淺析智能完井技術(shù)及應(yīng)用

魯億

摘要：石油一直以來都是一個(gè)國家的重要戰(zhàn)略物資，也是我國目前主要的能源形式之一，對(duì)促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展起到極其重要的作用。但是在目前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及石油需求量不斷增加的形勢(shì)下，由于石油屬于不可再生資源，所以需要在不斷增加石油開采量來滿足人們?nèi)找嬖鲩L的石油能源需求的同時(shí)，也應(yīng)該通過相應(yīng)的開采技術(shù)控制來降低對(duì)石油的浪費(fèi)以及開采成本。這就需要在采油工程的開端以及鉆井工程中對(duì)完井技術(shù)進(jìn)行合理利用。

關(guān)鍵詞：智能完井技術(shù);應(yīng)用

引言

智能完井技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)油氣開采過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析優(yōu)化井下各項(xiàng)參數(shù)，快速了解油藏狀態(tài)，提高國內(nèi)油氣開采質(zhì)量和開采效率。本文闡述了智能完井技術(shù)的研究背景，詳細(xì)說明了智能完井技術(shù)的內(nèi)容以及智能完井系統(tǒng)的組成，包括井下生產(chǎn)流體控制系統(tǒng)、井下動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及信息傳輸系統(tǒng)和地面遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用情況，表明智能完井技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，為以后國內(nèi)應(yīng)用智能完井技術(shù)具有一定參考價(jià)值。

一、智能完井技術(shù)及特點(diǎn)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，石油需求量日益增多，對(duì)提高石油采收率、保持油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提出了更高的要求。為了提高油藏采收率，增大單井產(chǎn)量，同時(shí)考慮到開發(fā)成本，大位移井、水平井等技術(shù)在油田開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。但我國多為非均質(zhì)低滲油藏，儲(chǔ)層構(gòu)造復(fù)雜、裂縫發(fā)育，目前常規(guī)的完井技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)井下生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，最佳開采效果較難實(shí)現(xiàn)，因此智能完井技術(shù)越來越受國內(nèi)外石油企業(yè)的關(guān)注。

智能完井技術(shù)是一種將機(jī)電一體化與完井技術(shù)有機(jī)結(jié)合的現(xiàn)代化完井技術(shù)，利用傳感器對(duì)井下生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)檢測(cè)，實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)井下參數(shù)，觀察油井生產(chǎn)狀況，通過流量控制閥等對(duì)井下進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，對(duì)油層實(shí)施作業(yè)，并對(duì)采集的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，模擬井下狀態(tài)，并制定出最佳的開采方案，實(shí)時(shí)調(diào)整油井產(chǎn)量。智能完井就是在井中安裝了可獲得井下油氣生產(chǎn)信息的傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和控制設(shè)備，并可在地面進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和決策分析的完井技術(shù)。

現(xiàn)在，智能完井技術(shù)可以提供連續(xù)監(jiān)測(cè)井下動(dòng)態(tài)，適用于海底油井、高度非均質(zhì)油藏井、深水井、多分支井等。它集井下監(jiān)測(cè)、層段流體控制和智能油藏管理為一體，既可改善油藏管理又能節(jié)省物理修井時(shí)間。通過智能井可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)能的目的。其實(shí)質(zhì)是油藏監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)，控制氣、水和油竄。

二、智能完井技術(shù)優(yōu)越性

與常規(guī)完井相比，智能完井技術(shù)通過把各種傳感器長期放置在井下，可以對(duì)井下的各特性參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，既可以準(zhǔn)確判斷井下的各種情況，又能避免諸多的生產(chǎn)測(cè)試，減少對(duì)生產(chǎn)的干擾，節(jié)省測(cè)試費(fèi)用。

其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

1、通過定性定量監(jiān)測(cè)、開關(guān)各油層，調(diào)整層段流量，提高油田的最終采收率。

2、現(xiàn)代智能完井系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲得生產(chǎn)層井下信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。

3、智能完井系統(tǒng)能夠在地面上識(shí)別流入控制閥的位置，有選擇地開關(guān)某一油層，從而實(shí)現(xiàn)在不關(guān)井的情況下進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)重配。便于管理，適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)、海上或沙漠油田。

4、便于油藏管理。提供更廣泛的監(jiān)測(cè)資料、油藏信息。油藏信息的擴(kuò)大使先進(jìn)的油藏管理向著精確的流體前緣圖解和油藏描述方向發(fā)展。更適用于油藏結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不確定性較高、需要錄取資料多的井。

5、現(xiàn)代智能完井系統(tǒng)可通過減少作業(yè)時(shí)間與維修量、優(yōu)選采油工藝、增加采收率來節(jié)約成本。

三、智能鉆井技術(shù)的發(fā)展

智能井技術(shù)始于上世紀(jì)90年代，在石油工業(yè)提高油藏產(chǎn)能的大趨勢(shì)下發(fā)展并商業(yè)化。智能完井系統(tǒng)從1997年投入應(yīng)用以來，在國外發(fā)展迅猛。目前世界上主要有三種智能完井系統(tǒng)：光纖傳感器的水力系統(tǒng)、全電子智能元件系統(tǒng)和電子永久井下參數(shù)測(cè)量儀水力系統(tǒng)。

四、智能完井主要組成

1、井下生產(chǎn)流體控制系統(tǒng)

井下流量控制裝置是智能完井技術(shù)的核心裝置，對(duì)井下生產(chǎn)流體隱形控制實(shí)現(xiàn)開采優(yōu)化，主要分為流入控制裝置、流入控制閥門和自動(dòng)流入控制裝置三類。流入控制裝置作用是通過節(jié)流裝置增加附加壓差，以實(shí)現(xiàn)限制流體的流入，達(dá)到均衡水平井的流體流入或流出剖面，是一種固定式控制裝置。流入控制閥門是實(shí)現(xiàn)流量控制的關(guān)鍵設(shè)備，一般與封隔器組合使用，對(duì)智能井進(jìn)行合采或分流控制，是整個(gè)智能系統(tǒng)不可缺少的單元。自動(dòng)流入控制裝置相對(duì)于流入控制裝置，添加了一個(gè)主動(dòng)反饋環(huán)節(jié)，能夠檢測(cè)當(dāng)流體流入后流體性質(zhì)的改變狀態(tài)，觸發(fā)自動(dòng)流入控制，解決流入控制裝置無法調(diào)節(jié)的問題。

流量控制閥作為智能完井系統(tǒng)不可缺少的單元，也被稱為滑套或?qū)佣慰刂崎y，通過開啟、關(guān)閉或節(jié)流油層，起到調(diào)節(jié)油層間的壓力和流體流動(dòng)狀態(tài)的作用。流量控制閥的驅(qū)動(dòng)方式分為液壓、電力和電液混合三種方式，具有開關(guān)調(diào)節(jié)、多檔位控制和無級(jí)變速三種類型。使用液壓驅(qū)動(dòng)式控制閥時(shí)存在液壓管線數(shù)目多，分層數(shù)目有限等問題，導(dǎo)致現(xiàn)場施工作業(yè)難度較大;電力驅(qū)動(dòng)式也存在電源供應(yīng)問題，其工作壽命和測(cè)調(diào)效率也受到電源壽命影響，因此，電液混合驅(qū)動(dòng)方式控制閥使用更加廣泛。開關(guān)調(diào)節(jié)只具有開啟和關(guān)閉兩種功能，在工作環(huán)境更加復(fù)雜情況下，多采用多檔位調(diào)節(jié)控制閥，具有六個(gè)以上的節(jié)流檔位，甚至部分企業(yè)采用無級(jí)調(diào)節(jié)的流量控制閥，提高了系統(tǒng)的工作效率。

2、井下動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及信息傳輸系統(tǒng)

井下動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及信息傳輸系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)模塊構(gòu)成，主要功能是通過井下傳感器采集井下生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將采集的信息通過信號(hào)傳輸至地面控制器。

數(shù)據(jù)采集模塊主要由各儲(chǔ)層的永久性安裝在井下的間隔分布于整個(gè)井筒的傳感器組成，包括溫度、壓力、流量等傳感器，通過這些傳感器，可獲得井下溫度、壓力、流量及流體組成等參數(shù)，即可實(shí)時(shí)調(diào)整油水井工作狀態(tài)。目前井下溫度壓力流量傳感器多采用電子傳感器或光纖傳感器，安裝于傳感器拖筒內(nèi)。井下溫度壓力數(shù)據(jù)是油田開發(fā)中選擇井下工具的重要依據(jù)，可用來判斷吸水層位、油井水淹層位等生產(chǎn)問題;井下流量數(shù)據(jù)，可用于判斷油井的生產(chǎn)狀況，并與合理開采量對(duì)比，及時(shí)調(diào)整流量控制閥，實(shí)現(xiàn)油井的優(yōu)化開采。

數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)模塊主要包括通信數(shù)據(jù)線纜和控制管線，以及相關(guān)的線路保護(hù)裝置，成為井下采集系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)的紐帶，具有安全可靠的傳輸性能，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和安全性。通信數(shù)據(jù)線纜是將井下采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫鐚Ｓ秒p絞線、電纜、光纜等。控制管線的作用是實(shí)現(xiàn)井下各層段的流量控制，如液壓式流量控制閥需安裝液壓控制管線。基于井下惡劣的環(huán)境條件，還需考慮線纜的耐高溫性和耐高壓性，為保證管線和線纜在下入和使用過程中不受損壞，通常將這些線纜封裝在一起。存儲(chǔ)模塊是將采集到的井下數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，傳輸?shù)降孛嫔衔粰C(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。

3、地面遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)

地面遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)包括智能優(yōu)化采集分析監(jiān)測(cè)軟件、中央控制器（計(jì)算機(jī)）、電氣控制柜及液壓站。該系統(tǒng)中智能優(yōu)化分析監(jiān)測(cè)軟件對(duì)井下環(huán)境參數(shù)和流體動(dòng)態(tài)進(jìn)行綜合分析，由中央控制器向液壓站、電氣控制柜發(fā)出指令，通過信號(hào)傳輸系統(tǒng)，將控制信號(hào)下達(dá)至井下不同油層流量控制閥，進(jìn)行流量控制，改變流體動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)分層優(yōu)化開采，提高油氣采收率。

智能完井技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的油藏、油井生產(chǎn)管理技術(shù)，該技術(shù)所具有的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析決策，遙控控制等優(yōu)勢(shì)，可以解決油氣生產(chǎn)中的很多問題，達(dá)到降低開發(fā)成本，減少修井時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)。

結(jié)語

智能完井技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的油藏、油井生產(chǎn)管理技術(shù)，該技術(shù)所具有的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析決策，遙控控制等優(yōu)勢(shì)，可以解決油氣生產(chǎn)中的很多問題，達(dá)到降低開發(fā)成本，減少修井時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)，但從現(xiàn)場應(yīng)用來看，我國國內(nèi)的智能完井技術(shù)還沒有達(dá)到國際領(lǐng)先水平，還有很大的上升空間，所以還需加大國內(nèi)外先進(jìn)智能完井監(jiān)測(cè)優(yōu)化技術(shù)的學(xué)習(xí)研究，提高國內(nèi)油氣開采質(zhì)量和開采效率，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。

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