浅析智能完井技术及应用

鲁亿

摘要：石油一直以来都是一个国家的重要战略物资，也是我国目前主要的能源形式之一，对促进我国经济快速发展起到极其重要的作用。但是在目前经济快速发展以及石油需求量不断增加的形势下，由于石油属于不可再生资源，所以需要在不断增加石油开采量来满足人们日益增长的石油能源需求的同时，也应该通过相应的开采技术控制来降低对石油的浪费以及开采成本。这就需要在采油工程的开端以及钻井工程中对完井技术进行合理利用。

关键词：智能完井技术;应用

引言

智能完井技术能够实现油气开采过程进行监测，分析优化井下各项参数，快速了解油藏状态，提高国内油气开采质量和开采效率。本文阐述了智能完井技术的研究背景，详细说明了智能完井技术的内容以及智能完井系统的组成，包括井下生产流体控制系统、井下动态监测及信息传输系统和地面远程操控系统。结合现场应用情况，表明智能完井技术具有明显优势，为以后国内应用智能完井技术具有一定参考价值。

一、智能完井技术及特点

近年来，我国经济快速发展，石油需求量日益增多，对提高石油采收率、保持油田高产稳产提出了更高的要求。为了提高油藏采收率，增大单井产量，同时考虑到开发成本，大位移井、水平井等技术在油田开发中得到广泛应用。但我国多为非均质低渗油藏，储层构造复杂、裂缝发育，目前常规的完井技术无法实现井下生产状态的实时监测和控制，最佳开采效果较难实现，因此智能完井技术越来越受国内外石油企业的关注。

智能完井技术是一种将机电一体化与完井技术有机结合的现代化完井技术，利用传感器对井下生产状态进行有关检测，实时采集和监测井下参数，观察油井生产状况，通过流量控制阀等对井下进行远程操控，对油层实施作业，并对采集的参数数据进行分析，模拟井下状态，并制定出最佳的开采方案，实时调整油井产量。智能完井就是在井中安装了可获得井下油气生产信息的传感器、数据传输系统和控制设备，并可在地面进行数据收集和决策分析的完井技术。

现在，智能完井技术可以提供连续监测井下动态，适用于海底油井、高度非均质油藏井、深水井、多分支井等。它集井下监测、层段流体控制和智能油藏管理为一体，既可改善油藏管理又能节省物理修井时间。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的。其实质是油藏监测和控制技术，控制气、水和油窜。

二、智能完井技术优越性

与常规完井相比，智能完井技术通过把各种传感器长期放置在井下，可以对井下的各特性参数进行实时动态监测，既可以准确判断井下的各种情况，又能避免诸多的生产测试，减少对生产的干扰，节省测试费用。

其优越性主要表现在：

1、通过定性定量监测、开关各油层，调整层段流量，提高油田的最终采收率。

2、现代智能完井系统能够实时获得生产层井下信息实现实时监测功能。

3、智能完井系统能够在地面上识别流入控制阀的位置，有选择地开关某一油层，从而实现在不关井的情况下进行井身结构重配。便于管理，适用于偏远地区、海上或沙漠油田。

4、便于油藏管理。提供更广泛的监测资料、油藏信息。油藏信息的扩大使先进的油藏管理向着精确的流体前缘图解和油藏描述方向发展。更适用于油藏结构复杂、不确定性较高、需要录取资料多的井。

5、现代智能完井系统可通过减少作业时间与维修量、优选采油工艺、增加采收率来节约成本。

三、智能钻井技术的发展

智能井技术始于上世纪90年代，在石油工业提高油藏产能的大趋势下发展并商业化。智能完井系统从1997年投入应用以来，在国外发展迅猛。目前世界上主要有三种智能完井系统：光纤传感器的水力系统、全电子智能元件系统和电子永久井下参数测量仪水力系统。

四、智能完井主要组成

1、井下生产流体控制系统

井下流量控制装置是智能完井技术的核心装置，对井下生产流体隐形控制实现开采优化，主要分为流入控制装置、流入控制阀门和自动流入控制装置三类。流入控制装置作用是通过节流装置增加附加压差，以实现限制流体的流入，达到均衡水平井的流体流入或流出剖面，是一种固定式控制装置。流入控制阀门是实现流量控制的关键设备，一般与封隔器组合使用，对智能井进行合采或分流控制，是整个智能系统不可缺少的单元。自动流入控制装置相对于流入控制装置，添加了一个主动反馈环节，能够检测当流体流入后流体性质的改变状态，触发自动流入控制，解决流入控制装置无法调节的问题。

流量控制阀作为智能完井系统不可缺少的单元，也被称为滑套或层段控制阀，通过开启、关闭或节流油层，起到调节油层间的压力和流体流动状态的作用。流量控制阀的驱动方式分为液压、电力和电液混合三种方式，具有开关调节、多档位控制和无级变速三种类型。使用液压驱动式控制阀时存在液压管线数目多，分层数目有限等问题，导致现场施工作业难度较大;电力驱动式也存在电源供应问题，其工作寿命和测调效率也受到电源寿命影响，因此，电液混合驱动方式控制阀使用更加广泛。开关调节只具有开启和关闭两种功能，在工作环境更加复杂情况下，多采用多档位调节控制阀，具有六个以上的节流档位，甚至部分企业采用无级调节的流量控制阀，提高了系统的工作效率。

2、井下动态监测及信息传输系统

井下动态监测及信息传输系统主要由数据采集模块、数据传输与存儲模块构成，主要功能是通过井下传感器采集井下生产数据，并将采集的信息通过信号传输至地面控制器。

数据采集模块主要由各储层的永久性安装在井下的间隔分布于整个井筒的传感器组成，包括温度、压力、流量等传感器，通过这些传感器，可获得井下温度、压力、流量及流体组成等参数，即可实时调整油水井工作状态。目前井下温度压力流量传感器多采用电子传感器或光纤传感器，安装于传感器拖筒内。井下温度压力数据是油田开发中选择井下工具的重要依据，可用来判断吸水层位、油井水淹层位等生产问题;井下流量数据，可用于判断油井的生产状况，并与合理开采量对比，及时调整流量控制阀，实现油井的优化开采。

数据传输与存储模块主要包括通信数据线缆和控制管线，以及相关的线路保护装置，成为井下采集系统和地面控制系统的纽带，具有安全可靠的传输性能，保证数据的准确性、可靠性和安全性。通信数据线缆是将井下采集的各项数据传输到地面，如专用双绞线、电缆、光缆等。控制管线的作用是实现井下各层段的流量控制，如液压式流量控制阀需安装液压控制管线。基于井下恶劣的环境条件，还需考虑线缆的耐高温性和耐高压性，为保证管线和线缆在下入和使用过程中不受损坏，通常将这些线缆封装在一起。存储模块是将采集到的井下数据进行格式转化，传输到地面上位机进行存储。

3、地面远程操控系统

地面远程操控系统包括智能优化采集分析监测软件、中央控制器（计算机）、电气控制柜及液压站。该系统中智能优化分析监测软件对井下环境参数和流体动态进行综合分析，由中央控制器向液压站、电气控制柜发出指令，通过信号传输系统，将控制信号下达至井下不同油层流量控制阀，进行流量控制，改变流体动态，实现分层优化开采，提高油气采收率。

智能完井技术是一项先进的油藏、油井生产管理技术，该技术所具有的实时监测，分析决策，遥控控制等优势，可以解决油气生产中的很多问题，达到降低开发成本，减少修井时间，优化生产。

结语

智能完井技术是一项先进的油藏、油井生产管理技术，该技术所具有的实时监测，分析决策，遥控控制等优势，可以解决油气生产中的很多问题，达到降低开发成本，减少修井时间，优化生产，但从现场应用来看，我国国内的智能完井技术还没有达到国际领先水平，还有很大的上升空间，所以还需加大国内外先进智能完井监测优化技术的学习研究，提高国内油气开采质量和开采效率，实现价值最大化。

参考文献

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[2]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）

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