姚 鵬

中國(guó)海洋石油有限公司天津分公司 天津 300450

渤海油田多數(shù)區(qū)域?qū)儆谑杷傻?、非均質(zhì)的砂巖油田，由于其層位不同滲透率存在一定的差異，受到上述因素的影響，注入水混隨著高滲透層慢慢推進(jìn)，中低滲透層難以達(dá)到滿意的水驅(qū)效果。設(shè)法提高注水井開(kāi)發(fā)效果，必須注重根據(jù)水井不同層次吸水情況實(shí)施分層配注，保證每個(gè)注水層均具有良好的注水效果，這種方式不僅能在一定程度上限制高滲透層吸水情況，也能提升中低滲水層注水效果及開(kāi)采率。比較常用的配注工藝為同心分注注水工藝、空心集成注水工藝等，上述方法需要利用鋼絲、動(dòng)管柱或者電纜方可完成，但部分作業(yè)形式會(huì)因場(chǎng)地、井斜情況的影響，需要停注降產(chǎn)，導(dǎo)致作業(yè)效率偏低，在一定程度上制約著油田的開(kāi)發(fā)效益[1]。對(duì)于以上問(wèn)題，某井通過(guò)智能完井技術(shù)，對(duì)各滲透層注水工藝進(jìn)行優(yōu)化處理。智能完井是一種集合采集、分析等為一體的技術(shù)，能夠依據(jù)分析井下油藏及生產(chǎn)狀況對(duì)其供液狀況進(jìn)行調(diào)控的系統(tǒng)[2]。智能完井技術(shù)主要功能如下：依據(jù)不同層段生產(chǎn)指標(biāo)變化情況，判定節(jié)流生產(chǎn)短，對(duì)產(chǎn)水層進(jìn)行關(guān)閉或抑制；能有效減少作業(yè)次數(shù)，進(jìn)而減少操作風(fēng)險(xiǎn)及所用費(fèi)用，提升生產(chǎn)安全性；可以實(shí)時(shí)檢測(cè)油井井筒中的各項(xiàng)參數(shù)，更加科學(xué)地對(duì)非均質(zhì)油藏加強(qiáng)管理。智能完井技術(shù)綜合使用傳感及信息等技術(shù)提升油井產(chǎn)能，在一定程度上降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及費(fèi)用，促使油田開(kāi)發(fā)效益達(dá)到最大化。

1 深水完井特點(diǎn)分析

與淺水及陸上油氣田相比較，深水區(qū)域所用鉆井裝置費(fèi)用昂貴，這種狀況下要求工作團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該合理安排工作，盡可能縮短工期，從而減少施工成本[3-4]。這也表明，使用的深水完井方法越簡(jiǎn)單，更有利于后續(xù)修井工作的開(kāi)展。海洋條件下氣體水合物形成藥物適當(dāng)?shù)臏囟葔毫φ{(diào)節(jié)，深水區(qū)達(dá)到這一調(diào)節(jié)，方可確保其穩(wěn)定存在?；诖?，完井階段對(duì)采油樹(shù)進(jìn)行安裝時(shí)要采取恰當(dāng)?shù)拇胧乐箽怏w水合物對(duì)完井作業(yè)產(chǎn)生的影響。如今，國(guó)際上常在放采油樹(shù)前在井口頭注入乙二醇及甲醇，避免水合物生成。深海油氣田完井步驟包含上、中、下完井、智能完井、合理安裝采油樹(shù)。其中，最復(fù)雜的為智能及中部完井。

2 智能完井系統(tǒng)構(gòu)成

智能完井系統(tǒng)包含地面和井下設(shè)備兩部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。其中，地面設(shè)備包含微機(jī)控制中心等部分，依托有線電纜促使智能儀器、地面設(shè)備實(shí)現(xiàn)連接，電纜也能為井下儀器提供電源支持，確保系統(tǒng)可以正常運(yùn)行[5]。不同子系統(tǒng)之間采用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)連接，能夠隨時(shí)把獲取的信息傳遞到地面，便于工作人員展開(kāi)分析和總結(jié)。井下傳感器及其控制模塊是系統(tǒng)不可缺少的一部分，支持長(zhǎng)時(shí)間設(shè)置在的井下工作，井下置入的傳感器對(duì)不同井段流體狀況展開(kāi)檢測(cè)，包含溫度等，利用控制模塊對(duì)這些流入井眼的流體進(jìn)行調(diào)控，確保流體以最合理的流量及壓力進(jìn)入。

圖1 智能完井系統(tǒng)主要構(gòu)成

3 智能完井技術(shù)的應(yīng)用

3.1 渤海油田某井概況

某井是渤海油田中一個(gè)無(wú)人平臺(tái)注水井，因該井包含超壓層，為防止發(fā)生嚴(yán)重的溢油事件，必須對(duì)該井實(shí)施限壓注水處理。采用智能完井技術(shù)能達(dá)到中心平臺(tái)對(duì)井下數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求，有利于制定合理的決策，對(duì)注水量進(jìn)行恰當(dāng)控制。智能完井技術(shù)把信息技術(shù)、軟件技術(shù)等集合起來(lái)，為注水井進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)及其調(diào)控處理。實(shí)際操作過(guò)程中，不會(huì)占用過(guò)多的井口或者停注停產(chǎn)，展現(xiàn)出操作方便、高效、安全性高等特點(diǎn)，其無(wú)須受到外界的干擾，大大節(jié)省生產(chǎn)及維護(hù)成本。本次研究挑選渤海油田某井作為引入智能完井技術(shù)的試驗(yàn)井，井下工具包括：永久式井下壓力計(jì)（Permanent Downhole Gauge，PDG）、智 能 滑 套( Intelligent Control Valves，ICV)等設(shè)施，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。滑套是智能完井系統(tǒng)配置用來(lái)控制流量的工具，使用帶有位移的傳感器有利于合理調(diào)節(jié)ICV。在此基礎(chǔ)上，ICV 支持二元開(kāi)關(guān)功能, 利用液控管線進(jìn)行有效的控制，發(fā)揮著滿意的控制效果。這個(gè)工具用在地面實(shí)施遠(yuǎn)程控制，方便工程師全面了解流體在油藏位置的注入與產(chǎn)出情況。ICV 工具相對(duì)簡(jiǎn)單，具有抗高溫高壓、抗侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)楹笃陂_(kāi)采提供良好的保障。

圖2 智能滑套

MC- 1 型井下封隔器具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。MC 系列封隔器不僅擁有常規(guī)的封隔器功能，也可采用FMJ 接頭完成管線穿越處理。穿越管線包含電泵電纜、ICV 液控管線等，F(xiàn)MJ 則是具有高性能、全面的環(huán)密封接頭，常用在系統(tǒng)中的液壓管線及其電纜內(nèi)。這類接口給予細(xì)化處理，能完成三道金屬對(duì)于金屬的密封，與常規(guī)接頭相比較，其具有更高的安全性，可以匹配多數(shù)井下設(shè)備并用來(lái)完成油管掛穿越操作。

圖3 井下封隔器簡(jiǎn)圖

PDG 作為精確性較高的壓力和溫度計(jì)，其成分為精密石英[6]。PDG 設(shè)置2 個(gè)傳感器，其能有效檢測(cè)有套管中的壓力、溫度等指標(biāo)變動(dòng)情況，與其連接的壓縮電纜及時(shí)將信號(hào)上傳到地面設(shè)備，用于做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操作。該井井下工具參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 智能完井井下各工具參數(shù)

某井以往所用244.5mm 套管+139.7mm300 篩管實(shí)施防砂操作，配置相對(duì)應(yīng)的混合注水管柱（2 層）。由于注水時(shí)間不斷增多，其壓力隨之升高，注水能力有所下降。為改善上述情況，該井前后多次進(jìn)行酸化處理，但并未獲得滿意的效果。因某井屬于無(wú)人平臺(tái)，實(shí)施作業(yè)機(jī)會(huì)比較少。本次修井運(yùn)用智能完井分組管柱，能夠滿足SAP 監(jiān)管各項(xiàng)要求。此外，為避免后期對(duì)動(dòng)管柱卡二次修井或一系列的輔助操作，減少在維修成本上的投入。對(duì)平臺(tái)中設(shè)置智能完井服務(wù)器，井下操作完成后與井口等實(shí)現(xiàn)連接，并與地面系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試。地面服務(wù)器能把獲取的壓力、溫度等信息傳送出來(lái)，這種系統(tǒng)配置井下ICV 開(kāi)關(guān)，方便開(kāi)展WHPM、CPC 通信。

智能完井井下操作過(guò)程中采用電纜或者液控管線實(shí)施連接，對(duì)其開(kāi)展固定處理也成為現(xiàn)場(chǎng)施工的關(guān)鍵。因所用管線比較多，必須在井口做好標(biāo)記工作，避免出現(xiàn)線路混接或管線間出現(xiàn)擠壓的狀況，井下盡量進(jìn)行有效的拉直或固定，避免與井壁摩擦有所損傷，使得管線或電纜絕緣體面臨失效的情況。與油管相配合的管線組把電纜、管線等進(jìn)行壓縮排列，通過(guò)專業(yè)的電纜保護(hù)器把鎧皮管線組固定于油管上，不僅可以減少下入操作中與井壁出現(xiàn)的摩擦及擠壓風(fēng)險(xiǎn)，也能有效減少管線的軸向載荷[7-8]。

3.2 注入計(jì)劃及預(yù)期

為達(dá)到所選實(shí)驗(yàn)井平臺(tái)及時(shí)獲得井下溫度等參數(shù)，渤海油田經(jīng)過(guò)多方調(diào)研提出引入智能注水完井系統(tǒng)，在不動(dòng)管柱條件下完成井下分配、注水，并對(duì)井下各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于及時(shí)制定合理的應(yīng)對(duì)決策。渤海油田某井因存在超壓層，為該井進(jìn)行限壓注水處理。在2019 年的初期，其注入壓力設(shè)置為3.46MPa，隨后對(duì)其進(jìn)行WITP 測(cè)試，壓力調(diào)整到5.54MPa，井口注入壓力則為5.28MPa。目前，實(shí)施優(yōu)化處理后，該井能夠正常注水，配注量達(dá)到628.7m3/ d，實(shí)際注入量為1110.2m3/ d。該井注入曲線見(jiàn)圖4。

圖4 某井注入曲線示意圖

3.3 應(yīng)用效果分析

渤海油田某井配置智能完井管柱以后處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。分析注水效果發(fā)現(xiàn)，與之前注入狀況相比，其效果得到明顯改善。注入壓受限的條件下，其注入量能夠滿足甚至超出配注，與周圍相同層位常規(guī)注水井對(duì)比，日注入量提升為18%左右，能夠獲得良好的增注效果。此外，該井實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)階段采用智能完井系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)采集，在地面展開(kāi)分析，依托控制系統(tǒng)及時(shí)將信息反饋至井下，有利于提升注水效率，也能防止由于注入壓力過(guò)高無(wú)法及時(shí)反應(yīng)，出現(xiàn)復(fù)雜的狀況。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能完井技術(shù)不僅可以調(diào)節(jié)注水量，也能在一定程度上節(jié)約后續(xù)修井等方面所用費(fèi)用，滿足無(wú)人平臺(tái)或者難以進(jìn)行電纜作業(yè)等復(fù)雜的環(huán)境需求。挑選渤海油田某井為對(duì)象，探究智能完井技術(shù)的應(yīng)用效果，研究結(jié)果表明，采用智能完井技術(shù)有利于達(dá)到該井“多注水、注好水”這一目標(biāo)，為無(wú)人平臺(tái)進(jìn)行分層注水操作提供一定的參考。