智能完井技術(shù)

王新英:智能完井技術(shù)智能完井技術(shù)編譯:王新英趙煒(中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院)Mike Robinson審校:紀常杰(大慶油田有限責任公司設計院)摘要隨著(zhù)智能完井工藝技術(shù)的不斷 改附近的節流閥來(lái)優(yōu)化氣舉井的產(chǎn)狀，并且曾監測與進(jìn)與完善，近年來(lái)智能完井的井數日益增控制泵抽生產(chǎn)井的產(chǎn)狀。隨著(zhù)相關(guān)工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)加。近2年每年都有50余套智能完井系統應用、工藝設備的成功配置和各種永久性安裝傳感下井安裝，且已見(jiàn)到明顯的經(jīng)濟效益。本文器可靠性的提高，油田經(jīng)營(yíng)者開(kāi)始考慮對井下的液在回顧了智能完井系統發(fā)展歷史的前提下，流流入狀態(tài)進(jìn)行控制，以求從中獲取明顯的經(jīng)濟效重點(diǎn)介紹了智能完井設備相關(guān)標準的制定情益。油田作業(yè)服務(wù)行業(yè)對此做出了積極的響應，相況、智能井井下液流控制產(chǎn)生的價(jià)值和智能繼設計出了可對整個(gè)井筒進(jìn)行監測與功能控制的高生產(chǎn)系統的研究與開(kāi)發(fā)。效系統。主題詞智能完井 設備標準 提高采 .在初期階段，智能完井井下液流控制裝置是基收率降低成本于常規的電纜起下滑套閥的工作機理而設計的。這種閥的構造設計具備了井下開(kāi)關(guān)(on/off) 和變位一、引言節流功能，這些功能一般都采用液壓、電力或電動(dòng)液壓激活系統來(lái)完成。繼而進(jìn)行的新技術(shù)開(kāi)發(fā)工作智能完井被定義為-種能夠采集、傳輸和分析促成了具有抗沖蝕功能節流裝置的問(wèn)世，并且其結井下產(chǎn)狀、油藏產(chǎn)狀和整體完井管柱生產(chǎn)數據資構可耐高的壓差?；诔Ｒ幘掳踩y技術(shù)研究推料，且隨之能夠根據油井生產(chǎn)情況對油層進(jìn)行遙控出的其他裝置還有可用于井下生產(chǎn)管柱開(kāi)關(guān)的在線(xiàn)和提高油井產(chǎn)狀的完井系統。這里應當注意的問(wèn)題球閥。是，目前智能完井的概念并非是指使生產(chǎn)系統具有最初這些高度集成化的系統并不被油田經(jīng)營(yíng)者自動(dòng)化控制或優(yōu)化生產(chǎn)的能力，智能完井尚需借助所接受，原因是這些系統的投資費用過(guò)高，而且油人工界面發(fā)布指令實(shí)現對生產(chǎn)油井的控制。遠程完田經(jīng)營(yíng)者認為應用的成功率較低，往往收益不抵投井監測是指生產(chǎn)系統在無(wú)介入干擾作業(yè)情況下具備資。當時(shí)這些系統的確不能達到油田經(jīng)營(yíng)者放心應提供井筒中或近井地帶數據資料的能力。遠程完井用的標準。針對這方面問(wèn)題，研制推出了低投資的控制是指將生產(chǎn)控制指令輸送到井下，改變一個(gè)或液壓系統，該系統將各種不同的傳感器同液壓控制多個(gè)生產(chǎn)液流控制工具組件的位置和工作狀態(tài)。一裝置組裝在一起，形成一種復合式的智能完井系般來(lái)講，智能完井的主要作用是優(yōu)化油井的生產(chǎn)和統，它具有最初高端系統的主要功能。在最大限度地降低作業(yè)費用與生產(chǎn)風(fēng)險的同時(shí)最大人們常常希望通過(guò)對最初安裝的獨立PC機、程度地提高油層的采收率。目前已有各種不同的智基本的生產(chǎn)監測系統和數據過(guò)載系統進(jìn)行升級處能完井系統投入井下安裝應用。雖然各種類(lèi)型的電理，使其能夠進(jìn)行理想的數據處理和數據傳輸。最子類(lèi)和電動(dòng)-液壓與光學(xué)液壓完井系統已經(jīng)獲得成近永久型井下壓力與溫度計和智能完井系統已經(jīng)同功應用，但是目前液壓動(dòng)力智能完井系統仍占主導內部互聯(lián)網(wǎng)或英特網(wǎng)的數據傳輸系統聯(lián)機，提高了地位。數據的傳輸速度和應用效果。通過(guò)應用不介入式系二、智能完井系統的發(fā)展歷史與技術(shù)開(kāi)發(fā)統或文丘里測試儀器而測試流量的傳感器已經(jīng)研制推出中國煤化以同其他的光纖系統20世紀80年代之前，遙控監測技術(shù)通常只局配YHCNMHG面、多點(diǎn)壓力和聲波信.限于對采油樹(shù)與節流器周?chē)纳a(chǎn)設備應用地面傳號(據此便可研制出永久型地震傳感器)。這些系.感器進(jìn)行監測、對井下安全閥(SSSV) 進(jìn)行遠程統的有效工作壽命還不穩定，但是隨著(zhù)供貨商在提液壓控制和對采油樹(shù)控制閥進(jìn)行液壓(電動(dòng))控高可靠性方面的深入研究，目前已達到用戶(hù)可以接制。第一套計算機輔助作業(yè)系統曾通過(guò)遙控采油樹(shù)受的水平。30國外油田工程第20卷第2期(2004. 2)智能完井系統的中遠期研制開(kāi)發(fā)目標如下:入流體對油藏的波及范圍可使油井的開(kāi)采獲益，便<>從油藏管理出發(fā)避免頻繁的修井作業(yè);可將這類(lèi)油井選為智能完井候選井。其他收益可從<>使一口油井中的多層或整個(gè)油藏被動(dòng)用;以下幾方面實(shí)現:采用結構較之海底或地面設備簡(jiǎn)?>實(shí)現油井的自身優(yōu)化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)控制單且投資小的井下產(chǎn)液調節系統;提高舉升效率,與工藝控制;改進(jìn)產(chǎn)層壓力保持狀況;提高采油效率，縮短采油<>對優(yōu)化生產(chǎn)系統進(jìn)行優(yōu)化設計，而并非只對施工作業(yè)時(shí)間;使井下割縫襯管有效地發(fā)揮泄油效基本的生產(chǎn)單元進(jìn)行優(yōu)化設計，如井下/海底生產(chǎn)率，降低修井作業(yè)費用;在地面對產(chǎn)層井段進(jìn)行選設備同地面設備與基本設施實(shí)現良好的匹配;擇性增產(chǎn)處理。?>智能完井系統的可靠性應當大于95%，安裝.智能完井的設計與評價(jià)方法涉及到對待施工作后的有效工作壽命為10年。業(yè)井的施工作業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行認真的評價(jià)，也就是說(shuō)搞清楚施工作業(yè)井的施工作業(yè)條件和可能遇到的問(wèn)三、設備標準題。這其中需明確控制閥的功能，使其能夠滿(mǎn)足作由于眾多的開(kāi)發(fā)商和供貨商都在從事智能完井業(yè)井特定的注入與生產(chǎn)要求;可以采用油藏模擬技系統組件的開(kāi)發(fā)研究與市場(chǎng)銷(xiāo)售，因此開(kāi)展智能完術(shù)對比分析常規完井方法同智能完井方法之間的優(yōu)井系統的標準化和匹配性研究便成為一項重要事缺點(diǎn);可采用油井產(chǎn)狀模擬方法預測以往未動(dòng)用生宜。一個(gè)從事采油工程研究的研究小組通過(guò)向有關(guān)產(chǎn)剖面的動(dòng)用情況和因產(chǎn)量提高而帶來(lái)的經(jīng)濟收益的采油作業(yè)服務(wù)機構進(jìn)行技術(shù)咨詢(xún)，編制出了一套情況。這種經(jīng)濟評價(jià)需考慮投資的增加情況(包括適用于井下監測與控制設備的標準文件，即智能井安裝井下設備帶來(lái)的風(fēng)險事故和設備的可靠性)、井下儀器設備標準(IWIS)。 目前數據傳輸要求采因原油產(chǎn)量提高而促成的收益變化情況和因減少修用電力或光學(xué)導線(xiàn)，但是電磁遙測無(wú)線(xiàn)系統雖然提井作業(yè)次數而造成的作業(yè)費用變化情況。供的數據傳輸帶寬窄，但終將會(huì )投入工業(yè)應用。雖五、智能生產(chǎn)系統然光學(xué)液壓井下開(kāi)關(guān)系統的樣機已經(jīng)通過(guò)試驗測試，但它的光能傳輸能量仍十分有限。全電力系統智能完井可使油井的生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生下列有利的的進(jìn)-步開(kāi)發(fā)將使井下發(fā)電和自動(dòng)化控制完井技術(shù)變化:的應用成為可能。<>消除或減少因油藏監測和生產(chǎn)優(yōu)化而要求的四、智能井液流控制的價(jià)值修井作業(yè)次數，并使得油井的生產(chǎn)不因地面工藝的控制而受到限制。智能完井技術(shù)的價(jià)值具體體現在，通過(guò)實(shí)現液<>通過(guò)井下定時(shí)遙控處理優(yōu)化產(chǎn)層的流入剖流控制而使得井身結構和油井的生產(chǎn)狀態(tài)得到積極面，提高油藏的最終采收率與油井的產(chǎn)量。的改進(jìn)與提高和通過(guò)對井下數據的采集而監測油井<>減少生產(chǎn)流體的總處理量，降低地面生產(chǎn)設的生產(chǎn)響應與產(chǎn)狀。將數據分析同預測性油藏模擬備的投資費用(例如管線(xiàn)、分離設備和計量?jì)x器)，配合應用便可以通過(guò)控制系統的反饋數據資料對油節省人力和減少輔助作業(yè)工作量。井的高效生產(chǎn)產(chǎn)生更大的價(jià)值。然而在今后很長(cháng)-段時(shí)間內智能完井系統仍將可以預測，應用智能完井技術(shù)可使油藏的采收作為集成式智能完井生產(chǎn)系統的一個(gè)子系統投入應率提高10%。智能完井井下生產(chǎn)狀態(tài)的遠程監測用。在這種系統中--些具有單獨或綜合自動(dòng)控制能與控制技術(shù)的應用和效益取決于作業(yè)井的類(lèi)型。實(shí)力的油井還需同油田生產(chǎn)設備與油藏管理系統配際上，多層開(kāi)采井或多分支井(無(wú)論是采油井還是套。目前已投入應用的智能完井系統采用了監測與注入井)都可通過(guò)遙控技術(shù)從中獲利，表現在生產(chǎn)流量控制設備之間的閉環(huán)鏈接技術(shù)，通過(guò)將油藏產(chǎn)投資的降低和油井產(chǎn)能的提高。智能完井系統的初狀傳感器得到的數據同油藏模擬分析得到的數據進(jìn)始投資費用各不相同，一套永久性智能完井系統的行對中國煤化工院井系統。這就意味投資為$20 [10*， 而特定的多層遙控智能完井系著(zhù)尚f YHCNMHG受限的技術(shù)難題需要解統的初始投資則需$250 [10*。決:-般情況下，對要進(jìn)行智能完井作業(yè)的油井需<>在智能完井的人工舉升油井中，為了優(yōu)化油進(jìn)行認真[的評價(jià)，如果經(jīng)濟評價(jià)表明，通過(guò)分層優(yōu)井的產(chǎn)狀，需采用優(yōu)良的實(shí)時(shí)控制技術(shù)，油井產(chǎn)狀化開(kāi)采或降低產(chǎn)液含水率，以及提高掃油效率或注是輸入參數(例如氣舉注氣量、電潛泵泵抽排量和王新英:智能完井技術(shù)地面油嘴的設定)的函數，在幾分種內油井就會(huì )對六、結論輸入參數有所響應。<>在油田優(yōu)化開(kāi)采方面，總的控制系統需根據石油與天然氣工業(yè)目前正在致力于相應學(xué)習曲油田現有生產(chǎn)設施情況來(lái)優(yōu)化油田的開(kāi)采。油田的線(xiàn)的開(kāi)發(fā)與研究，以求能夠更快地認識智能井工藝這種優(yōu)化同生產(chǎn)參數的監測有著(zhù)直接的關(guān)系，但是技術(shù)在提高油田開(kāi)發(fā)效率和油井產(chǎn)能方面的最終潛控制時(shí)間并非恒定不變，因為油田對工藝控制輸入能。除了在高投入的海上油田與深水油田因采用該參數的響應在數小時(shí)或數天內便可測試到。項技術(shù)可免除修井作業(yè)而頗具吸引力之外，智能井<>在油藏優(yōu)化管理方面，油田的控制輸入參數技術(shù)還可以在少打井的情況下提高油氣的開(kāi)采量與受油藏模擬軟件輸出參數的影響，而模擬軟件的有采收率。在非均質(zhì)或多層油藏的開(kāi)發(fā)中，如果在注效性則需采用智能完井系統提供的數據通過(guò)歷史擬入井、生產(chǎn)并或兩者之中都采用智能完井工藝技合予以確認。油藏優(yōu)化要求傳感器輸出與控制指令術(shù)，可以提高注水與注氣的效率。利用井下傳感器之間不存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，其目的是要顧及油藏的非均采集到的采油與油藏數據可提高油田經(jīng)營(yíng)者對油藏質(zhì)性和使控制功能同油藏的響應情況相匹配，這里特性的認識并有助于加密井井位的確定與建井設油藏的響應可能會(huì )在數月或幾年方能測試到。當傳計。智能井技術(shù)可以降低油田開(kāi)發(fā)費用，能夠使一感器能夠提供準確、詳細的油藏特性數據資料，且口井起到多口井的作用，既可以對油藏的多層進(jìn)行見(jiàn)到了響應時(shí)，可以預測，為控制而進(jìn)行的油藏模合采，對多分支井進(jìn)行監測與控制，又可以在一口擬將不再需要。井.上同時(shí)實(shí)現注入、觀(guān)測與生產(chǎn)的多種功能。這項工藝技術(shù)的進(jìn)步將使一個(gè)開(kāi)發(fā)單元的控制逐步地由輸入數據控制向基于油井的日配產(chǎn)情況的資料來(lái)源于美國《JPT》 2003年8月(收稿日期2003 -08 -20)定值控制轉變。所有油藏、油田和油井的優(yōu)化都將實(shí)現自動(dòng)化。高含水后期綜合調整挖潛技術(shù)研究現場(chǎng)試驗該現場(chǎng)試驗主要針對油田進(jìn)入高含水后期,水驅開(kāi)發(fā)區塊所呈現的產(chǎn)量遞減加快、含水上升加快、套損速度加快的”三個(gè)加快"和油田管理成本上升及總體效益逐年變差的趨勢,以大慶薩中開(kāi)發(fā)區北一區斷東為試驗區,開(kāi)展了”三個(gè)精細”研究,即精細儲層劃分研究、精細剩余油描述研究、精細措施挖潛方法研究。通過(guò)三年現場(chǎng)實(shí)踐和室內研究,探索高含水后期通過(guò)綜合治理改善區塊整體開(kāi)發(fā)效果的方法,取得了以下研究成果:①運用儲層精細地質(zhì)建模、百萬(wàn)節點(diǎn)數值模擬、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、油藏工程方法等多種學(xué)科、多項技術(shù),在宏觀(guān)和微觀(guān)兩方面精細定量分析和研究了高含水后期不同類(lèi)型儲層剩余油潛力及分布特征,實(shí)現了儲層剩余油的定量描述。②建立了剩余油挖潛措施優(yōu)化數學(xué)模型,開(kāi)拓了依據模擬結果,動(dòng)靜結合篩選措施井,以層系互換、井網(wǎng)綜合利用的方式挖潛并驗證模擬精度的三種剩余油挖潛手段,發(fā)展了油田開(kāi)發(fā)的指標預測挖潛調整方法。③該現場(chǎng)試驗確立了動(dòng)靜結合、點(diǎn)面結合、提控結合、防治結合的”四個(gè)結合”原則，以治理低產(chǎn)井、低效井、高含水井、層和異常高壓層為重點(diǎn),綜合運用”關(guān)、停、控、堵、提、壓、補、修”八項常規技術(shù)手段,及調剖、周期注水等技術(shù)建立了高含水后期針對性較強的綜合調整挖潛配套工藝技術(shù)及方法,通過(guò)精細調整,有效地治理了高含水井、低產(chǎn)井和套損井,治理區注采壓力系統得到合理調整,油層動(dòng)用狀況得到改善,低成本高效益地實(shí)現了區塊"五控" (即控制產(chǎn)油量遞減幅度、控制含水上升速度、控制產(chǎn)液量增長(cháng)幅度、控制注水量增長(cháng)幅度、控制套損速度)的治理目標?，F場(chǎng)試驗緊密結合油田生產(chǎn)實(shí)際,總結出的一套綜合治中國煤化工適用于進(jìn)入高含水后期開(kāi)采的水驅區塊,具有重要的指導意義和較好的推廣價(jià)值MYHCNMH G量變化趨勢分析,預計試驗區可提高采收率0.45%。佘慶東供稿