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定义系列:智能完井

发表:06/15/2016

灰色岩石纹理

因为它们发生在相对较浅的水域, 早期的海上勘探和生产作业在许多方面与陆上相似. 然而, 到20世纪80年代, 作业人员在水深超过300米的偏远地区和远离陆地的地方钻探资源[1],000 ft]. 为了开发可以延伸到许多平方公里的深水发现, operators drill wells from floating drilling units; these wells may extend laterally thousands of meters.

减少开发油田所需的平台数量, 对于大多数在深水中完成的井,运营商都使用海底完井. 水下完成 是否可以通过位于海底的井口进行远程控制和访问. 产品从海底井口通过海底的管线输送到中央地面处理装置.

在需要使用浮式钻井平台的深水井中,在陆地和浅水进行的小型井下作业通常成本极高. 面对维护成本和生产延迟的幽灵,这足以颠覆油井的经济效益, 油气行业寻求能够最大限度减少油井干预的完井策略. 这些努力的核心是改进井下监测和控制系统, 它们被标准化并打包为智能完井(ic). 智能的完成 该系统包括压力和温度传感器,能够将测量数据近乎实时地传送到地面,还可以远程调节井下节流器和滑套,工程师可以随时使用, 从表面看, 控制地层的流量. 窒息 是控制和调节流体流动的装置; 滑动的袖子 是否可以打开或关闭井下硬件来控制流体流入井中.

因为集成电路既复杂又昂贵, 运营商几乎只将其应用于高速海底井. 随着时间的推移, 然而, 系统变得更便宜,并且集成了增强其功能的软件. 用于集成电路规划和管理的软件几乎与钻井技术同时出现,钻井技术使作业者能够钻出长大角度井和多分支井,这些井可以从一个主井眼进入多个生产区域.

区域隔离

同时访问和隔离连接到主井眼的多个区域的能力是集成电路的基本特征. 在具有两到三个生产层的基本直井中, 完井设计人员可以通过在每个层位部署专用管柱来实现这一目标. 在具有多个生产层段的井中,作业者会在每个目标层的上下位置设置封隔器. 封隔器 使用可膨胀的弹性体元件对井筒形成密封.

操作人员使用 通孔封隔器 隔离ic中的区域. 这些封隔器具有穿透性,电缆和液压管线可以通过,而不会影响密封. 通过封隔器的管线连接到控制和监测每个区域流量的设备和传感器上.

流控制

控制地层的流动, 作业者可以远程开井, 关闭或调整井下阀门的节流装置. on-off选项允许作业者从他们希望延迟生产的区域关闭生产, 已经耗尽或开始产生不需要的气体或水. 除了, 通过关闭除一个区域外的所有区域,并监测地面的压力表, 作业者可以复制电缆生产日志中的大部分信息(图1)。.

图1. 无需干预即可获得生产日志类型数据. 在多区集成电路中,每个区都是隔离、监控和控制的. 通过关闭流经1区(顶部)的流量控制阀(FCV),可以测量2区(红色箭头)的流动井底压力(FBHP)。, 同时测量关井1区的储层堆积压力. 通过关闭2区FCV并打开1区(底部), 可以在2区确定储层压力,并从1区确定FBHP. 这种技术可以应用于任意数量的区域.

无需干预即可获得生产日志类型数据.

额外的井下流量控制阀允许操作人员调节地面的流量. 通过改变阀门流量口的尺寸来改变节流口设置, 生产工程师可以在不关闭地层的情况下控制地层的压力和体积. 该功能允许作业者将不同压力层的生产混合在一起,而不会产生裂缝 横流式的,即流体从高压区流入低压区.

通过改变表面的节流孔尺寸, 工程师还可以改变每个层对整体油井产量的相对贡献. 这种能力使作业者能够随着时间的推移,随着各个产层速率的变化而优化生产, 压力, 气油比或水油比. 通过改变各个层的流量,作业者可以降低储层中特定点的压降压力,从而控制水和气的流入. 锥进 射孔段的压力下降是否导致了不必要的水或气体优先流动. 工程师还可以通过使用可调流量阀来提高或降低目标层段的注气或注水速度,从而优化扫描效率.

操作人员可以将流量控制阀安装在 分支井接头,其中主井眼和大角度及水平井眼,或 侧根,从它钻出来连接. 为了优化每个分支井的产量,工程师们为分支井的生产尾管配备了 流入控制装置 (icd),当流过它们的流速增加时,会产生增加的背压. 通过在与流体速度成反比的间隔沿衬管施加背压, icd会阻碍高压流体或流体在井段内流经高渗透性管柱. 这使得压力较低或渗透率较低的层段的流体能够流入横向井眼. 除了, 在水平井中,当这些相比油更容易流过地层时,icd被用于降低水和气的流速.

监控

有效的流量控制只有在与 永久性井下量规 能够实时准确地监控生产变量. 近年来, 能够在地层中收集压力和温度测量数据,并将其实时传输到地面, 同时大大增加了传感器的使用寿命和可靠性, ic的作用已经从避免干预变为油藏管理工具了吗.

不像以前的压力-温度计在井下停留几个小时或几天, 现代井下永久压力和温度计是为长期部署而设计的. 额定工作压力和温度高达172兆帕[25,和180ºC[356ºF], 它们的寿命和可靠性来自石英和蓝宝石换能器的使用, 焊接总成, 耐腐蚀合金和耐用的电子元件.

因为从永久井下仪表获得的数据需要很长一段时间才能获得, 工程师们可以利用它们来深入了解水库. 监测系统也可以测量流量和流体密度. 这些测量可用于压力瞬态分析,以估计渗透率, 表皮和排水面积在井的生命周期. 皮肤 is an estimation of flow efficiency; positive skin values refer to reduced flow compared to that from an undamaged formation. 工程师可以使用这些数据来识别生产和储层异常,例如水和气的突破.

作业者可以沿着生产油管的长度使用光纤电缆来监测井下情况. 这些分布式温度传感器(dts)提供的数据可以用于分析,以量化整个井长的流入曲线, 允许操作人员立即看到, 理解并对来自各个区域的流模式变化做出反应(图2).

图2. 分布式温度传感器(DTS)配置文件. 沿井长方向温度分布的变化是由来自多个层的混合流体引起的. 通过比较永久光纤dts捕获的流动温度曲线,并将其与伽马射线测井曲线相关联, 操作人员能够检测到该剖面变化的来源和原因. 在这个例子中, 监测区域上方的原始DTS剖面(绿色阴影)与之后的DTS剖面之间的偏差可以清楚地追溯到伽马射线测井定义的区域(棕色阴影),因为剖面在生产区域下方变得恒定(灰色阴影)。.

分布式温度传感器(DTS)配置文件.

好设计

因为智能井包括复杂的组合, 工程师通常依靠计算机程序来帮助他们进行选择, 协调和管理. 这些软件程序允许设计人员将井筒和轨迹信息导入建模程序,用于创建和分析各种套管和油管设计. 可用的储层数据,如层数和层深, 石油和天然气重力, 碳氢化合物组成, 初始和最终油藏压力以及产能指数被用作生产建模的输入.

使用生产模型, 作业者能够计算出每个层的总流量和产量贡献. 然后他们可以在设计中添加约束, 例如可用控制线的数量或要生产的区域的数量, 并选择优化油气采收率的井设计和生产方案. 通过改变模型内的扼流圈设置, 在完井之前,作业者可以观察对单个层位贡献和总产量的影响,并定制流量控制阀设置.

最大限度地提高井下实时监测和控制能力, 作业人员必须在井的整个生命周期内处理和处理大量数据. 要做到这一点, 井下数据通过监控和数据采集(SCADA)系统发送到作业者办公室, 在哪里使用生产优化软件进行分析. 一个稳态, 多相流模拟器使用建模算法进行节点分析,将数据与最佳设置的预期数据进行比较,并采取纠正措施,例如在一个或多个间隔内改变节流口设置和流量.

在一些先进的系统中, 操作人员输入目标产量或其他参数,如产水量, 该程序调整井下节流器以达到预期效果. 目标参数可以设置为一个层、一口井或整个油田. 为智能井控和监测而设计的软件程序可以扩展到整个油田,以通知操作人员设备性能偏差或捕获该油田随时间的生产趋势.

完善系统

由于发展了更精确的远程监控, 控制能力,设计和管理软件, 运营商现在将集成电路应用于各种井类型中, 不仅可以最大限度地减少干预,还可以优化操作效率和产量. 与此同时,E&P行业正在从模拟数据记录向数字数据记录转变, 为作业者提供一种工具,用于整合和处理来自多个来源的大量数据. 从全油田的角度处理这些数据的能力对于运营商充分发挥集成电路和集成电路的潜力至关重要, 通过扩展, 完井的目的是进入储层.

集成电路系统的最新迭代包括现场压力测量, 温度, 在每个分支的每一层的地层面上的流量和含水率. 所有传感器都与一个电动流量控制阀一起封装在一个单独的工作站中,该控制阀具有无限可变的设置,通过单个电气控制线从地面控制. 在非均质油藏、多层油藏和大位移油藏中,这种监测和控制大量层位的能力显著提高了作业者的产量和油藏管理水平.

油田审查 2016.
版权所有©2016斯伦贝谢.
感谢来自美国德克萨斯州休斯顿的Adrian Francis为本文的准备工作提供帮助.

光纤传感的电动智能完井
采用全电动智能完成, 在任何井长范围内,作业人员都可以近乎实时地测量整个井壁和控制区的流体贡献.
署名
Rick von Flatern,资深编辑
出版
油田审查
文章主题
智能的完成