关键词：智能完井技术；控制系统；动态监测
1引言
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。
2智能完井技术
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[1]。具有以下优势：
（1）注水作业效率、油气采收率显著提高；
（2）具备实时监测及数据存储功能，为后期优化油田生产提供支持；
（3）具备地面遥控功能，降低海上油田及沙漠油田的开采难度；
（4）快速了解油气储藏条件，降低开采成本，改善油藏管理，实现油田开采检测控制管理一体化。
3智能完井系统组成
就目前国内外智能完井技术应用来看，智能完井系统主要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。
3.1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。
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采用管缆穿越式封隔器能够实现油层分隔，也具备能够用于控制线和信号线通过的贯穿通道。整体结构与普通封隔器差别较小，主要由胶筒密封机构、卡瓦锚定机构和管缆穿越机构组成，使信号传输管缆能够在封隔器胶筒下穿越，提高了系统的可靠性。
3.2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、数据传输与存储模块构成，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。
3.3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。
4现场应用情况
由中国石油集团科学技术研究院研制的电控智能完井系统在吐哈油田进行应用，其EIC-Riped系统实现对多层段油气井井下生产动态的调控，对温度、压力进行实时监测，实现油井不同层段的分采和合采，满足油井生产管理现代化和控水增产的需求[2]。
由西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室开发的智能完井技术测试与控制系统在辽河油田雷64-34-22井进行应用，整套完井系统稳定可靠，实现对油井井下温度、压力、流量等重要参数进行实时监测，采收率较之前提高10.5%，实现油井智能优化开采[3]。
5结语
智能完井技术在井下监测和油气开采效率上来看，具有明显的技术优势，大大降低了油田的开采难度，能够解决油气生产过程中所产生的问题。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
[1]徐晓宇.智能完井技术发展现状与前景分析[J].化学工程与装备,2020(02):89-90.
[2]廖成龙,张卫平,黄鹏,张国文,钱杰,沈泽俊,裴晓含.电控智能完井技术研究及现场应用[J].石油机械,2017,45(10):81-85.
[3]彭世金,黄志强,朱荣改,沈泽俊,张卫平,邱成松.智能完井技术测试与控制系统设计[J].测控技术,2015,34(10):134-137
论文作者:张建菲
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
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