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智能完井技术的研究现状及展望 智能井是一种能收集、传输和分析井生产和油藏形状参数的完井系统，能够根据分析结果控制井生产和油藏。主要作用是：1）根据各层生产指数的变化，评估和确定产量生产段，关闭或限制生产水段。2）实时监控井管中的许多参数，科学、简化地管理不同质量的井藏。3）减少工作时间，直接降低运营成本和风险，提高安全性。 智能完井技术综合运用传感技术、信息技术和控制技术来提高油井产能、降低作业风险和费用,实现资源利用和油田开发效益的最大化,用可以实现的技术手段达到完井工程技术的终极目标,因而成为石油完井技术领域的焦点,也代表了完井技术的发展方向。为此,胜利油田在智能完井技术研究和应用方面做了大量的工作,并取得了一些进展。 1 国内外智能井处理技术现状 1.1 全电控智能完井系统 鉴于智能完井技术的重要性,国外公司竞相投入人力物力对其进行了攻关: 1) 贝克休斯公司研制出了石油行业第一套高级智能完井系统——InCharge智能完井系统,该系统实现了完全电气化,可以远程实时遥控生产作业和注入管理。InCharge系统使用可变阻流器和高精度温度压力传感器,对油管和环空中井底油层的实时压力、温度和流量及油井的生产和注入情况进行监测,对各个油层的流量进行连续监测和控制。该系统还可以通过个人计算机选择打开或者关闭某一产层。 2) 斯伦贝谢油田服务公司已在14口井上安装了可回收式流量控制器,其中8套在Troll油田、3套在Oseberg油田、3套在Wytch Farm油田。第一套全电控智能完井系统于2000年8月在Wytch Farm油田应用,当油井老井眼出水时,从老井眼中钻两个分支井眼,并对每个分支井眼进行井下流量控制,从而有效恢复了油田产能。 3) WellDynamics动态公司推出的智能井系统包括地面控制系统、控制系统和井下设备三大部分。截至目前,该公司在200多口井上安装了智能井系统。 目前智能完井尚需借助人工界面发布指令实现对生产井的控制,虽然各种类型的电子、电动-液压与光学-液压完井系统已经获得成功应用,但是目前液压动力智能完井系统仍占主导地位。 1.2 筛管分段完井数学模型试验验证 近几年国内对智能完井技术关注较多,在完井工具方面有一定进展,但还没有形成核心技术。胜利油田经过多年的科研攻关,在智能完井方面取得了一些阶段性成果:研制的高强压缩式管外封隔器整体性能接近国外同类产品的水平,遇油遇水自膨胀管外封隔器已经能够满足现场应用的要求;形成的均衡供液筛管分段完井技术和数据采集技术已应用50井次,控水效果明显;建立了处理井下产液和压力数据的数学模型,该模型可以根据处理结果判断出水层位;通过筛管分段完井数据采集模拟试验,对采用数学模型处理井下产液和压力判断出水层位的方法进行了验证。胜利油田的这些研究及成果,为我国形成完整的智能完井技术提供了理论和硬件基础。 2 矿井主要技术 完整的智能完井技术由4大技术组成:分段完井技术、采集传输技术、解释处理技术和井下工具控制技术。胜利油田在前3大技术领域都进行了探索研究,并都取得了一定的成果。 2.1 分段开挖技术 分段完井技术就是将产层用管外封隔器封隔成段的完井技术,其核心是管外封隔器及配套施工工艺。 2.1.1 高强压缩式管外封隔器 要保证筛管分段长期有效,首先是要研制封隔压力高、寿命长的管外封隔器。 高强压缩式管外封隔器在国外,通常采用压缩式封隔器进行管外封隔,如裸眼分段压裂。但在国内,现有的压缩式封隔器存在膨胀率小、胶筒强度不高等问题,所以封隔效果不理想,特别是在井径不规则的情况下。因此,在常规压缩式封隔器基础上开发出了一种高强压缩式管外封隔器,并对胶筒结构进行了改进。该封隔器的整体性能接近国外同类封隔器的水平(见表1)。 遇油遇水自膨胀管外封隔器拉伸测试表明,遇油遇水膨胀橡胶拉伸强度中值7.6 MPa,扯断伸长率中值488%,邵氏硬度45～55,耐温100 ℃,部分指标达到了现场应用要求。 试制了遇油遇水膨胀橡胶封隔器,进行了地面承压试验:将外径为110.0 mm(中心管尺寸为88.9 mm)的遇油遇水封隔器置于? 139.7 mm套管内膨胀后试压,测其试封隔能力,结果见表2。 2.1.2 采用变密度精密滤砂管分段完井 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-P21 井和 X68-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? 139.7 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