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智能化提高“大龄油田”采收率

2017-09-15 09:08 来源:科技日报 刘 艳

  将智能化采油控制车间建在直径5.5英寸的井筒里,让采油井筒随“油”应变;打开电脑,技术人员只需坐在电脑前,即可实时掌控井下油层、水层参数,“测、调、控”一体化分层配产,哪层有油开采哪层;除了降低能耗,还可极大降低水处理地面基建和维护费用,让含水98%的油藏也能不断创造价值……

  近日,在大庆油田第三采油厂的采油井区,科技日报记者见证了由一台笔记本电脑、一辆测试车、一个地面控制箱、一支测控仪组成的智能采油系统的神奇。科研人员将这“四件套”与潜入井下的芯片电联后,井下数据即可被提取并远程传输,驰援采油方案的实时决策。而就在前不久,这项由中国石油勘探开发研究院牵头攻关的863计划项目——采油井筒控制工程关键技术与装备,通过了科技部组织的项目验收。

  “该项目的目标是为油藏管理自动化、智能化、实时化提供有力抓手,为我国油藏管理模式实现由静态向动态升级提供技术支撑,通过‘智慧’管理大幅降低成本、提高最终采收率,实现油田高效开发。”项目首席专家、中国石油勘探开发研究院副总工程师刘合表示。

  智能分层开采大显身手

  水是油田开发中必不可少的因素。当地层能量耗尽时,就要通过注水,把储藏在岩石孔隙里的石油“驱赶”出来。但一口井,在800米至1200米之间,通常会有100多个含油砂岩层,厚的达20米,薄的仅20厘米。在这样的“地下迷宫”中,如何给这些深浅不一、厚薄不均的油砂岩层注入适量的水以实现最佳产出,是一项艰巨的工程。现在,采油井筒控制工程技术与装备为有效解决这一工程技术难题奠定了坚实的基础。

  “以前油井只能实现单层的堵水,而无法实现控水。也就是说,一口油井的某一层段,要么打开,要么关闭,不能微调。如果能够对开采层段进行控制,实现单层产液量任意调节,那么采油效率会大幅度提高,缆控智能分层采油技术正是实现了这个设想。”刘合给记者举例解释。

  但这并不是问题的全部,刘合坦言,随着国内油气生产向深层、复杂地层和海洋地区发展,开发难度不断加大,一些问题也被进一步放大。“如多层段高温高压深井测试成本高,风险大,生产控制难;水平井、复杂结构井日益增多,局部含水上升快,产量递减严重,缺乏有效分采和控制手段等,这些都需要先进的采油井筒控制技术。”

  如何解决这些问题?2012年新年伊始,以刘合为总负责人,中国石油勘探开发研究院牵头,大庆油田、东北石油大学、沈阳工业大学等单位协同攻关的“采油井筒控制工程关键技术与装备”项目研发团队成立。针对注水、采油、油水分离、完井四个关键环节面临的技术难题,项目设立了智能分层注水技术与装备、智能分层采油技术与装备、井下油水分离及同井回注技术与装备、智能完井技术与装备4个课题。磨砺五年终“亮剑”,圆满实现了项目预期目标。

  在井筒里安装“手”和“眼”

  近年来,随着油气资源开采逐步向复杂地质条件方向发展,水平井数量逐渐增多,多油层油气井和分支井开采中的层间干扰问题成为生产一线亟待解决的技术难题,油水井动态监测和修井作业面临的困难也日益突出。“智能完井技术为解决这些问题提供了有效手段。”课题负责人、中国石油勘探开发研究院采油采气装备所副所长沈泽俊告诉记者。

  智能完井技术是在油气井进行常规完井后,在生产管柱上安装永久性井下测控装备,相当于“手”和“眼”。“手”即井下液控阀门,通过地面液压控制站,即可远程对其进行操作,实现分层开采,大大提高了井下各层的生产效率。“眼”即井下光纤动态监测系统,技术人员在办公室即可对井下各层段的温度、压力等参数进行实时读取,开展油井远程监测,从而实现采油方案的及时优化和远程调控。

  “下一步,我们还将根据井筒监测系统收集来的数据建立数值模拟方案,将井筒管理与大数据相融合,最终实现井筒自主调整开采方案,相当于在井筒里安装一个机器人。”刘合表示。

  同井注采让老油田起死回生

  随着老油田进入中高含水期,油井因含水量接近经济开采极限而关停导致的采收率下降、水处理规模增大、处理设备投入和操作费用不断增加,以及产出水处理过程中泄漏及排放造成的环境污染等一系列问题纷纷浮出水面。

  “要解决这些问题,井下油水分离及同井回注技术大有可为,这项技术除降低能耗之外,还可极大降低水处理地面基建和维护费用,降低高含水油田的采油成本,提高油田综合效益。”刘合解释说,应用该技术后,可减少大量中转站、注水站建设,减少维修管理、安全环保等费用,经济效益极为可观。

  井下油水分离及同井回注技术,简称同井注采,被视为中国石油一项重要的超前储备技术,其核心目的是在采油井筒内实现采出油和水的分离,将分离出的石油举升到地面,而将分离出的水重新注入井下进行循环利用。东北石油大学校长、课题负责人蒋明虎教授介绍说,为安全可靠地实现井下油水分离及同井回注,项目组发明了适合于井下高含水采出液处理的高效旋流分离装置,创新设计了适合5.5英寸套管的整体工艺管柱系统,同时,在密封改进方面作了大胆探索,大幅提高了系统的可靠性。“利用这项技术,约有70%的水能带压回注到产出层,有效降低开采成本。”刘合打了个比喻:“比如,原来举升到地面的100立方米采出液里仅有1立方米油。通过应用同井注采技术,举升到地面30立方米采出液,就能有1立方米油。举升成本、地面水处理装置建设和运行成本等都将得到大幅降低,也能最大限度降低对环境的影响。”

(责任编辑:王蔚)

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