智能完井技术发展现状与前景

王翊民，隋成龙，乔中山，王太，王宝军(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300450)

0 引言

智能完井技术在石油工业中具有广泛应用，对石油行业的长期稳定发展具有重大价值。积极合理地进行油田开发是当下主要工作任务。完井是指完成油气井，即相关人员需结合地质特性、油井井筒间距要求和二者之间连通方式等进行分析。完井作业对建设质量、设计质量效果具有较大影响，对整个工程完成质量的高低具有决定性作用，同时对石油生产水平是否能达到预期经济指标和油田开发的最大经济效益等都具有巨大影响。智能完井技术中，可在井下引入永久性监控系统，借助这一系统一方面可进行多层同时开采处理，另一方面还可精度单独开采某一层。该系统具有采集、传输、分析井眼生产数据的功能，还可进行远程控制油藏动态、生产动态的监控，在油藏数据处理中具有重大价值。新时期，智能完井技术的应用日益普遍，在水平井、大位移井、边远井等情况下都有所应用。

1 智能完井概述

1.1 智能完井系统的组成

智能完井定义，在井下完井管柱处进行传感器、可遥控装置的安装，从而进行油井的自动控制处理。智能完井系统应用中，可完成井下生产状态、油藏状态、完井管柱生产能力的信息采集、信息传输和信息分析。

智能完井技术在应用中，需在油藏平面区域进行传感器、控制阀门的安装，可达到一井多用的目标，还可完成同采同注；相关作业人员在地面便可进行单井多层、多分支的选择，包括注入操作，有效进行了各个层面流动情况的监控。同时还可随意进行水气层封隔，避免串流；对井下进行连续化监测和信息采集处理，并实时反馈关键信息，达到优化生产的目标。最终可达到优化生产管理、优化油藏管理的效果，明显提升了采收效率。智能完井系统一般包括四大部分，具体分析如下。井下信息采集传感系统，包括多种传感器装置；井下流体控制系统中，则主要包括水力操作、电缆操作等部分。井下控制模块、井下传感器模块，共同构成了智能完井系统的核心部件，可长期放置于井下进行连续作业处理，完成油藏制定区域的全面监测和管理。井下作业中，数据传输系统包括连接井下工作和计算机的纽带，这一传输体系中需要借助双绞线完成井下电缆的安装，一般是永久式安装。地面数据采集、分析和反馈系统，主要负责针对各种数据进行管理，可提供有效参考资料，便于相关作业人员及时进行分析、决策[1]。

1.2 智能完井技术的优势

1.2.1 提升采收率

智能完井技术的应用中，可结合原油层特点进行分层控制，对应采油过程中，可合理应用智能配产设备进行处理，选择性的进行制定油层段的处理。此外，智能完井技术应用中，还可对油层内部的气、水、油等进行监测。相关作业人员可结合完井技术情况对油层产量等参数进行调整，达到延缓水气锥进速度的目标，有效延长了油井的使用寿命。

1.2.2 实时监测和数据存储功能

智能完井技术的应用中，必须充分考虑实时监测功能，相关作业人员可借助远程控制完成处理，及时对井下作业的各项信息参数进行收集。此外，智能完井技术应用中，对应控制系统中包含信息存储功能，相关工作人员可及时进行数据信息的采集处理。在井下生产情况分析中，可及时对其进行连续监测、连续控制。考虑到远程控制信息的存储效果，井下流量、压力、温度等参数都可在服务器中进行保存，且保存时间不短，对后续工作而言可提供良好保护，为注采分析等提供了良好有效的数据支持。

1.2.3 地面遥控功能

智能完井技术中，地面遥控功能主要是指工作人员可在地表区域内进行远程管理，包括远程识别配产器电控阀门位置等，结合工艺条件、生产要求等便可进行某一油层的控制管理，确保采油井在不停产的前提下，及时对自身结构进行重建。当下，国内智能完井技术发展中，已经满足了远程遥控功能，相关作业人员可借助遥控设备对井下原油生产等进行管理，还可进行沙漠油田、海上油田的智能完井技术处理，这一功能的发展前景十分广阔，具有重大价值和实际意义。

1.2.4 油藏管理和降低生产成本

油藏管理方面，传统监测数据是短期监测结果，相比之下，长期监测数据更具合理性，为相关作业人员可提供更加精确的参考信息，利于工程作业人员快速进行油井模拟、建模等，同时监测数据种类丰富，包括单井、井间信息等，数据的信息总量为油藏管理、油藏作业等提供了较大便利。其次，从生产成本方面分析，智能完井技术的发展中，相应功能可促进井下生产效率的提升，合理利用地层能量、优化油层采集方式，可明显提高油井开采效率、开采质量[2]。

2 智能完井技术的发展现状

从1997年世界首次成功运行智能完井技术以来，经过数十年的发展和优化，该项技术已经逐渐成为油田行业的重大技术。新时期，水平井、气井、海上油田的作业力度增加，智能完井系统的优势随之变得更加明显，完井方式的优化和合理应用已经成为时代发展的必然趋势。国外相关研究较为丰富，但是存在价格高的弊端，单套完井系统报价一般为300～500万元左右。Baker 以及 BJ Service 等巨头企业在智能完井技术研发方面，都拥有自己独特的研发思路，已经形成了较为成熟的体系。当下，智能完井技术的发展中，技术水平最为完善的是WellDynamics 公司，该公司是专门进行智能研发的公司，归属于Haliburton 的子公司。大量研究案例表明，智能完井系统的优化，可为油气井作业解决大量难点问题。对应设备性能可靠、经济回报较为丰厚。国外部分企业提出了新型智能完井技术，可不关井便进行生产层的调整、多层控制水气锥进，还可完成分层开采目标、分井眼开采目标，在开采速度控制方面具有较高优势，明显提高了分支井等形式的经济效益。

1997年之前，油井开采中，一般是借助油管配滑套的方法进行处理。科学技术水平的提升，带动了地面控制、传感器等设备的引入，使得智能井技术日益完善。当下，就世界范围内而言，已经成功安装了800多套智能井系统。对应采出井、注入井中都可应用到智能完井技术。大部分智能井都应用在海上油田工程中，科技水平的提升，陆上油田也引入了智能井系统。智能井应用范围日益广泛，包括控水控气、注水注气、自动气举、薄油层开发等。其他智能技术的应用包括，近海区域的温度剖面监测、油田电潜泵和智能井系统的配套应用等。发展到2018年底，Baker Oil Tools公司、PDO公司等已经进行了多个智能完井系统的运行，上述智能完井系统应用后，其生产动态较常规井相比具有极高优势，可明显提升油藏开采速度，提高油田的开采效率[3]。

3 智能完井技术的应用前景分析

近年来，国内水平井工程数量越来越多，这一大背景之下，水平井的研发日益迫切。关于水平井的问题也逐渐增多，结合国内水平井应用案例分析，大部分水平井并未进行生产测试便直接进入投产环节。常规油井生产控水方面，化学堵水、机械堵水是常见控制方法，当下水平井作业中，并未进行相关测试处理，对应生产测试数据信息不全，相关作业人员无法得知具体出水位置，引发堵水施工困难。为了有效解决上述问题，及时引入智能完井技术、智能完井系统，可初步进行堵水位置的确定，为井下生产作业工作提供了较大便利。近年来，国内油田天然气的开采工程规模越来越大，高压天然气井在生产中，存在压力高、风险大、修井难度高的特点，外压井作业中，还要考虑周边气压层对天然气井常量的影响。此外，高压天然气井的开采中，生产测试难度大，必须考虑到前期的资金投入问题。如果未经生产测试，高压井一旦出现泄漏事故，将会产生巨大的破坏作用和经济损失。智能完井技术的引入，可从根源上进行高压天然气井生产问题的解决，换言之，智能完井技术在安全、成本方面具有较高优势，发展前景良好。最后，智能完井技术的应用中，可合理应用计算机技术，完成实时监测目标，这对井下油层的开采工作而言提供了较大便利[4]。

4 结语

智能完井不仅可应用于海上油田，还可在多分支井、水平井油水分离、多储混合井中进行应用。该技术不但提高了采收率，同时有效延长了井筒的使用寿命。国内智能完井技术的发展并未达到领先水平，还需要对其进行创新和优化。借助多专业、多学科的结合，合理进行井下元器件、光纤技术的研发，力求快速完成智能完井技术的国产化。借助低成本智能完井技术的应用，有效提升该行业的经济效益。