智能完井技术

王新英:智能完井技术智能完井技术编译:王新英赵炜(中原油田分公司采油工程技术研究院)Mike Robinson审校:纪常杰(大庆油田有限责任公司设计院)摘要随着智能完井工艺技术的不断 改附近的节流阀来优化气举井的产状，并且曾监测与进与完善，近年来智能完井的井数日益增控制泵抽生产井的产状。随着相关工艺技术的开发加。近2年每年都有50余套智能完井系统应用、工艺设备的成功配置和各种永久性安装传感下井安装，且已见到明显的经济效益。本文器可靠性的提高，油田经营者开始考虑对井下的液在回顾了智能完井系统发展历史的前提下，流流入状态进行控制，以求从中获取明显的经济效重点介绍了智能完井设备相关标准的制定情益。油田作业服务行业对此做出了积极的响应，相况、智能井井下液流控制产生的价值和智能继设计出了可对整个井筒进行监测与功能控制的高生产系统的研究与开发。效系统。主题词智能完井 设备标准 提高采 .在初期阶段，智能完井井下液流控制装置是基收率降低成本于常规的电缆起下滑套阀的工作机理而设计的。这种阀的构造设计具备了井下开关(on/off) 和变位一、引言节流功能，这些功能一般都采用液压、电力或电动液压激活系统来完成。继而进行的新技术开发工作智能完井被定义为-种能够采集、传输和分析促成了具有抗冲蚀功能节流装置的问世，并且其结井下产状、油藏产状和整体完井管柱生产数据资构可耐高的压差。基于常规井下安全阀技术研究推料，且随之能够根据油井生产情况对油层进行遥控出的其他装置还有可用于井下生产管柱开关的在线和提高油井产状的完井系统。这里应当注意的问题球阀。是，目前智能完井的概念并非是指使生产系统具有最初这些高度集成化的系统并不被油田经营者自动化控制或优化生产的能力，智能完井尚需借助所接受，原因是这些系统的投资费用过高，而且油人工界面发布指令实现对生产油井的控制。远程完田经营者认为应用的成功率较低，往往收益不抵投井监测是指生产系统在无介入干扰作业情况下具备资。当时这些系统的确不能达到油田经营者放心应提供井筒中或近井地带数据资料的能力。远程完井用的标准。针对这方面问题，研制推出了低投资的控制是指将生产控制指令输送到井下，改变一个或液压系统，该系统将各种不同的传感器同液压控制多个生产液流控制工具组件的位置和工作状态。一装置组装在一起，形成一种复合式的智能完井系般来讲，智能完井的主要作用是优化油井的生产和统，它具有最初高端系统的主要功能。在最大限度地降低作业费用与生产风险的同时最大人们常常希望通过对最初安装的独立PC机、程度地提高油层的采收率。目前已有各种不同的智基本的生产监测系统和数据过载系统进行升级处能完井系统投入井下安装应用。虽然各种类型的电理，使其能够进行理想的数据处理和数据传输。最子类和电动-液压与光学液压完井系统已经获得成近永久型井下压力与温度计和智能完井系统已经同功应用，但是目前液压动力智能完井系统仍占主导内部互联网或英特网的数据传输系统联机，提高了地位。数据的传输速度和应用效果。通过应用不介入式系二、智能完井系统的发展历史与技术开发统或文丘里测试仪器而测试流量的传感器已经研制推出中国煤化以同其他的光纤系统20世纪80年代之前，遥控监测技术通常只局配YHCNMHG面、多点压力和声波信.限于对采油树与节流器周围的生产设备应用地面传号(据此便可研制出永久型地震传感器)。这些系.感器进行监测、对井下安全阀(SSSV) 进行远程统的有效工作寿命还不稳定，但是随着供货商在提液压控制和对采油树控制阀进行液压(电动)控高可靠性方面的深入研究，目前已达到用户可以接制。第一套计算机辅助作业系统曾通过遥控采油树受的水平。30国外油田工程第20卷第2期(2004. 2)智能完井系统的中远期研制开发目标如下:入流体对油藏的波及范围可使油井的开采获益，便<>从油藏管理出发避免频繁的修井作业;可将这类油井选为智能完井候选井。其他收益可从<>使一口油井中的多层或整个油藏被动用;以下几方面实现:采用结构较之海底或地面设备简✧>实现油井的自身优化生产和自动化生产控制单且投资小的井下产液调节系统;提高举升效率,与工艺控制;改进产层压力保持状况;提高采油效率，缩短采油<>对优化生产系统进行优化设计，而并非只对施工作业时间;使井下割缝衬管有效地发挥泄油效基本的生产单元进行优化设计，如井下/海底生产率，降低修井作业费用;在地面对产层井段进行选设备同地面设备与基本设施实现良好的匹配;择性增产处理。✧>智能完井系统的可靠性应当大于95%，安装.智能完井的设计与评价方法涉及到对待施工作后的有效工作寿命为10年。业井的施工作业特点进行认真的评价，也就是说搞清楚施工作业井的施工作业条件和可能遇到的问三、设备标准题。这其中需明确控制阀的功能，使其能够满足作由于众多的开发商和供货商都在从事智能完井业井特定的注入与生产要求;可以采用油藏模拟技系统组件的开发研究与市场销售，因此开展智能完术对比分析常规完井方法同智能完井方法之间的优井系统的标准化和匹配性研究便成为一项重要事缺点;可采用油井产状模拟方法预测以往未动用生宜。一个从事采油工程研究的研究小组通过向有关产剖面的动用情况和因产量提高而带来的经济收益的采油作业服务机构进行技术咨询，编制出了一套情况。这种经济评价需考虑投资的增加情况(包括适用于井下监测与控制设备的标准文件，即智能井安装井下设备带来的风险事故和设备的可靠性)、井下仪器设备标准(IWIS)。 目前数据传输要求采因原油产量提高而促成的收益变化情况和因减少修用电力或光学导线，但是电磁遥测无线系统虽然提井作业次数而造成的作业费用变化情况。供的数据传输带宽窄，但终将会投入工业应用。虽五、智能生产系统然光学液压井下开关系统的样机已经通过试验测试，但它的光能传输能量仍十分有限。全电力系统智能完井可使油井的生产过程发生下列有利的的进-步开发将使井下发电和自动化控制完井技术变化:的应用成为可能。<>消除或减少因油藏监测和生产优化而要求的四、智能井液流控制的价值修井作业次数，并使得油井的生产不因地面工艺的控制而受到限制。智能完井技术的价值具体体现在，通过实现液<>通过井下定时遥控处理优化产层的流入剖流控制而使得井身结构和油井的生产状态得到积极面，提高油藏的最终采收率与油井的产量。的改进与提高和通过对井下数据的采集而监测油井<>减少生产流体的总处理量，降低地面生产设的生产响应与产状。将数据分析同预测性油藏模拟备的投资费用(例如管线、分离设备和计量仪器)，配合应用便可以通过控制系统的反馈数据资料对油节省人力和减少辅助作业工作量。井的高效生产产生更大的价值。然而在今后很长-段时间内智能完井系统仍将可以预测，应用智能完井技术可使油藏的采收作为集成式智能完井生产系统的一个子系统投入应率提高10%。智能完井井下生产状态的远程监测用。在这种系统中--些具有单独或综合自动控制能与控制技术的应用和效益取决于作业井的类型。实力的油井还需同油田生产设备与油藏管理系统配际上，多层开采井或多分支井(无论是采油井还是套。目前已投入应用的智能完井系统采用了监测与注入井)都可通过遥控技术从中获利，表现在生产流量控制设备之间的闭环链接技术，通过将油藏产投资的降低和油井产能的提高。智能完井系统的初状传感器得到的数据同油藏模拟分析得到的数据进始投资费用各不相同，一套永久性智能完井系统的行对中国煤化工院井系统。这就意味投资为$20 [10*， 而特定的多层遥控智能完井系着尚f YHCNMHG受限的技术难题需要解统的初始投资则需$250 [10*。决:-般情况下，对要进行智能完井作业的油井需<>在智能完井的人工举升油井中，为了优化油进行认真[的评价，如果经济评价表明，通过分层优井的产状，需采用优良的实时控制技术，油井产状化开采或降低产液含水率，以及提高扫油效率或注是输入参数(例如气举注气量、电潜泵泵抽排量和王新英:智能完井技术地面油嘴的设定)的函数，在几分种内油井就会对六、结论输入参数有所响应。<>在油田优化开采方面，总的控制系统需根据石油与天然气工业目前正在致力于相应学习曲油田现有生产设施情况来优化油田的开采。油田的线的开发与研究，以求能够更快地认识智能井工艺这种优化同生产参数的监测有着直接的关系，但是技术在提高油田开发效率和油井产能方面的最终潜控制时间并非恒定不变，因为油田对工艺控制输入能。除了在高投入的海上油田与深水油田因采用该参数的响应在数小时或数天内便可测试到。项技术可免除修井作业而颇具吸引力之外，智能井<>在油藏优化管理方面，油田的控制输入参数技术还可以在少打井的情况下提高油气的开采量与受油藏模拟软件输出参数的影响，而模拟软件的有采收率。在非均质或多层油藏的开发中，如果在注效性则需采用智能完井系统提供的数据通过历史拟入井、生产并或两者之中都采用智能完井工艺技合予以确认。油藏优化要求传感器输出与控制指令术，可以提高注水与注气的效率。利用井下传感器之间不存在关联关系，其目的是要顾及油藏的非均采集到的采油与油藏数据可提高油田经营者对油藏质性和使控制功能同油藏的响应情况相匹配，这里特性的认识并有助于加密井井位的确定与建井设油藏的响应可能会在数月或几年方能测试到。当传计。智能井技术可以降低油田开发费用，能够使一感器能够提供准确、详细的油藏特性数据资料，且口井起到多口井的作用，既可以对油藏的多层进行见到了响应时，可以预测，为控制而进行的油藏模合采，对多分支井进行监测与控制，又可以在一口拟将不再需要。井.上同时实现注入、观测与生产的多种功能。这项工艺技术的进步将使一个开发单元的控制逐步地由输入数据控制向基于油井的日配产情况的资料来源于美国《JPT》 2003年8月(收稿日期2003 -08 -20)定值控制转变。所有油藏、油田和油井的优化都将实现自动化。高含水后期综合调整挖潜技术研究现场试验该现场试验主要针对油田进入高含水后期,水驱开发区块所呈现的产量递减加快、含水上升加快、套损速度加快的”三个加快"和油田管理成本上升及总体效益逐年变差的趋势,以大庆萨中开发区北一区断东为试验区,开展了”三个精细”研究,即精细储层划分研究、精细剩余油描述研究、精细措施挖潜方法研究。通过三年现场实践和室内研究,探索高含水后期通过综合治理改善区块整体开发效果的方法,取得了以下研究成果:①运用储层精细地质建模、百万节点数值模拟、神经网络、油藏工程方法等多种学科、多项技术,在宏观和微观两方面精细定量分析和研究了高含水后期不同类型储层剩余油潜力及分布特征,实现了储层剩余油的定量描述。②建立了剩余油挖潜措施优化数学模型,开拓了依据模拟结果,动静结合筛选措施井,以层系互换、井网综合利用的方式挖潜并验证模拟精度的三种剩余油挖潜手段,发展了油田开发的指标预测挖潜调整方法。③该现场试验确立了动静结合、点面结合、提控结合、防治结合的”四个结合”原则，以治理低产井、低效井、高含水井、层和异常高压层为重点,综合运用”关、停、控、堵、提、压、补、修”八项常规技术手段,及调剖、周期注水等技术建立了高含水后期针对性较强的综合调整挖潜配套工艺技术及方法,通过精细调整,有效地治理了高含水井、低产井和套损井,治理区注采压力系统得到合理调整,油层动用状况得到改善,低成本高效益地实现了区块"五控" (即控制产油量递减幅度、控制含水上升速度、控制产液量增长幅度、控制注水量增长幅度、控制套损速度)的治理目标。现场试验紧密结合油田生产实际,总结出的一套综合治中国煤化工适用于进入高含水后期开采的水驱区块,具有重要的指导意义和较好的推广价值MYHCNMH G量变化趋势分析,预计试验区可提高采收率0.45%。佘庆东供稿