of dynamic model of slide steering drilling system

圖2 正反饋控制環路Fig.2 Positive feedback control loop

根據終值定理，閉環控制系統的穩態值為1，即無穩態誤差。此外，還可以通過調節微分系數kd來減小閉環傳遞函數的阻尼項，從而提高工具面角控制的響應速度。由于頂驅存在反轉限制，因此超調量越小越好，理想情況是系統處于臨界阻尼狀態附近，則其對應的控制方程為

式（2）中：P（s）為控制器傳遞函數；H（s）為采樣延時傳遞函數；s為切換函數；μ、α、β由系統控制模型參數確定：

式（3）中：k1為鉆柱扭轉剛度，N·m／rad；k2為螺桿馬達彎角部分的等效扭轉剛度，N·m／rad；J為鉆柱系統的等效轉動慣量，m4；c為等效阻尼系數，N·s／m。

2）基于動力學模型的鉆井前饋控制。

選取滑動導向工況下的司鉆的實際控制量頂驅轉角、大鉤載荷作為前饋控制算法所需計算的控制量。控制流程如圖3所示，具體步驟如下：

圖3 鉆井前饋控制流程圖Fig.3 Flow chart of drilling feedforward control

①輸入井眼軌道設計參數，建立滑動導向鉆井系統全井段和BHA動力學模型；

②根據第i-1段實鉆數據校驗鉆頭巖石作用模型參數；

③根據實鉆軌跡與設計軌道偏差情況進行隨鉆軌跡修正，插值得到下一柱鉆井軌跡參數，確定單立柱軌跡滑動鉆進控制點；

④將軌跡滑動鉆進控制點參數輸入鉆機控制量前饋控制算法，得到滿足目標井眼軌跡的鉆機控制量；

⑤輸入鉆機控制器，實鉆過程中對鉆壓、工具面角進行實時誤差評估，并根據誤差修正模型；

⑥直至完成ΔLi距離的鉆進，判斷是否完成本柱鉆進（即鉆進距離達到L），若完成則結束鉆進，否則返回至第②步，重復上述步驟。

直至到達一柱鉆進距離L后，輸出本柱鉆進的錄井數據，并評估軌跡誤差。

基于動力學模型的鉆井前饋控制理論以鉆井多體動力學理論為基礎，替代定向井工程師與司鉆的作用，實現一段軌跡的自動鉆進。選取滑動導向鉆井工況下的司鉆實際控制量（頂驅轉角、大鉤載荷）作為前饋控制算法計算的輸出量。

3）井眼軌跡閉環控制。

對于鉆井系統，其控制輸入為井上控制系統的絞車速度和頂驅轉角，輸出量為井眼曲率和主法線角。由于動力學仿真不可避免地存在一些誤差和未建模動態，將其視為系統干擾，則其傳遞函數可表示為

式（4）中：Y為井眼軌跡閉環控制傳遞函數；f（X）為系統動力學仿真傳遞函數，X為系統仿真變量；d為系統動力學仿真誤差和未建模動態導致的系統干擾。

由于有動力學建模誤差引起的干擾存在，因此需要對動力學仿真給出的前饋控制信號Xsim=f-1（Y0）進行補償，得到實際的控制信號，即

式（5）中：Xctrl為實際控制信號；Xsim為仿真控制信號；Xcom為補償信號。

滑動導向鉆井井眼軌跡閉環控制原理如圖4所示。通過12口井的試驗和應用，工具面計算、控制及反饋控制時間小于10 min，控制程序的工具面控制精度在±8°以內，且軌跡控制滿足現場作業要求，滑動導向定向鉆進效率提高10%以上。

圖4 滑動導向鉆井井眼軌跡閉環控制原理Fig.4 Closed loop control principle of borehole trajectory in slide steering drilling

1.2 砂泥巖互層定向井防砂優化技術

海上油田中河流相沉積儲層占了較大比例，典型的特征是砂泥巖互層、砂巖段個數多、凈毛比低、連通性較差、膠結疏松等，以定向井開發為主，對于需要防砂的油井，通常采用礫石充填防砂，導致工序復雜，工期長，成本高。為了分析砂泥巖互層防砂方式對產能的影響，研制了一套多層系可旋轉出砂模擬實驗裝置，開展了不同凈毛比、井斜角等砂泥巖互層防砂物理模擬實驗，得到了裸眼優質篩管防砂與礫石充填防砂的優選區間，從而建立砂泥巖互層特點的防砂優化設計方法。

1.2.1 砂泥巖互層定向井防砂實驗研究

多層系可旋轉出砂模擬實驗裝置如圖5所示，可模擬復雜砂泥巖互層、夾層等儲層，能夠進行不同井斜角模擬，由高壓釜體直接填砂升級為釜體外填砂，利用填砂模具分層填砂、壓機壓實及吊裝儲層入釜體，降低了實驗拆裝難度，保證了儲層孔滲特性模擬一致性。

圖5 多層系可旋轉出砂模擬實驗裝置Fig.5 Rotatable sand production simulation experimental device for multi layer

不同凈毛比對篩管滲透率的影響規律如圖6所示，實驗研究結果表明，凈毛比在0.5附近為裸眼優質篩管防砂與礫石充填防砂優選分界點，因此在現場防砂方式優選中，可將凈毛比（0.5）作為優質篩管與礫石充填選用的依據之一。不同井斜角對篩管最終滲透率的影響規律如圖7所示，實驗研究結果表明，井斜角30°為裸眼優質篩管防砂與礫石充填防砂優選分界點，因此可將井斜角30°作為優質篩管與礫石充填選用的依據之一。

圖6 不同凈毛比對篩管滲透率的影響規律Fig.6 Effect of different net gross ratio for screen tube permeability

圖7 不同井斜角對篩管最終滲透率的影響規律Fig.7 Effect of different well angle for final permeability of screen pipe

1.2.2 砂泥巖互層防砂設計方法

根據上述室內防砂物理模擬實驗結果，在海洋完井防砂方式選擇圖版的基礎上［9］，引入凈毛比與井斜角等參數，結合蒙脫石含量、粒度中值d50等數據，建立了適合砂泥巖互層適度出砂開采條件下的防砂方式優選方法，具體如下。

1）d50＜50μm：采用礫石充填防砂。

2）50μm≤d50≤250μm：

①凈毛比≤0.5，采用礫石充填防砂；

②凈毛比≥0.8：當蒙脫石含量≤10%，采用優質篩管防砂；當蒙脫石含量＞10%，采用礫石充填防砂；

③0.5＜凈毛比＜0.8：當蒙脫石含量≤8%，采用優質篩管防砂；當蒙脫石含量≥10%，采用礫石充填防砂；當8%＜蒙脫石含量＜10%時，井斜角≤30°時采用優質篩管防砂，井斜角＞300時采用礫石充填防砂。

3）d50＞250μm：

①地層砂均質系數UC≥5，采用金屬棉優質篩管防砂；

②地層砂均質系數UC＜5，采用金屬網布優質篩管防砂。

2 海上油田水平井穩油控水技術研究新進展

海上邊底水油藏水平生產井含水率上升速度過快是困擾該類型油藏高效開發的重要問題。ICD（流入控制裝置inflow control device，下同）和AICD（自動流入控制裝置autonomous inflow control device，下同）控水技術的應用一定程度上緩解了邊底水油藏出水問題，但也存在著各自的缺點，即ICD雖然初期能均衡沿水平生產段的生產剖面，但后期不能有效阻止高滲段底水流入井筒；AICD雖然中后期能根據流體特征的變化自動抑水，將高滲段大量的地層水阻擋在井筒外，但初期均衡生產剖面作用有限，容易導致底水快速抵近井筒形成“水淹區”［10］，從而兩者均難以實現生產井全壽命的有效控水。針對這些問題，“十三五”期間提出了全壽命控水理念，研發了復合型控水裝置C-AICD，發揮了ICD和AICD的優勢。通過實驗測試、設計模擬和現場應用證明其有效性，達到了實現全壽命穩油控水的預期目的［11］。

2.1 C-AICD工具結構和作用機理

C-AICD結構主要由過濾單元、固定式流動控制單元和可自動調節流動控制單元等3部分組成，如圖8所示。固定式流動控制單元由支撐導流盤、可旋轉的均衡盤、鎖緊及密封裝置等組成。可自動調節流動控制單元主要由主體、浮筒、下蓋組成。油層中的流體一般經篩管過濾后進入固定式流動控制單元和可自動調節流動控制單元，最后由出油通道進入生產管柱內部后被舉升到地面從而實現完整的智能控水流程。

圖8 C-AICD工具示意圖Fig.8 Schematic diagram of C-AICD tool

復合型智能控水工具的控水機理結合油井的生產周期可劃分為2個控水階段：第一個控水階段即油井生產早期，主要通過設計C-AICD的固定式流動控制單元的流入孔道數量，控制沿水平段各段的附加壓差，來促進油水界面均衡推進，防止早期水竄，實現早期控水的目的。第2個控水階段即油井生產中后期，由于沿水平段各段的水淹程度不同，主要通過C-AICD的可自動調節流動控制單元，根據各段生產段含水率高低（即流體的綜合黏度）的不同來自動調整各段流入通道的大小，以控制水淹段流入量，提高非水淹段的流入量。從而在整個生產周期內，實現前期均衡油水界面推進剖面，減少死油區面積，后期大幅降低高含水段流量，來提高單井的采收率。

圖9 控水原理示意圖Fig.9 Schematic diagram of water control principle

2.2 C-AICD室內測試和實際應用

為檢驗ICD、AICD、C-AICD等不同控水工具的抑水增油性能，設計了控水裝置計量標定系統，主要包括儲油箱、儲水箱、電磁閥、計量泵（公稱壓力0.3 MPa，公稱流量50 L／min）、靜態混合器（公稱壓力1.0 MPa）、多相混合增壓泵（公稱壓力3.0 MPa，公稱流量85 L／min）、溢流閥、質量流量計（體積流量范圍0.5～50 L／min）、手動調節閥、循環泵，液壓監控系統和專用試驗工裝等。試驗平臺成功完成測試不同類型控水工具達2 000次以上［12］，其中ICD為噴嘴式，AICD為碟片式，C-AICD的固定式流動控制單元和可自動調節流動控制單元分別與ICD、AICD結構原理相同。

利用流入控制裝置性能測試系統，測試C-AICD（入口節流孔9個，孔徑3.2 mm）在水和黏度為20、50、100、150 mPa·s油的過流量和壓差。測試結果（如圖10所示）顯示C-AICD過流油量為過流水量的4～9倍，控水暢油作用明顯［10］。同時對比實驗表明［10］，當含水率很低時，C-AICD近似ICD特性。C-AICD的過流量比AICD小，并沒有像AICD一樣讓原油大量流入，而是略低于ICD的過流量，發揮類似ICD的作用。當含水率很高時，C-AICD近似AICD特性。C-AICD的過流量比ICD小，但并沒有像ICD一樣讓水大量流入，而是略低于AICD的過流量，發揮類似AICD的作用。

圖10 C-AICD不同流體流量與壓差關系示意圖Fig.10 Schematic diagram of the relationship between different fluid flow and differential pressure of C-AICD

C-AICD控水技術推薦應用于新開發油田水平井，基本要求為：

1）油井井況：一般井徑為152.4 mm、215.9 mm裸眼段水平井；

2）地層原油黏度：3～320 mPa·s；

3）最佳產液量：＞500 m3／d；

4）油藏條件：儲層物性較好，滲透率非均質性強。

目前，C-AICD技術已在海上油田的7口井中應用，總體控水效果良好。以在南海東部某C-AICD井為例，開發層位H1B，該油藏有效厚度約7 m，地層原油黏度11 mPa·s。儲層物性好，屬于中-高孔、中-特高滲儲集層，底水能量強，油藏該井含水率上升速度快，需采取控水措施。鉆前模擬預測（圖11、12）表明，C-AICD相對于ICD、AICD具有更好的控水穩油效果。

圖11 某井設計與實際累產對比Fig.11 Comparison between design and actual cumulative production of a well

圖12 某井不同控水方式下的預測累產油量對比Fig.12 Prediction cumulative production comparison between different methods

跟蹤該井投產數據發現，實際含水率一直低于預測值，通過鉆后數值模擬預測C-AICD控水條件下比不采取控水措施條件下單井增油量1.8萬m3。自2020年6月投產至2021年9月，在相同累產油（4.743萬m3）條件下，實際累產水量比預測累產水量減少52.4萬m3。考慮前期控水作業投資成本后的單井經濟收益約為0.7億元人民幣。

3 海上油田鉆完井環保技術研究新進展

海上鉆井廢棄物主要包括廢棄鉆井液和巖屑，為了降低對海洋環境的影響，通常采取回收上岸處理，其中廢棄鉆井液體積巨大，含水率高，全部運回陸地帶來了巨大的運輸成本和水資源的浪費。“十三五”期間采用源頭治理的思路，開發易固液分離、易脫穩的鉆井液體系［13］，提高廢棄鉆井液脫水效率，同時針對海上平臺空間有限，常規鉆井廢棄物處理裝置占地大、流程復雜的問題，研發小型高效固液分離設備，實現海上平臺廢棄鉆井液有效處理，實現液相重復利用，降低運回陸地處理量，達到廢棄物處理減量化效果。

3.1 易脫穩環保型鉆井液體系

海上油田常用水基鉆井液是用黏土形成穩定性極高的分散體系，由于膨潤土的表面、界面和小尺寸效應以及大量有機物處理劑的護膠作用，導致廢棄鉆井液脫水難度大，固液分離困難。在鉆井液體系中通過采用新的納-微米結構材料替代影響固液分離的傳統鉆井液材料黏土，可以實現廢棄鉆井液的快速脫穩，解決廢棄鉆井液處理中固液分離難題，從而減少廢棄鉆井液的回收處理量。

納-微米結構材料是以剛性的納米材料為骨架，通過功能性基團對其表面進行改性，在液相環境中可以形成類似于黏土膠體的顆粒。納-微米結構材料的穩定性主要由表面吸附的活性功能基團控制，在活性環境下，分子鏈上的活性功能基團游離，分子充分伸展，在靜電斥力的作用下形成微凝膠，穩定體系流變性，控制失水，來保證鉆井液的工程性能；惰性環境下，活性功能基團發生卷曲，分子呈緊致收縮狀態，凝膠結構破壞，體系脫穩。

納米骨架材料以無機納米粒子為膠核，通過表面活性劑反應處理形成納米分散懸浮液；該懸浮液與天然高分子聚合物水溶液、共聚反應單體及交聯劑，在引發劑條件下引發聚合反應，形成水溶性好、分子量適當的聚合物納-微米材料。

室內評價對研究的納-微米結構材料NMS的粒徑與黏土膠體粒徑進行了對比分析。實驗液相環境選用海水，在海水中加入按質量體積比分別配制不同泥漿，然后在25℃條件下靜置養護24 h后，通過激光粒度進行粒度測試分析，具體實驗評價如表1所示。

表1 粒徑分布情況Table 1 Particle size distribution

從粒徑分析情況來看，研究的納-微米結構劑的粒徑分布情況基本接近黏土與護膠材料組成的膠體粒徑分布情況，具備同樣的尺寸大小，可以取代黏土，為鉆井液提供良好的封堵能力，在井壁上形成致密泥餅，防止井壁坍塌和防漏，潤滑防卡。

實驗研究對比評價了有土相和無土相條件下，鉆井液體系性能變化情況，具體實驗數據如表2所示。

表2 鉆井液性能評價Table 2 Performance evaluation of drilling fluid

基本配方：海水+0.15%Na2CO3+0.2%NaOH+1.5%納-微米材料+0.5%包被劑HMP+2%降濾失劑HFL-2+2%封堵劑HBJ-3+5%抑制劑KCl+2%潤滑劑HSM，重晶石加重至1.2 g／cm3。

從表2實驗數據來看，加入少量的納-微米材料表現出良好的增黏、控制失水的效果，鉆井液性能穩定，可以達到目前現場用般土作用效果，同等條件下基本不會影響目前體系成本。

在滿足現場鉆井作業性能后，對鉆井液體系添加生化處理劑進行破膠，以離心分離法對固液分離效果進行評價，結果如表3所示。

表3 離心脫水率對比Table 3 Water removal comparison of drilling fluids

從表3實驗數據來看，易脫穩鉆井液體系的固液分離效果最好，可以達到70%以上，比常用鉆井液體系的脫水率增加20%以上。

3.2 海上固液分離裝置及配套技術

海上平臺普遍具有作業空間小特點，“十三五”期間引入管道絮凝技術，縮短絮凝時間，減少大罐體積；采用長徑比高速離心機提高連續脫水效率；集成撬裝設計，節約空間，方便運輸；針對易脫穩鉆井液及海上現有鉆井液，優化設計加藥系統和優選了混凝劑，通過上述攻關形成了小型撬裝的固液分離裝置［14］。

對于廢棄鉆井液處理而言，固液分離技術是廢棄鉆井完井液治理的關鍵技術之一。常用的機械脫水方式有：板框壓濾、帶式壓濾、離心脫水和螺旋榨式脫水，采用離心脫水機進行分離比較合適海上的實際應用條件。通過向離心機進液管道中同時投放兩種絮凝劑溶液，與離心機供液泵管道中的鉆井液交匯。在靜態管道混合器中藥品溶液與鉆井液充分混合反應后進入離心機轉鼓內；當離心加速度大于2 500g（g為重力加速度），混合液將分離為固相和清液兩部分；固相進入沉渣收集槽，排出到外部巖屑收集罐或噸袋內，清液則進入集液罐，通過集液罐上安裝的中轉泵將清液轉運至存液罐內，最終通過存液罐上安裝的外排泵將清液外輸，工藝流程如圖13所示。

圖13 鉆井液固液分離撬設備Fig.13 Drilling fluid solid-liquid separation prying equipment

通過研究所構建的易脫穩環保型鉆井液體系在海上現場應用2井次，配合小型撬裝固液分離裝置及其配套的處理劑，在減小占地空間50%、縮短反應時間30%同時，實現體積脫水率達65.74%。

4 海上油田開發高效鉆完井技術發展展望

中國海洋石油集團公司經過“十一五”至“十三五”國家重大專項課題的研究，形成了一套以提高效能、降低成本、環境友好為核心的海上油田高效開發鉆完井技術體系，部分關鍵技術經過了現場試驗和應用。

為實現集團公司“十四五”發展目標及支撐增儲上產“七年行動計劃”要求，國內勘探開發力度日益加大，工程地質環境不斷復雜化，鉆完井專業面臨油更稠、溫度壓力更高、水深或儲層埋深更深、多種復雜工況疊加的技術挑戰。超稠油低成本與稠油在產井綜合治理技術、超高溫高壓開發井鉆完井技術、中深層安全高效鉆完井關鍵技術、深水復雜開發井及超深水開發鉆采技術等亟需開展相關技術攻關與儲備。精細控壓鉆井及固井全套技術與裝備、高性能智能鉆井完井工具裝備等方面需持續加大研發投入和國產化、自主化攻關力度。鉆完井廢棄物處理技術研究需進一步開展，以踐行海上鉆完井作業安全綠色環保的可持續發展理念。

4.1 低成本鉆完井技術

進一步推動高效滑動導向鉆井系統工程化應用技術的現場應用，針對鉆機裝備控制系統數據封閉，自動化、智能化水平低，操作繁雜、性能難以充分發揮，效率低、安全性差；鉆井作業效率和質量依賴于司鉆、定向井工程師等人員的經驗和水平，未通過數字化、智能化平臺與鉆井工藝需求、井下測控數據有效融合，難以實現地面井下閉環聯動控制的問題，進一步優化基于多體動力學理論的滑動導向鉆井工具面控制技術的控制算法，提高計算速度；與鉆機裝備及井下測量數據融合，開展鉆井作業參數智能優化技術、井下工具系統作業安全智能評價技術和地面井下閉環聯動鉆井技術，提高鉆井效率和井眼軌跡質量，實現鉆機裝備工具與鉆井工藝一體化智能控制和井眼軌跡閉環自動控制。

4.2 提高效能鉆完井技術

1）復雜結構井鉆完井技術：隨著油田進入大規模調整開發階段，調整井大量的實施與平臺槽口緊張及鉆井防碰風險的矛盾日益突出，分支井方案被越來越多的油氣田考慮使用，需進一步開展包括主分支井眼機械連接技術、再入與密封技術、分采分注技術的五級完井技術和關鍵工具的研究與應用，智能完井技術的研究與應用。

2）穩油控水技術：進一步優化控水工具控水性能和智能控制，探索防砂控水一體化技術以及控水技術在氣田中的應用。

3）海上海上注水井高效增注技術：開展活性酸解堵技術、物理擴容解堵技術及物理化學復合解堵技術研究，解決海上油田酸化技術作業成本相對偏高、實施效果差、效率低的問題。

4.3 環保鉆完井技術

1）成本環保鉆井液技術：以水基鉆井液減排技術為核心，進一步開展微納米骨架易脫穩環保型鉆井液體系的研究與應用，研究固相控制技術，開展固控制設備的升級改造研究，綜合提高水基鉆井液重復利用率；通過研究廢棄的非儲層段和儲層段的鉆井液濾液中組分對重復配漿的影響規律，建立廢液處理方法及相關裝備，實現濾液回用，減少廢棄物排放。

2）鉆完井廢棄物處理技術：開展含油鉆屑超臨界二氧化碳萃取處理等含油鉆屑物理／化學處理技術研究，針對水基鉆井液油層段鉆屑，研究小型高效物理減量化處理方法，研究在線化學除油無害化處理方法，形成水基油層鉆屑的處理模式、相關化學藥劑及裝備。針對油基鉆井液鉆屑，以減少上岸處置為目標，研究熱處理及化學熱處理隨鉆處理技術，研發小型高效隨鉆處理裝備，形成一級海域和三級海域油基鉆屑海上處理技術。

5 結論

1）面對海上油田高效開發中存在的難點，“十三五”期間中國海油深化研究提高單井效能、降低成本、環境友好的鉆完井技術體系：形成了一套滑動導向鉆井系統多體動力學理論，可指導定向鉆井工具面高效控制技術研究及應用，實現滑動導向／旋轉導向鉆井井眼軌跡閉環控制，提高鉆井效率；建立了一套適合渤海灣砂泥巖互層特點的防砂優化設計方法，能夠更好的指導油田的防砂設計，并提高挖潛增產效果；形成了1套水平生產井C-AICD穩油控水技術，實現生產早期限流，中后期根據流體特征的變化自動控水的功能，獲得了較好的控水效果；形成了一套易脫穩新型環保鉆井液及廢棄物處理技術，源頭減量，滿足海上平臺空間處理需求。

2）隨著勘探開發領域擴大，鉆完井專業面臨超稠油、超高溫高壓、深層超深層、深水超深水等復雜情況，亟需進一步開展低成本鉆完井技術、提高效能鉆完井技術、環保鉆完井技術等技術的研究。