智能完井技術發展現狀及應用前景

曲美靜

【摘 要】智能完井技術是能對油井產量、儲層參數、完井數據進行采集、傳輸和分析，從而對儲層特性和油井動態進行遠程控制的集成技術。智能完井技術是近年來國際石油開采技術中最值得關注的一項高新技術，正在得到人們越來越多的關注，它具有巨大的經濟潛力和社會效益本文介紹了智能完井技術的發展歷史技術現狀、技術優點以及面臨的挑戰。

【關鍵詞】智能;完井技術;應用現狀

1.概述

智能完井系統被稱作是井下永久監測控制系統它是一種能夠采集、傳輸和分析井下生產狀態、油藏狀態和整體完井管柱生產數據等資料，并且能夠根據油井生產情況，以遠程控制的方式及時對油層進行監測控制的完井系統通過在油氣生產井或注入井中安裝的各種傳感器如溫度、壓力流量等，實時動態采集井下生產的各種數據。地面的中央控制系統對采集到的各種數據進行篩選、分析和歸納，判斷井下生產的各種情況，并通過數據模擬和油藏模擬得出最佳的開采方案或注人方案，進一步從地面驅動安裝在井下的流量控制裝置，從而實現對井下生產或注人進行動態實時管理的目的智能完井技術通過實現液流控制，使井身結構和油井的生產狀態得到積極的改進與提高，同時通過對井下數據的采集來監測油井的生產響應，然后將數據分析同預測性油藏模擬配合應用，結合控制系統的反饋數據資料，尋求一系列積極有效的生產措施，為油井的高效生產帶來更大的價值。

2.智能完井技術的發展歷史

20世紀80年代末，智能完井技術通常只限于對采油樹和油嘴附近的地面傳感器進行遠程監控、對地下安全閥進行遠程液壓控制、對采油樹閥門進行液壓或電動液壓控制。最初利用計算機輔助生產主要在兩個方面：對采油樹附近的油嘴進行遠程控制，實現氣舉井生產優化;對抽油機井進行監控隨著該技術的發展、智能控制系統的成功運用以及各種永久性置入傳感器可靠性的提高，經營者開始考慮對井筒流體進行直接控制，以便獲得更大的商業利潤，這就要求設計出一種能提供監測和控制功能的高水平智能系統在初期階段，智能完井井下液流控制裝置是基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關和變位節流功能這些功能一般都采用液壓、電力或電動液壓激活系統來完成，而后進行的新技術開發工作促成了具有抗沖蝕功能節流裝置的問世，并且其結構可耐高的壓差，除此以外，還開發了基于常規井下安全閥技術研究的其它裝置，以及可用于井下生產管柱開關的球閥等。

在90年代后期，BakerHughes，SchlumbergerABB和Roxar等幾家公司都開發了對井下進行監控的智能完井技術。1997年BakerOilTools和Schlumberger公司聯合開發了電子智能流量控制系統BakerOilTools還單獨在自己的CM滑套的基礎上研制了一個水力操作系統。這兩種系統于1999年和2000年在巴西的Roncador油田和挪威的Snohe油田得到了現場應用。

3.智能完井技術的現狀

目前有三種智能完井系統：全電子智能元件系統光纖傳感器的水力系統和具有電子永久性井下參數測量儀的水力系統。全電子智能完井系統采用電子傳感器，結合電動滑套開關，每個滑套開關或智能生產調節器都采用一種無級可調油嘴，連接到電動機和井下參數測量儀上。而井下的動力電和數字信息傳輸都是通過用環氧樹脂充填的絞織雙線接頭提供給智能生產調節器的。為了精確控制流量，在選好了智能生產調節器之后，由井下電動馬達驅動調節閥，可以使調節閥的位置開啟到任意角度，實現井下流量的無級調節。而后面兩種水力控制的智能完井系統依靠電子和液壓傳感器驅動井下滑套開關，每個水力操作滑套由地面的兩條水力管道驅動，靠滑套依靠壓力響應打開或關閉，水力滑套開關則由地面的兩個水力管線控制。地面控制器可控制滑套，遙控操作井下開關，還可控制油嘴和水嘴其中，由于光纖傳感器具有分布式測量能力，可以測量被測量空間的空間分布，給出剖面信息，所以光纖傳感器的水力系統能夠讓傳感器更準確地進行井下各種參數的采集和監測，并且它可單獨地采用水力滑套實現分層開采，使其互不干涉。

4.智能完井系統的主要功能及其技術優點

（1）根據各個層段生產指數的變化可以判段和確定節流生產段的效果。

（2）能測量和調節每個產層的關壓力、流動壓力和質量流量，從而更科學、更簡化地管理非均質油藏

（3）消除了關井時橫向流動的影響，可以進行每個產層地壓力升降分析消除了多層合采混合流動分析所引起的誤差，更容易進行物質平衡計算且更加精確。

（4）幫助采油工程師和過程控制工程師更有效地判斷、測量和調節管理過程。

（5）能在下產層處進行控制和測量，促使操作者能夠調整變化的生產剖面，從而優化生產。

（6）能關閉或者抑制產水層段，從而改善舉升性能、易于處理及排放產出水。

（7）可以利用鄰層氣進行氣舉，提高枯竭層段的產量。

（8）通過遙控調節氣舉閥，優化常規氣舉方法。

（9）實時獲得關鍵信息，把生產測井工作量減至最少。

（10）有時候不需要井下作業就可以對選擇層位按程序處理。

（11）可減少干擾作業次數，節約操作和風險費用，直接提高安全性

5.智能完井面臨的挑戰

現在已投入應用的智能完井系統采用了監測與流量控制設備之間的閉環鏈接技術，通過將油藏狀態傳感器得到的數據，同油藏模擬分析得到的數據進行對比分析，然后來改進與完善智能完井系統，這就意味著現有的智能完井系統尚存在下列三種生產控制受限的技術難題需要解決：

（1）在智能完井的人工舉升油井中，為了優化油井的生產狀態，需要采用優良的實時控制技術若在油井生產狀態時輸入參數（如氣舉注氣量、電潛泵泵抽排量和地面油嘴的設定），則要求油井在幾分鐘內有所響應。

（2）在油井優化開采方面，總體的控制系統需要根據油田現有生產設施情況來優化油田的開采。油田對這種生產參數的監測有著直接的關系，但是控制時間并非恒定不變，因為油田對工藝控制輸入參數的響應在數小時或數天內便可測試到。

（3）在油藏優化管理方面，油田的控制輸入參數受油藏模擬軟件輸出參數的影響，而模擬軟件的有效性則需采用智能完井系統提供的數據通過歷史擬合予以確認油藏優化要求傳感器輸出與控制指令之間不存在關聯關系，其目的是要顧及油藏的非均質性，使控制功能同油藏的響應情況相匹配，但是油藏的響應可能會在數月或幾年才能測試到，當傳感器能夠提供準確、詳細的油藏特性數據資料并且見到了響應時，為井下生產控制而進行的油藏模擬所獲得的參數將不能準確并及時的指導井下作業。

6.結束語

未來幾年，智能型完井技術重點仍將放在通過連續模擬測量和控制井下所發生的情況來優化產量上，需要更好的管理數據以便了解什么信息最有價值和如何對油藏管理作出更迅速的反應最終優化油藏或油井需要智能完系統，智能完井系統的使用會為我們帶來跨通信，將來油藏優化的技術還會包括探測并眼以外進入油藏的技術，如利用傳感器監測和測量進入油藏的水，而智能完井系統以后不僅僅是應用于深水復雜的油井，同時也可以普遍應用于淺水或陸上油井。

參考文獻：

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