国内外智能完井工艺技术

国内外智能完井技术胜利油田分公司采油工艺研究院2013年6月一般认为，智能是指个体对客观事物进行合理分析，判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。这一理论在人工智能的发展史中有着重要的影响，知识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的。数学逻辑智能是指有效地测量、计算、推理、归纳、分类、反馈，并进行复杂数学运算的能力。这项智能包括对逻辑的方式和关系，陈述和主张，功能及其他相关的抽象概念的敏感性。提纲一、常规分注工艺技术简介与存在问题二、常规完井工艺技术概况三、智能完井工艺技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展注水井外排环境低渗透层：强化注水高渗透层：停产停注中渗透层：控制注水和采出压差采出液油水分离油水水质净化除油、除悬浮物水质稳定防腐、防垢、杀菌注水站采油井分层注水的实质是在注入井中下入封隔器，分隔各油层，加强对中、低渗透油层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水的单层突进现象，实现均匀推进，提高油田的采收率注水时间泵压油压套压全井注水量洗井资料水质化验中国石油化工集团公司企业标准（Q/SH0183—2008）《注水井资料录取规定》从目前来看，注水工作主要表现在粗放型管理上，特别是在数据录取和安全监控方面。一方面，注水井生产参数数据由人工录取，由于读数受人为因素、使用仪器等方面影响，误差较大；另一方面，注水井安全生产监控工作较差，一般靠人工监控，监控工作与实现安全生产仍有很大差距。由于目前数据录取执行24小时录取1次标准，水井生产异常时，异常数据无法录取，由于无法及时监控导致水井停井或其它无法正常生产的情况。另外由于受注水泵压力波动或干线原因，注水量波动大，注入水倒流引起地层出砂现象时有发生。分注最重要的资料：注水指示曲线注水指示曲线包括全井注水指示曲线和分层注水指示曲线两种。全井指示曲线就是井下各注水层段在同时吸水时，注水压力和全井吸水量之间的关系曲线。分层注水指示曲线是注水层段注入压力和层段注入量之间的关系曲线。真实（或有效）注水指示曲线只与地层吸水能力有关，在直线上取两点可以求得地层吸水指数。1212PPQQK（5）Q2Q1P2P1P（MPa）注水指示曲线注水指示曲线全井注水层1注水层2技术组成：井口防喷器、电磁流量计超声波流量计1、分注井测试技术吸水剖面分层注水量地层压力2、分注井验封工艺技术都是瞬时参数，对于累积和实时数据都无法获取，对于层段合格率采用一个瞬时数据我认为是不合理的。中国石油化工集团公司企业标准（Q/SH0183—2008）《注水井资料录取规定》提纲一、常规分注工艺技术简介与存在问题二、常规完井工艺技术概况三、智能完井工艺技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展完井：顾名思义指的是油气井完成，即根据油气层的地址特征和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理联通渠道或连通方式。不同的连通渠道就构成了不同的完井方法。只有根据油气藏类型和油气层特性并考虑开发开采的技术要求去选择合理的完井方法才能有效地开发油气田、延长油气井寿命、提高采收率、提高油田的的总体开发效益。合理完井方式方法的基本要求1、油气层和井筒之间应保持最佳的连同条件、油气层所受的损害最小2、油气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积、油气入井阻力最小3、应能有效地封隔油气水层，防止气窜和水窜，防止层间的相互干扰4、应能有效地防止油层出砂、井壁垮塌、确保油井长期生产5、应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层措施以及便于人工举升和井下作业等条件6、稠油油藏要能达到热采：蒸汽吞吐和蒸汽驱的要求7、油田开发后期具备侧钻定向井和水平井的条件8、施工工艺尽可能简便成本尽可能低目前还发展了：水平井压裂完井、水平井分段压裂完井、压裂防砂完井等。完井方式的分类以上这些都是简单的完井，而近十几年兴起的智能完井才是最先进的，可以适用于复杂地质条件、复杂结构井、海洋井特别是海底井口井，陆地井的应用也越来越多，发展前景不断扩大。完井是钻井工程和采油工程的结合。到目前为止，我国还没有认识到这个问题。还是狭义的指钻井完井，而应该把采油拿进来。目前看来完井工程越来越重要，特别是复杂结构井、深井、海洋井。在一口井的总成本中完井占到50%以上；为了保证质量国外很多开发公司都规定完井占到50%以上，而且只能多不能少，完井方案由地质开发采油钻井等部门共同研究设计。提纲一、常规分注工艺技术简介与存在问题二、常规完井工艺技术概况三、智能完井工艺技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展2O世纪8O年代，国外部分油田开始对采油树和油嘴附近的地面传感器进行远程控制，对地下安全阀进行远程液压控制，对采油树阀门进行液压或电、液组合控制，可以进行初级的智能化管理。但是还没有完全提出智能完井的概念。2O世纪90年代，随着各种永久性置入传感器可靠性的提高以及计算机技术的快速发展，国外提出了无须实施修井作业的新技术—智能井技术。该技术将油藏动态实时监测与实时控制结合在一起，实现了井下压力、温度测量和流量控制，智能完井技术的发展迈上了新台阶。真正有了智能完井技术。为提高油藏经营管理水平提供了一条崭新的途径。1、智能完井系统的由来1、智能完井系统的由来智能完井系统是一个实时注采管理网络，在井中安装可获得井下油气生产信息的永久性传感器，实时采集井下压力、温度、流量等参数，通过数据传输系统和控制设备，在地面进行数据收集和决策分析，形成油藏管理决策信息，并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产、注气、注水遥控、提高油井生产状态的生产系统。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的Baker－Hughes公司InForce系统2、智能完井系统的定义有多个定义智能完井系统定义具有采集、传输及分析井眼生产数据、油藏数据和完井综合数据能力，以远程控制方式改善油藏动态和生产动态的控制系统。2、智能完井系统的定义一口智能井使作业者能够遥控油井（流体）流动或注入井下，在该油藏不需要人工（或物理）干预的情况下，即可实现油气井产量和油藏管理过程最优化。Baker－Hughes公司InForce系统2、智能完井系统的定义井下永久性传感器实时采集压力、温度、流量自动反馈和遥控注采管理网络数据收集和决策分析定义的核心？3、为什么要实施智能完井技术多层系油藏、非均质各层压力流量不同分层系开采，一套层系一套井网、钻井成本高。如果采用一套井网就需要分层注水、分层采油，需要控制产量和注水量。注水井低渗透层：强化注水高渗透层：停产停注中渗透层：控制注水和采出压差采油井3、为什么要实施智能完井技术胜利是多层系油藏、非均质多套层系共同开采开采分层注水、分层采油整装、复杂断块、海上油藏层数较多，有必要细分开发层系10.415.35.37.33.58.73.75.82.93.11.74.313505101520整装构造复杂断块低渗透稠油特殊岩性海上平均平均小层数平均主力小层数辛47-14-辛47-3井南北向油藏剖面图面积：1.1km2储量：693万吨含水：93.6%；采收率：38.7％采出程度：33.7%含油小层89个含油井段638m辛47块沙二1-3砂层组各小层储量动用状况图2022242628303234沙二12沙二13沙二14沙二15沙二16沙二21沙二23沙二24沙二34沙二35沙二36沙二37层位采出程度辛47单元沙二1-3砂层组各小层吸水强度图0.002.004.006.008.0010.0012.0014.00沙二12沙二13沙二14沙二15沙二16沙二21沙二23沙二24沙二34沙二35沙二36沙二37层位吸水强度3、为什么要实施智能完井技术4、智能完井技术研发公司Baker—Hughes研制了石油行业第一套高级智能完井系统。INCHARGE智能完井系统。SIB.研制了第一套全智能电控完井系统于2008年8月在WYTCH-FARM应用，当老井眼出水时，老井眼的两个分支井眼进行控制，从而有效回复产能。另外还在北海安装了可回收的流量控制器ABB和Roxar等几家公司都开发了对井下进行监控的智能完井技术。Weatherford公司光纤控制技术森萨(Sensa)技术是把一根连续光纤下入液力控制管线，从而可以提供全井的温度剖面。智能完井系统从1997年投入应用以来，在国外得到了迅猛的发展。据不完全统计，截止到2006年已安装或部分安装智能井系统的油气井已超过1000口。4、智能完井技术研发公司WellDynamics公司在智能完井技术市场上处于领先地位。该公司是Halliburton能源公司和Shell石油公司合资成立的风险投资公司。该公司为油田提供世界顶级的油藏监测和控制技术。到目前为止，WellDynamics在世界智能井安装市场上的份额占到了60%，包括200套SmartWell系统和372套监测系统，安装范围涉及深海、墨西哥湾水下油井以及中东陆上油井。2001年以来截止到2006年2月6日的智能井安装统计情况。系统井数层段数生产井注入井SCRAMS®2989227数字液压系统1549150直接液压系统13427511716微型/小型液压系统2235202总计20044817425液压促动，可控制1～3层，每层一根1/4in控制线再加另外一根控制线，开－关控制。InForce系统Baker－Hughes公司系统实现全电子化,采用电力和控制阀及无级调节阀门。①穿越封隔器和井口的控制线是单根。可控制一口井内最多12层；一套地面控制系统可监控12口井。②对现有水下采油树做很小的改进或根本不要改进，就可以用。InCharge系统Baker－Hughes公司InCharge系统7in.×31/2in.95/8in.×51/2in.最大耐温125℃125℃最大耐压7500/10000psi6300psi最小内径ID69.85mm/71.42mm69.85mm/71.42mm层数1212地面控制线数量11材料13％Cr，因康镍合金718，414013％Cr，因康镍合金718，4140最大启动力6000lb10000lbBaker－Hughes公司•也可被机械关开•非弹性元件的密封方式•大的流入面积•减少了液压控制管线数量•可以最多控制4个ROSS•可以用于座封封隔器•采用球形关闭阀设计•液压控制或者机械关开远程操控滑套ROSS完井隔离阀CIV液压控制调整分配装置HCAUWeatherford公司控制系统－－采用液压控制技术，简单可靠5、智能完井系统关键技术智能完井系统关键技术：井下生产流体控制系统及技术井下信息采集传感系统及技术井下数据传输及连通系统地面数据采集、分析和反馈系统Baker－Hughes公司InForce系统5、智能完井系统关键技术主控管线(开启)副控管线(关闭)成对的控制管线外接口ROSS#1ROSS#2ROSS#3层段控制阀是智能完井中的关键工具，达到优化流量等目的。主要有开／关类和节流类。主要用途：节流一个或多个储层，调整储层间的压力、流体流速流量（节流类）关闭、开启一个或多个储层（开关类）1）井下生产流体控制系统及技术右图是由液压控制调整分配装置HCAU控制的多个远程操控层段控制阀（ROSS）减少液压控制管线数量。主要包括：层段控制阀和封隔器ROSSTMWeatherford公司进油口传压管内管液控滑套结构示意图图2液控滑套结构示意图3%打开6%打开9%打开12%打开15%打开20%打开100%打开油嘴式液控滑套轨道示意图液压式智能完井系统核心工具——液控滑套、油嘴式滑套原始状态时，内管处于短轨道的上死点，液控滑套内管上的进油口与外管的进油口不连通。工具下井后，通过操作液控箱，压力经传压管传递到内管，在启动压差的作用下，内管向下移动到轨道的下死点，内管上的进油口与外管的进油口仍不连通，卸压，内管在弹簧力的作用下回到长轨道的上死点，内管上的进油口与外管的进油口连通，井内的流体进入滑套。再次打压，滑套会关闭。油嘴式液