水下井口系统是深水油气勘探开发的关键设备，一般由导向基板、低压井口头、高压井口头及套管挂等内部部件组成。它被安装在海底海床附近，向下与油井的油气生产管道连接，形成一个密闭的油气生产通道，向上与水下采油树、水下防喷器组等大型设备连接并支撑它们的重量，在海洋石油钻探和油气生产流程中起到承上启下的作用。
传统的海底水下井口需要先在海底钻一个井眼，下入导向基板、低压井口头和表层套管，注入水泥将它们固定在海底，打一个承载重量的海底“地基”;然后在其中钻一个尺寸更小的井眼，下入高压井口头和尺寸更小的套管并再次注入水泥固定，最后下入水下防喷器组等设备，建立一个可承受高温高压的油气生产通道。这个在海底“打地基”并建立油气生产通道的过程，也被称为海上钻完井表层建井作业。传统的表层建井作业需要“钻两次井眼，下入两次套管和两种井口头”，工程难度大、施工程序多、耗时长、经济性差。
此次中国海油自主研发的“一体式水下井口系统”对传统的水下井口系统和套管结构进行全新的结构设计，攻克了井口稳定性研究、一体式井口头结构设计、变径套管结构设计和服务工具能力升级等9项技术难题，将两种不同尺寸功能的井口头和套管分别“合二为一”。
“我们不再是先‘打地基’再建立通道，而是‘地基和油气生产通道同时建立’，开创了一项只需要‘钻一次井眼，下一次套管和一种井口头’就完成海上钻完井表层建井作业的高效建井新方案。”中国海油湛江分公司项目经理郑金龙介绍。该井口系统总体重量约6吨、总长3米，适用水深500米、压力等级70MPa，后续还可进一步升级，可满足全球大部分半潜式平台钻完井应用，极大提升海上油气田勘探开发的时效性和经济性。
此次在文昌海域海试的“一体式水下井口系统”海上安装应用共实施13天，累计进行了5项海试作业，在最恶劣工况模拟下，水下井口承载力达到了设计要求，井口系统各项功能应用正常并高效完成了一口油井的钻探作业。仅单口深水油气井即可节约工期30小时以上，节约费用约300万元。一体式设计的水下井口系统还具备产品生产成本和回收重复利用的维修成本更低等特点。
中国海油湛江分公司工程技术作业中心总经理黄熠说：“以往水下井口系统的生产制造基本由国外几个大的石油公司垄断，现在我们不但实现了国产化应用，而且此次应用的‘一体式水下井口系统’在同类技术上实现了‘弯道超车’。”
据了解，目前国内共有半潜式钻井平台15座，每年钻探井超过50口，在“一体式深水水下井口系统”规模化应用后，每年节省钻井工期超30天、节约费用约6000万元，有利于降低海洋勘探钻井成本，进一步推动海上深水油气田经济有效开发。
2023年，中国海洋原油产量突破6200万吨，成为中国能源上产的关键增量。国家能源局方面表示，近年来，中国海上油气勘探开发持续发力，通过创新成盆成凹机制、油气成藏模式认识，开辟深水、深层、隐蔽油气藏、盆缘凹陷等勘探新领域，支撑海洋强国建设能力进一步增强。同时，海洋油气工程装备瞄准发展需求，坚持自主创新，加快数字化、智能化技术应用，攻克自主设计、建造、海上安装等技术难题，推动中国深海油气勘探开发关键核心技术装备研制取得重大突破。
(责任编辑：韩梦晨)
