智能完井技术新进展
智能完井的发展现状和趋势
智能完井的发展现状和趋势曲从锋 王兆会 袁进平(中国石油集团钻井工程技术研究院)摘要 近几年,智能完井技术发展迅速,因其在优化生产效率和油气采收率方面的巨大潜能,国内外学者都对其加大了研发的力度。
现今国外提出的智能完井技术可以不关井调整生产层位、多层合采控制水气锥进,实现分层开采、分井眼开采,控制不同层位或不同井眼的开采速度,提高水平井/分支井开采的整体效益。
目前,国外拥有智能完井技术的公司主要有W ellDynam ics 公司、Baker 石油工具公司、Schlumberg er 公司、Weathford 公司、BJ Ser vice 公司等;主要智能完井系统有:RM C 、InForce 和InCharge 、SCSFS 等。
关键词 智能完井 分支井 井下控制阀 封隔器DOI:1013969/j.issn.1002-641X 12010171009项目来源:中国石油集团/十一五0科技攻关课题(编号2008A -2305)部分研究成果。
1 引言随着国内油气勘探开发的发展,沙漠、深海油气田越来越多,为有效开发这类油藏/油气田,水平井/分支井增多,储层也变得越来越复杂,采用常规的完井方式已不能满足这些井的要求。
另外,油田开发过程中同一口井不同层位或同一层位不同层段含水不同的情况很多,常规的完井技术无法调整生产层位,不能控制多层合采的水气锥进,开采效果差。
现在很多油田开采已进入高含水后期,油层性质差距大,常规完井技术因不能满足高含水井的正常生产要求而导致关井。
智能完井系统是带有井下传感器,并能实时采集有关数据的遥测与控制系统。
它可从地面实时地对单井多层段油、气生产或对多分支井中单分支井眼的油、气生产进行监测和控制。
智能完井系统减少了油井生产期间所需要的大量修井作业,从而使油层以较少的油井检修工作量而保持最高的采油水平,获得较高的油气采收率[1]。
智能完井代表了完井的发展方向,未来的数字化油气田即是以智能完井技术为基础。
控制自流注水的智能完井技术
控制自流注水的智能完井技术 编译:李庆(胜利石油管理局钻井工艺研究院)审校:王敏生(胜利石油管理局钻井工艺研究院) 摘要 自流注水是指流体从一个地层被引流到另一个地层,以保持油藏压力的一种技术。
该技术已在科威特应用了多年,油井通常要钻穿一个含水层和一个储油层,在条件合适和含水层压力较高的情况下,大量的水从含水层流至储油层。
在油藏开发后期,因不可控制的压力补充方式给油藏管理带来很多难题,而且随着油藏压力下降,含水层和油层之间的压差增大,射孔时,压降下降过快,流量过高,导致含水层碎屑基岩不稳定。
2007年初,科威特西部油田采用智能井工艺完成一口可控制自流注水井,提高了用自流注水工艺维持压力平衡的油藏管理能力。
本文介绍了科威特智能井在自流注水井中的安装原理、设计及数据分析。
关键词 自流注水 智能井 完井装置油藏管理 油田应用DOI:1013969/j.iss n.10022641X12010131011 科威特西部Minagish和Umm Gudair油田分别于1958年和1962年开发。
两个油田的初始产层均位于白垩系早期的Minagish Oolite地层。
该地层为欠饱和碳酸盐岩,由沉积在海洋浅滩上的多孔粒状灰岩和泥粒灰岩组成。
最初40年,Minagish Oolite储层靠一次采油、注气和弱水驱生产含水低甚至不含水的石油。
20世纪80年代初期,油藏压力下降,井底流压不足以维持较高的自喷产量,采用潜油电泵增产,但油藏压力急剧下降。
为解决该问题,增加产量,需要一种能够替换从油藏中采出的石油容量并保持油藏压力的方法。
Zubair地层为一个主要的含水砂岩层,硬度适中,渗透率1～3D(1D=1102μm2,与Minagish 地层相比,具有区域大、构造隆起、压力高等特点。
将Zubair地层中的水自流注入Minagish Oo2 lite储层的技术首次试用于Minagish油田,后来又在Umm Gudair油田的一个边缘油井进行了先导试验。
智能完井技术简介
智能完井技术简介罗美娥(大庆油田采油工程研究院)智能完井作为一项新型的完井技术,正在得到人们指出,本世纪,石油工业将广泛采用智能技术进行井下管理和维护,二十年后,人类将可能在室内管理油田。
智能完井也可称作是井下永久监测控制系统,这个系统不仅能够实现多层同采,而且能够单独开采其中的某一层。
11智能完井技术简介智能完井实际上是一种多功能的系统完井方式,它允许操作者通过远程操作的完井系统来监测、控制和生产原油,这种操作系统在不起出油管的情况下,仅需一台地面调制解调器和一台个人专用计算机就能随时重新配置井身结构,它还可以进行连续、实时的油层管理,采集实时的井下压力和温度等参数。
智能完井一般包括以下几部分: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、分析和反馈控制系统。
井下信息收集传感系统主要由多种传感器构成,其中多相流流量测量采用普通传感器;井下温度和压力的测量采用光纤传感器;井筒和油藏中流体的粘度、组分、相对密度的评估采用微电子传感器。
井下生产控制系统主要由电缆操作和水力操作两种。
其中最简单的是井下节流阀,它可以在油藏中调整各层段之间的产量,是最直接控制井下流量的工具。
智能井的节流器可以遥控操作,比原有完井方法有了很大提高。
过去由于工具的耐用性和高压等因素限制,使得液压控制占据了主导地位,目前斯伦贝谢公司已开发研制出全电子控制井下操作系统。
井下数据传输系统是连接井下工具与地面计算机的纽带,这种传输系统能将井下数据和控制信号,通过永久安装的井下电缆中专用的双铰线,在井下与地面间进行数据传输,传输的数据即使在有井下电潜泵存在的情况下,信号也不会受影响。
地面数据收集、分析和反馈系统包括一台计算机和分析数据用的软件包。
计算机用来收集和储存生产数据;分析数据的软件包帮助使用者对数据进行分析,有利于使用者做出最佳决策。
21智能完井的优点及适用条件作为一项新型的完井技术,智能完井与常规完井技术相比技术优势突出,主要表现在以下几个方面。
深水完井作业智能完井技术应用
深水完井作业智能完井技术应用摘要：近年来，随着新技术的不断发展，深水区石油的开采逐渐向深海发展，对完井技术的要求也逐渐提高，智能完井技术以其独有的优势在深水油田中的得到了广泛地应用。
智能完井技术进行了系统的梳理和介绍，并对其在深水完井作业中的应用进行了研究，以期能够更好地满足我国油气开发需求。
关键词：深水完井作业；智能完井；技术应用引言目前，在全球油气生产中，海上油气的产量比例正在迅速增长，同时，随着海洋石油不断被开采，海上勘探开发项目逐渐向深海转移。
深水完井技术是实现深水油气资源高效经济开发的重要保障，因此研究深水完井所具有的特点把握其发展趋势对于促进我国石油工业可持续发展增加油气产量保障能源安全具有重要意义。
1深水完井特点分析以及组成1.1特点分析与浅水及陆上油气田相比较，深水区域所用钻井装置费用昂贵，这种状况下要求工作团队应该合理安排工作，尽可能缩短工期，从而减少施工成本。
这也表明，使用的深水完井方法越简单，更有利于后续修井工作的开展。
海洋条件下气体水合物形成药物适当的温度压力调节，深水区达到这一调节，方可确保其稳定存在。
基于此，完井阶段对采油树进行安装时要采取恰当的措施，防止气体水合物对完井作业产生的影响。
如今，国际上常在放采油树前在井口头注入乙二醇及甲醇，避免水合物生成。
深海油气田完井步骤包含上、中、下完井、智能完井、合理安装采油树。
其中，最复杂的为智能及中部完井。
1.2智能完井系统的组成智能完井系统包括微电子集成控制系统、信息采集传输系统、电缆或者高效电池以及井下传感器。
智能完井系统。
地面设备主要由微机控制中心和数据采集与预处理系统组成，井下的智能仪器装置与地面设备之间通过有线电缆进行连接，同时利用电缆对井下仪器装置提供电源，维持系统长期正常运行。
各子系统之间通过数据接口联系，并通过其将信息传输到地面，以便技术人员汇总分析。
之后，指令经由信息传输系统送达井下指导开关套阀的开启。
井下传感器模块和控制模块是智能完井系统的核心，可长期置于井下工作，井下传感器检测井下各井段流入井内的流体特性，例如管内外压力、温度、流量等，监控油管、环空及地层的多种物理参数，通过高温高压智能元件信号处理及采集系统传输信号到地面数据采集系统，控制模块调控进入井眼内的流体，沟通产层与采油管柱，允许流体按照最佳的压力和流量进入。
自动化智能化钻井新技术的应用发展
自动化智能化钻井新技术的应用发展自动化智能化钻井是近年来在石油勘探开发领域迅速兴起的一项新技术，它借助计算机和传感器等设备实现对钻井作业的自动控制和智能化管理，大大提高了钻井作业的效率和安全性。
本文将从技术的应用发展角度进行分析。
一、自动化智能化钻井的发展背景为了满足人们对能源的需求，油田开发一直是石油行业的重要环节之一。
传统的钻井作业存在许多问题，例如作业效率低、安全风险高、人力资源浪费等。
为了解决这些问题，自动化智能化钻井技术应运而生。
二、自动化智能化钻井技术的应用领域自动化智能化钻井技术主要应用于以下几个方面：1. 钻井设备的自动控制：利用传感器和控制系统实现钻井设备的自动控制，提高钻井作业的效率和准确性。
自动调节钻杆上下力的力控系统和自动调节钻井液性能的液位控制系统等。
2. 钻井参数的实时监测：通过传感器和数据采集系统对钻井过程中的重要参数进行实时监测和分析，及时发现问题并作出调整。
钻井压力、旋转速度、钻头震动等。
3. 钻井过程的智能决策：通过人工智能算法和大数据分析技术对钻井过程进行智能化管理和优化决策。
根据地层情况和钻井参数，实时调整钻头的切削参数，提高钻井效率和节约能源。
三、自动化智能化钻井技术的发展趋势自动化智能化钻井技术随着计算机、传感器和网络通信等技术的不断发展而日益完善。
以下是其发展趋势的一些可能方向：1. 机器学习与智能优化：利用机器学习算法对大量的钻井数据进行训练，实现对钻井过程的优化与智能决策。
通过学习之后，系统能够根据实时的地层和作业条件做出最优的钻井参数调整。
2. 自动化设备的集成化：将传感器、计算机控制和数据处理等技术集成到一体化的设备中，将钻井作业的各个环节实现自动化控制，提高整个作业过程的一致性和效率。
3. 人机协同作业：将人的智慧和机器的计算能力相结合，实现人机协同作业。
在钻井过程中，机器负责重复性的工作，而人则负责决策和监控。
这种协同作业方式既发挥了机器的高效性，又保证了人的判断力和决策能力。
智能完井
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
最小化的综合成本和作业成本
Auto-GasLift
自动-气举
Controlled Water Dumpflood
可控制（水）的自流注水
井筒复杂流动与完井实验室
Wellbore Complex Flow and Completion Lab
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
井筒复杂流动与完井实验室
Wellbore Complex Flow and Completion Lab
四、智能井的应用
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
1. 控制流入，包括不希望的（地层）流出液流、控水 2. 分布式注入 3. 有控制的分采-合采 4. 自动气举 5. 自流注水 6. 组分（成份）组合（掺和，混合） 7. 井眼稳定 8. 复杂结构井科学生产管理 9. 避免井间干扰 10.陆地井、海上平台井、海底井口井都能有控地优化 管理、自动注水自动气举
2006
2012
2013
未来
改型 MRC 分支井段中 ICV 液流控制进程 无线式ICV 无限个ICD（形 状记忆多聚物） （过油管）
MRC ICD和膨胀封隔器 主眼中ICV
自适应ICD和可回收 的膨胀拍克
2003
2005
2011
2012
2013
未来
井筒复杂流动与完井实验室
Wellbore Complex Flow and Completion Lab
Wellbore Complex Flow and Completion Lab
三、智能完井的特点
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
国外钻井完井技术新进展
国外钻井完井技术新进展1 水平井钻井技术1.1 水平井应用的油藏和地区目前，水平井已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，如枯竭油藏、致密气藏、低渗油藏、边际油藏、高渗油藏等。
除了传统意义的水平钻井之外，近年来，水平井又有了许多新的应用：•水平井作为注入井，提高产量•分支水平井开采多个产层•开采老油田剩余油•多目标开发产层•开采气藏或疏松砂岩油藏•水平井资料用于油藏描述•薄层油藏、注水剖面修正、持续增产1.2 水平井的效益近年来，水平井钻井成本已降至直井的1.5~2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，而水平井的产量是直井的4~8倍。
1.3 国外水平井钻井技术指标•水平井最大水平段达6118m；•水平井最大垂深6062m；•水平井最大单井进尺10172m；•双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m（该井垂深1389.9m）；•多分支水平井总水平段长度达到11342m。
1.4 国外水平井钻井新技术1.4.1国外水平井钻井技术正在向集成系统发展以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。
兰德马克图形公司开发出一种名为决策空间（DecisionSpace™）的新一代定向井设计软件包，可显著降低油田开发中井眼轨迹的设计周期。
这个集成软件包由三部分组成：资产设计师（Asset- Planner™）、轨迹跟踪设计师（TracPlanner™）和精确定位（PrecisionTarget™）。
利用该软件包，可以迅速地为新老油田开发方案提供多井平台下的油田开发井眼轨迹设计方案，借助先进的井眼轨迹设计技术和工作流程技术缩短井眼轨迹设计周期。
“资产设计师”可以根据储层模型自动生成储层靶区目标。
应用该软件在储层模型内对储层特性进行筛选，从而产生储层油藏目标，使用者可以根据自己的泄油要求优化现场设计。
“轨迹跟踪设计师”可以快速有效地以人机对话的方式建立并显示多种勘探或油田开发方案，在详细的计划实施前，就可以得到可靠的估计。
浅析完井新技术的创新应用方案
浅析完井新技术的创新应用方案为了适应现阶段经济发展的要求，进行完井新技术的应用是必要的，这需要进行封堵模块、射孔模块、完井测试模块、一体化管柱模块等的协调，进行原有射孔联作管柱技术的优化，进行裸眼旁通模块的应用，确保其整体作业步骤的优化，实现整体作业施工成本的控制，进行后期施工风险的降低，这种管柱结构实现了对油管、液压封隔器、特殊堵头、油管挂等的应用。
标签：完井技术；可捞式封堵管柱；油管堵塞器；技术创新1 智能完井技术概念及发展前景（1）智能完井技术需要进行井下完井管柱的应用，需要进行自动控制仪器、传感器组件等的安装，整体来看，智能完井系统具备良好的信息采集功能、信息传输功能，其能够进行井下生产状态、油藏状态等的分析，具备良好的完井管柱数据分析及管理能力，通过对远程控制方法的应用，进行油藏动态及生产动态的有效性控制。
在实践模块中，完井技术需要进行控制阀及传感器的使用，进行一井多用模式的应用，实现同采同注模式的应用，这需要进行地面遥控方式的应用，进行单井多层模式、多分支选择性生产模式的开展，进行不同层流动状况的分析，避免出现串流状况，实现监测模块、采集模块等的实时性检测，进行井下数据的及时型反馈，实现生产工作模块的优化，保障油藏经营模块及生产管理模块的协调，实现工程整体采收率的增强。
在工程实践模块，完井系统主要由以下部分构成，分别是井下生产流体控制模块、井下信息采集传感模块、井下数据传输模块、连通系统模块、反馈系统模块、地面数据采集模块等。
在这个环节中，多种传感器构成了井下信息采集传感系统，水力操作模式及电缆操作模式是井下生产流体控制系统的重要组成部分，完井系统的工作核心为井下传感器工作模块及控制模块。
在井下数据传输模块中，其需要实现地面计算机与井下工具的连接，这需要进行井下电缆双绞线的使用，满足地面数据采集的工作要求，通过对分析系统、反馈系统等的应用，进行各种数据信息的处理。
（2）实践证明，通过对完井系统的应用，有利于满足油藏工作及油田工作的要求，通过对智能完井技术方案的完善，有利于满足现阶段跨井通信工作的要求，比如進行传感器监测模式的应用，做好深水复杂油井的相关工作，满足陆上油藏或者浅水油藏的工作要求。
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• 我国现在还没有真正意义上的智能完井。在认识上似乎 也不准确。例如，刚出版的2011年第2期石油钻探技术 杂志，“胜利油田智能完井技术研究新进展”一文，主要 讲了研制（套管、筛管）管外封隔器进行分段完井及其 数据采集、处理技术。我国09年在塔里木应用外国滑 套投球技术进行了6段分段压裂，2010年华北油田为长 庆油田用国产投球滑套进行了10段分段压裂等（下页
SMART WELL COMPLETIONS
智能井完井技术新进展
张绍槐2010-12
智能完井适用范围：
* 适用于多类油气藏，在低渗油藏尤其（或者说仍 能）有效（或者说更需要智能完井）； *广泛用于H-LH-ML(TAML5-6)-MRC井； *新区首选； *老区老井改造（侧钻成水平井、分支井等等），能 利用低产井、停产井、躺倒井、高含水井等改造后再 完井，恢复和提高产能，收到起死回生（焕发青春） 之效；
据JPT 2011一月号报道，哈里伯顿公司已为全球服务装置了 500多口 智能井，见下图。加上其它公司的服务全球约近千口井。在这方面 沙特领跑于全球，2007年99口，2008年总结100口智能井------
简述完井的几个名词的概念
• 几个完井名词及其概念： Completion(conventional)—（常规-现代）完井（现代完井工程）； TAML(Technology Advancement Multi Laterals) 分级体系，1-6、 6a级；（1998年阿布丁会议制定，2002年修订，见下图）； Smart completion—智能完井，井下安装永久型温度压力流量等传 感器、地面可控井下阀门、封隔器、液流测控装置、井下通讯系统--，使该井作业者不需物理干预就能遥测遥控和远程优化生产的先进完 井方法；智能完井应为6级至少5级，具有很好的“三性”（机械力学整 体性、整体水力密封性、管柱重入性与选择出入性）；智能完井后的 井才是智能油气井；
• 完井是钻井与采油的结合工程。由于完井工程越来越重要， 特别是复杂井、深井、海洋井，在一口井的成本中佔50%以 上；为了保证完井质量很多公司规定完井成本为50%，只能 多不能少；完井方案由（地质）开发采油与钻井部门共同研 究设计，钻井完井部门负责施工；我国还没有认识到！
• 传统完井是简单完井（裸眼完井、下套管打水泥套管完井 等）主要用于浅井-中深井多数是直井；后来发展了尾管完 井、衬管完井、筛管完井、防砂完井等等；近年兴起的智能 完井目前主要用于复杂地质条件、复杂结构井、海洋井（特 别是海底井口井）、陆地井的应用越来越多，其发展前景与 使用范围不断扩大；
SMART （INTELLIGENT） WELL
COMPLETIONS
智能完井技术新进展
主要内容：
• 背景 • 为什么要智能完井 • 怎样建立智能井 • 主要部件和工况 • 智能完井的未来 • 智能完井的挑战 • 总结与建议
• 背景-概论：
• 国际业界早已把钻井完井（Drilling & Completion）合并为 一个部门、学科与论坛、栏目；
Re-completion—再完井，对某井再次完井的一系 列（或部分）作业，如拆装井口、取出井下管柱 及附件、重新再下管柱及附件、注水泥、射孔--直至重新安装井口和采油树等；
De-completion—拆装井口、取出井下（全部或部 分）管柱及附件，以便下一步进行选择性井下作 业（可暂译为拆装完井、选择性完井，国内通指 修井井下作业）；
智能井的应用
1. 控制流入，包括不希望的（地层）流出液流、控水 2. 分布式注入 3. 有控制的分采-合采 4. 自动气举 5. 自流注水 6. 组分（成份）组合（掺和，混合） 7. 井眼稳定 8. 复杂结构井科学生产管理 9. 避免井间干扰 10.陆地井、海上平台井、海底井口井都能有控地优化
管理、自动注水自动气举
井下分岔装置是6级分支井完井系统的主要装置孩装置由一个244.5mm 的套管头和两个177.8mm的分支构成，呈反“Y”形。较长的177．8mm分支 套管由韧性金属制成并环绕着第二根较短的177.8mm分支套管成型。因此在 整个接合段上，装置的有效外径不超过304.8mm，可以通过339.7mm套管 或311.1mm的裸眼井段。图2是地面预成型的6级分支井井下分岔装置。
什么是（一口）智能井？
一口智能油（气）井 使作业者能够遥控并控制油井 （流体）流动或注入井下，在 该油藏不需人工（物理）干预 即可使得油井产量和油藏管理 过程实现最优化。
智能井主要功能： 任何一口装置了某些装置而能使作业者不需物理干预 （不必进行各项采油修理工作）就能： 1.遥测：在油藏条件下液流在油井中流动或注入； 2.遥控：在油藏选择性层段（层间封隔层段）遥控油井 液流流动或注入； 3.最优化：碳氢化合物生产和油藏管理方法允许的WELLPACKER
压
完
井
一
体
化
管
柱
挑战
较低的开发成本和最大的油藏采收 率是当今能源公司最大的挑战！
智能完井的井才是智能井！智能井新领域：
1.主油藏开采到期了（成熟油藏） 2.产油递减（衰竭） 3.储量置换-回复（保持不递减）更困难 4.需要更好的储量采收率 5.更加复杂的油藏 6.更为复杂和采收机理——二采，三采 7.增加资产成本和作业成本 8.挑战性地区/环境（领域）
续前页
• 液流监测 ——永久型传感器（温度、压力、流量、流体流动，等等），特别 是永久型井底多相流量计；
• 液流控制 ——装置（元部件）：地面控制的井下阀门，（液体）流入（井 内）的控制装置（ICD主要指控砂筛管，也指ICV）等等；
• 液流最优化 ——由传感器采集到的信息输入分析机，帮助决策，给液流控制装 置以指令，从而调控液流流动方向、流量、作用。
图），我国起步了但距真正智能完井有很大距离。智
能完井和智能井的主要目标是最大限度提高产
量和采收率，不只是解决一、两个单一问题！
国内现在只能用投球滑套式工具分段压裂（塔里木用哈里伯顿技术服务）
膨胀式尾管悬挂器（VersaFlexTM）+ 5只遇油膨胀封隔器（SWELLPACKER）+ 6 只增产压裂滑套（Delta Slim Sleeve），将水平段分成六段：