井控技术在油气开采中的应用与优化研究.pdf

勘探开发 164 2023年第10期随着科技的进步和油气开采复杂性的增加，井控技术在提高油气开采效率、降低成本、保证安全等方面具有重要意义。首先，文章论述井控技术的基本概念和原理，阐明其在油气开采过程中的作用；其次，重点介绍井控技术在油井建设阶段、生产阶段以及注采调剖阶段的具体应用，包括钻井工艺、完井和固井、压裂和酸化、水驱和气驱采收等方面1；同时，探讨井控技术优化的研究方法和手段，包括数值模拟、优化算法和实验研究等，通过优化井控技术参数，来提高开采效率和经济效益。1 关于井控技术的认识井控技术是指在油气开采过程中，通过应用各种先进的技术手段和工艺，对油井进行控制和管理，以实现安全、高效、稳定的开采和生产。它是油气行业的关键技术之一，对于提高油气开采效率、降低成本、保证生产安全具有重要意义。井控技术在油井建设阶段发挥着重要的作用，在钻井过程中，井控技术可以确保井眼的稳定和井孔的完整性，防止井壁塌陷和井眼垮塌等事故发生。在完井和固井阶段，井控技术可以有效地封堵井眼，防止地层流体的泄漏。井控技术在生产阶段对于产量的高效稳定至关重要。通过压裂和酸化技术，井控技术可以改善油气储层的渗透性，提高产能和采收率。在水驱和气驱采收过程中，井控技术可以控制注入流体的压力和流量，保证油气采收的有效性2。2 井控技术在油气开采中的应用2.1 井控技术在油井建设阶段的应用（1）钻井工艺中的井控技术应用。钻井工艺中的井控技术应用，能够确保井眼稳定性和井孔的完整性，防止井壁塌陷和井眼垮塌等事故发生，以下是对钻井工艺中井控技术应用的论述。钻井工艺是将钻头通过旋转和推进等方式进入地层，形成油井的过程。在这个过程中，井控技术发挥着重要作用。首先，通过井控技术可以对井眼进行稳定控制，确保井孔的完整性。通过监测和分析地层的物理力学参数、岩石强度等，可以确定适当的钻井液组分和循环参数，以防止井眼塌陷和岩屑滑塌等问题的发生。井控技术还可以通过控制钻井液的性质和压力来稳定井壁，减少井壁的塌陷风险。其次，井控技术在钻井过程中还能够监测井身的状态和环境变化，及时发现井筒问题并采取措施进行修复。通过应用传感器和监测设备，可以实时监测井筒的温度、压力、振动等参数，以及井底的地层情况。这些数据的采集和分析能够帮助工程师及时了解井筒的状态，发现井眼异常、裂缝扩展等问题，从而及时采取措施进行修复和加固，保障井筒的稳定性和完整性。（2）完井和固井中的井控技术应用。完井和井控技术在油气开采中的应用与优化研究白小娟中国石油玉门油田分公司监督中心 甘肃 酒泉 735019摘要：系统探讨了井控技术在油气开采中的应用与优化研究。通过对钻井、完井、固井、压裂、水驱、调剖等阶段的井控技术应用进行论述，探讨了优化目标、方法和手段。通过数据分析和模型优化，实现井控技术的优化和提高产能，以期为油气开采中井控技术的研究提供了指导和参考，促进油气行业的可持续发展。关键词：井控技术 油气开采 应用 优化A p p l i c a t i o n a n d O p t i mi z a t i o n R e s e a r c h o f We l l C o n t r o l T e c h n o l o g y i n O i l a n d G a s P r o d u c t i o nB a i X i a o j u a nChina Petroleum Yumen Oilfield Branch Supervision Center，Jiuquan 735019Abstract：This article systematically explores the application and optimization research of well control technology in oil and gas production.By discussing the application of well control technology in stages such as drilling，completion，cementing，fracturing，water flooding，and profile control，the optimization objectives，methods，and means were explored.Through data analysis and model optimization，optimize well control technology and increase production capacity.This article provides guidance and reference for the research of well control technology in oil and gas extraction，promoting the sustainable development of the oil and gas industry.Keywords：Well control technology；Oil and gas extraction；Application；Optimization 165 勘探开发2023年第10期固井是油井建设过程中的关键步骤，其中井控技术的应用对于确保井眼的封堵和井筒的完整性至关重要，以下是对完井和固井中井控技术应用的论述。完井是指在钻井完毕后进行井筒封堵和井眼完整性保护的过程。井控技术在完井过程中扮演着关键角色。首先，在完井过程中，井控技术通过精确控制井筒封堵材料的注入和固化过程，确保封堵材料充分填充井眼，并形成可靠的封堵体。通过应用自动化控制系统和传感器，可以监测封堵材料的流量、压力和温度等参数，并实时调整注入参数，保障封堵质量。其次，在固井阶段，井控技术的应用旨在保护井眼免受地层流体的污染。通过优化固井液的配方和性能，井控技术可以提高固井液的黏度和密度，形成可靠的固井环带，有效防止地层流体的迁移和污染。2.2 井控技术在生产阶段的应用（1）压裂和酸化技术中的井控技术应用。压裂和酸化技术是常用的增产技术，通过应用井控技术，可以有效地实现油气储层的改造和增产。以下是对压裂和酸化技术中井控技术应用的论述。压裂技术是指通过注入高压液体（通常是压裂液）来产生裂缝，并改善储层渗透性的技术。井控技术在压裂过程中起到关键作用3。首先，通过使用井控技术，可以精确控制压裂液的注入参数，包括注入压力、注入速率、压裂液的组分等。通过应用自动化控制系统和传感器，可以实时监测压裂过程中的注入压力和注入速率，并根据实时数据进行调整，以确保压裂液的注入量和压力在设计范围内，从而实现有效的压裂效果。其次，井控技术在压裂技术中还能够实时监测和评估裂缝的扩展和连接情况。通过应用地震监测技术、微地震监测技术等，可以实时监测裂缝的扩展和连接情况，并通过实时的数据分析，进行裂缝网络的优化调整。这样可以确保裂缝网络的覆盖范围和连通性，最大限度地提高储层的渗透性和采收效果。（2）水驱和气驱采收过程中的井控技术应用。水驱和气驱是常用的油气采收方法，而井控技术在这两种采收过程中的应用至关重要。在水驱采收过程中，井控技术可以精确控制注入水的量、压力和速率，确保水的分布范围和渗透性，以提高采收效率。通过实时监测井下水的压力和温度等参数，可以及时调整注水参数，优化水驱过程。在气驱采收过程中，井控技术的应用同样重要，它可以精确控制注入气体的量、压力和速率，确保气体均匀分布，以推动油气向井口移动。通过井下传感器监测井底气体压力和含气饱和度等参数，工程师可以实时了解气体分布情况，优化注气参数，提高气驱效果。2.3 井控技术在注采调剖中的应用（1）水驱调剖中的井控技术应用。水驱调剖是一种常用的油气开采技术，通过注入水来改善储层的渗透性，促进油气的流动和采收。在水驱调剖中，井控技术的应用是确保调剖效果和生产安全的关键。井控技术在水驱调剖中的应用主要包括精确控制注水参数和实时监测井下环境。通过使用井控技术，可以精确控制注水量、注入压力和注入速率等参数，以确保水的均匀分布和渗透性的改善。通过井下传感器监测井底水的压力和温度等参数，可以实时了解调剖效果，及时调整注水参数，在最大程度上提高采收效率。（2）压裂调剖中的井控技术应用。在压裂调剖中，井控技术的应用是确保压裂效果和生产安全的关键。通过使用井控技术，可以精确控制压裂参数，如施工压力、注入速率和压裂液的组成，以确保压裂作业的稳定性。通过实时监测井下压裂过程和压裂效果，可以调整压裂参数，优化压裂作业，提高油气产量。井控技术还可以监测井下设备的状态和运行情况，确保压裂作业的安全可靠性。通过应用井控技术，可以实现压裂调剖的精细化管理，提高油气储层的生产效率，取得较好的效果。3 井控技术的优化3.1 井控技术优化的目标井控技术的优化目标是实现油气开采的高效、安全和可持续。通过精确控制井下操作参数和优化生产过程，井控技术能够最大限度地提高产能和采收率，降低生产成本和风险，延长油气田的生产寿命，并减少对环境的影响。经过优化的井控技术，可以确保油气储层的有效开发，提高油气生产效率，同时保障生产安全和环境保护。3.2 井控技术优化的方法和手段（1）数值模拟和优化算法的应用。数值模拟和优化算法是井控技术优化的重要方法。通过数值模拟，可以建立油气储层的数学模型，模拟井控过程中的流体运动、渗流和物质传输等复杂过程。基于模拟结果，可以优化井控参数，如注入压力、注入速率和井间距等，以最大化产能和采收率。优化算法是另一个关键工具，通过使用相关数学模型和计算方法，寻求最佳的井控策略和参数配置。常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等，这些算法可以在大量参数组合中搜索最优解，以实现井控技术的优化，提高油气开采效率。勘探开发 166 2023年第10期（2）井控技术参数优化的实验研究。井控技术参数优化的实验研究，是通过实际实验和数据收集，探索和验证最佳的井控参数配置。通过设计合理的实验方案，收集井下数据，并进行分析和比对，可以评估不同参数配置对产能和采收率的影响。这种实验研究可以提供实际的数据支持，验证数值模拟结果，并为井控技术的实际应用提供参考。4 井控技术优化案例分析4.1 基于数据分析的井控技术优化案例（1）案例描述。在某油田的水驱生产过程中，存在一口问题井，其产量远低于预期水平。通过对该井的数据进行综合分析，可以发现问题并进行优化。（2）数据收集。生产数据，见表1。表1 生产数据统计表问题井数量问题井的历史产量油水比注入压力注入速率Well-A平均每天50桶每桶油水中含水30%。10.3421355MPa1000bbl/day地质数据见表2。表2 地质数据统计表平均储层渗透性，mD平均储层孔隙度，%储层岩性平均为200平均为20砂岩井下传感器数据。井底压力传感器记录：问题井A的井底压力：13.789514MPa相邻井B的井底压力：12.4105626MPa（3）数据分析。通过对上述数据进行分析，发现以下问题和优化潜力：问题1：井底压力过高。问题2：注入压力与相邻井B相比较高。（4）优化方案。针对上述问题，提出以下优化方案：调整注入压力。将注入压力降低至8.9631841MPa，以改善储层渗透性和水的分布均匀性。监测井底压力。安装实时井底压力传感器，以监测井底压力的变化，并及时调整注入压力以避免过高。与相邻井B的压力比较。通过与相邻井B的井底压力比较，确保注入压力与周围井相符，避免过高或过低的情况。通过实施上述优化方案，并持续监测和调整井下操作参数，可以预期问题井A的产量将有所提升，水驱效果得到改善。4.2 基于模型优化的井控技术优化案例（1）案例描述。在某油田的压裂调剖过程中，为了优化井控技术，采用了基于模型优化的方法，通过建立数学模型并应用优化算法来改善油田的开采效率。（2）模型建立。储层模型。储层渗透性：100mD；孔隙度：18%；储层岩性：砂岩。井控模型。压裂参数：压裂液粘度、压裂液密度、压裂液流量等；压裂液输送参数：井口到注入点的输送时间、压力损失等。模型优化。通过建立数学模型，结合优化算法进行模型优化，实现井控技术的最优化。（3）优化方案。参数优化。利用遗传算法等优化算法，对压裂参数进行优化调整，如调整压裂液粘度和密度，以提高压裂效果。优化压裂液的流量和注入速率，以最大限度地利用储层的产能。注入点优化。根据储层模型和井控模型，利用模型优化方法，确定最佳的注入点位置，以确保压裂液能够覆盖整个储层并达到最大的产能。压裂液输送优化。分析井口到注入点的输送时间和压力损失等因素，优化输送过程，以确保压裂液的质量和流动性能。通过模型优化和参数调整，上述优化方案可以改善压裂调剖过程中的井控技术，提高采收率和产能，实现油田的高效开采。5 结束语井控技术在油气开采中发挥着重要作用。通过应用井控技术，如钻井工艺、完井、固井、压裂、水驱和调剖等，可以优化生产过程，提高产能和采收率。同时，基于数据分析和模型优化的方法，为井控技术提供了进一步的优化手段。通过不断研究和实践，可以不断改进井控技术，实现更高效、可持续的油气开采。参考文献1 程进波.有关含硫油气井井控技术及管理的相关研究 J.中国石油和化工标准与质量，2021，41（4）：91-93.2 刘月飞.井下作业井控技术应用探讨 J.石化技术，2018，25（3）：215.3 张闻天，刘爽，李永海.井下作业井控技术措施 J.化工设计通讯，2017，43（12）：59+67.作者简介白小娟（1982），女，本科学历，工程师，研究方向：井控技术。