随着油气生产进入中后期,海洋油气井会逐渐失去开采价值,需要进行井筒封堵弃置作业。如果封堵弃置不当,油气井井筒内流体可能上窜,在不同地层间串通,甚至泄漏到井口外。对比陆地油气井,海洋油气井的安全要求更高,一旦油气泄漏,将造成严重的安全和海洋环境污染问题,对临近船只、沿岸居民及海洋生物造成严重威胁。同时,越来越多的油气井开始进入生产中后期,正在或者即将面临弃置问题。因此,海洋油气井井筒弃置参数的优化设计是一个十分重要并且非常迫切的问题。对中国、英国北海、墨西哥湾等国家地区的海洋油气井弃置作业进行调研,总结了国内外海洋油气井弃置作业的基本流程和关键技术。发现弃置井井筒密封主要风险点是水泥塞,建立了弃置井水泥塞有限元模型,对水泥塞参数、地层参数等影响因素做了参数敏感性分析。结果表明,降低水泥塞弹性模量,能够降低海洋弃置井井筒水泥塞密封失效风险;加长水泥塞长度,能够降低海洋弃置井井筒水泥塞密封失效风险;随水泥塞半径减小,海洋弃置井井筒水泥塞密封失效风险降低;随水泥塞两端地层压差减小,海洋弃置井井筒水泥塞密封失效风险降低。另外,锻铣套管腐蚀段后再进行注水泥塞封固作业及降低套管偏心程度也会降低水泥塞密封失效风险。基于海洋弃置井井筒封固永久屏障密封完整性分析,进行永久屏障的优化设计。分析表明弃置井永久屏障最优材料为高胶结、低渗透水泥塞,一般需要三个及以上永久屏障,主要屏障用于封堵生产层油气水,次要屏障用于封堵不同地层间互窜流体,表层屏障用于防止井筒流体泄漏至海底。基于水泥塞密封失效判定机理和长度优化设计原则,建立了水泥塞长度优化设计模型。依据水泥塞长度优化设计模型,开发了包含海洋弃置井水泥塞密封性分析和海洋弃置井水泥塞长度设计两个功能模块的海洋油气井井筒弃置参数优化设计软件。分别实现了已弃置井的水泥塞密封安全性分析和待弃置井的水泥塞长度优化设计。针对渤海某平台弃置井实例,运用软件展开案例分析,分析结果与实际情况相符。本文研究提供了海洋油气井井筒弃置参数优化设计方法及优化设计软件,对海洋油气井井筒封固弃置作业具有借鉴意义。