智能完井技術在深水完井作業中應用

姚 鵬

中國海洋石油有限公司天津分公司 天津 300450

渤海油田多數區域屬于疏松的、非均質的砂巖油田，由于其層位不同滲透率存在一定的差異，受到上述因素的影響，注入水混隨著高滲透層慢慢推進，中低滲透層難以達到滿意的水驅效果。設法提高注水井開發效果，必須注重根據水井不同層次吸水情況實施分層配注，保證每個注水層均具有良好的注水效果，這種方式不僅能在一定程度上限制高滲透層吸水情況，也能提升中低滲水層注水效果及開采率。比較常用的配注工藝為同心分注注水工藝、空心集成注水工藝等，上述方法需要利用鋼絲、動管柱或者電纜方可完成，但部分作業形式會因場地、井斜情況的影響，需要停注降產，導致作業效率偏低，在一定程度上制約著油田的開發效益[1]。對于以上問題，某井通過智能完井技術，對各滲透層注水工藝進行優化處理。智能完井是一種集合采集、分析等為一體的技術，能夠依據分析井下油藏及生產狀況對其供液狀況進行調控的系統[2]。智能完井技術主要功能如下：依據不同層段生產指標變化情況，判定節流生產短，對產水層進行關閉或抑制；能有效減少作業次數，進而減少操作風險及所用費用，提升生產安全性；可以實時檢測油井井筒中的各項參數，更加科學地對非均質油藏加強管理。智能完井技術綜合使用傳感及信息等技術提升油井產能，在一定程度上降低作業風險及費用，促使油田開發效益達到最大化。

1 深水完井特點分析

與淺水及陸上油氣田相比較，深水區域所用鉆井裝置費用昂貴，這種狀況下要求工作團隊應該合理安排工作，盡可能縮短工期，從而減少施工成本[3-4]。這也表明，使用的深水完井方法越簡單，更有利于后續修井工作的開展。海洋條件下氣體水合物形成藥物適當的溫度壓力調節，深水區達到這一調節，方可確保其穩定存在。基于此，完井階段對采油樹進行安裝時要采取恰當的措施，防止氣體水合物對完井作業產生的影響。如今，國際上常在放采油樹前在井口頭注入乙二醇及甲醇，避免水合物生成。深海油氣田完井步驟包含上、中、下完井、智能完井、合理安裝采油樹。其中，最復雜的為智能及中部完井。

2 智能完井系統構成

智能完井系統包含地面和井下設備兩部分構成，其結構見圖1。其中，地面設備包含微機控制中心等部分，依托有線電纜促使智能儀器、地面設備實現連接，電纜也能為井下儀器提供電源支持，確保系統可以正常運行[5]。不同子系統之間采用數據接口實現連接，能夠隨時把獲取的信息傳遞到地面，便于工作人員展開分析和總結。井下傳感器及其控制模塊是系統不可缺少的一部分，支持長時間設置在的井下工作，井下置入的傳感器對不同井段流體狀況展開檢測，包含溫度等，利用控制模塊對這些流入井眼的流體進行調控，確保流體以最合理的流量及壓力進入。

圖1 智能完井系統主要構成

3 智能完井技術的應用

3.1 渤海油田某井概況

某井是渤海油田中一個無人平臺注水井，因該井包含超壓層，為防止發生嚴重的溢油事件，必須對該井實施限壓注水處理。采用智能完井技術能達到中心平臺對井下數據進行實時監測的要求，有利于制定合理的決策，對注水量進行恰當控制。智能完井技術把信息技術、軟件技術等集合起來，為注水井進行實施監測及其調控處理。實際操作過程中，不會占用過多的井口或者停注停產，展現出操作方便、高效、安全性高等特點，其無須受到外界的干擾，大大節省生產及維護成本。本次研究挑選渤海油田某井作為引入智能完井技術的試驗井，井下工具包括：永久式井下壓力計（Permanent Downhole Gauge，PDG）、智 能 滑 套( Intelligent Control Valves，ICV)等設施，其具體結構見圖2。滑套是智能完井系統配置用來控制流量的工具，使用帶有位移的傳感器有利于合理調節ICV。在此基礎上，ICV 支持二元開關功能, 利用液控管線進行有效的控制，發揮著滿意的控制效果。這個工具用在地面實施遠程控制，方便工程師全面了解流體在油藏位置的注入與產出情況。ICV 工具相對簡單，具有抗高溫高壓、抗侵蝕等優點，能夠為后期開采提供良好的保障。

圖2 智能滑套

MC- 1 型井下封隔器具體結構見圖3。MC 系列封隔器不僅擁有常規的封隔器功能，也可采用FMJ 接頭完成管線穿越處理。穿越管線包含電泵電纜、ICV 液控管線等，FMJ 則是具有高性能、全面的環密封接頭，常用在系統中的液壓管線及其電纜內。這類接口給予細化處理，能完成三道金屬對于金屬的密封，與常規接頭相比較，其具有更高的安全性，可以匹配多數井下設備并用來完成油管掛穿越操作。

圖3 井下封隔器簡圖

PDG 作為精確性較高的壓力和溫度計，其成分為精密石英[6]。PDG 設置2 個傳感器，其能有效檢測有套管中的壓力、溫度等指標變動情況，與其連接的壓縮電纜及時將信號上傳到地面設備，用于做好實時監測操作。該井井下工具參數見表1。

表1 智能完井井下各工具參數

某井以往所用244.5mm 套管+139.7mm300 篩管實施防砂操作，配置相對應的混合注水管柱（2 層）。由于注水時間不斷增多，其壓力隨之升高，注水能力有所下降。為改善上述情況，該井前后多次進行酸化處理，但并未獲得滿意的效果。因某井屬于無人平臺，實施作業機會比較少。本次修井運用智能完井分組管柱，能夠滿足SAP 監管各項要求。此外，為避免后期對動管柱卡二次修井或一系列的輔助操作，減少在維修成本上的投入。對平臺中設置智能完井服務器，井下操作完成后與井口等實現連接，并與地面系統功能進行測試。地面服務器能把獲取的壓力、溫度等信息傳送出來，這種系統配置井下ICV 開關，方便開展WHPM、CPC 通信。

智能完井井下操作過程中采用電纜或者液控管線實施連接，對其開展固定處理也成為現場施工的關鍵。因所用管線比較多，必須在井口做好標記工作，避免出現線路混接或管線間出現擠壓的狀況，井下盡量進行有效的拉直或固定，避免與井壁摩擦有所損傷，使得管線或電纜絕緣體面臨失效的情況。與油管相配合的管線組把電纜、管線等進行壓縮排列，通過專業的電纜保護器把鎧皮管線組固定于油管上，不僅可以減少下入操作中與井壁出現的摩擦及擠壓風險，也能有效減少管線的軸向載荷[7-8]。

3.2 注入計劃及預期

為達到所選實驗井平臺及時獲得井下溫度等參數，渤海油田經過多方調研提出引入智能注水完井系統，在不動管柱條件下完成井下分配、注水，并對井下各項數據進行監測，有利于及時制定合理的應對決策。渤海油田某井因存在超壓層，為該井進行限壓注水處理。在2019 年的初期，其注入壓力設置為3.46MPa，隨后對其進行WITP 測試，壓力調整到5.54MPa，井口注入壓力則為5.28MPa。目前，實施優化處理后，該井能夠正常注水，配注量達到628.7m3/ d，實際注入量為1110.2m3/ d。該井注入曲線見圖4。

圖4 某井注入曲線示意圖

3.3 應用效果分析

渤海油田某井配置智能完井管柱以后處于穩定運行的狀態。分析注水效果發現，與之前注入狀況相比，其效果得到明顯改善。注入壓受限的條件下，其注入量能夠滿足甚至超出配注，與周圍相同層位常規注水井對比，日注入量提升為18%左右，能夠獲得良好的增注效果。此外，該井實際運轉階段采用智能完井系統對數據展開采集，在地面展開分析，依托控制系統及時將信息反饋至井下，有利于提升注水效率，也能防止由于注入壓力過高無法及時反應，出現復雜的狀況。

4 結語

綜上所述，智能完井技術不僅可以調節注水量，也能在一定程度上節約后續修井等方面所用費用，滿足無人平臺或者難以進行電纜作業等復雜的環境需求。挑選渤海油田某井為對象，探究智能完井技術的應用效果，研究結果表明，采用智能完井技術有利于達到該井“多注水、注好水”這一目標，為無人平臺進行分層注水操作提供一定的參考。