国内外智能完井工艺技术

1、国内外智能完井技术国内外智能完井技术胜利油田分公司采油工艺研究院 2013年6月 一般认为，智能是指个体对客观事物进行合理分析，一般认为，智能是指个体对客观事物进行合理分析，判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。力。 智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力。力。这一理论在这一理论在人工智能人工智能的发展史中有着重要的影响，的发展史中有着重要的影响，知知识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的识工程、专家系统等都是在这一理论的影响下发展起来的。 数学数学逻辑智能

2、逻辑智能 是指有效地测量、计算、推理、归纳、分类、反馈，并是指有效地测量、计算、推理、归纳、分类、反馈，并进行复杂数学运算的能力。这项智能包括对逻辑的方式和进行复杂数学运算的能力。这项智能包括对逻辑的方式和关系，陈述和主张，功能及其他相关的关系，陈述和主张，功能及其他相关的抽象概念抽象概念的敏感性。的敏感性。提提 纲纲一、一、常规分注工艺技术简介与存在问题常规分注工艺技术简介与存在问题 二、常规完井工艺技术二、常规完井工艺技术概况概况三、智能完井工艺技术三、智能完井工艺技术 四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展五、国内注水井智能完井技术

3、研究进展外排环境外排环境低渗透层：强化注水低渗透层：强化注水高渗透层：停产停注高渗透层：停产停注中渗透层：控制注水和采出压差中渗透层：控制注水和采出压差采出液油水分离油水水质净化除油、除悬浮物水质稳定防腐、防垢、杀菌注水站 分层注水的实质分层注水的实质是是在注入井中下入封在注入井中下入封隔器，分隔各油层，隔器，分隔各油层，加强对中、低渗透加强对中、低渗透油层的注入量，而油层的注入量，而对高渗透层的注入对高渗透层的注入量进行控制，防止量进行控制，防止注入水的单层突进注入水的单层突进现象，实现均匀推现象，实现均匀推进，提高油田的采进，提高油田的采收率收率中国石油化工集团公司企业标准（中国石油化工集

4、团公司企业标准（Q/SH 0183Q/SH 018320082008）从目前来看，注水工作主要表现在粗放型从目前来看，注水工作主要表现在粗放型管理上，特别是在数据录取和安全监控方管理上，特别是在数据录取和安全监控方面。面。一方面，注水井生产参数数据由人工录取，一方面，注水井生产参数数据由人工录取，由于读数受人为因素、使用仪器等方面影由于读数受人为因素、使用仪器等方面影响，误差较大；响，误差较大；另一方面，注水井安全生产监控工作较差，另一方面，注水井安全生产监控工作较差，一般靠人工监控，监控工作与实现安全生一般靠人工监控，监控工作与实现安全生产仍有很大差距。产仍有很大差距。由于目前数据录取执行由

5、于目前数据录取执行24小时录取小时录取1次标准次标准，水井生产异常时，异常数据无法录取，由水井生产异常时，异常数据无法录取，由于无法及时监控导致水井停井或其它无法于无法及时监控导致水井停井或其它无法正常生产的情况。正常生产的情况。另外由于受注水泵压力波动或干线原因，另外由于受注水泵压力波动或干线原因，注水量波动大，注入水倒流引起地层出砂注水量波动大，注入水倒流引起地层出砂现象时有发生。现象时有发生。分注最重要的资料：注水指示曲线分注最重要的资料：注水指示曲线 注水指示曲线包括注水指示曲线包括全井注水指示曲线全井注水指示曲线和和分层注水指示曲线分层注水指示曲线两种。两种。 全井指示曲线就是井下各

6、注水层段在同时吸水时，注水压力和全井吸全井指示曲线就是井下各注水层段在同时吸水时，注水压力和全井吸水量之间的关系曲线。水量之间的关系曲线。 分层注水指示曲线是注水层段注入压力和层段注入量之间的关系曲线。分层注水指示曲线是注水层段注入压力和层段注入量之间的关系曲线。真实（或有效）注水指示曲线只与地层吸水能力有关，在直线上取两点可真实（或有效）注水指示曲线只与地层吸水能力有关，在直线上取两点可以求得以求得地层吸水指数地层吸水指数。1212PPQQK（5） Q2 Q1 P2 P1P（MPa） 注水指示曲线注水指示曲线注水指示曲线注水指示曲线全井全井注水层注水层1 1注水层注水层2 2技术组成：技术组

7、成： 井口防喷器、井口防喷器、 电磁流量计电磁流量计超声波流量计超声波流量计1 1、分注井测试技术、分注井测试技术 2 2、分注井验封工艺技术、分注井验封工艺技术 都是瞬时参数，对于累积和实时数据都是瞬时参数，对于累积和实时数据都无法获取，对于层段合格率采用一个都无法获取，对于层段合格率采用一个瞬时数据我认为是不合理的。瞬时数据我认为是不合理的。中国石油化工集团公司企业标准中国石油化工集团公司企业标准（Q/SH 0183Q/SH 018320082008）提提 纲纲一、一、常规分注工艺技术简介与存在问题常规分注工艺技术简介与存在问题 二、常规完井工艺技术二、常规完井工艺技术概况概况三、智能完井

8、工艺技术三、智能完井工艺技术 四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展五、国内注水井智能完井技术研究进展 完井：完井：顾名思义指的是油气井完成，即顾名思义指的是油气井完成，即根据油气层的地根据油气层的地址特征和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气址特征和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理联通渠道或连通方式井井筒之间的合理联通渠道或连通方式。 不同的连通渠道就构成了不同的完井方法。只有不同的连通渠道就构成了不同的完井方法。只有根据油根据油气藏类型和油气层特性并考虑开发开采的技术要求去选择气藏类型和油气层特性并考虑

9、开发开采的技术要求去选择合理合理的完井方法才能有效地开发油气田、延长油气井寿命、的完井方法才能有效地开发油气田、延长油气井寿命、提高采收率、提高油田的的总体开发效益。提高采收率、提高油田的的总体开发效益。合理完井方式方法的基本要求1、油气层和井筒之间应保持最佳的连同条件、油气层所受的损害最小2、油气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积、油气入井阻力最小3、应能有效地封隔油气水层，防止气窜和水窜，防止层间的相互干扰4、应能有效地防止油层出砂、井壁垮塌、确保油井长期生产5、应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层措施以及便于人工举升和井下作业等条件6、稠油油藏要能达到热采：蒸汽吞吐和蒸汽驱的

10、要求7、油田开发后期具备侧钻定向井和水平井的条件8、施工工艺尽可能简便成本尽可能低 目前还发展了：水平井压裂完井、水平井分段压裂完井、压裂防砂完井等。完井方式的分类完井方式的分类 以上这些都是简单的完井，而近十几年兴起的智能完井才是最先进的，以上这些都是简单的完井，而近十几年兴起的智能完井才是最先进的，可以适用于复杂地质条件、复杂结构井、海洋井特别是海底井口井，陆地井可以适用于复杂地质条件、复杂结构井、海洋井特别是海底井口井，陆地井的应用也越来越多，发展前景不断扩大。的应用也越来越多，发展前景不断扩大。 完井是钻井工程和采油工程的结合。到目前为完井是钻井工程和采油工程的结合。到目前为止，我国还

11、没有认识到这个问题。还是狭义的指止，我国还没有认识到这个问题。还是狭义的指钻井完井，而应该把采油拿进来。钻井完井，而应该把采油拿进来。 目前看来完井工程越来越重要，特别是复杂目前看来完井工程越来越重要，特别是复杂结构井、深井、海洋井。在一口井的总成本中完结构井、深井、海洋井。在一口井的总成本中完井占到井占到50%50%以上；为了保证质量国外很多开发公司以上；为了保证质量国外很多开发公司都规定完井占到都规定完井占到50%50%以上，而且只能多不能少，完以上，而且只能多不能少，完井方案由地质开发采油钻井等部门共同研究设计。井方案由地质开发采油钻井等部门共同研究设计。提提 纲纲一、一、常规分注工艺技

12、术简介与存在问题常规分注工艺技术简介与存在问题 二、常规完井工艺技术二、常规完井工艺技术概况概况三、智能完井工艺技术三、智能完井工艺技术四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展五、国内注水井智能完井技术研究进展 2O 2O世纪世纪8O8O年代，国外部分油田开始对采油树和油嘴附近的年代，国外部分油田开始对采油树和油嘴附近的地面传感器进行远程控制，对地下安全阀进行远程液压控制，地面传感器进行远程控制，对地下安全阀进行远程液压控制，对采油树阀门进行液压或电、液组合控制，可以进行初级的智对采油树阀门进行液压或电、液组合控制，可以进行初级的智能化管理

13、。但是还没有完全提出智能完井的概念。能化管理。但是还没有完全提出智能完井的概念。 2O2O世纪世纪 9090年代，随着各种永久性置入传感器可靠性的提高年代，随着各种永久性置入传感器可靠性的提高以及计算机技术的快速发展，以及计算机技术的快速发展， 国外提出了无须实施修井作业国外提出了无须实施修井作业的新技术的新技术智能井技术。该技术将油藏动态实时监测与实时控智能井技术。该技术将油藏动态实时监测与实时控制结合在一起，实现了井下压力、温度测量和流量控制，智能制结合在一起，实现了井下压力、温度测量和流量控制，智能完井技术的发展迈上了新台阶。真正有了智能完井技术。为提完井技术的发展迈上了新台阶。真正有了

14、智能完井技术。为提高油藏经营管理水平提供了一条崭新的途径。高油藏经营管理水平提供了一条崭新的途径。 1 1、智能完井系统的由来、智能完井系统的由来1 1、智能完井系统的由来、智能完井系统的由来智能完井系统智能完井系统是一个实时注采管是一个实时注采管理网络理网络，在井中安装可获得井下油在井中安装可获得井下油气生产信息的永久性传感器，实时气生产信息的永久性传感器，实时采集井下压力、温度、流量等参数，采集井下压力、温度、流量等参数，通过通过数据传输系统和控制设备，在数据传输系统和控制设备，在地面进行数据收集和决策分析，形地面进行数据收集和决策分析，形成油藏管理决策信息，并通过控制成油藏管理决策信息，

15、并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生系统实时反馈到井下对油层进行生产、注气、注水遥控、提高油井生产、注气、注水遥控、提高油井生产状态的产状态的生产系统生产系统。通过智能井可。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的以进行远程控制，达到优化产能的目的目的BakerHughes公司公司 InForce系统系统2 2、智能完井系统的定义、智能完井系统的定义有多个定义有多个定义智能完井系统定义智能完井系统定义 具有采集、传输及分析井眼生产数据、油藏数据和具有采集、传输及分析井眼生产数据、油藏数据和完井综合数据能力，以远程控制方式改善油藏动态完井综合数据能力，以远程控制方式改善油藏动态和生产动态的

16、和生产动态的控制系统控制系统。2 2、智能完井系统的定义、智能完井系统的定义 一口智能井使作业者能够遥控油一口智能井使作业者能够遥控油井（流体）流动或注入井下，在该油井（流体）流动或注入井下，在该油藏不需要人工（或物理）干预的情况藏不需要人工（或物理）干预的情况下，即可实现油气井产量和油藏管理下，即可实现油气井产量和油藏管理过程最优化。过程最优化。BakerHughes公司公司 InForce系统系统2 2、智能完井系统的定义、智能完井系统的定义井下永久性传感器井下永久性传感器实时采集压力、温度、流量实时采集压力、温度、流量自动反馈和遥控自动反馈和遥控注采管理网络注采管理网络数据收集和决策分析

17、数据收集和决策分析定义的核心？定义的核心？3 3、为什么要实施智能完井技术、为什么要实施智能完井技术多层系油藏、非均质多层系油藏、非均质 各层压力流量不同分层系开采，一套各层压力流量不同分层系开采，一套层系一套井网、钻井成本高。层系一套井网、钻井成本高。如果采用一套井如果采用一套井网就需要分层注网就需要分层注水、分层采油，水、分层采油，需要控制产量和需要控制产量和注水量。注水量。低渗透层：强化注水低渗透层：强化注水高渗透层：停产停注高渗透层：停产停注中渗透层：控制注水和采出压差中渗透层：控制注水和采出压差3 3、为什么要实施智能完井技术、为什么要实施智能完井技术胜利是多层系油藏、非均质胜利是多

18、层系油藏、非均质多套层系共同开采开采多套层系共同开采开采 分层注水、分层采油分层注水、分层采油整装、复杂断块、海上油藏层数较整装、复杂断块、海上油藏层数较多，有必要细分开发层系多，有必要细分开发层系辛辛47-14-47-14-辛辛47-347-3井南北向油藏剖面图井南北向油藏剖面图面积：面积：1.1km1.1km2 2储量：储量：693693万吨万吨含水：含水：93.6%93.6%；采收率：采收率：38.738.7采出程度：采出程度：33.7%33.7%含油小层含油小层8989个个含油井段含油井段638m638m3 3、为什么要实施智能完井技术、为什么要实施智能完井技术4 4、智能完井技术研发

19、公司、智能完井技术研发公司 BakerHughes研制了石油行业第一套高级智能完井系统。INCHARGE智能完井系统。 SIB.研制了第一套全智能电控完井系统于2008年8月在WYTCH-FARM应用，当老井眼出水时，老井眼的两个分支井眼进行控制，从而有效回复产能。另外还在北海安装了可回收的流量控制器 ABB和Roxar等几家公司都开发了对井下进行监控的智能完井技术。 Weatherford公司光纤控制技术 森萨(Sensa)技术是把一根连续光纤下入液力控制管线，从而可以提供全井的温度剖面。 智能完井系统从1997年投入应用以来，在国外得到了迅猛的发展。据不完全统计，截止到2006年已安装或部

20、分安装智能井系统的油气井已超过1000口。4 4、智能完井技术研发公司、智能完井技术研发公司 WellDynamics公司在智能完井技术市场上处于领先地位。该公司公司在智能完井技术市场上处于领先地位。该公司是是Halliburton能源公司和能源公司和Shell石油公司合资成立的风险投资公司。该石油公司合资成立的风险投资公司。该公司为油田提供世界顶级的油藏监测和控制技术。公司为油田提供世界顶级的油藏监测和控制技术。 到目前为止，到目前为止，WellDynamics在世界智能井安装市场上的份额占到了在世界智能井安装市场上的份额占到了60%，包括，包括200套套SmartWell系统和系统和372

21、套监测系统，安装范围涉及深海、套监测系统，安装范围涉及深海、墨西哥湾水下油井以及中东陆上油井。墨西哥湾水下油井以及中东陆上油井。 2001年以来截止到年以来截止到2006年年2月月6日的智能井安装统计情况。日的智能井安装统计情况。系统系统 井数井数 层段数层段数 生产井生产井 注入井注入井 SCRAMS 2989227数字液压系统数字液压系统1549150直接液压系统直接液压系型微型/小型液压系统小型液压系统2235202总计总计20044817425液压促动，可控液压促动，可控制制1 13 3层，每层一根层，每层一根1/4in1/4in控制线再加另外控制线再加另外一

22、根控制线，开关一根控制线，开关控制。控制。InForceInForce系统系统BakerHughes公司公司系统实现全电子化系统实现全电子化, ,采用电采用电力和控制阀及无级调节阀门。力和控制阀及无级调节阀门。 穿越封隔器和井口的穿越封隔器和井口的控制线是单根。可控制一口控制线是单根。可控制一口井内最多井内最多1212层；一套地面控层；一套地面控制系统可监控制系统可监控1212口井。口井。 对现有水下采油树做对现有水下采油树做很小的改进或根本不要改进，很小的改进或根本不要改进，就可以用。就可以用。 InChargeInCharge系统系统BakerHughes公司公司InChargeInCha

23、rge系统系统7in.7in.3 1/2in.3 1/2in.9 5/8in.9 5/8in.5 1/2in.5 1/2in.最大耐温最大耐温125125125125最大耐压最大耐压7500/10000psi7500/10000psi6300psi6300psi最小内径最小内径IDID69.85mm/71.42mm69.85mm/71.42mm69.85mm/71.42mm69.85mm/71.42mm层数层数12121212地面控制线数量地面控制线数量1 11 1材料材料1313CrCr，因康镍合金，因康镍合金718718，414041401313CrCr，因康镍合金，因康镍合金718718

24、，41404140最大启动力最大启动力6000lb6000lb10000lb10000lbBakerHughes公司公司 也可被机械关开也可被机械关开 非弹性元件的密封方式非弹性元件的密封方式 大的流入面积大的流入面积 减少减少了液压控制管线数量了液压控制管线数量 可以可以最多控制最多控制4个个ROSS 可以用于座封封隔器可以用于座封封隔器 采用球形关闭阀设计采用球形关闭阀设计 液压液压控制或者机械关开控制或者机械关开远程远程操控滑套操控滑套ROSS 完井隔离阀完井隔离阀 CIV液压液压控制调整分配装置控制调整分配装置HCAUWeatherfordWeatherford公司公司控制系统采用液压

25、控制技术，简单可靠控制系统采用液压控制技术，简单可靠5、智能完井系统关键技术智能完井系统关键技术智能完井系统关键技术：井下生产流体控制系统及技术井下生产流体控制系统及技术井下信息采集传感系统及技术井下信息采集传感系统及技术井下数据传输及连通系统井下数据传输及连通系统地面数据采集、分析和反馈系统地面数据采集、分析和反馈系统BakerHughes公司公司 InForce系统系统5、智能完井系统关键技术主控主控管线管线 (开启开启)副控管副控管线线 (关闭关闭)成对的控成对的控制管线制管线外接口外接口ROSS #1ROSS #2ROSS #3 层段控制阀层段控制阀是智能完井中的关键工具，达到是智能完

26、井中的关键工具，达到优化流量等目的。主要有开关类和节流类优化流量等目的。主要有开关类和节流类。主要用途：主要用途：节流一个或多个储层，调整储层间节流一个或多个储层，调整储层间 的压力、流体流速流量的压力、流体流速流量（节流类）（节流类） 关闭、开启一个或多个储层关闭、开启一个或多个储层（开关类）（开关类）1 1）井下生产流体控制系统及技术）井下生产流体控制系统及技术右图是由液压控制调整分右图是由液压控制调整分配装置配装置HCAUHCAU控制的控制的多个远多个远程操控层段控制阀（程操控层段控制阀（ROSSROSS）减少液压控制管线数量减少液压控制管线数量 。主要包括：主要包括：层段控制阀层段控制

27、阀和和封隔器封隔器WeatherfordWeatherford公司公司进油口传压管内管 液控滑套结构示意图液控滑套结构示意图图2 液控滑 套 结 构示意图3% 打开6% 打开9% 打开12% 打开15% 打开20% 打开100% 打开 油嘴式液控滑套轨道示意图油嘴式液控滑套轨道示意图液压式智能完井系统核心工具液压式智能完井系统核心工具液控滑套、油嘴式滑套液控滑套、油嘴式滑套 原始状态时，内管处于短轨道的上死点，液控滑套内管上的进油口与外管的进油口不连通。工具下井后，通过操作液控箱，压力经传压管传递到内管，在启动压差的作用下，内管向下移动到轨道的下死点，内管上的进油口与外管的进油口仍不连通，卸压

28、，内管在弹簧力的作用下回到长轨道的上死点，内管上的进油口与外管的进油口连通，井内的流体进入滑套。再次打压，滑套会关闭。 油嘴式液控滑套轨道示意图见图其他油嘴式液控滑套轨道示意图见图其他结构与标准液控滑套结构相同。结构与标准液控滑套结构相同。 由由图中可以看出，油嘴式液控滑套调节图中可以看出，油嘴式液控滑套调节流量的量值共有流量的量值共有7级。级。液压式智能完井系统核心工具液压式智能完井系统核心工具液控滑套、油嘴式滑套液控滑套、油嘴式滑套 该井主井眼尺寸为该井主井眼尺寸为95/8，两分支井眼尺寸为，两分支井眼尺寸为81/2，2003年年3月，在该井上月，在该井上首次成功地配套应用了分支井首次成功

29、地配套应用了分支井3级完井与级完井与Inforce完井系统。如图所示，上分支的完井系统。如图所示，上分支的液体通过管柱直接进入主井眼套管中，下分支的液体则经过管柱和液控滑套进液体通过管柱直接进入主井眼套管中，下分支的液体则经过管柱和液控滑套进入主井眼套管，与上分支的液体混合后，由电潜泵泵送到地面。若下分支见水，入主井眼套管，与上分支的液体混合后，由电潜泵泵送到地面。若下分支见水，可通过地面加液压，关闭液控滑套，只生产上分支。需要时，再通过地面设备可通过地面加液压，关闭液控滑套，只生产上分支。需要时，再通过地面设备打开液控滑套。打开液控滑套。 智能完井管柱在智能完井管柱在Oman 现场应用管现场

30、应用管柱示意图柱示意图阿曼阿曼Mukhaizna油田利用分支井油田利用分支井技术开发砂岩稠技术开发砂岩稠油油藏。油油藏。无级可调层段控制阀无级可调层段控制阀 (IV-ICV)(IV-ICV) ICVICV装有多位置流量微调装置可调装有多位置流量微调装置可调层段控制阀与传感器驱动模块耦合层段控制阀与传感器驱动模块耦合在一起，来操作油嘴，在一起，来操作油嘴， ICVICV适用于适用于开开/ /关控制也适用于更灵活的节流关控制也适用于更灵活的节流操作。可逐渐将节流阀状态控制到操作。可逐渐将节流阀状态控制到100100个位置，实现高精度的井下流个位置，实现高精度的井下流动控制。动控制。 ICV与以往的

31、设计相比，该智能阀与以往的设计相比，该智能阀采用了压力平衡滑套，压力高达采用了压力平衡滑套，压力高达15,000 psi ，消除了闭合销机制，从，消除了闭合销机制，从而可以减少工具长度。而可以减少工具长度。 该阀心轴的设计也采用了转向外形，该阀心轴的设计也采用了转向外形，液压动力改变驱动套筒机构转向。液压动力改变驱动套筒机构转向。 ICV的液压室提供优质的热塑性密的液压室提供优质的热塑性密封件，工作在高驱动压力和在很宽的封件，工作在高驱动压力和在很宽的温度范围（温度范围（40-330 F）。这些密封）。这些密封件具有较高的化学适用性和耐高温能件具有较高的化学适用性和耐高温能力。该密封设计提供冗

32、余和密封完整力。该密封设计提供冗余和密封完整性，从而最大限度地减少灾难性故障性，从而最大限度地减少灾难性故障发生。发生。 ICV的笼罩结构，主要用于双层、的笼罩结构，主要用于双层、堆积砾石充填的施工。堆积砾石充填的施工。 封隔器封隔器抽油泵抽油泵油水层油水层丢手丢手液压换层开关液压换层开关封隔器封隔器丝堵丝堵液压换层开关液压换层开关封隔器封隔器液压换层开关液压换层开关油水层油水层油水层油水层技术指标：技术指标：可实现23层任意反复换层生产；承压：25MPa ，耐温150。适应性分析：适应性分析：出砂、结垢轻微油井；可应用于5 1/2in套管及以上直/斜井、定向井；套管完好，油层以上套管试压15

33、MPa无渗漏。国内不动管柱换层开关工艺技术国内不动管柱换层开关工艺技术实际就是一个液控开关实际就是一个液控开关 换层开关控制方式为液压方式：换层开关控制方式为液压方式：换层时，套管加液压，推动换层换层时，套管加液压，推动换层开关活塞运动，通过变换长短轨开关活塞运动，通过变换长短轨道实现换层开关的开与关。道实现换层开关的开与关。5、智能完井系统关键技术 封隔器封隔器也是也是智能完井中的核心工具。智能完井中的核心工具。 主要用途：主要用途：进行各个地层分隔进行各个地层分隔 主要特点：主要特点：必须必须1 1）井下生产流体控制系统及技术）井下生产流体控制系统及技术 HF-1HF-1封隔器就封隔器就是

34、智能完井封隔器是智能完井封隔器之一。之一。 设计有专门的设计有专门的电子与液压控制线电子与液压控制线的旁通孔，不用进的旁通孔，不用进行拼接。行拼接。 可被用作顶部生可被用作顶部生产封隔器，又可用产封隔器，又可用作下部封隔器以隔作下部封隔器以隔离邻近层段。离邻近层段。5、智能完井系统关键技术1 1）井下生产流体控制系统及技术）井下生产流体控制系统及技术国外封隔器：一般采用可取式封隔器国外封隔器：一般采用可取式封隔器, ,耐温可达耐温可达150150，耐压，耐压50MPa50MPa，由于没有不动管柱洗井的要求，封，由于没有不动管柱洗井的要求，封隔器上无洗井通道，结构比较简单隔器上无洗井通道，结构比

35、较简单; ;管柱能有效防止地管柱能有效防止地层反吐，故其工作寿命达层反吐，故其工作寿命达3 3年以上，可适用于深井和高年以上，可适用于深井和高压注水井，能够满足各类油藏分层注水开发的需要。压注水井，能够满足各类油藏分层注水开发的需要。 国内封隔器的密封压力可高达国内封隔器的密封压力可高达35MPa，耐温可以，耐温可以达到达到150 （氢化丁腈橡胶）（氢化丁腈橡胶）适用于各油田分层注水适用于各油田分层注水井、需保护套管井以及套管损坏需卡漏的井以及采油井、需保护套管井以及套管损坏需卡漏的井以及采油井。寿命达不到国外的技术指标井。寿命达不到国外的技术指标。国内封隔器与国外封隔器的区别国内封隔器与国外

36、封隔器的区别5、智能完井系统关键技术5、智能完井系统关键技术5、智能完井系统关键技术5、智能完井系统关键技术5、智能完井系统关键技术 井下信息采集传感系统包括三个方面：井下信息采集传感系统包括三个方面： 温度压力传感器温度压力传感器 流量及流体组分传感器流量及流体组分传感器 储层成像储层成像（发展方向）（发展方向） 主要用途：主要用途：数据采集数据采集 传感器近几年主要发展光纤传感器，尤其是传感器近几年主要发展光纤传感器，尤其是WeatherfordWeatherford公司已经开发出适用于井下的光纤式压力、温度、流量传感器。公司已经开发出适用于井下的光纤式压力、温度、流量传感器。美国德克萨斯

37、正在研制：纳米传感器。美国德克萨斯正在研制：纳米传感器。2 2）井下信息采集传感系统及技术）井下信息采集传感系统及技术带控制管线旁路的井下压力计工作筒带控制管线旁路的井下压力计工作筒 5、智能完井系统关键技术 井下数据传输及连通系统包括：井下数据传输及连通系统包括： 专用双绞线专用双绞线 电缆电缆 液压控制管线液压控制管线 光纤光纤 电缆、管线保护装置电缆、管线保护装置 该系统关系到整个智能完井系统的可靠性和稳定，为了使系统中的该系统关系到整个智能完井系统的可靠性和稳定，为了使系统中的液压管线、电缆、光纤不被损坏，都要把这些线封装在一起。液压管线、电缆、光纤不被损坏，都要把这些线封装在一起。3

38、 3）井下数据传输及连通系统）井下数据传输及连通系统5、智能完井系统关键技术 地面数据采集、分析和反馈系统包括：计算机或单板机；地面数据采集、分析和反馈系统包括：计算机或单板机；电源；泵组；计算分析软件。实现数据分析、处理、并反馈到电源；泵组；计算分析软件。实现数据分析、处理、并反馈到井下系统，实现实时生产管理。井下系统，实现实时生产管理。4 4）地面数据采集、分析和反馈系统）地面数据采集、分析和反馈系统电源电源模块模块微 机 控 制微 机 控 制中心中心数据采集和数据采集和预处理系统预处理系统地面到井下地面到井下传输系统传输系统打印系统或打印系统或绘图系统绘图系统井下井下SCRAMSSCRA

39、MS两层示意图两层示意图在每口井上使用了一条液压控制管线和一条电力控制管线。在每口井上使用了一条液压控制管线和一条电力控制管线。安装了第二条液压和电力控制管线，作为备用系统的一部分。安装了第二条液压和电力控制管线，作为备用系统的一部分。SCRAMS（地面控制油藏分析与管理系统）组成（地面控制油藏分析与管理系统）组成斯伦贝谢公司斯伦贝谢公司 控制线控制线6060穿越油井穿越油井, ,控制线可控制线可以是电子的、液压的或者光以是电子的、液压的或者光纤的。纤的。专利专利“智能井系统与方法智能井系统与方法” 核心是具有大量转换装置的筛管核心是具有大量转换装置的筛管基管基管过滤介质过滤介质分流管分流管传

40、感器传感器护罩护罩专利专利“智能井系统与方法智能井系统与方法” 分流管在砾分流管在砾石充填中，石充填中，作为砂浆传作为砂浆传送的通道，送的通道，可以减少形可以减少形成砂桥的可成砂桥的可能性，提高能性，提高砾石充填率。砾石充填率。控制线控制线通道通道8282要保证有一要保证有一定的深度以容纳定的深度以容纳控制线控制线6060 传感器传感器62a62a放置放置在分流管内在分流管内 斯伦贝谢公司斯伦贝谢公司筛管剖视图筛管剖视图6、智能完井技术的主要功能1）遥测：）遥测：在油藏条件下液流在油在油藏条件下液流在油井中流动或注入。井中流动或注入。2）遥控：）遥控：在油藏选择性层段遥控在油藏选择性层段遥控油

41、井的液流流动和注入。油井的液流流动和注入。3）最优化：）最优化：生产和油藏管理方法生产和油藏管理方法最优化。最优化。4）液流监测：）液流监测：永久式传感器：温永久式传感器：温度压力流量、流体性质。度压力流量、流体性质。5）液流控制：）液流控制：地面控制的井下阀地面控制的井下阀门门ICV。6）液流最优化：）液流最优化：由传感器采集到由传感器采集到的信息输入分选机，版主决策，给的信息输入分选机，版主决策，给液流控制仪指令，从而调控液流方液流控制仪指令，从而调控液流方向流量等。向流量等。7、注水井智能完井系统特点智能完井系统技术特点智能完井系统技术特点：1 1）智能完井单井优点：）智能完井单井优点：

42、 延长油井的生产周期，提高开采效率；减少修延长油井的生产周期，提高开采效率；减少修井的频率和成本；提高操作的安全性。井的频率和成本；提高操作的安全性。2 2）智能完井对于油藏管理优点：）智能完井对于油藏管理优点： 具有地面遥控功能，便于管理，适用于海上或具有地面遥控功能，便于管理，适用于海上或沙漠中的油田；沙漠中的油田； 智能完井具有实时监测功能，测试资料连续，智能完井具有实时监测功能，测试资料连续，能够克服不稳定试井分析引起的模糊性和不确定能够克服不稳定试井分析引起的模糊性和不确定性；性； 智能完井监测的资料广泛，提供信息量大，有智能完井监测的资料广泛，提供信息量大，有利于提高油藏管理；利于

43、提高油藏管理； 智能完井可以控制气、水锥进，加速开采，提智能完井可以控制气、水锥进，加速开采，提高油田最终采收率。高油田最终采收率。BakerHughes公司公司 InForce系统系统7、注水井智能完井系统特点智能完井系统技术特点智能完井系统技术特点：3 3）自动注水、注气、采油、自动气举）自动注水、注气、采油、自动气举 能够有序管理油气水层，按照管理者能够有序管理油气水层，按照管理者的意图控制各层流体流动的意图控制各层流体流动 可以实现分段封隔、分段压裂可以实现分段封隔、分段压裂 可以分层也可以合采合注可以分层也可以合采合注 BakerHughes公司公司 InForce系统系统7、注水井

44、智能完井系统特点8、注水井智能完井系统应用领域1）控制流入，包括不希望的地层流出液流、）控制流入，包括不希望的地层流出液流、控水控水2）分布式注入）分布式注入3）有控制的分采）有控制的分采-合采合采4）自动气举）自动气举5）自流注水）自流注水6）组分组合）组分组合7）井眼稳定）井眼稳定8）避免层间干扰）避免层间干扰9）复杂结构井的科学管理）复杂结构井的科学管理10）陆地、海洋平台、海底井口井都能有控）陆地、海洋平台、海底井口井都能有控优化管理、自动注水等优化管理、自动注水等与注水相关的几个方面与注水相关的几个方面8、注水井智能完井系统应用领域海洋油田的情况海洋油田的情况平台平台海底井海底井8、

45、注水井智能完井系统应用领域复杂结构井、水平井、分支井、海油陆才井复杂结构井、水平井、分支井、海油陆才井8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 印尼自动气举印尼自动气举8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 油井动态公司在中东地区油井动态公司在中东地区安装了一个四层段电力液压安装了一个四层段电力液压智能完井设备，实现分层流入智能完井设备，实现分层流入控制和压力控制和压力/ /温度监测。通过对温度监测。通过对未采用智能井技术的油井生产未采用智能井技术的油井生产动态模拟结果与实际生产数据动态模拟结果与实际生产数据进行了对比。结果表明，在生进行了对比。结果表明，在生产的前三个月

46、，产量提高了大产的前三个月，产量提高了大约约5.565.56万吨。万吨。 开采加速生产开采加速生产 8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 在北海油田一个小型油气藏，在北海油田一个小型油气藏，当经济状况不支持采用一口当经济状况不支持采用一口生产井和一口注水井再加上生产井和一口注水井再加上相关水下基础设施来对该油相关水下基础设施来对该油田进行开发。油井动态公司田进行开发。油井动态公司利用流动控制和监测技术、利用流动控制和监测技术、多分支技术，实现从上覆水多分支技术，实现从上覆水层自流驱替，这个方案大大层自流驱替，这个方案大大缩减水下基础设施规模，缩减水下基础设施规模，资资本开支节约了

47、本开支节约了50%50%。 降低资本开支降低资本开支8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 8 8、智能完井技术应用实例、智能完井技术应用实例 提提 纲纲一、一、常规分注工艺技术简介与存在问题常规分注工艺技术简介与存在问题 二、智能完井工艺技术二、智能完井工艺技术概况概况三、智能完井工艺技术三、智能完井工艺技术 四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国内注水井智能完井技术研究进展五、国内注水井智能完井技术研究进展四、控制自流注水的智能完井技术自流注水是指

48、流体从一个地层引自流注水是指流体从一个地层引流到另一个地层，以保持油藏压力流到另一个地层，以保持油藏压力的一种技术。的一种技术。 自流注水井智能完井就是把智自流注水井智能完井就是把智能完井技术应用于自流注水井上，能完井技术应用于自流注水井上，通过收集、传输和分析完井、开发通过收集、传输和分析完井、开发及油藏数据，在不需要人工干预的及油藏数据，在不需要人工干预的情况下控制控制井下流量，积极改情况下控制控制井下流量，积极改进油层性能，实现储层效益最大化。进油层性能，实现储层效益最大化。自流注水井智能完井示意图自流注水井智能完井示意图自流注水井智能完井示意图自流注水井智能完井示意图四、控制自流注水的

49、智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术自流注水井智能完井示意图自流注水井智能完井示意图四、控制自流注水的智能完井技术无级可调层段控制阀 （ICV)四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术通过预测油藏特性，依据通过预测油藏特性，依据Zubair水层和水层和Minagish Oolite储层的静压（分储层的静压（分别为别为31.03MPa和和26.20MPa）就能判断油藏能否采用自流注水智能完井技术。）就能判断油藏能否采用自流注水智能完井技术。 采用节点分析法，给出流经采用节点分析法，给出流经ICV不同开启位置（不同开启位置（10个）的压降与流

50、量的关个）的压降与流量的关系，各曲线与系，各曲线与P的交点为的交点为ICV在每个开启位置上的预计流量和压降。在每个开启位置上的预计流量和压降。 ICV全开时，预计最大理论流量为全开时，预计最大理论流量为8112m3/d； ICV关闭时，其压降为关闭时，其压降为8.96MPa。 Zubair水层为水层为Minagish Oolite储层提供储层提供5460m3/d，水层流量和压，水层流量和压降由降由ICV控制，由控制，由PDHMS监测。监测。四、控制自流注水的智能完井技术ZubairZubair和和Minagish OoliteMinagish Oolite地层间压降与流量的关系地层间压降与流量

51、的关系及流经及流经ICVICV的压降与流量关系的压降与流量关系依据依据Zubair水层和水层和Minagish Oolite储层储层的静压（的静压（31.03MPa和和26.20MPa）采用节点采用节点分析法，计算出流经分析法，计算出流经ICV不同开启位置的压不同开启位置的压降与流量的关系，各曲降与流量的关系，各曲线与线与P的交点为的交点为ICV在每个开启位置上的预在每个开启位置上的预计流量和压降。计流量和压降。四、控制自流注水的智能完井技术完井后的流量和温度变化情况完井后的流量和温度变化情况一号井：一号井：开始时开始时Zubair水层实际水层实际Minagish Oolite储层提供储层提供

52、4056m3/d。在对。在对Minagish Oolite储层补孔和酸化后，储层补孔和酸化后，ICV全开时流量为全开时流量为6240m3/d。变产量测试期间和完井后的压力和流量变化情况变产量测试期间和完井后的压力和流量变化情况二号井：二号井：Zubair水层实际水层实际Minagish Oolite储层提供储层提供4680m3/d。四、控制自流注水的智能完井技术提提 纲纲一、一、常规分注工艺技术简介与存在问题常规分注工艺技术简介与存在问题 二、智能完井工艺技术二、智能完井工艺技术概况概况三、智能完井工艺技术三、智能完井工艺技术 四、控制自流注水的智能完井技术四、控制自流注水的智能完井技术五、国

53、内注水井智能完井技术研究进展五、国内注水井智能完井技术研究进展五、国内注水井智能完井技术研究进展 国外的智能井系统相对成熟，国内国外的智能井系统相对成熟，国内虽然具备了一些井虽然具备了一些井下监测技术下监测技术，总体来看，总体来看，但目前还没有真正意义上的智能但目前还没有真正意义上的智能井系统存在井系统存在。尤其是在注水井上，注水井上比较接近于智尤其是在注水井上，注水井上比较接近于智能完井的有三项技术：能完井的有三项技术： 智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气藏开采而发展起来的新技术，通过生产动态的实时监测和实时控制，

54、藏开采而发展起来的新技术，通过生产动态的实时监测和实时控制，达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的。未来十年主要达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的。未来十年主要向向致密气藏、重油蒸汽驱和致密气藏、重油蒸汽驱和SAG、，高温高压油气藏、，高温高压油气藏(HTHP）发发展。展。1-电缆;2-无线数据回读仪器;3,5,8-井下测量系统;4,7-封隔器 6,9-偏心配水器; 10-凡尔; 11-筛管丝堵水井的施工示意图水井的施工示意图技术技术关键关键 在封隔器附近安装记录工在封隔器附近安装记录工作状态的测量装置，测量作状态的测量装置，测量装置装置内置智能化的测量系统，在生内置智能化

55、的测量系统，在生产作业过程中实时录取封隔器产作业过程中实时录取封隔器上、下压力、温度和轴向载荷上、下压力、温度和轴向载荷等数据，并自动存储。等数据，并自动存储。浩浩85管柱示意图管柱示意图目的：目的：及时掌握注水管柱在及时掌握注水管柱在井下的实时工作状况。井下的实时工作状况。五、国内注水井智能完井技术研究进展技术组成：技术组成：n井下测量系统井下测量系统n无线数据回读无线数据回读井井下仪下仪n地面控制仪表地面控制仪表n计算机数据处理软件计算机数据处理软件计算机系统地面控制仪表电缆编码传输无线数据回读井下仪器无线数据交换深度定位无线通讯无线数据数据存储系统参数测量系统井下测量系统井下长期动态监测

56、系统构成示意图井下长期动态监测系统构成示意图技术原理技术原理 用电缆下入具有无线交换功能的井下数据回读仪器到测试装置附近，通用电缆下入具有无线交换功能的井下数据回读仪器到测试装置附近，通过无线传输将测试过无线传输将测试装置装置存储的管柱工作数据读回到接收器内，并传输到地面，存储的管柱工作数据读回到接收器内，并传输到地面，采用配套软件对数据进行分析处理，用数据和图形直观反映井下封隔器的坐采用配套软件对数据进行分析处理，用数据和图形直观反映井下封隔器的坐封、注水、解封等整个工作过程内外压力、轴向拉力、井下温度情况，为下封、注水、解封等整个工作过程内外压力、轴向拉力、井下温度情况，为下次管柱设计提供

57、改进依据。次管柱设计提供改进依据。 五、国内注水井智能完井技术研究进展主要功能：主要功能： n通过检测封隔器上下压力，了解封隔器的密封状况。通过检测封隔器上下压力，了解封隔器的密封状况。n通过轴向载荷的测量，判断注水过程中封隔器的受力情况和临界载荷大小，通过轴向载荷的测量，判断注水过程中封隔器的受力情况和临界载荷大小，也可判断补偿器、油管锚、卡瓦等井下工具的工作情况。也可判断补偿器、油管锚、卡瓦等井下工具的工作情况。n通过了解井下注水封隔器的真实力学行为，为分层注水管柱进行优化设计通过了解井下注水封隔器的真实力学行为，为分层注水管柱进行优化设计或封隔器技术改进提供依据。或封隔器技术改进提供依据

58、。技术指标技术指标p外径：外径：115mm115mm，内径：，内径： 50mm50mmp压力测量量程及精度：压力测量量程及精度：0 070MPa70MPa0.10.1F F S Sp温度测量量程及精度：温度测量量程及精度：-25-251251250.50.5F F S S p轴向载荷测量量程及精度：轴向载荷测量量程及精度：-300KN-300KN300KN300KN5 5F F S Sp连续工作时间连续工作时间1212个月个月五、国内注水井智能完井技术研究进展测调联动技术采用闭环控制。流量测调联动技术采用闭环控制。流量计测试注水层的实际注水量，根据实际计测试注水层的实际注水量，根据实际注水量和

59、设定的配水量的差值大小，利注水量和设定的配水量的差值大小，利用伺服电机带动螺旋副调节水嘴的开度用伺服电机带动螺旋副调节水嘴的开度量，使各层注水量满足配水方案要求量，使各层注水量满足配水方案要求。空心、偏心空心、偏心实时测调（上海、采油院）实时测调（上海、采油院）微机测调（贵州微机测调（贵州) )五、国内注水井智能完井技术研究进展井下对接：井下对接：利用电缆将仪器下到需调配的层段；井下利用电缆将仪器下到需调配的层段；井下仪器调节臂打开，与可调节堵塞器对接；仪器调节臂打开，与可调节堵塞器对接；流量测试调节：流量测试调节：地面仪器监视流量曲线，根据实时地面仪器监视流量曲线，根据实时监测到的流量与预设

60、配注量的偏差自动调整堵塞器注水监测到的流量与预设配注量的偏差自动调整堵塞器注水阀水嘴大小，直到达到予设流量；然后换层测调。阀水嘴大小，直到达到予设流量；然后换层测调。微调和验证：微调和验证：然后根据需要进行复测和微调，最后采然后根据需要进行复测和微调，最后采用上提用上提/ /下放方式对全井调配结果进行统一检测。下放方式对全井调配结果进行统一检测。应用：应用：从从20042004年开始已在吉林、大庆、中原成功试年开始已在吉林、大庆、中原成功试验应用验应用10001000口井以上，测试效率是普通工艺口井以上，测试效率是普通工艺3-43-4倍，可倍，可显著降低工人的劳动强度和提高注水层段合格率。显著