Smart Well智能完井技术在蓬莱油田的首次应用

车争安 修海媚 谭才渊 巩永刚 陈增海

(1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司, 天津 300452； 2. 中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司, 天津 300457)



Smart Well智能完井技术在蓬莱油田的首次应用

车争安1修海媚2谭才渊2巩永刚2陈增海2

(1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司, 天津 300452； 2. 中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司, 天津 300457)

以蓬莱油田M03井为例，介绍智能完井系统的特点及其适用范围。蓬莱19-3油田M平台为一个无人平台，2016年初在M03和M08井下入了哈里伯顿的Smart Well智能完井系统，实现了远程控制注水井的井下注入阀的开关，降低了动员钻井船进行修井的频率。

智能完井；蓬莱油田；智能滑套；可穿越式封隔器

M03井初次完井是在2010年，完井方式为512" 300μm优质筛管简易防砂加4层混注，以统注的方式注水。笼统注水已经不能满足该油田持续开发的要求，有些层位因超注而引起异常高压，有些层位又出现注水不足的情况。

为了实现注好水、注足水的安全生产目标，需对分层系精细化注水予以重视。M平台是无人平台，修井作业需要动员钻井船进行作业，费用高昂。为了降低修井频率和费用，同时为满足分层系精细化注入的要求，2016年初在2口重新完井的注水井M03和M08井下入Smart Well智能完井分注管柱。下面介绍详细的作业情况。

1 智能完井技术概述

智能完井是一种对井下产层供液进行调控的完井系统，能够用于采集、传输和分析井下生产及油藏状态参数[1]。

智能完井系统的组成包括：井下信息收集传感系统；井下生产控制系统；井下数据传输系统；地面数据收集、分析、反馈控制系统[2]。

智能完井技术主要有以下优点：

(1) 该技术用在生产井中可以预防生产层和混采层之间出现窜流，能够控制气、水锥进，改善生产能力，提高油田最终采收率。用在注水井中可以实现精确注水，提高注水效率，避免因笼统注水而引起地层压力异常。

(2) 具有实时监测井下生产数据的功能，可及时准确地获得第一手资料，提高对油藏的认识程度。

(3) 可实现常规技术无法实现的功能，例如解决大斜度井的分层开采或注水等技术难题。

(4) 可以延长井的寿命，降低修井频率和成本，提高操作的安全性。

智能完井技术有诸多优点，但是所需的配套设备较多，费用较高，其应用范围仅限于边际储层、大斜度井、水平井、多分支井、海上深水井、单井多层井、高产井[3]。

2 Smart Well智能完井系统

在蓬莱油田M03和M08井下入的Smart Well为哈里伯顿公司研发的液压式智能完井系统。Smart Well系统的层段控制阀为液压直接式层段控制阀，通过2条液控管线进行控制，只能控制打开和关闭作业[4]。该系统主要包括地面分析和控制系统、液压式层段控制阀(ICV)、MC1型穿线式管内封隔器、永久式井下传感器、液压控制管线和电缆传输管线等。该系统通过井下传感器采集每个储层段的压力和温度数据，并且能以液压的方式控制井下每个层段控制阀，优化油藏生产方式。以蓬莱油田M03井为例，其Smart Well智能完井关键工具见图1。

(1) 具有管线穿越功能的封隔器。下入井内的智能滑套(ICV)通过地面的液控控制柜来控制，信号是通过14"液控管线直接传递到井内的智能滑套(ICV)，井内每层段的温度和压力数据通过电缆传递到地面控制柜。因此，这就要求封隔器具有穿越管线的功能。以M03井为例，该井油藏要求分4段分层注水，每层段都需要下入电子压力计，共需下入4套电子压力计。这4套电子压力计可以共用1根电缆传输信号。智能滑套(ICV)的打开受单根液控管线控制，其关闭可以共用1根液控管线。M03井分4层，共需要4根液控管线和1根共用的关闭液控管线。从最下一层往上，需要控制智能滑套(ICV)依次增加1个，液控管线也依次增加1根；因此最下面的4#隔离密封总成需要2根液控管线穿越孔道和1根电缆穿越孔道，最上面的1#隔离密封总成需要5根液控管线穿越孔道和1根电缆穿越孔道。

(2) 井下监测系统(压力、温度传感器)。智能完井系统通过井下电子压力计实时监控井下每层段的温度和压力数据，并通过温度和压力数据判断井下每层段的智能滑套(ICV)的开关状态。

(3) 井下智能滑套(ICV)。井下智能滑套(ICV)直接与14"液控管线相连，其控制逻辑为单相控制。开启和关闭各受1根液控管线控制，但是为了减少控制管线的数量，关闭液控管线可以共用。M03井下入的是全开全关型智能控制滑套(ICV)，只有全开或是全关2种工作状态，无法实现开度大小的微调。

(4) 地面控制系统。地面控制系统主要包括液控控制柜和智能完井系统操作服务器，主要用于采集井下的温度、压力等井况数据，同时可以通过液控控制柜对井下智能滑套进行开关操作。

图1 智能完井关键工具实物图

3 作业特点及过程

3.1 与常规完井作业的区别

智能完井涉及的入井工具和地面设备更多更复杂，智能完井作业与常规完井作业有如下不同：

(1) 实施完井作业前，先在陆地库房将整个智能完井系统组成部分连接起来，进行整体功能测试。

(2) 与地面控制设备相连的液控管线和电缆的铺设需要在完井作业前提前单独进行。

(3) 入井管线和电缆越多，需要做的电缆和液控管线穿越次数也就越多，例如M03井就包括5根14"液控管线和1根电子压力计信号传输电缆。

(4) 与隔离封隔器相配合的密封总成需要具备穿越功能，例如M03井下入的434"可穿越式密封总成。中心管柱插入部分的上部还需要下入一个可穿越式封隔器，例如M03井下入的MC1型可穿越式封隔器。

(5) 地面需配备对井下智能滑套进行操作的液控控制柜和用于读取并记录井下压力温度等数据的服务器，服务器上需要安装对智能完井系统进行控制的配套软件。

3.2 工具及设备陆地库房测试

智能完井系统比较复杂，组成部件也较多，因此在开始现场作业前需要在陆地库房整体进行功能性测试。M03和M08井使用的智能完井系统在现场作业前3个月进行陆地库房测试。图2所示为智能完井系统库房测试图。

图2 智能完井系统库房测试图

3.3 安装智能完井地面控制柜

智能完井地面控制柜的安装为M03和M08井智能完井的一部分，主要任务是要铺设10条地面控制管线，2条BIW电缆、1条控制柜电源电缆、1条RS485、1条网线，并将其接入控制柜及平台系统，哈里伯顿完成接线、试压及控制柜调试，为生产人员做软件培训。图3所示为地面控制管线及电缆布局图。

3.4 下入智能完井管柱

M03井下入的分层配注管柱组合从下向上分别为：PHL封隔器+312"油管+4#ICV智能滑套总成+312"油管+3#ICV智能滑套总成+312"油管+2#ICV智能滑套总成+312"油管+6.48"NO-GO+312"油管+1#ICV智能滑套总成+MC1可穿越式封隔器+412"油管+3.813"循环滑套+412"油管+3.813"坐落接头+412"油管+3.813"安全阀+412"油管+变扣+油管挂。图4所示为M03井智能完井注水管柱图。

图3 地面控制管线及电缆布局图

M03井智能分层注水管柱下入作业步骤如下：

(1) 组合并下入智能完井注水管柱至194 m，连接哈里伯顿 4#ICV智能滑套总成，连接TEC电缆及滑套控制管线。

(2) 继续下入312"油管至306 m，连接哈里伯顿 3#ICV智能滑套总成，连接TEC电缆及滑套控制管线。

(3) 继续下入312"油管至409 m，连接哈里伯顿 2#ICV智能滑套总成，连接TEC电缆及滑套控制管线。

(4) 继续下入312"油管至468 m，连接NO-GO总成，连接哈里伯顿 1#ICV智能滑套及MC-1封隔器总成。

(5) 下入412"油管至1 938 m，接井下安全阀，连接安全阀14"控制管线。

(6) 下入412"油管至2 085 m，上提悬重52 t，下放悬重48 t。

(7) 连接最后一根412"油管，下压悬重5 t，探定位密封深度，重复1次确认；上提52 t，做标记，上提管柱4 m，下放48 t，标记为“挤注测试”位置。

(8) 连接变扣，接顶驱，进行挤注测试，测试结束后关闭所有智能滑套，开启4#ICV智能滑套，其余控制管线压力保持3.5 MPa。测试步骤如下：

开启4#ICV智能滑套，关闭其余ICV智能滑套，用泥浆泵进行挤注测试，排量159 Lmin。压力3.2 MPa，井下压力计监测4#油管环空压力均上升，其余3层环空压力不变，井口无返出，4#层密封合格。

图4 M03井智能完井注水管柱图

开启3#ICV智能滑套，关闭其余ICV智能滑套，用泥浆泵进行挤注测试，排量159 Lmin。压力3.2 MPa，井下压力计监测3#油管环空压力均上升，其余3层环空压力不变，井口无返出，3#层密封合格。

开启2#ICV智能滑套，关闭其余ICV智能滑套，用泥浆泵进行挤注测试，排量318 Lmin。压力2.1 MPa，井下压力计监测2#油管环空压力均上升，3#、4#层环空压力不变，1#层环空压力微涨，井口见返出，停泵(与之前隔离封隔器验封情况一致，3#隔离封隔器验封不合格)。

(9) 起甩探底油管，连接配长油管及油管挂，连接控制管线至油管挂，做TEC电缆穿越器穿越油管挂。

(10) 坐油管挂，对油管挂密封试压，合格。

(11) 固井泵对采油树整体试压，合格。

(12) 井口接控制管线至控制柜。

(13) 进行挤注测试，测试结束后关闭所有智能滑套。

(14) 环空顶替封隔液45 m3，排量159 Lmin，压力3.3 MPa。

(15) 连接地面管线至套管翼阀，打压座封MC1及PHL封隔器，以3.5 MPa为一个台阶，打压至28 MPa，稳压15 min，缓慢泄压至0 MPa。

(16) 连接地面管线至套管翼阀，环空打压10 MPa，稳压15 min，压力稳定不降，MC1封隔器验封合格，缓慢泄压至0 MPa。

(17) 打开所有ICV智能滑套，进行挤注测试，挤注测试完成后，固井泵缓慢泄压至0 MPa，并关闭所有ICV智能滑套，交井给生产部门。

其中(11) — (17)步作业不需要占用井口，采用离线作业模式。

4 现场应用效果

M03和M08井下入智能完井分层注水管柱后，从2016年1月中旬开始注水，至今已经在线安全注水半年有余，注入曲线(见图5、图6)显示Smart Well智能完井系统在蓬莱油田的应用效果良好：

(1) 改变了之前的笼统注水方式，实现了分层注水，既满足了油田对分层系注水的要求，又满足了安全生产的要求。

(2) 在邻近有人值守的C平台，通过网络即可实现对无人的M平台的这2口注水井的井下智能滑套ICV的开关，从而无须动用钻井船进行相应操作，极大地节省了费用。

(3) 2口智能完井注水井的日注入量和注入压力都在设计范围内，完全满足作业要求。

图5 M03井注入曲线

图6 M08井注入曲线

5 结 语

智能完井是一个系统工程，涉及的专业领域较广，技术复杂程度较高，使用的入井工具和地面配套设备多，工具的采办周期长，作业前的陆地调试准备时间也较长。采用智能完井技术的投入也成倍于常规技术。智能完井技术的优势是可以应用于常规技术无法满足开采要求的特殊井中。

因为M平台为无人平台，修井需要动员钻井船，费用高昂，老井采取的笼统注水方式不满足油田安全开采的要求。本次作业选取蓬莱19-3油田M03和M08井下入智能分层注水管柱，降低了动员钻井船修井的频率，从而达到了降本增效的目的。通过网络远程实时监控每层的注水量和开关每层的智能滑套ICV，实现分层注水，从而满足了油田安全生产的要求。

智能完井系统在蓬莱19-3油田M03和M08井中的首次成功应用，为后期该项技术在蓬莱油田及渤海其他油田的推广应用提供了经验。

[1] 余金陵，魏新芳.胜利油田智能完井技术研究新进展[J].石油钻探技术，2011，39(2)：69-72.

[2] 倪杰，李海涛，龙学渊.智能完井新技术[J].海洋石油，2006，26(2)：84-87.

[3] 王兆会，曲从锋，袁进平.智能完井系统的关键技术分析[J].石油钻采工艺，2009，31(5)：1-4.

[4] 阮臣良，朱和明，冯丽莹.国外智能完井技术介绍[J].石油机械，2011，39(3)：82-84.

Initial Application of Smart Well Completion Technology in Penglai Oilfield

CHEZheng′an1XIUHaimei2TANCaiyuan2GONGYonggang2CHENZenghai2

(1.Engineering Technology Branch, CNOOC Energy Development Co. Ltd., Tianjin 300452, China; 2.Pengbo Operating Company, CNOOC (China) Co. Ltd., Tianjin 300457, China)

Based on M03 well in Penglai Oilfield, smart well completion system is mainly introduced in this paper, from the aspects of characteristics, applicable scope and the differences from conventional completion technology. As an unmanned platform, Penglai 19-3 M platform was installed Halliburton smart intelligent well completion system at the beginning of 2016, in the area of M03 and M08 wells, and realized the remote control of underground injection valve switch of injection wells, so as to reduce the frequency of mobilization of workover rigs.

smart well completion; Penglai Oilfield; inflow control valve; through packer

2016-10-20

国家科技重大专项“大型油气田及煤层开发”子课题“智能完井系统关键技术研究和应用”(2016ZX05028-001-007)

车争安(1982 — )，男,硕士，工程师，研究方向为海上油气井完井工程方案编制。

TE256

A

1673-1980(2017)02-0047-04