＊張敏峰

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部 天津 300280）

國(guó)內(nèi)油氣資源開(kāi)發(fā)覆蓋面越來(lái)越廣，隨著深海、沙漠油氣田數(shù)量的增加，就需要更多的水平井、分支井來(lái)開(kāi)發(fā)此類復(fù)雜油藏，常規(guī)完井方式在應(yīng)對(duì)此類復(fù)雜儲(chǔ)層情況下就無(wú)法達(dá)到既定目標(biāo)。此外，開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，相同井層位不同或是相同層位層段不同都會(huì)有著不同的含水情況，采取常規(guī)完井技術(shù)無(wú)法對(duì)多層合采的水氣錐進(jìn)進(jìn)行控制，也不能對(duì)生產(chǎn)層位進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致較差的開(kāi)采效果。在油田進(jìn)入高含水后期，有著很大的油層性質(zhì)差異，常規(guī)完井技術(shù)可能無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)要求而關(guān)井。現(xiàn)代完井技術(shù)在高科技的推動(dòng)下逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化完井，智能完井技術(shù)從誕生開(kāi)始就將完井技術(shù)推上一個(gè)新臺(tái)階，促進(jìn)油藏管理的系統(tǒng)化和創(chuàng)新化

1.智能完井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

智能完井系統(tǒng)包括控制與遙測(cè)系統(tǒng)、井下傳感器等，能實(shí)時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)。該技術(shù)能有效的控制和監(jiān)測(cè)單井多油層段油氣生成、多分支井中單分支井眼的油氣生產(chǎn)。在油井中應(yīng)用智能完井系統(tǒng)，能大幅減少修井作業(yè)，在最低的油井檢修工作量情況下使得油層保持最優(yōu)化的采油水平，以此來(lái)獲得良好的油氣采收率。在數(shù)字化油氣田的建設(shè)中，智能完井技術(shù)是一個(gè)很重要打基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是未來(lái)完井發(fā)展方向。該技術(shù)的發(fā)展能有效促進(jìn)油田的可持續(xù)發(fā)展。相對(duì)于常規(guī)完井技術(shù)，智能完井技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在實(shí)施監(jiān)測(cè)功能、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制功能、遠(yuǎn)超控制功能、井下控制功能以及免干擾功能。

借助于井下傳感器，能實(shí)時(shí)監(jiān)控井下各類特性參數(shù)，能對(duì)井下出現(xiàn)的各種情況及時(shí)、準(zhǔn)確判斷，此外，還能有效減少生產(chǎn)測(cè)試的工作量，減少了對(duì)正常生產(chǎn)的干擾，也能降低在常規(guī)生產(chǎn)測(cè)試中產(chǎn)生的費(fèi)用。在常規(guī)完井技術(shù)中，控制與測(cè)試時(shí)單獨(dú)進(jìn)行，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)就會(huì)使得油井的優(yōu)化生產(chǎn)出現(xiàn)一定的誤差。智能完井技術(shù)中的中央控制系統(tǒng)可進(jìn)行綜合分析和判斷井下傳感器所測(cè)量到的各類參數(shù)數(shù)據(jù)，在地面按需求進(jìn)行流量控制裝置的控制，以此來(lái)完成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在智能完井技術(shù)輔助下，油田和油井管理可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，這對(duì)于海上油田、灘海油田和沙漠油田等偏遠(yuǎn)地區(qū)有著很好的適用性，這也成為了建立數(shù)字化油田的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。井下流量控制裝置可通過(guò)地面控制來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量大小和開(kāi)關(guān)，從實(shí)際生產(chǎn)需求來(lái)對(duì)井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。智能完井技術(shù)在此功能下能獨(dú)立控制水層、氣層和油層的開(kāi)關(guān)，對(duì)流量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來(lái)恢復(fù)油層；能對(duì)油層或多個(gè)分支的合采或風(fēng)采進(jìn)行控制；在周期性調(diào)節(jié)整層段流量下來(lái)實(shí)現(xiàn)水氣錐進(jìn)的控制，以此來(lái)提升生產(chǎn)速度；應(yīng)用智能完井技術(shù)，正常生產(chǎn)過(guò)程中可減少甚至免受常規(guī)修井作業(yè)和測(cè)試作業(yè)帶來(lái)的影響，降低了修井和地面設(shè)備所需費(fèi)用。

2.智能完井技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外的石油服務(wù)公司在智能完井系統(tǒng)的研發(fā)上都有著自己的方向和思路，也開(kāi)發(fā)了相對(duì)成熟的智能井系統(tǒng)，如BJ Service公司地面控制流量選擇系統(tǒng)SCSFS，Baker石油工具公司的In Charge系統(tǒng)和In Force系統(tǒng)，Schlumberger公司的油藏檢測(cè)和控制系統(tǒng)RMC等。Haliburton的智能井系統(tǒng)子公司W(wǎng)ellDynamics研發(fā)的SmartWell智能井系統(tǒng)。

WellDynamics公司研發(fā)的控制模塊、封隔器和控制閥能適用于多種層段和井況，有著不同的用途，都是通過(guò)液力控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，有著大的作用力，能實(shí)現(xiàn)任意流量控制裝置的雙向驅(qū)動(dòng)，能有效解決開(kāi)采出砂井和稠油井中因腐蝕、結(jié)垢而導(dǎo)致的大摩阻問(wèn)題。研發(fā)的高度集成的地面控制油藏分析與管理系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集溫度、壓力等各產(chǎn)層的數(shù)據(jù)，還可對(duì)井筒實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后制定合理的反饋信息，再對(duì)層段控制閥發(fā)出指令，對(duì)每個(gè)層段流量進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理。

Baker公司的In Force智能完井系統(tǒng)通過(guò)光線傳感器、常規(guī)電子傳感器等井下永久計(jì)量監(jiān)測(cè)儀、MFT封隔器以及HCM型液壓滑套可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)層流量的遠(yuǎn)距離控制。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于海上平臺(tái)和陸地的水平井、斜井和垂直井，全開(kāi)關(guān)時(shí)間不超過(guò)5min，各個(gè)層都有單獨(dú)的控制線，可同時(shí)控制1到3個(gè)產(chǎn)層，實(shí)現(xiàn)液壓驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)量高。In Charge智能完井系統(tǒng)是通過(guò)MFT封隔器、繼承壓力溫度傳感器的電力控制IPR滑套來(lái)實(shí)現(xiàn)。IPR滑套中集成了壓力溫度傳感器和可調(diào)節(jié)流閥，注入壓力和流量可通過(guò)節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，通過(guò)節(jié)流閥上的位置傳感器能準(zhǔn)確定位，不需要斷電后的重新定位。該系統(tǒng)將控制線、傳輸線和電力線封裝在一根電纜內(nèi)，可有效提升系統(tǒng)可靠性，節(jié)約費(fèi)用和下入時(shí)間。

Schlumberger公司的油藏檢測(cè)和控制系統(tǒng)RMC主要包括電動(dòng)系統(tǒng)和液力系統(tǒng)兩類。液力系統(tǒng)監(jiān)控各個(gè)產(chǎn)層主要是通過(guò)液壓流量控制閥或液壓滑套、電子/光纖式傳感器結(jié)合多通道封隔器實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)控制系統(tǒng)集成了機(jī)電式的流量、溫度、壓力傳感器以及可調(diào)節(jié)流閥，通過(guò)油管或鋼絲繩起下，通過(guò)管外電纜進(jìn)行操作。在印尼項(xiàng)目實(shí)施中采取的Rapid-Seal分支井系統(tǒng)取得了很大成功，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下壓力和溫度的實(shí)施監(jiān)測(cè)，優(yōu)化每個(gè)分支生產(chǎn)。

BJ Service公司的可選擇液壓驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)超控制開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（SHARP系統(tǒng)），能實(shí)現(xiàn)選擇開(kāi)采和多層完井，具有較好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，在全球范圍內(nèi)的深海油田有著成功的應(yīng)用。SHARP完井系統(tǒng)結(jié)合BJ防砂工具形成組合工具，期中主要包括允許多條控制線和電纜通過(guò)的TIP-PT封隔器、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超控制的液壓多功能閥、控制儲(chǔ)層流體進(jìn)出的壓差式循環(huán)閥以及檢測(cè)系統(tǒng)等。隨著智能完井技術(shù)的不斷完善，也吸收了更多的新技術(shù)，包括電纜穿越封隔器技術(shù)以及封隔器技術(shù)等。

國(guó)內(nèi)還未研發(fā)成體系的智能完井系統(tǒng)，現(xiàn)階段主要是在探索和研究階段，只是在初步滑套開(kāi)關(guān)和分層開(kāi)采中應(yīng)用了相關(guān)技術(shù)。在1994年河南石油勘探局開(kāi)發(fā)出三種分層采油混出泵和關(guān)注，且有了較為成功的生產(chǎn)應(yīng)用。大慶油田在水動(dòng)力采油原理的基礎(chǔ)上采取智能完井實(shí)現(xiàn)了含水情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.智能完井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

從整體發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)的智能完井技術(shù)將朝更加穩(wěn)定、更高精度、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成度更高的方向發(fā)展。Weatherford公司對(duì)于未來(lái)智能完井系統(tǒng)的預(yù)測(cè)方面，通過(guò)傳感器的優(yōu)化來(lái)擴(kuò)大井內(nèi)測(cè)量參數(shù)范圍，使之能對(duì)砂層的多相流、侵蝕、腐蝕、流體組分以及表皮因子等，還可獲取更詳細(xì)的地層層析X射線圖像，實(shí)現(xiàn)井間電磁和電波成像，檢測(cè)微地震波，以此來(lái)對(duì)流體流動(dòng)情況進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤，通過(guò)了解油藏構(gòu)造來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)。智能完井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是與防砂作業(yè)、可膨脹系統(tǒng)以及多分支系統(tǒng)的結(jié)合，提升整體施工效果，降低成本。

國(guó)內(nèi)油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期積聚了層間矛盾，使得新油藏的開(kāi)發(fā)更為復(fù)雜，智能完井技術(shù)在遠(yuǎn)程控制、提升采收率和分采分注方面都有很大優(yōu)勢(shì)，有必要開(kāi)展更加深入的研究。國(guó)外的各大石油公司在智能完井系統(tǒng)方面有所不同，但是從組成上看基本一致。國(guó)內(nèi)在此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展方面只是局限于開(kāi)發(fā)分層開(kāi)采和分層注水的工藝和工具，未形成系統(tǒng)的研究，落后于國(guó)際水平，這就需要相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)和從業(yè)人員，加大此項(xiàng)技術(shù)投入，發(fā)展、完善智能完井技術(shù)。

[1]唐波,唐志軍,耿應(yīng)春,唐洪林.國(guó)內(nèi)低滲透油氣田高效開(kāi)發(fā)鉆完井關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].天然氣工業(yè),2013,33(02):65-70.

[2]劉猛,董本京,張友義.水平井分段完井技術(shù)及完井管柱方案[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2011,40(01):28-32.