[01823708]油藏生产实时优化与智能调控技术及工业化应用

本项目依托于863重大项目课题“深水油气田智能完井关键技术”等课题支持,在智能井关键技术装备研发及复杂油藏生产实时优化理论与方法领域开展自主创新和攻关,取得了创新性成果,形成具有自主知识产权的智能油田开发技术体系,加快我国智能油田开发技术的推广和应用。 中国国民经济的迅速发展对石油能源的需求日益增长,然而根据目前的技术水平和对石油地质勘探的认识,发现大型油气田已相当困难。我国主力油田,如大庆、胜利油田均已进入高含水开发阶段,油田稳产难度越来越大。各大石油公司勘探目标逐步开始向高温高盐、海上和低渗透等难动用储量的地区深入,但这些油藏的开采难度较大,并且自2014年下半年油价出现断崖式下跌后,高成本问题极为严峻。在这种形势下,基于现代信息化技术与传统油藏经营管理方法相结合的油气田智能化建设为当前处于低迷期的石油行业带来了希望,引起了越来越多油藏工作者的关注。油气田智能化建设的核心是基于最优化方法的油藏开发调控理论,将智能化井下监测调控设备与实时控制优化相结合,制定合理高效的油藏开发方案和决策信息,通过系统反馈到智能井井下控制系统实现液流控制,从而改进油藏的生产状况。目前该技术研究仍处于起步阶段。一方面智能井技术涉及内容多、工作方式特殊,井下流量控制工具长期处于井下高温、高压和腐蚀的环境中,工具的可操控性、耐久性、控制精确性等还有待提高,我国的智能井核心技术仍依赖于国外进口,国外智能井设备不但价格昂贵,而且存在技术封锁,严重制约我国智能井技术的发展和应用。另一方面,自动历史拟合技术尚无一种稳健、快速的优化算法和油藏模拟技术相匹配来求解大规模油藏优化问题,其实用性仍无法满足实际油田实时优化开发的要求,同时油藏开发生产优化技术目前主要局限于水驱油藏的优化管理,对于在三次采油技术等方面应用研究较少。 本项目针对油田智能化建设,发展了一系列处于国际领先水平的智能井核心装备与高效的油藏生产实时优化调控技术。基于“十二五”863计划海洋技术领域重大项目“深水油气勘探开发技术与装备”,对井下多级可调流量控制阀、井下湿接头等智能井井下关键硬件技术的重点攻关,研制出一套具有自主知识产权的智能井技术与装备;考虑到各类油藏地质条件的复杂性与强非均质性,提出了一系列针对各种类型大规模油藏的高效自动历史拟合方法;建立了针对大规模油藏的注采调控实时优化方法;开发了配套的智能油田开发生产优化决策软件。 本成果在中海油成功应用,进行了多口智能井矿场试验,取得了圆满成功,各项设备运行正常,控制系统灵活精准,整套装备技术领先,工艺成熟可靠。利用项目中过电缆封隔器延伸移位的设计理念研发的管缆穿越封隔器已成功应用于中海油渤海湾地区注蒸汽开采项目,可实现耐温300℃,耐压21MPa,4个吞吐周期,已进入中试阶段。将项目中管缆穿越封隔器耐高压的桶装卡瓦锚定机构,应用于非常规水平井分段压裂施工时的顶部悬挂封隔器中。该压裂封隔器已在胜利油田滨南采油厂、桩西采油厂实际应用15口井。施工过程中管柱锚定可靠,座封、验封正常,多项技术得到了工业化规摸应用,效果良好。另一方面对复杂油藏生产实时优化理论与方法进行重点研究,提出了参数化特征提取与无梯度求解相结合的自动历史拟合方法,建立了水驱油藏免梯度注采生产优化理论,将油藏数值模拟与最优化理论结合,通过自动历史拟合更新油藏地质模型,并应用注采生产优化理论制定相应的最优开发调控方案,实现生产的周期调控,保证开发处于实时最优状态,在最小化成本的同时获取最大化的经济效益。在本课题所研究的理论支持下,将这套理论方法应用到了中海油及中石化胜利油田等多个油田生产区块,证实了采用优化所得到的调控方案,可以增大水驱的波及效果,优化油藏生产;根据油田目前生产状况,新增产值共13亿元。 我国的智能化油气田技术还处于起步阶段,基于最优化方法的油藏开发调控理论研究是一项新兴的、前瞻性的研究课题,开展该课题的研究对于实现油气田工程的信息化和智能化,提高油藏经营管理水平,具有重要理论意义和实用价值。该成果的成功研发,使我国摆脱了国外公司在智能井核心技术与装备上的垄断,并且建立了适应大规模油藏的复杂油藏生产实时优化理论与方法,取得了多项技术突破,整体成果达到了国际领先水平,具有非常广阔的推广应用前景。