国内外智能完井工艺技术ppt课件.ppt

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1、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

2、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,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/SH 01832008）,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

3、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

4、有关，在直线上取两点可以求得地层吸水指数。,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/SH 01832008）,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

5、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

6、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

7、%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

8、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,BakerHu

9、ghes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。,BakerHughes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

10、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,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,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,3、为什么要实施智能完井技术,4、智能完井技术研发公司,BakerHughes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。 S

11、IB.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

12、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。,液压促动，可控制13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,BakerHughes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。 穿越封隔器和井口的控制线是单根。

13、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。 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,BakerHughes公司,BakerHughes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HCAU,Weatherford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

14、据传输及连通系统地面数据采集、分析和反馈系统,BakerHughes公司 InForce系统,5、智能完井系统关键技术,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,ROSSTM,Weatherford公司,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

15、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。,油嘴式液控滑套轨道示意图见图其他结构与标准液控滑套结构相同。 由图中可以看出，油嘴式液控滑套调节流量的量值共有7级。,液压式智能完井系统核心工具液控滑套、油嘴式滑套,该井主井眼尺寸为95/8，两分支井眼尺寸为81/2，2003年3月，在该井上首次成功地配套应用了分支井3级完井与Inforce完井系

16、统。如图所示，上分支的液体通过管柱直接进入主井眼套管中，下分支的液体则经过管柱和液控滑套进入主井眼套管，与上分支的液体混合后，由电潜泵泵送到地面。若下分支见水，可通过地面加液压，关闭液控滑套，只生产上分支。需要时，再通过地面设备打开液控滑套。,智能完井管柱在Oman 现场应用管柱示意图,阿曼Mukhaizna油田利用分支井技术开发砂岩稠油油藏。,无级可调层段控制阀 (IV-ICV),ICV装有多位置流量微调装置可调层段控制阀与传感器驱动模块耦合在一起，来操作油嘴， ICV适用于开/关控制也适用于更灵活的节流操作。可逐渐将节流阀状态控制到100个位置，实现高精度的井下流动控制。,ICV与以往的设

17、计相比，该智能阀采用了压力平衡滑套，压力高达15,000 psi ，消除了闭合销机制，从而可以减少工具长度。 该阀心轴的设计也采用了转向外形，液压动力改变驱动套筒机构转向。 ICV的液压室提供优质的热塑性密封件，工作在高驱动压力和在很宽的温度范围（40-330 F）。这些密封件具有较高的化学适用性和耐高温能力。该密封设计提供冗余和密封完整性，从而最大限度地减少灾难性故障发生。 ICV的笼罩结构，主要用于双层、堆积砾石充填的施工。,封隔器,抽油泵,油水层,丢手,液压换层开关,封隔器,丝堵,液压换层开关,封隔器,液压换层开关,油水层,油水层,技术指标：可实现23层任意反复换层生产；承压：25MPa

18、 ，耐温150。,适应性分析：出砂、结垢轻微油井；可应用于5 1/2in套管及以上直/斜井、定向井；套管完好，油层以上套管试压15MPa无渗漏。,国内不动管柱换层开关工艺技术实际就是一个液控开关,换层开关控制方式为液压方式：换层时，套管加液压，推动换层开关活塞运动，通过变换长短轨道实现换层开关的开与关。,5、智能完井系统关键技术,封隔器也是智能完井中的核心工具。 主要用途：进行各个地层分隔 主要特点：必须设计有传输线控制线等 一般都用控制管线来操作坐封 也使用遇油气水膨胀封隔器,1）井下生产流体控制系统及技术,HF-1封隔器就是智能完井封隔器之一。 设计有专门的电子与液压控制线的旁通孔，不用进

19、行拼接。 可被用作顶部生产封隔器，又可用作下部封隔器以隔离邻近层段。,5、智能完井系统关键技术,1）井下生产流体控制系统及技术,国外封隔器：一般采用可取式封隔器,耐温可达150，耐压50MPa，由于没有不动管柱洗井的要求，封隔器上无洗井通道，结构比较简单;管柱能有效防止地层反吐，故其工作寿命达3年以上，可适用于深井和高压注水井，能够满足各类油藏分层注水开发的需要。,国内封隔器的密封压力可高达35MPa，耐温可以达到150 （氢化丁腈橡胶）适用于各油田分层注水井、需保护套管井以及套管损坏需卡漏的井以及采油井。寿命达不到国外的技术指标。,国内封隔器与国外封隔器的区别,5、智能完井系统关键技术,5、

20、智能完井系统关键技术,5、智能完井系统关键技术,5、智能完井系统关键技术,5、智能完井系统关键技术,井下信息采集传感系统包括三个方面： 温度压力传感器 流量及流体组分传感器 储层成像（发展方向） 主要用途：数据采集 传感器近几年主要发展光纤传感器，尤其是Weatherford公司已经开发出适用于井下的光纤式压力、温度、流量传感器。美国德克萨斯正在研制：纳米传感器。,2）井下信息采集传感系统及技术,带控制管线旁路的井下压力计工作筒,5、智能完井系统关键技术,井下数据传输及连通系统包括： 专用双绞线 电缆 液压控制管线 光纤 电缆、管线保护装置 该系统关系到整个智能完井系统的可靠性和稳定，为了使系

21、统中的液压管线、电缆、光纤不被损坏，都要把这些线封装在一起。,3）井下数据传输及连通系统,5、智能完井系统关键技术,地面数据采集、分析和反馈系统包括：计算机或单板机；电源；泵组；计算分析软件。实现数据分析、处理、并反馈到井下系统，实现实时生产管理。,4）地面数据采集、分析和反馈系统,SCRAMS两层示意图,在每口井上使用了一条液压控制管线和一条电力控制管线。安装了第二条液压和电力控制管线，作为备用系统的一部分。,SCRAMS（地面控制油藏分析与管理系统）组成,斯伦贝谢公司,控制线60穿越油井,控制线可以是电子的、液压的或者光纤的。,专利“智能井系统与方法”,核心是具有大量转换装置的筛管,基管,

22、过滤介质,分流管,传感器,护罩,专利“智能井系统与方法”,分流管在砾石充填中，作为砂浆传送的通道，可以减少形成砂桥的可能性，提高砾石充填率。,控制线,通道82要保证有一定的深度以容纳控制线60,传感器62a放置在分流管内,斯伦贝谢公司,筛管剖视图,6、智能完井技术的主要功能,1）遥测：在油藏条件下液流在油井中流动或注入。2）遥控：在油藏选择性层段遥控油井的液流流动和注入。3）最优化：生产和油藏管理方法最优化。4）液流监测：永久式传感器：温度压力流量、流体性质。5）液流控制：地面控制的井下阀门ICV。6）液流最优化：由传感器采集到的信息输入分选机，版主决策，给液流控制仪指令，从而调控液流方向流量

23、等。,7、注水井智能完井系统特点,智能完井系统技术特点：1）智能完井单井优点： 延长油井的生产周期，提高开采效率；减少修井的频率和成本；提高操作的安全性。2）智能完井对于油藏管理优点： 具有地面遥控功能，便于管理，适用于海上或沙漠中的油田； 智能完井具有实时监测功能，测试资料连续，能够克服不稳定试井分析引起的模糊性和不确定性； 智能完井监测的资料广泛，提供信息量大，有利于提高油藏管理； 智能完井可以控制气、水锥进，加速开采，提高油田最终采收率。,BakerHughes公司 InForce系统,7、注水井智能完井系统特点,智能完井系统技术特点：3）自动注水、注气、采油、自动气举 能够有序管理油气

24、水层，按照管理者的意图控制各层流体流动 可以实现分段封隔、分段压裂 可以分层也可以合采合注,BakerHughes公司 InForce系统,7、注水井智能完井系统特点,8、注水井智能完井系统应用领域,1）控制流入，包括不希望的地层流出液流、控水2）分布式注入3）有控制的分采-合采4）自动气举5）自流注水6）组分组合7）井眼稳定8）避免层间干扰9）复杂结构井的科学管理10）陆地、海洋平台、海底井口井都能有控优化管理、自动注水等,与注水相关的几个方面,8、注水井智能完井系统应用领域,海洋油田的情况,平台,海底井,8、注水井智能完井系统应用领域,复杂结构井、水平井、分支井、海油陆才井,8、智能完井技

25、术应用实例,印尼自动气举,8、智能完井技术应用实例,油井动态公司在中东地区安装了一个四层段电力液压智能完井设备，实现分层流入控制和压力/温度监测。通过对未采用智能井技术的油井生产动态模拟结果与实际生产数据进行了对比。结果表明，在生产的前三个月，产量提高了大约5.56万吨。,开采加速生产,8、智能完井技术应用实例,在北海油田一个小型油气藏，当经济状况不支持采用一口生产井和一口注水井再加上相关水下基础设施来对该油田进行开发。油井动态公司利用流动控制和监测技术、多分支技术，实现从上覆水层自流驱替，这个方案大大缩减水下基础设施规模，资本开支节约了50%。,降低资本开支,8、智能完井技术应用实例,8、智

26、能完井技术应用实例,8、智能完井技术应用实例,8、智能完井技术应用实例,提 纲,一、常规分注工艺技术简介与存在问题 二、智能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,四、控制自流注水的智能完井技术,自流注水是指流体从一个地层引流到另一个地层，以保持油藏压力的一种技术。 自流注水井智能完井就是把智能完井技术应用于自流注水井上，通过收集、传输和分析完井、开发及油藏数据，在不需要人工干预的情况下控制控制井下流量，积极改进油层性能，实现储层效益最大化。,自流注水井智能完井示意图,（1）井下流量控制装置 滑套或层段控制阀，关闭、开启或节流一个

27、或多个储层，调整储层间的压力、流体速流。开关类只能在全开或全关位置工作。通常因为经济原因应用于关闭地层流体或关闭枯竭地层或产水量太多的地层；在多产层井，应用于调控某层生产或关闭某个层。节流类滑套又叫节流阀，可以精确调节开口或节流面积。节流滑套可以用来在两个或多个储层问调控压力，也应用于压裂操作时来调控流入井内液体的注人流量。节流滑套全部是液压操作，并且比开关滑套结构设计复杂（2）馈通式封隔器（3）控制、通讯和动力电缆 连接井下工具与地面计算机，将井下数据和控制信号通过永久性安装的专用双绞线实现井下与地面之间的数据传输。（4）永久式井下传感器 监测各层流动参数。,自流注水井智能完井示意图,自流注

28、水井智能完井技术组成,四、控制自流注水的智能完井技术,自流注水井智能完井的优点,能实时监测注入压力、层间流量和油井生产压力，并对流量进行优化；能确定产层的生产指数和水层的注入指数；能对产层和水层分别进行压力瞬变分析，以掌握每个地层的压力、垂向渗透率、表皮系数以及通过增产措施提高产量和注入能力的潜力；能对产层和水层分别进行增注和排液；可在水层进行试采、以减少近井带井眼压力；在关井前后可对自流注水井进行“软启动”，以减少压降瞬变，避免产层井眼发生较大的地质力学变化；能监测和控制生产压降及流量，保证井眼稳定，防止油井出砂。,四、控制自流注水的智能完井技术,应用,科威特第一口智能自流注水井,科威特西部

29、第一口自流注水智能完井是生产油管上配置并使用了层间控制阀（ICV）和永久式井下监测系统（PDHMS），以便控制从Zubair水层流到Minagish Oolite储层的注水量，传输温度和压力数据，并由地面采集系统记录和显示。（见图）,自流注水井智能完井示意图,四、控制自流注水的智能完井技术,科威特自流注水井智能完井技术组成,无级可调层段控制阀 （ICV),油井完井从顶部到底部依次为：139.7mm生产油管、244.5mm馈通式封隔器、 139.7mm温度/压力计、 139.7mmICV（安装在Zubair水层顶部）、139.7mm油管加长管（从ICV至Minagish Oolite储层顶部的永

30、久式封隔器）。加长管与密封总成一起插入永久式封隔器内。,四、控制自流注水的智能完井技术,工作原理：,控制油井和层间压差的作业方式有以下2种。（1）用套管射孔枪对Zubair水层射孔，通过电缆坐封底部永久封隔器；安装其他智能完井装置，将加长油管插入封隔器内，液压坐封上部馈通式封隔器；使用过油管射孔枪对Minagish Oolite油层进行射孔。（2）射开Minagish Oolite油层，通过电缆坐封带有可泵出堵头的下级永久式封隔器；射开Zubair水层，循环出封隔器上方的岩屑，安装其他智能完井设备；将加长油管插入封隔器内，液力坐封上级馈通式封隔器；对生产油管加压，泵出堵头。,四、控制自流注水的

31、智能完井技术,计算方法：,地层水从Zubair水层流入套管与油管加长管之间的环空到达ICV后，向下进入油管加长管，穿过永久式封隔器、生产衬管和射孔孔道，进入Minagish Oolite储层。PDHMS可同时监测ICV上、下环空和油管内的压力。已知ICV压降，根据阀系数（Cv）和流体密度可以估算出通过ICV的流量。在实际完井管柱中， ICV上方安装了PDHMS，用环空压力读数减去管内压力读数即为流体流经ICV的压降。,四、控制自流注水的智能完井技术,预期效果：,通过预测油藏特性，依据Zubair水层和Minagish Oolite储层的静压（分别为31.03MPa和26.20MPa）就能判断油

32、藏能否采用自流注水智能完井技术。,采用节点分析法，给出流经ICV不同开启位置（10个）的压降与流量的关系，各曲线与P的交点为ICV在每个开启位置上的预计流量和压降。,ICV全开时，预计最大理论流量为8112m3/d； ICV关闭时，其压降为8.96MPa。 Zubair水层为Minagish Oolite储层提供5460m3/d，水层流量和压降由ICV控制，由PDHMS监测。,四、控制自流注水的智能完井技术,Zubair和Minagish Oolite地层间压降与流量的关系及流经ICV的压降与流量关系,ICV全开时，最大理论流量为8112m3/d.,ICV关闭时，压降约为8.96MPa.,依据

33、Zubair水层和Minagish Oolite储层的静压（31.03MPa和26.20MPa）采用节点分析法，计算出流经ICV不同开启位置的压降与流量的关系，各曲线与P的交点为ICV在每个开启位置上的预计流量和压降。,计算方法,四、控制自流注水的智能完井技术,完井后的流量和温度变化情况,实施效果,一号井：开始时Zubair水层实际Minagish Oolite储层提供4056m3/d。在对Minagish Oolite储层补孔和酸化后，ICV全开时流量为6240m3/d。,变产量测试期间和完井后的压力和流量变化情况,二号井：Zubair水层实际Minagish Oolite储层提供4680m

34、3/d。,四、控制自流注水的智能完井技术,提 纲,一、常规分注工艺技术简介与存在问题 二、智能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,五、国内注水井智能完井技术研究进展,国外的智能井系统相对成熟，国内虽然具备了一些井下监测技术，总体来看，但目前还没有真正意义上的智能井系统存在。尤其是在注水井上，注水井上比较接近于智能完井的有三项技术： 分层注水管柱工作状况在线监测技术 分层注水井边测边调技术 井下压控开关智能配水技术 国外智能完井技术的引进和应用 国内智能完井技术的研究方向,智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气

35、藏开采而发展起来的新技术，通过生产动态的实时监测和实时控制，达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的。未来十年主要向致密气藏、重油蒸汽驱和SAG、，高温高压油气藏(HTHP）发展。,1-电缆;2-无线数据回读仪器;3,5,8-井下测量系统;4,7-封隔器 6,9-偏心配水器; 10-凡尔; 11-筛管丝堵水井的施工示意图,技术关键 在封隔器附近安装记录工作状态的测量装置，测量装置内置智能化的测量系统，在生产作业过程中实时录取封隔器上、下压力、温度和轴向载荷等数据，并自动存储。,1）分层注水管柱工作状况在线监测技术,浩85管柱示意图,目的：及时掌握注水管柱在井下的实时工作状况。,五、国内注

36、水井智能完井技术研究进展,技术组成：井下测量系统无线数据回读井下仪地面控制仪表计算机数据处理软件,1）分层注水管柱工作状况在线监测技术,技术原理 用电缆下入具有无线交换功能的井下数据回读仪器到测试装置附近，通过无线传输将测试装置存储的管柱工作数据读回到接收器内，并传输到地面，采用配套软件对数据进行分析处理，用数据和图形直观反映井下封隔器的坐封、注水、解封等整个工作过程内外压力、轴向拉力、井下温度情况，为下次管柱设计提供改进依据。,五、国内注水井智能完井技术研究进展,主要功能： 通过检测封隔器上下压力，了解封隔器的密封状况。通过轴向载荷的测量，判断注水过程中封隔器的受力情况和临界载荷大小，也可判

37、断补偿器、油管锚、卡瓦等井下工具的工作情况。通过了解井下注水封隔器的真实力学行为，为分层注水管柱进行优化设计或封隔器技术改进提供依据。,技术指标外径：115mm，内径： 50mm压力测量量程及精度：070MPa0.1FS温度测量量程及精度：-251250.5FS 轴向载荷测量量程及精度：-300KN300KN5FS连续工作时间12个月,1）分层注水管柱工作状况在线监测技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,测调联动技术采用闭环控制。流量计测试注水层的实际注水量，根据实际注水量和设定的配水量的差值大小，利用伺服电机带动螺旋副调节水嘴的开度量，使各层注水量满足配水方案要求。空心、偏心实时测调（上

38、海、采油院）微机测调（贵州),2）分层注水井边测边调技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,（1)偏心式边测边调技术,井下对接：利用电缆将仪器下到需调配的层段；井下仪器调节臂打开，与可调节堵塞器对接；流量测试调节：地面仪器监视流量曲线，根据实时监测到的流量与预设配注量的偏差自动调整堵塞器注水阀水嘴大小，直到达到予设流量；然后换层测调。微调和验证：然后根据需要进行复测和微调，最后采用上提/下放方式对全井调配结果进行统一检测。,应用：从2004年开始已在吉林、大庆、中原成功试验应用1000口井以上，测试效率是普通工艺3-4倍，可显著降低工人的劳动强度和提高注水层段合格率。,五、国内注水井智能完井

39、技术研究进展,为了解决上述问题，经过几年的攻关实践，形成了机、电、仪一体化为核心的高效测调技术,逐层反复投捞存储回放4段井单次测调时间5天,常规测调工艺,高效测调工艺,井下连续调配电缆地面直读4段井单次测调时间1-2天,大庆,连续可调堵塞器,嘴径固定，试配调节水量嘴径级差0.2mm，有档调节，精度低单层多次投捞,常规固定水嘴,连续可调堵塞器,“阀门式”，直接调节嘴径无级差限制，实现高精度测调单层一次投放,大庆,通过计算机智能控制、机械手自动调整水嘴大小，实现了分层注水量的边测边调，平均提高测调效率3-4倍以上。应用情况： 2010年在纯梁试验5口井，成功率100%，合格率100%，平均单井测试

40、时间2.6小时。,2）分层注水井边测边调技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,3）井下压控开关智能配水技术,结构组成： 地面控制系统 控制装置 数据处理软件 井下管柱 核心为井下管柱中的压控开关。 结构见左图,下 管 柱,坐封封隔器,开 一 层,注 一 层,开 二 层,注 一 二层,关 一 层,关 二 层,开 三 层,注 三 层,压控开关相当于配水器，可在地面通过压力改变控制开、关及水量调配,五、国内注水井智能完井技术研究进展,下 管 柱,坐封封隔器,开 一 层,注 一 层,开 二 层,注二、三层,开 三 层,注 三 层, 地面设置：下井前将各层压控开关设为关闭状态，并设定控制压力码。 测

41、试：按照设定压力码打压打开测试层压控开关（其它层压控开关处于关闭状态），完成不同压力下的流量测试，求得各层吸水指数，结合配注要求，选择各层水嘴。 调配：由最下层依次往上调。 1）按照下层压控开关的压力编码，将水嘴调到所需开度，待注水稳定后通过调节来水闸门调节下层注水量至合格； 2）依次用上述方法对其上各层进行调节水嘴开度（稳定注水时，油压控制在与下层注水量合格时油压相同），如达不到注水量要求则需重新打压力码调整水嘴开度，直到合格。,水嘴调节过程,3）井下压控开关智能配水技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,工作原理 接收器随时接收井下的压力波动信号，当井口打压产生特定的压力波动信号被接收器

42、收到后，转换为数字量送入检测电路， 当检测电路判断其压力波动信号与自身编程码一致时，便发送控制指令使电动机工作，完成压控开关的打开和关闭动作。,3）井下压控开关智能配水技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,压控开关器（16档）压力码操作步骤实例,16档调整水嘴开度，相邻档差0.3mm；按不同操作步骤，获得不同压力-时间波形；各层压力码均不同。,压力码：采用9步打压、卸压及对应时间构成的压力波，每个开关器 对应16个压力码。,3）井下压控开关智能配水技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,能适用4000米深井； 压控开关器无级限制；可重复操控； 作业完井施工简单，一趟管柱可完成分层测试和分

43、层注水等功能，测试不需试井车配合；调配不需要进行投捞作业，调配周期短（两层4小时）；,技术特点,3）井下压控开关智能配水技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,现场试验及应用情况, 长庆油田进行井下压控开关智能配水技术现场试验 在采油三厂和采油二厂5口分注井上进行了压控开关技术试验，现场共测试10个单层，测试合格10层，配注合格率达到100%，如下表所示。,3）井下压控开关智能配水技术,五、国内注水井智能完井技术研究进展,4）国内智能完井技术的引进和应用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,4）国内智能完井技术的引进和应用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,五、国内注水井智能完井技术研究进

44、展,胜利油田,212 均衡供液筛管分段完井技术 均衡供液筛管分段完井技术是从地质、钻井、生产全方位分析筛管完井的产液情况，判断水进过程，在系统理论基础上将产层封隔成段，再通过控流筛管、盲管比例来调节产层供液，使水平井底水液面均匀推进，从而延缓和控制底水锥进，延长油井寿命。 针对Y12一P21井和X68一P4井存在底水且周边区域井存在含水率高、单井产油量低的问题，在数值模拟和试验的基础上，在这两口井的油层段下入了1397 mm变密度精密滤砂管进行均衡供液筛管分段完井。目前，这两口井的产油量均达到20 td，是同区块邻井产油量的3倍，而含水率是邻井的13，达到了控水增产的目的。,五、国内注水井智能

45、完井技术研究进展,4）国内智能完井技术的引进和应用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,4）国内智能完井技术的引进和应用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,4）国内智能完井技术的引进和应用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,4）国内智能完井技术的引进和应用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,五、国内注水井智能完井技术研究进展,五、国内注水井智能完井技术研究进展,高昂的费用主要是因为只能完井所涉及的井下工具、元器件都依赖进口，一般报价在5001000万元，而且还有昂贵服务费用，国内的产量均达不到经济效益的要求，只能作为技术试验和储备。,3、高昂的费用,五、国内注水井智能完井技术研究进展,五、国内注水井智能完井技术研究进展,敬请批评指正!,