車爭安 修海媚 譚才淵 鞏永剛 陳增海

(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司, 天津 300452； 2. 中海石油(中國)有限公司蓬勃作業(yè)公司, 天津 300457)

?

Smart Well智能完井技術(shù)在蓬萊油田的首次應(yīng)用

車爭安1修海媚2譚才淵2鞏永剛2陳增海2

(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司, 天津 300452； 2. 中海石油(中國)有限公司蓬勃作業(yè)公司, 天津 300457)

以蓬萊油田M03井為例，介紹智能完井系統(tǒng)的特點及其適用范圍。蓬萊19-3油田M平臺為一個無人平臺，2016年初在M03和M08井下入了哈里伯頓的Smart Well智能完井系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制注水井的井下注入閥的開關(guān)，降低了動員鉆井船進(jìn)行修井的頻率。

智能完井；蓬萊油田；智能滑套；可穿越式封隔器

M03井初次完井是在2010年，完井方式為512" 300μm優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂加4層混注，以統(tǒng)注的方式注水?；\統(tǒng)注水已經(jīng)不能滿足該油田持續(xù)開發(fā)的要求，有些層位因超注而引起異常高壓，有些層位又出現(xiàn)注水不足的情況。

為了實現(xiàn)注好水、注足水的安全生產(chǎn)目標(biāo)，需對分層系精細(xì)化注水予以重視。M平臺是無人平臺，修井作業(yè)需要動員鉆井船進(jìn)行作業(yè)，費用高昂。為了降低修井頻率和費用，同時為滿足分層系精細(xì)化注入的要求，2016年初在2口重新完井的注水井M03和M08井下入Smart Well智能完井分注管柱。下面介紹詳細(xì)的作業(yè)情況。

1 智能完井技術(shù)概述

智能完井是一種對井下產(chǎn)層供液進(jìn)行調(diào)控的完井系統(tǒng)，能夠用于采集、傳輸和分析井下生產(chǎn)及油藏狀態(tài)參數(shù)[1]。

智能完井系統(tǒng)的組成包括：井下信息收集傳感系統(tǒng)；井下生產(chǎn)控制系統(tǒng)；井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；地面數(shù)據(jù)收集、分析、反饋控制系統(tǒng)[2]。

智能完井技術(shù)主要有以下優(yōu)點：

(1) 該技術(shù)用在生產(chǎn)井中可以預(yù)防生產(chǎn)層和混采層之間出現(xiàn)竄流，能夠控制氣、水錐進(jìn)，改善生產(chǎn)能力，提高油田最終采收率。用在注水井中可以實現(xiàn)精確注水，提高注水效率，避免因籠統(tǒng)注水而引起地層壓力異常。

(2) 具有實時監(jiān)測井下生產(chǎn)數(shù)據(jù)的功能，可及時準(zhǔn)確地獲得第一手資料，提高對油藏的認(rèn)識程度。

(3) 可實現(xiàn)常規(guī)技術(shù)無法實現(xiàn)的功能，例如解決大斜度井的分層開采或注水等技術(shù)難題。

(4) 可以延長井的壽命，降低修井頻率和成本，提高操作的安全性。

智能完井技術(shù)有諸多優(yōu)點，但是所需的配套設(shè)備較多，費用較高，其應(yīng)用范圍僅限于邊際儲層、大斜度井、水平井、多分支井、海上深水井、單井多層井、高產(chǎn)井[3]。

2 Smart Well智能完井系統(tǒng)

在蓬萊油田M03和M08井下入的Smart Well為哈里伯頓公司研發(fā)的液壓式智能完井系統(tǒng)。Smart Well系統(tǒng)的層段控制閥為液壓直接式層段控制閥，通過2條液控管線進(jìn)行控制，只能控制打開和關(guān)閉作業(yè)[4]。該系統(tǒng)主要包括地面分析和控制系統(tǒng)、液壓式層段控制閥(ICV)、MC1型穿線式管內(nèi)封隔器、永久式井下傳感器、液壓控制管線和電纜傳輸管線等。該系統(tǒng)通過井下傳感器采集每個儲層段的壓力和溫度數(shù)據(jù)，并且能以液壓的方式控制井下每個層段控制閥，優(yōu)化油藏生產(chǎn)方式。以蓬萊油田M03井為例，其Smart Well智能完井關(guān)鍵工具見圖1。

(1) 具有管線穿越功能的封隔器。下入井內(nèi)的智能滑套(ICV)通過地面的液控控制柜來控制，信號是通過14"液控管線直接傳遞到井內(nèi)的智能滑套(ICV)，井內(nèi)每層段的溫度和壓力數(shù)據(jù)通過電纜傳遞到地面控制柜。因此，這就要求封隔器具有穿越管線的功能。以M03井為例，該井油藏要求分4段分層注水，每層段都需要下入電子壓力計，共需下入4套電子壓力計。這4套電子壓力計可以共用1根電纜傳輸信號。智能滑套(ICV)的打開受單根液控管線控制，其關(guān)閉可以共用1根液控管線。M03井分4層，共需要4根液控管線和1根共用的關(guān)閉液控管線。從最下一層往上，需要控制智能滑套(ICV)依次增加1個，液控管線也依次增加1根；因此最下面的4#隔離密封總成需要2根液控管線穿越孔道和1根電纜穿越孔道，最上面的1#隔離密封總成需要5根液控管線穿越孔道和1根電纜穿越孔道。

(2) 井下監(jiān)測系統(tǒng)(壓力、溫度傳感器)。智能完井系統(tǒng)通過井下電子壓力計實時監(jiān)控井下每層段的溫度和壓力數(shù)據(jù)，并通過溫度和壓力數(shù)據(jù)判斷井下每層段的智能滑套(ICV)的開關(guān)狀態(tài)。

(3) 井下智能滑套(ICV)。井下智能滑套(ICV)直接與14"液控管線相連，其控制邏輯為單相控制。開啟和關(guān)閉各受1根液控管線控制，但是為了減少控制管線的數(shù)量，關(guān)閉液控管線可以共用。M03井下入的是全開全關(guān)型智能控制滑套(ICV)，只有全開或是全關(guān)2種工作狀態(tài)，無法實現(xiàn)開度大小的微調(diào)。

(4) 地面控制系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)主要包括液控控制柜和智能完井系統(tǒng)操作服務(wù)器，主要用于采集井下的溫度、壓力等井況數(shù)據(jù)，同時可以通過液控控制柜對井下智能滑套進(jìn)行開關(guān)操作。

圖1 智能完井關(guān)鍵工具實物圖

3 作業(yè)特點及過程

3.1 與常規(guī)完井作業(yè)的區(qū)別

智能完井涉及的入井工具和地面設(shè)備更多更復(fù)雜，智能完井作業(yè)與常規(guī)完井作業(yè)有如下不同：

(1) 實施完井作業(yè)前，先在陸地庫房將整個智能完井系統(tǒng)組成部分連接起來，進(jìn)行整體功能測試。

(2) 與地面控制設(shè)備相連的液控管線和電纜的鋪設(shè)需要在完井作業(yè)前提前單獨進(jìn)行。

(3) 入井管線和電纜越多，需要做的電纜和液控管線穿越次數(shù)也就越多，例如M03井就包括5根14"液控管線和1根電子壓力計信號傳輸電纜。

(4) 與隔離封隔器相配合的密封總成需要具備穿越功能，例如M03井下入的434"可穿越式密封總成。中心管柱插入部分的上部還需要下入一個可穿越式封隔器，例如M03井下入的MC1型可穿越式封隔器。

(5) 地面需配備對井下智能滑套進(jìn)行操作的液控控制柜和用于讀取并記錄井下壓力溫度等數(shù)據(jù)的服務(wù)器，服務(wù)器上需要安裝對智能完井系統(tǒng)進(jìn)行控制的配套軟件。

3.2 工具及設(shè)備陸地庫房測試

智能完井系統(tǒng)比較復(fù)雜，組成部件也較多，因此在開始現(xiàn)場作業(yè)前需要在陸地庫房整體進(jìn)行功能性測試。M03和M08井使用的智能完井系統(tǒng)在現(xiàn)場作業(yè)前3個月進(jìn)行陸地庫房測試。圖2所示為智能完井系統(tǒng)庫房測試圖。

圖2 智能完井系統(tǒng)庫房測試圖

3.3 安裝智能完井地面控制柜

智能完井地面控制柜的安裝為M03和M08井智能完井的一部分，主要任務(wù)是要鋪設(shè)10條地面控制管線，2條BIW電纜、1條控制柜電源電纜、1條RS485、1條網(wǎng)線，并將其接入控制柜及平臺系統(tǒng)，哈里伯頓完成接線、試壓及控制柜調(diào)試，為生產(chǎn)人員做軟件培訓(xùn)。圖3所示為地面控制管線及電纜布局圖。

3.4 下入智能完井管柱

M03井下入的分層配注管柱組合從下向上分別為：PHL封隔器+312"油管+4#ICV智能滑套總成+312"油管+3#ICV智能滑套總成+312"油管+2#ICV智能滑套總成+312"油管+6.48"NO-GO+312"油管+1#ICV智能滑套總成+MC1可穿越式封隔器+412"油管+3.813"循環(huán)滑套+412"油管+3.813"坐落接頭+412"油管+3.813"安全閥+412"油管+變扣+油管掛。圖4所示為M03井智能完井注水管柱圖。

圖3 地面控制管線及電纜布局圖

M03井智能分層注水管柱下入作業(yè)步驟如下：

(1) 組合并下入智能完井注水管柱至194 m，連接哈里伯頓 4#ICV智能滑套總成，連接TEC電纜及滑套控制管線。

(2) 繼續(xù)下入312"油管至306 m，連接哈里伯頓 3#ICV智能滑套總成，連接TEC電纜及滑套控制管線。

(3) 繼續(xù)下入312"油管至409 m，連接哈里伯頓 2#ICV智能滑套總成，連接TEC電纜及滑套控制管線。

(4) 繼續(xù)下入312"油管至468 m，連接NO-GO總成，連接哈里伯頓 1#ICV智能滑套及MC-1封隔器總成。

(5) 下入412"油管至1 938 m，接井下安全閥，連接安全閥14"控制管線。

(6) 下入412"油管至2 085 m，上提懸重52 t，下放懸重48 t。

(7) 連接最后一根412"油管，下壓懸重5 t，探定位密封深度，重復(fù)1次確認(rèn)；上提52 t，做標(biāo)記，上提管柱4 m，下放48 t，標(biāo)記為“擠注測試”位置。

(8) 連接變扣，接頂驅(qū)，進(jìn)行擠注測試，測試結(jié)束后關(guān)閉所有智能滑套，開啟4#ICV智能滑套，其余控制管線壓力保持3.5 MPa。測試步驟如下：

開啟4#ICV智能滑套，關(guān)閉其余ICV智能滑套，用泥漿泵進(jìn)行擠注測試，排量159 Lmin。壓力3.2 MPa，井下壓力計監(jiān)測4#油管環(huán)空壓力均上升，其余3層環(huán)空壓力不變，井口無返出，4#層密封合格。

圖4 M03井智能完井注水管柱圖

開啟3#ICV智能滑套，關(guān)閉其余ICV智能滑套，用泥漿泵進(jìn)行擠注測試，排量159 Lmin。壓力3.2 MPa，井下壓力計監(jiān)測3#油管環(huán)空壓力均上升，其余3層環(huán)空壓力不變，井口無返出，3#層密封合格。

開啟2#ICV智能滑套，關(guān)閉其余ICV智能滑套，用泥漿泵進(jìn)行擠注測試，排量318 Lmin。壓力2.1 MPa，井下壓力計監(jiān)測2#油管環(huán)空壓力均上升，3#、4#層環(huán)空壓力不變，1#層環(huán)空壓力微漲，井口見返出，停泵(與之前隔離封隔器驗封情況一致，3#隔離封隔器驗封不合格)。

(9) 起甩探底油管，連接配長油管及油管掛，連接控制管線至油管掛，做TEC電纜穿越器穿越油管掛。

(10) 坐油管掛，對油管掛密封試壓，合格。

(11) 固井泵對采油樹整體試壓，合格。

(12) 井口接控制管線至控制柜。

(13) 進(jìn)行擠注測試，測試結(jié)束后關(guān)閉所有智能滑套。

(14) 環(huán)空頂替封隔液45 m3，排量159 Lmin，壓力3.3 MPa。

(15) 連接地面管線至套管翼閥，打壓座封MC1及PHL封隔器，以3.5 MPa為一個臺階，打壓至28 MPa，穩(wěn)壓15 min，緩慢泄壓至0 MPa。

(16) 連接地面管線至套管翼閥，環(huán)空打壓10 MPa，穩(wěn)壓15 min，壓力穩(wěn)定不降，MC1封隔器驗封合格，緩慢泄壓至0 MPa。

(17) 打開所有ICV智能滑套，進(jìn)行擠注測試，擠注測試完成后，固井泵緩慢泄壓至0 MPa，并關(guān)閉所有ICV智能滑套，交井給生產(chǎn)部門。

其中(11) — (17)步作業(yè)不需要占用井口，采用離線作業(yè)模式。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

M03和M08井下入智能完井分層注水管柱后，從2016年1月中旬開始注水，至今已經(jīng)在線安全注水半年有余，注入曲線(見圖5、圖6)顯示Smart Well智能完井系統(tǒng)在蓬萊油田的應(yīng)用效果良好：

(1) 改變了之前的籠統(tǒng)注水方式，實現(xiàn)了分層注水，既滿足了油田對分層系注水的要求，又滿足了安全生產(chǎn)的要求。

(2) 在鄰近有人值守的C平臺，通過網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)對無人的M平臺的這2口注水井的井下智能滑套ICV的開關(guān)，從而無須動用鉆井船進(jìn)行相應(yīng)操作，極大地節(jié)省了費用。

(3) 2口智能完井注水井的日注入量和注入壓力都在設(shè)計范圍內(nèi)，完全滿足作業(yè)要求。

圖5 M03井注入曲線

圖6 M08井注入曲線

5 結(jié) 語

智能完井是一個系統(tǒng)工程，涉及的專業(yè)領(lǐng)域較廣，技術(shù)復(fù)雜程度較高，使用的入井工具和地面配套設(shè)備多，工具的采辦周期長，作業(yè)前的陸地調(diào)試準(zhǔn)備時間也較長。采用智能完井技術(shù)的投入也成倍于常規(guī)技術(shù)。智能完井技術(shù)的優(yōu)勢是可以應(yīng)用于常規(guī)技術(shù)無法滿足開采要求的特殊井中。

因為M平臺為無人平臺，修井需要動員鉆井船，費用高昂，老井采取的籠統(tǒng)注水方式不滿足油田安全開采的要求。本次作業(yè)選取蓬萊19-3油田M03和M08井下入智能分層注水管柱，降低了動員鉆井船修井的頻率，從而達(dá)到了降本增效的目的。通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控每層的注水量和開關(guān)每層的智能滑套ICV，實現(xiàn)分層注水，從而滿足了油田安全生產(chǎn)的要求。

智能完井系統(tǒng)在蓬萊19-3油田M03和M08井中的首次成功應(yīng)用，為后期該項技術(shù)在蓬萊油田及渤海其他油田的推廣應(yīng)用提供了經(jīng)驗。

[1] 余金陵，魏新芳.勝利油田智能完井技術(shù)研究新進(jìn)展[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39(2)：69-72.

[2] 倪杰，李海濤，龍學(xué)淵.智能完井新技術(shù)[J].海洋石油，2006，26(2)：84-87.

[3] 王兆會，曲從鋒，袁進(jìn)平.智能完井系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].石油鉆采工藝，2009，31(5)：1-4.

[4] 阮臣良，朱和明，馮麗瑩.國外智能完井技術(shù)介紹[J].石油機(jī)械，2011，39(3)：82-84.

Initial Application of Smart Well Completion Technology in Penglai Oilfield

CHEZheng′an1XIUHaimei2TANCaiyuan2GONGYonggang2CHENZenghai2

(1.Engineering Technology Branch, CNOOC Energy Development Co. Ltd., Tianjin 300452, China; 2.Pengbo Operating Company, CNOOC (China) Co. Ltd., Tianjin 300457, China)

Based on M03 well in Penglai Oilfield, smart well completion system is mainly introduced in this paper, from the aspects of characteristics, applicable scope and the differences from conventional completion technology. As an unmanned platform, Penglai 19-3 M platform was installed Halliburton smart intelligent well completion system at the beginning of 2016, in the area of M03 and M08 wells, and realized the remote control of underground injection valve switch of injection wells, so as to reduce the frequency of mobilization of workover rigs.

smart well completion; Penglai Oilfield; inflow control valve; through packer

2016-10-20

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層開發(fā)”子課題“智能完井系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用”(2016ZX05028-001-007)

車爭安(1982 — )，男,碩士，工程師，研究方向為海上油氣井完井工程方案編制。

TE256

A

1673-1980(2017)02-0047-04