智能井井下数据采集与处理分析技术研究

【摘要】：随着油气勘探开发范围不断扩大,油藏开采环境日趋复杂,水平井、大位移井、多分支井等特殊结构井的应用日益广泛,用以提高开采效率和产量。如何优化这些特殊结构井的完井方式和生产管理过程已经成为我国油气生产中急需解决的问题。然而传统的完井方式和生产管理模式已经不能满足特殊结构井在生产管理与优化方面的需要。近些年来出现的智能井系统及相关技术的研究与发展为这一问题提供了解决思路,逐渐改变了油气井的生产管理模式。目前,国外多家油公司已相继研制出各自的智能井系统并投入油田使用,而国内尚无自主研制的智能井系统。本文正是在这一背景下,在课题组前期研究的基础上,从智能井井下数据采集、数据处理和工程应用三方面展开深入的理论与技术研究,并在理论研究的基础上开发了智能井井下数据采集与处理分析软件平台。主要研究内容如下:1.以三层段水平井为目标,完成智能井井下数据采集系统的总体设计,并提出两套详细设计方案。一套是完全引进方案,采用斯伦贝谢或哈里伯顿两家公司的设备,根据完井结构的具体情况,对系统设备和关键测量组件进行配套选型;另一套是自主研制方案,自主完成井口 PDG模块单元、井口装置、信号传输通道、PDG测量装置和安装托筒等关键部件的详细设计。2.针对目前智能井井下压力监测数据处理方法的不足,提出了一套完整、高效、精准的数据处理方法,即提出采用基于Hampel估计的中值数绝对偏差决策滤波法对PDG压力数据进行异常值消除;采用小波分析进行数据降噪,利用正交试验原则优选小波阈值降噪的条件组合,解决了小波阈值降噪参数选择的盲目性;运用压力导数法进行压力的不稳定状态识别;根据识别出的不同压力变化阶段,以压力阈值为主、时间阈值为辅的策略进行数据精简,在有效保留断点的同时提高了压缩比。3.以流体力学为理论基础,以智能井模拟系统实验平台为实验基础,研究层段控制阀流入动态模型,分析流体通过阀孔附近的流动形态,建立经层段控制阀控制后的流量与阀孔内外压差的关系式;通过引入综合流量系数与ICV开度的关系,提出利用ICV开度和PDG压力进行分层流量计算的方法。4.以油藏在短时间范围内是一个线性系统为假设前提,运用不稳定试井解释理论和产量叠加原理,提出在未知油藏模型和其它参数的情况下,利用PDG压力监测数据和累计产量进行流量历史重建的新方法。5.在未知储层其它参数的情况下,以支持向量机回归理论和方法为基础,运用移动窗口技术实时更新训练集样本数据,根据最新的PDG数据进行动态建模,实现流量和压力数据的滚动预测。6.以流体力学数值模拟实验为基础,研究水平井不同位置见水后各层段环空与油管的压力变化规律,提出利用PDG压力监测数据进行水平井水侵时间和位置监测的新方法。7.在上述基本理论和实现方法研究的基础上,提出了智能井井下数据采集与处理分析系统的总体结构框架和主要功能设计。并利用Microsoft Visual Studio.NET 2003实现了以PDG数据为核心,以井站、基地和企业三级应用模式,按数据采集、数据处理和工程应用为主线的智能井井下数据管理应用软件平台。总之,本文以智能井井下数据为中心,着重研究了井下数据采集、处理与分析的基本理论和实现方法,针对PDG数据采集、数据处理、分层流量计算与历史重建、产量和压力预测等关键问题进行了深入探讨,构建并开发了智能井井下数据采集与处理分析软件平台。为解决智能井井下数据实时监测、管理、处理与分析等智能井关键技术问题提出了技术上可实现的有效方法,这对于推进国内智能井技术的研究与发展,提高油气生产数据管理的科学性,制定生产决策的准确性,降低生产成本,真正实现智能油井乃至智能油田具有重要的理论意义和应用价值。