页岩气田智能化建设与探索

页岩气田智能化建设与探索

尚子杰

中国石油长庆油田公司长北作业分公司作业一区 陕西省榆林市 719000

摘要：页岩气是主要赋存于富含有机质泥页岩及其夹层岩系中并以吸附、游离和溶解等状态为主要存在方式的非常规天然气 , 也是我国近几十年来被发现蕴藏在页岩层中的 1 种新兴非常规气态化石燃料 , 是全球不可或缺的绿色低碳能源 , 与煤层气等天然气均属低碳、高氢和高热值的优质清洁高效能源 , 其成分以 CH4 等气态饱和烃为主 , 连续产生的生物化学成因气热值远高于煤炭和石油且便于通过管道输送。本文对页岩气田智能化建设与探索进行分析，以供参考。

关键词：页岩气田；智能化建设；探索

引言

页岩气田生产智能决策系统，重点是提前预测异常情况，及时直观反映实时问题，防控措施和联动响应。以页岩气勘探开发数据资源湖为基础，从顶层初步构建了产量预测、智能预警、异常提示、辅助决策、联动控制五大模块。

1系统设计

为了满足个性化分析研究工作的要求，利用实时数据库的集成匹配功能和多维数据链接技术构建了数据匹配查询模块，实现了多维数据链接(如钻、断、产等)的功能查询和输出，满足了科技人员对个性化数据的统计分析要求。智能预警和异常提示表明，页岩气田建设速度快，高速气井数量增加，气井数量大，手工搜索异常生产井的效率低，气井管理任务艰巨。通过智能预警和异常提示以及自动气态预警和异常信息提高气藏管理效率具有重要意义。以燃气生产、水生产、油压和套管压力四个参数为主要预警指标，在预测生产趋势的基础上，采用符合比较确定的预警模式和时间间隔标准的预警模式和时间间隔，并及时提出预警和时间问题，如低压预警、升降预警、断裂扰动等。并将其移至系统桌面，方便技术人员分析和处理燃气仓库管理员。

2生产预测预警

通过综合几个预警指标参数，形成短、中、长期预警序列，计算出气井异常生产指标。根据异常生产指标给出异常程度，协助气藏管理人员和技术人员发现异常情况，分析异常原因，及时提出下一次调整措施和建议，确保气藏生产稳定持续。该功能模块投入使用后，已应用了200多个钻孔时间，精度率超过85%。页岩气井破裂将影响施工过程中周边生产孔，其特点是生产孔井口压力波动、水生产和气体生产变化，在严重情况下导致生产孔泛滥和停产。因此，有必要及时准确地实施压裂冲击预警，动态调整生产井的生产系统，避免生产井泛滥。断裂扰动和井距是主要影响因素，生产压力的波动值是断裂程度的核心指标。通过实时自动采集压裂钻井和生产井的数据，利用最短路径算法计算出当前压裂段与生产井之间的最短水平距离，并将计算值与各级设定值进行比较，结合生产压力的波动值，最终得出评估结果。采用邻近井喷智能预警模块，燃气储罐管理员可以实时在线检测井喷的影响，并对生产井采取及时准确的防御截流措施。停机时间由断裂前1 ~ 2天通过手动跟踪决策缩短到断裂前2小时，受断裂影响的单个生产孔平均时间减少20%，断裂过程中单个新井的受影响生产减少38%，整体受影响气体生产减少约1.0×108 m3。

3地质工程一体化实践

3.1源头优化钻井设计

受多级结构变形重建叠加的影响，形成了不同类型、尺度和分布方向的各种断裂、微断层、褶皱和自然断裂区，导致钻井液泄漏和粘接等复杂情况。地质集成设计要求地质学家仔细描述结构特征，确定水平井的位置，重点描述水平段的结构细节，确定不同位置层的倾斜角度，为工程师计算施工速度和选择控制仪器和工具的组合提供参考。例如，在设计水平剖面轨迹时，请包括结构Dip属性，以显示dip在钻孔轨迹上的突然变更。关于自然裂纹的识别，采用蚂蚁体表征技术，显示断裂或断裂区的位置和发展强度，进行轨迹优化，合理避免容易泄漏的胶原点。采用地震多属性联合分析技术，对容易引起复杂技术问题的钻井段进行了预警。振幅剖面、表观极性剖面、瞬时带宽剖面和蚂蚁剖面沿井迹线提取，直观地表明了钻井复杂性的位置、特点和复杂性，并在此基础上优化了钻井控制方案。压裂方案是根据地质和钻井技术的要求设计的，实现了钻井压裂一体化。例如，在井结构优化方面，总体原则是实现地质目的和成本效益，确保井眼和完井作业安全顺利，满足压裂施工要求。南川页岩气井套管结构优化为第二溅射套管结构，套管头设计为标准套管头，压力水平满足压裂要求，垂直深度为3500m、140MPa的井眼为105 mpa对于垂直深度为3500米的钻孔；表面容器的设计与传统钻井相同。生产外壳设计为井口整体外壳，外壳内部抗压强度可满足断裂构造要求。P110钢外壳用于垂直深度为3500米或更低的钻孔，TP125V钢外壳用于垂直深度为3500米或更高的钻孔。考虑到大面积压裂水泥质量要求较高，通过地层压力试验、常规水泥+低密度水泥+低收益率等降低渗漏风险，全面保证水平断面的水泥质量。

3.2井震结合，提升地模精度落实水平段地层展布特征

依托地质信息丰富的地震资料，结合真厚度域层位归位点信息和二维导向剖面模型线信息，可以迭代校正构造平面模型，建立高精度、高可靠性的三维地质模型，找出储层的横向和纵向分布特征，落实断层的分布规律。应用三维可视化技术在三维空间优化井眼轨迹，指导水平井导向工作，可大大消除各种地质异常对钻井工程的影响，提高目标窗口的钻速。

4智能化提升

4.1预警评价系统

充分利用气田巨大的数据资源，逐步建立由关联分析、回归分析、聚类、分类、时间序列分析和神经网络等数学方法组成的大数据分析引擎，并监测机器学习(专家干预)与无意识机器学习相结合的情况，制定气田特定预警评价体系。生产预测预警、综合评价、测井评价、气藏评价、压缩性分析、开放流量预测和压裂后评价等方面的应用可以实现。有机整合业务、计算机系统和专业知识，帮助天然气领域的技术人员进行科学决策、精细控制、高效运行和集成合作，提高企业的市场竞争力。

4.2AMS智能设备管理系统

气田生产技术领域采用了多种智能仪器、阀门和各种控制系统。AMS智能设备管理系统是一种集成方案，用于智能仪表和智能阀门定位器的集中在线配置、调试、校准管理、诊断和数据库记录。它为预防性维护、前瞻性维护和前瞻性维护提供了诊断工具和评估基础。该系统支持220多种硬设备和80多种现场总线设备。AMS智能设备管理系统连接并配置了能够直接在现场配置智能设备的智能设备，数据库会自动记录相关的参数触发器，以便于记录。该系统可以在线实时监控任何智能设备的运行状况，并提供故障诊断，如控制器停机和传感器故障。AMS智能设备管理系统中的数据库会自动记录所有与智能设备相关的事件和警报，包括登录凭据、配置捕获、验证信息、诊断信息、维护记录和警报信息等。，可以快速检查设备的历史信息。采用该系统可以缩短维修人员的检查时间，及时发现设备问题，大大降低维修工作成本，提高维修安全性和准确性。

5智能气田探索

1)目前国内外油气市场环境正在发生深刻变化，油田企业承担着支持国家发展战略和确保国家能源安全的责任。气藏动态管理包括六个主要功能模块:动态在线分析、生产率因子分析、指数状态检查、发展预警和预测、动态异常诊断和气藏可视化。2)hsse管理主要由区域风险监测和预警、安全控制和环境保护管理三部分组成。通过视频监控的智能识别，可以实现天然气勘探和直接运行领域潜在风险的识别。采用施工方案、电子工作票和作业手册的在线审批，实现安全审核检查全过程的严密管理。

结束语

综上所述，需全方位分层次布局并继续强化页岩气深层勘探开发核心技术攻关,注重前瞻性技术储备,同时兼顾深化中下游区域页岩气的地质评价等资源摸底及潜在富集区域圈定等基础工作,充分发挥国家级页岩气示范区的引领作用,进一步完善扶持政策与标准体系,从而加快长江经济带页岩气勘探开发进程与提升发展空间,不断推动我国页岩气产业化持续健康发展。

参考文献

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