智能完井技術發展現狀與前景

王翊民，隋成龍，喬中山，王太，王寶軍(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300450)

0 引言

智能完井技術在石油工業中具有廣泛應用，對石油行業的長期穩定發展具有重大價值。積極合理地進行油田開發是當下主要工作任務。完井是指完成油氣井，即相關人員需結合地質特性、油井井筒間距要求和二者之間連通方式等進行分析。完井作業對建設質量、設計質量效果具有較大影響，對整個工程完成質量的高低具有決定性作用，同時對石油生產水平是否能達到預期經濟指標和油田開發的最大經濟效益等都具有巨大影響。智能完井技術中，可在井下引入永久性監控系統，借助這一系統一方面可進行多層同時開采處理，另一方面還可精度單獨開采某一層。該系統具有采集、傳輸、分析井眼生產數據的功能，還可進行遠程控制油藏動態、生產動態的監控，在油藏數據處理中具有重大價值。新時期，智能完井技術的應用日益普遍，在水平井、大位移井、邊遠井等情況下都有所應用。

1 智能完井概述

1.1 智能完井系統的組成

智能完井定義，在井下完井管柱處進行傳感器、可遙控裝置的安裝，從而進行油井的自動控制處理。智能完井系統應用中，可完成井下生產狀態、油藏狀態、完井管柱生產能力的信息采集、信息傳輸和信息分析。

智能完井技術在應用中，需在油藏平面區域進行傳感器、控制閥門的安裝，可達到一井多用的目標，還可完成同采同注；相關作業人員在地面便可進行單井多層、多分支的選擇，包括注入操作，有效進行了各個層面流動情況的監控。同時還可隨意進行水氣層封隔，避免串流；對井下進行連續化監測和信息采集處理，并實時反饋關鍵信息，達到優化生產的目標。最終可達到優化生產管理、優化油藏管理的效果，明顯提升了采收效率。智能完井系統一般包括四大部分，具體分析如下。井下信息采集傳感系統，包括多種傳感器裝置；井下流體控制系統中，則主要包括水力操作、電纜操作等部分。井下控制模塊、井下傳感器模塊，共同構成了智能完井系統的核心部件，可長期放置于井下進行連續作業處理，完成油藏制定區域的全面監測和管理。井下作業中，數據傳輸系統包括連接井下工作和計算機的紐帶，這一傳輸體系中需要借助雙絞線完成井下電纜的安裝，一般是永久式安裝。地面數據采集、分析和反饋系統，主要負責針對各種數據進行管理，可提供有效參考資料，便于相關作業人員及時進行分析、決策[1]。

1.2 智能完井技術的優勢

1.2.1 提升采收率

智能完井技術的應用中，可結合原油層特點進行分層控制，對應采油過程中，可合理應用智能配產設備進行處理，選擇性的進行制定油層段的處理。此外，智能完井技術應用中，還可對油層內部的氣、水、油等進行監測。相關作業人員可結合完井技術情況對油層產量等參數進行調整，達到延緩水氣錐進速度的目標，有效延長了油井的使用壽命。

1.2.2 實時監測和數據存儲功能

智能完井技術的應用中，必須充分考慮實時監測功能，相關作業人員可借助遠程控制完成處理，及時對井下作業的各項信息參數進行收集。此外，智能完井技術應用中，對應控制系統中包含信息存儲功能，相關工作人員可及時進行數據信息的采集處理。在井下生產情況分析中，可及時對其進行連續監測、連續控制。考慮到遠程控制信息的存儲效果，井下流量、壓力、溫度等參數都可在服務器中進行保存，且保存時間不短，對后續工作而言可提供良好保護，為注采分析等提供了良好有效的數據支持。

1.2.3 地面遙控功能

智能完井技術中，地面遙控功能主要是指工作人員可在地表區域內進行遠程管理，包括遠程識別配產器電控閥門位置等，結合工藝條件、生產要求等便可進行某一油層的控制管理，確保采油井在不停產的前提下，及時對自身結構進行重建。當下，國內智能完井技術發展中，已經滿足了遠程遙控功能，相關作業人員可借助遙控設備對井下原油生產等進行管理，還可進行沙漠油田、海上油田的智能完井技術處理，這一功能的發展前景十分廣闊，具有重大價值和實際意義。

1.2.4 油藏管理和降低生產成本

油藏管理方面，傳統監測數據是短期監測結果，相比之下，長期監測數據更具合理性，為相關作業人員可提供更加精確的參考信息，利于工程作業人員快速進行油井模擬、建模等，同時監測數據種類豐富，包括單井、井間信息等，數據的信息總量為油藏管理、油藏作業等提供了較大便利。其次，從生產成本方面分析，智能完井技術的發展中，相應功能可促進井下生產效率的提升，合理利用地層能量、優化油層采集方式，可明顯提高油井開采效率、開采質量[2]。

2 智能完井技術的發展現狀

從1997年世界首次成功運行智能完井技術以來，經過數十年的發展和優化，該項技術已經逐漸成為油田行業的重大技術。新時期，水平井、氣井、海上油田的作業力度增加，智能完井系統的優勢隨之變得更加明顯，完井方式的優化和合理應用已經成為時代發展的必然趨勢。國外相關研究較為豐富，但是存在價格高的弊端，單套完井系統報價一般為300～500萬元左右。Baker 以及 BJ Service 等巨頭企業在智能完井技術研發方面，都擁有自己獨特的研發思路，已經形成了較為成熟的體系。當下，智能完井技術的發展中，技術水平最為完善的是WellDynamics 公司，該公司是專門進行智能研發的公司，歸屬于Haliburton 的子公司。大量研究案例表明，智能完井系統的優化，可為油氣井作業解決大量難點問題。對應設備性能可靠、經濟回報較為豐厚。國外部分企業提出了新型智能完井技術，可不關井便進行生產層的調整、多層控制水氣錐進，還可完成分層開采目標、分井眼開采目標，在開采速度控制方面具有較高優勢，明顯提高了分支井等形式的經濟效益。

1997年之前，油井開采中，一般是借助油管配滑套的方法進行處理?？茖W技術水平的提升，帶動了地面控制、傳感器等設備的引入，使得智能井技術日益完善。當下，就世界范圍內而言，已經成功安裝了800多套智能井系統。對應采出井、注入井中都可應用到智能完井技術。大部分智能井都應用在海上油田工程中，科技水平的提升，陸上油田也引入了智能井系統。智能井應用范圍日益廣泛，包括控水控氣、注水注氣、自動氣舉、薄油層開發等。其他智能技術的應用包括，近海區域的溫度剖面監測、油田電潛泵和智能井系統的配套應用等。發展到2018年底，Baker Oil Tools公司、PDO公司等已經進行了多個智能完井系統的運行，上述智能完井系統應用后，其生產動態較常規井相比具有極高優勢，可明顯提升油藏開采速度，提高油田的開采效率[3]。

3 智能完井技術的應用前景分析

近年來，國內水平井工程數量越來越多，這一大背景之下，水平井的研發日益迫切。關于水平井的問題也逐漸增多，結合國內水平井應用案例分析，大部分水平井并未進行生產測試便直接進入投產環節。常規油井生產控水方面，化學堵水、機械堵水是常見控制方法，當下水平井作業中，并未進行相關測試處理，對應生產測試數據信息不全，相關作業人員無法得知具體出水位置，引發堵水施工困難。為了有效解決上述問題，及時引入智能完井技術、智能完井系統，可初步進行堵水位置的確定，為井下生產作業工作提供了較大便利。近年來，國內油田天然氣的開采工程規模越來越大，高壓天然氣井在生產中，存在壓力高、風險大、修井難度高的特點，外壓井作業中，還要考慮周邊氣壓層對天然氣井常量的影響。此外，高壓天然氣井的開采中，生產測試難度大，必須考慮到前期的資金投入問題。如果未經生產測試，高壓井一旦出現泄漏事故，將會產生巨大的破壞作用和經濟損失。智能完井技術的引入，可從根源上進行高壓天然氣井生產問題的解決，換言之，智能完井技術在安全、成本方面具有較高優勢，發展前景良好。最后，智能完井技術的應用中，可合理應用計算機技術，完成實時監測目標，這對井下油層的開采工作而言提供了較大便利[4]。

4 結語

智能完井不僅可應用于海上油田，還可在多分支井、水平井油水分離、多儲混合井中進行應用。該技術不但提高了采收率，同時有效延長了井筒的使用壽命。國內智能完井技術的發展并未達到領先水平，還需要對其進行創新和優化。借助多專業、多學科的結合，合理進行井下元器件、光纖技術的研發，力求快速完成智能完井技術的國產化。借助低成本智能完井技術的應用，有效提升該行業的經濟效益。