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，也應(yīng)該通過相應(yīng)的開采技術(shù)控制來降低對石油的浪費以及開采成本。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，分析優(yōu)化井下各項參數(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)、井下動態(tài)監(jiān)測及信息傳輸系統(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，為以后國內(nèi)應(yīng)用智能完井技術(shù)具有一定參考價值。

一、智能完井技術(shù)及特點

近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，石油需求量日益增多，對提高石油采收率、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)無法實現(xiàn)井下生產(chǎn)狀態(tài)的實時監(jiān)測和控制，最佳開采效果較難實現(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)是一種將機電一體化與完井技術(shù)有機結(jié)合的現(xiàn)代化完井技術(shù)，利用傳感器對井下生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)檢測，實時采集和監(jiān)測井下參數(shù)，觀察油井生產(chǎn)狀況，通過流量控制閥等對井下進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，對油層實施作業(yè)，并對采集的參數(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，實時調(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)測井下動態(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、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。其實質(zhì)是油藏監(jiān)測和控制技術(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，可以對井下的各特性參數(shù)進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，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)測試，減少對生產(chǎn)的干擾，節(jié)省測試費用。

其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

1、通過定性定量監(jiān)測、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獲得生產(chǎn)層井下信息實現(xiàn)實時監(jiān)測功能。

3、智能完井系統(tǒng)能夠在地面上識別流入控制閥的位置，有選擇地開關(guān)某一油層，從而實現(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，對井下生產(chǎn)流體隱形控制實現(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。流入控制閥門是實現(xiàn)流量控制的關(guān)鍵設(shè)備，一般與封隔器組合使用，對智能井進(jìn)行合采或分流控制，是整個智能系統(tǒng)不可缺少的單元。自動流入控制裝置相對于流入控制裝置，添加了一個主動反饋環(huán)節(jié)，能夠檢測當(dāng)流體流入后流體性質(zhì)的改變狀態(tài)，觸發(fā)自動流入控制，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狀態(tài)的作用。流量控制閥的驅(qū)動方式分為液壓、電力和電液混合三種方式，具有開關(guān)調(diào)節(jié)、多檔位控制和無級變速三種類型。使用液壓驅(qū)動式控制閥時存在液壓管線數(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)動式也存在電源供應(yīng)問題，其工作壽命和測調(diào)效率也受到電源壽命影響，因此，電液混合驅(qū)動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，具有六個以上的節(jié)流檔位，甚至部分企業(yè)采用無級調(diào)節(jié)的流量控制閥，提高了系統(tǒng)的工作效率。

2、井下動態(tài)監(jiān)測及信息傳輸系統(tǒng)

井下動態(tài)監(jiān)測及信息傳輸系統(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傳輸至地面控制器。

數(shù)據(jù)采集模塊主要由各儲層的永久性安裝在井下的間隔分布于整個井筒的傳感器組成，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)，即可實時調(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，并與合理開采量對比，及時調(diào)整流量控制閥，實現(xiàn)油井的優(yōu)化開采。

數(shù)據(jù)傳輸與存儲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數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，如專用雙絞線、電纜、光纜等。控制管線的作用是實現(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?；诰聬毫拥沫h(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進(jìn)行存儲。

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)測軟件、中央控制器（計算機）、電氣控制柜及液壓站。該系統(tǒng)中智能優(yōu)化分析監(jiān)測軟件對井下環(huán)境參數(shù)和流體動態(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，通過信號傳輸系統(tǒng)，將控制信號下達(dá)至井下不同油層流量控制閥，進(jìn)行流量控制，改變流體動態(tài)，實現(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)所具有的實時監(jiān)測，分析決策，遙控控制等優(yōu)勢，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，減少修井時間，優(yōu)化生產(chǎn)。

結(jié)語

智能完井技術(shù)是一項先進(jìn)的油藏、油井生產(chǎn)管理技術(shù)，該技術(shù)所具有的實時監(jiān)測，分析決策，遙控控制等優(yōu)勢，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，實現(xiàn)價值最大化。

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