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勘探与钻采工程

智能系统发展现状趋势

2008/3/19   关键字:   来源:中国石油石化工程信息网
 
   [中国钻井网2008年3月14日]智能井(IW)系统技术在油气工业上游的应用尚处于初期阶段。一些作业公司已经应用了智能井技术,他们已经认识到了改善油藏描述和实时生产管理的潜力:降低修井和采油修理成本;不再需要通过维持油层压力的方式来保持油层的生产能力;加速现金流动;增加动用油气资产的可采储量。
    到目前为止,智能井已达130多口,而已安装使用的遥控流量装置有220多套。实际应用情况表明,智能井系统能够达到人们预想的效果。智能井系统设备性能可靠,而且经济回报丰厚。大多数终端用户都已成为回头客,在一个以性能和价值为主要推动因素的新兴市场上,这一点可能是最引人注目的。智能井系统技术在飞速发展,现在的问题已经不再是这种技术是否有效以及能否创造价值,而是终端用户的基础设施是否有能力最佳地利用它。
    世界第一口多光纤传感器智能井
    2002年8月,挪威海德罗(NorskHydro)ASA公司在北海挪威海域OsebergOst的E-11C井中安装了世界上第一套多光纤压力和温度计,同时还安装了一条分布式温度传感光纤(DTS)和一个地面操纵的智能完井流量控制装置。作业公司表示必须全面了解油层的压力状态。为了实现油田注水方案的最佳管理,必须在准确掌握油藏长期压力状态的基础上进行油井作业。
   该智能井系统由多个光纤温度和压力计及一条分布式温度传感光纤构成。所有的光纤传感器都由威德福(Weatherford)公司制造,同时安装的还有WellDynamics公司制造的地面操纵的智能完井流量控制装置。
   该系统安装后,井下传感器组合已经为日常生产管理提供了大量数据,而且使油田寿命期内战略油藏管理成为可能。E-11C井中的温度和压力计连续不断地提供两个产层的温度和压力数据,而分布式温度传感光纤则测量整个井筒的温度。一条1/4in的光缆把数据传送到地面。文中介绍该项技术、其优点以及安装该系统所采用的完井方法。
   智能井控制的优化
   结合使用新的优化软件和商业油藏模拟软件,分别对采用和不采用智能油井控制装置完井的油藏产量进行了预测和优化。
   井下流量控制装置给非常规油井的生产带来了灵活性。利用它们可以单独控制多分支井的各个分支,从而实现石油产量最大化或对不需要的水或气产量最小化。文中通过案例介绍了一种智能井(即安装有井下传感器和流量控制器的油井)运行的优化方法。
   该方法需要把共轭梯度优化技术与包含一个详细的多井段油井模型的商业模拟软件结合使用。该综合优化技术用于解决涉及不同类型油井和地质模型,以及多次地质统计模拟结果(geostatisticalrealization)的问题。多个案例均说明,采用流量控制装置能够改善油井的预测生产动态,其中一个改善的程度高达65%。
通过智能井系统与产层防砂完井的结合实现深海区的油藏流入控制。
   在深水海底,远程控制水流入的能力可以免除成本很高的钻井平台维护作业,同时能延长油井的寿命并增加可采储量。在巴西深水海域,具有机械裸眼隔离的裸眼水平井砾石充填完井都已与完全可靠的电子智能井系统结合在一起。
   巴西深水海域仍然是迫切需要为提高经济效益而推动新技术应用的地方。1998年在巴西深水海底实施了水平井砾石充填完井。到目前为止,已对生产井和注入井成功实施了52次海底水平井的砾石充填。为了进一步提高深水区的经营效益,于1999年开始在坎普斯(Campos)盆地实施5级多分支井。由于裸眼水平井砾石充填的成功不断显示出经济效益,有必要提供一种与砾石充填相结合的有效层位分隔。2001年在坎普斯盆地成功应用了可获得层位分隔的分流阀技术。水平井的层位分隔和长水平距离使油田经营者能够选择性地开采油藏,并使桶油当量的开发成本降至最低。
   莫索拉(Mossoro)油田,在陆上部署了由31/2in和51/2in流入控制设备构成的完全电子化智能井系统。安装这套系统的目的是为了在将该技术应用于海底油井之前加以验证。这些阀门是在办公室遥控操纵的。经过数月的成功应用和收集数据,拆除了该系统并准备将其安装到深水海底油井。在陆上油井的试验期间,发现有必要修改数据的存储容量。然后对软件进行了修改,以优化数据的存储速率。
   为了将智能井系统与防砂完井相结合,必须有一个优化过程以满足建井和作业需要。这一优化过程包括:(1)为达到目标井位进行井眼轨迹设计,同时要控制“狗腿”的严重程度以利于智能井系统设备的下入;(2)为获得流入控制和尽量降低安装过程作业风险而进行完井设计。这是与生产层完井相结合的完全电子遥控智能井系统在油藏生产管理方面的第一次应用。
   实例研究:墨西哥湾的首例智能完井系统
   为了维持边际油气田开发的盈利性,人们开发出了许多新技术和新理论。“智能井”就是其中最有希望的技术之一。采用这种技术,操作者可以通过遥控完井系统来开采油气、监控油气生产。智能完井系统的开发应用了一些新技术,利用它们可以随意改变井身结构,并且可以在不关井的情况下实时获得井下数据。文中以墨西哥湾的一个油田为例,说明智能井新技术可以降低成本,使边际油井完井投产。