CN111852445A - 智能油田注采实时优化与调控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气开采技术领域，具体地，涉及一种智能油田注采实时优化与调控系统，包括：生产井智能调控井筒、注入井智能调控井筒、生产井地面控制装置、注入井地面控制装置、地面数据采集—分析—决策计算机处理系统；所述生产井智能调控井筒、生产井地面控制装置、注入井智能调控井筒和注入井地面控制装置与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统分别相连实现数据采集和控制指令传递，生产井地面控制装置与生产井智能调控井筒相连、注入井地面控制装置与注入井智能调控井筒相连实现流量调控。本发明实现了注采优化软件和注采调控硬件的一体化无缝衔接，在数小时内实现大规模油藏生产动态的历史拟合和生产方案优化，并对注采井流量进行实时调控。

Description

智能油田注采实时优化与调控系统及方法

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体地，涉及一种智能油田注采实时优化与调控系统及方法。

背景技术

随着光纤传感、智能计算等技术的发展，建设智能油田是已成为国内外油气资产管理者的优先选择。智能油田是一个实时注采管理系统，它利用放置在井下的永久性传感器实时采集井下设备的工况以及生产层段的压力、温度、流量、含水、组分等参数，通过通信线路将采集的信号传输到地面，利用开发的软件平台对数据进行处理、分析、挖掘和学习，同时结合油藏自动历史拟合技术、油藏数值模拟预测技术以及最优化技术，形成油藏生产管理决策信息，并通过控制系统反馈到井下对生产层段进行实时调控，从而实现油气资源开发最优化和经济价值最大化。整个系统由“采集—模拟—决策—控制—生产—采集”形成一个闭环的油气生产管理系统。

智能油田系统在国外油田已经逐步得到应用，由于一些核心技术的制约，我国尚处于智能油田初始建设阶段。申请人曾发明了智能油田仿真实验系统及工作方法ZL201010531225.1，该发明只是从室内模拟角度对智能油田理论进行验证。为了将智能油田系统应用于生产实际，取得更大的经济和社会效益，迫切需要一种智能油田注采实时优化与调控系统及方法。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种智能油田注采实时优化与调控系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

智能油田注采实时优化与调控系统，包括：生产井智能调控井筒、注入井智能调控井筒、生产井地面控制装置、注入井地面控制装置、地面数据采集—分析—决策计算机处理系统；所述生产井智能调控井筒通过生产井井下数据采集集成缆与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连，生产井地面控制装置通过生产井指令控制线与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连、通过生产井集成液控管线与生产井智能调控井筒相连；所述注入井智能调控井筒通过注入井井下数据采集集成缆与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连，注入井地面控制装置通过注入井指令控制线与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连、通过注入井集成液控管线与注入井智能调控井筒相连。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：可以对注采井流量进行实时调控，实现了注采优化软件和注采调控硬件的一体化无缝衔接，可以实现在数小时内实现大规模油藏生产动态的历史拟合和生产方案优化；一趟完井管柱可以实现至多6个生产层段的调控；具有井下工况自适应调控能力，当地层压力波动、地层堵塞等因素引起实际流量与配产配注量不一致时，系统能自动调节井下流量控制阀开启度至配产配注量；可用于水驱、聚合物驱、化学驱、气驱油藏的注采井。

附图说明

图1为智能油田注采实时优化与调控系统的结构示意图；

图2为井下流量控制集成管柱结构示意图；

图中：100、上覆地层；101、第一生产层；102、第一隔层，103、第二生产层，104、第二隔层，105、第三生产层，201、生产井第一油管串，202、生产井第二油管串，203、生产井第三油管串，204、注入井第一油管串，205、注入井第二油管串206、注入井第三油管串，301、生产井第一井下流量控制集成管柱，302、生产第二井井下流量控制集成管柱，303、生产第三井井下流量控制集成管柱，304、注入第一井井下流量控制集成管柱，305、注入井第二井下流量控制集成管柱，306、注入井第三井下流量控制集成管柱，401、生产井地面控制装置，402、注入井地面控制装置，501、地面数据采集—分析—决策计算机处理系统，601、生产井集成液控管线，602、注入井集成液控管线，701、生产井井下数据采集集成缆，702、注入井井下数据采集集成缆，801、生产井指令控制线，802、注入井指令控制线，901、生产井智能调控井筒，902、注入井智能调控井筒，1001、生产井套管，1002、注入井套管，1101、生产井第一管缆穿越封隔器，1102、生产井第二管缆穿越封隔器，1103、生产井第三管缆穿越封隔器，1201、注入井第一管缆穿越封隔器，1202、注入井第二管缆穿越封隔器，1203、注入井第三管缆穿越封隔器；311、液压解码器，312、井下多级流量控制阀。

具体实施方式

图1仅给出了一注一采两口直井三个生产层位注采实时优化与调控生产模式的结构示意图，整个地层中从上往下分布有3个生产油层，各个生产油层之间有一个隔层分隔，阻止各个生产油层之间流体的窜流，最上面一个生产油层以上覆盖有盖层；井筒位于地层内，从上向下贯穿3个生产油层。根据现场情况可以组合不同井型、不同层数、不同井网的注采调控生产模式。

如图1所示，智能油田注采实时优化与调控系统，包括：生产井智能调控井筒901、注入井智能调控井筒902、生产井地面控制装置401、注入井地面控制装置402、地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501；所述生产井智能调控井筒901通过生产井井下数据采集集成缆701与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501相连，生产井地面控制装置401通过生产井指令控制线801与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501相连、通过生产井集成液控管线601与生产井智能调控井筒901相连；所述注入井智能调控井筒902通过注入井井下数据采集集成缆702与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501相连，注入井地面控制装置402通过注入井指令控制线802与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501相连、通过注入井集成液控管线602与注入井智能调控井筒902相连。

所述的生产井智能调控井筒901部署在生产井套管1001内，包括生产井第一油管串201、生产井第二油管串202、生产井第三油管串203和生产井第一井下流量控制集成管柱301、生产井第二井下流量控制集成管柱302、生产井第三井下流量控制集成管柱303以及生产井第一管缆穿越封隔器1101、生产井第二管缆穿越封隔器1102、生产井第三管缆穿越封隔器1103，生产井第一油管串201、生产井第一井下流量控制集成管柱301、生产井第二油管串202、生产井第二井下流量控制集成管柱302、生产井第三油管串203、生产井第三井下流量控制集成管柱303依次连接，生产井第一管缆穿越封隔器1101、生产井第二管缆穿越封隔器1102、生产井第三管缆穿越封隔器1103依次连接在生产井第一油管串201、生产井第二油管串202、生产井第三油管串203上并分别坐封在第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105附近。

所述的注入井智能调控井筒902部署在注入井套管1002内，包括注入井第一油管串204、注入井第二油管串205、注入井第三油管串206和注入井第一井下流量控制集成管柱304、注入井第二井下流量控制集成管柱305、注入井第三井下流量控制集成管柱306以及注入井第一管缆穿越封隔器1201、注入井第二管缆穿越封隔器1202、注入井第三管缆穿越封隔器1203，注入井第一油管串204、注入井第一井下流量控制集成管柱304、注入井第二油管串205、注入井第二井下流量控制集成管柱305、注入井第三油管串206、注入井第三井下流量控制集成管柱306依次连接，注入井第一管缆穿越封隔器1201、注入井第二管缆穿越封隔器1202、注入井第三管缆穿越封隔器1203依次连接在注入井第一油管串204、注入井第二油管串205、注入井第三油管串206上并分别坐封在第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105附近。

所述的生产井第一井下流量控制集成管柱301、生产井第二井下流量控制集成管柱302、生产井第三井下流量控制集成管柱303和注入井第一井下流量控制集成管柱304、注入井第二井下流量控制集成管柱305、注入井第三井下流量控制集成管柱306均由液压解码器311和井下多级流量控制阀312集合而成；所述的液压解码器311通过直接液压方式与井下多级流量控制阀312连接，为井下多级流量控制阀312的流量调节提供动力。

所述生产井第一井下流量控制集成管柱301、生产井第二井下流量控制集成管柱302、生产井第三井下流量控制集成管柱303和注入井第一井下流量控制集成管柱304、注入井第二井下流量控制集成管柱305、注入井第三井下流量控制集成管柱306为全通径管柱，其内径分别与生产井第一油管串201、生产井第二油管串202、生产井第三油管串203和注入井第一油管串204、注入井第二油管串205、注入井第三油管串206的内径相同。

所述的生产井集成液控管线601包含3条高压液控管线，3条高压液控管线均与生产井智能调控井筒901中生产井第一井下流量控制集成管柱301、生产井第二井下流量控制集成管柱302、生产井第三井下流量控制集成管柱303上的液压解码器311直接连接；所述的注入井集成液控管线602包含3条高压液控管线，3条高压液控管线均与注入井智能调控井筒902中注入井第一井下流量控制集成管柱304、注入井第二井下流量控制集成管柱305、注入井第三井下流量控制集成管柱306上的液压解码器311直接连接；所述的液压解码器311接受3条高压液控管线的施压顺序信号后触动井下多级流量控制阀312动作。

所述的生产井集成液控管线601与生产井地面控制装置401相连，生产井地面控制装置401接受地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501通过生产井指令控制线801传递来的生产层段工作参数信息后，通过内置的泵注程序向生产井集成液控管线601中的3条高压液控管线施压，进而通过液压解码器311控制井下多级流量控制阀312动作，实现第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段产液量的控制。

所述的注入井集成液控管线602与注入井地面控制装置402相连，注入井地面控制装置402接受地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501通过生产井指令控制线802传递来的注入层段工作参数信息后，通过内置的泵注程序向注入井集成液控管线602中的3条高压液控管线施压，进而通过液压解码器311控制井下多级流量控制阀312动作，实现第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段注入量的控制。

所述的生产井井下数据采集集成缆701附着在生产井第一油管串201、生产井第二油管串202、生产井第三油管串203和生产井第一井下流量控制集成管柱301、生产井第二井下流量控制集成管柱302、生产井第三井下流量控制集成管柱303外壁，采集生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量、生产温度和生产压力数据，并将采集的数据实时传输给地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501；所述的注入井井下数据采集集成缆702附着在注入井第一油管串204、注入井第二油管串205、注入井第三油管串206和注入井第一井下流量控制集成管柱304、注入井第二井下流量控制集成管柱305、注入井第三井下流量控制集成管柱306外壁，采集注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量、注入温度和注入压力数据，并将采集的数据实时传输给地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501。

所述的地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501内置有数据采集软件以及井下监测数据处理与解释软件、油藏自动历史拟合软件和生产优化决策软件。

所述的数据采集软件通过生产井井下数据采集集成缆701按一定时间间隔采集的生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量、生产温度和生产压力数据，通过注入井井下数据采集集成缆702按一定时间间隔采集的注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量、注入温度和注入压力数据；

所述的井下监测数据处理与解释软件将通过生产井井下数据采集集成缆701按一定时间间隔采集的生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量、生产温度和生产压力数据进行综合分析，获得各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数；所述的井下监测数据处理与解释软件将通过注入井井下数据采集集成缆702按一定时间间隔采集的注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量、注入温度和注入压力数据进行综合分析，获得各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数。

所述的按一定时间间隔采集可以是10秒、30秒、60秒、120秒、300秒，或者是任意秒。

所述的油藏自动历史拟合软件根据第一生产层101、第一隔层102、第二生产层103、第二隔层104、第三生产层105的油藏地质特性建立油藏数值模拟模型，利用井下监测数据处理与解释软件解释的各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数和各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数，以及生产井井下数据采集集成缆701采集的生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量、生产温度和生产压力数据以及注入井井下数据采集集成缆702采集的注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量、注入温度和注入压力数据，进行实时油藏自动历史拟合，获得当前状态下第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105内部的油水饱和度场和压力场分布。

所述的实时油藏自动历史拟合可以是1天、1月、1季度，或者任意天数。

所述的生产优化决策软件利用油藏自动历史拟合软件获得的当前状态下第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105内部的油水饱和度场和压力场分布，以采收率最大为目标，进行实时油藏注采生产优化，获得生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各生产层的最优配产量和各生产层井下多级流量控制阀312的开启度以及注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀312的开启度。

所述的实时油藏注采生产优化可以是1天、1月、1季度，或者任意天数。

所述的地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501将生产优化决策软件获得的生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各生产层的最优产液量和各生产层井下多级流量控制阀312的开启度参数通过生产井指令控制线801将指令发送给生产井地面控制装置401，进而实现生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各自产液量的自动调控；

所述的地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501将生产优化决策软件获得的注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀312的开启度参数通过注入井指令控制线802将指令发送给注入井地面控制装置402，进而实现注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各自注入量的自动调控。

所述的智能油田注采实时优化与调控系统501将生产优化决策软件决策的最优配产量和最优配注量参数实施生产一段时间后，地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501通过将生产井井下数据采集集成缆701采集的生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量数据与最优配产量进行实时对比分析，判断两者之间的配产误差；如果某一生产层的配产误差大于预设配产误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501自动计算该生产层的井下多级流量控制阀312的开启度，并将该开启度参数通过生产井指令控制线801发送指令给生产井地面控制装置401，进而实现该生产层产液量的自动调节；所述的预设配产误差值可以为5％、10％、20％。

所述的智能油田注采实时优化与调控系统501将生产优化决策软件决策的最优配产量和最优配注量参数实施生产一段时间后，地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501通过将注入井井下数据采集集成缆702采集的注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量数据与最优配注量进行实时对比分析，判断两者之间的配注误差；如果某一注入层的配注误差大于预设配注误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501自动计算该注入层的井下多级流量控制阀312的开启度，并将该开启度参数通过注入井指令控制线802发送指令给注入井地面控制装置402，进而实现该注入层注入量的自动调节；所述的预设配注误差值可以为5％、10％、20％。

上述的智能油田注采实时优化与调控方法，步骤如下：

S1、按照设计方案将生产井智能调控井筒901和注入井智能调控井筒902分别下入生产井和注入井中，将生产井井下数据采集集成缆701、注入井井下数据采集集成缆702分别连接到地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501上，将生产井集成液控管线601连接到生产井地面控制装置401上，将注入井集成液控管线602连接到注入井地面控制装置402上；

S2、建立油藏数值模拟模型并保存到油藏自动历史拟合软件中，将油藏开发方案制定的配产配注方案手工录入生产优化决策软件中并向注入井地面控制装置402和生产井地面控制装置401发送指令，启动注采井生产；

S3、利用地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501通过生产井井下数据采集集成缆701按一定时间间隔采集生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量、生产温度和生产压力数据以及通过注入井井下数据采集集成缆702按一定时间间隔采集注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量、注入温度和注入压力数据；

S4、井下监测数据处理与解释软件利用生产井和注入井中监测的数据解释得到各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数以及各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数；

S5、油藏自动历史拟合软件利用井下监测数据处理与解释软件解释得到的各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数和各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数以及监测得到的产液量、生产压力、注入量、注入压力数据进行实时油藏自动历史拟合得到各个生产层中的油水饱和度场和压力场分布；

S6、生产优化决策软件利用油藏自动历史拟合软件获得的油水饱和度场和压力场分布数据进行实时油藏注采生产优化得到生产井各生产层的最优配产量和各生产层井下多级流量控制阀312的开启度以及注入井各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀312的开启度；

S7、生产井各生产层的最优产液量和各生产层井下多级流量控制阀的开启度参数通过生产井指令控制线801发送给生产井地面控制装置401实现生产井各生产层产液量调节、注入井各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀的开启度参数通过注入井指令控制线802发送给注入井地面控制装置402实现注入井各注入层注入量调节；

S8、通过生产井井下数据采集集成缆701按一定时间间隔采集生产井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的产液量、生产温度和生产压力数据以及通过注入井井下数据采集集成缆702按一定时间间隔采集注入井中第一生产层101、第二生产层103、第三生产层105各段的注入量、注入温度和注入压力数据；将采集得到的各生产层段的产液量与生产优化决策软件优化得到的最优配产量进行比较，如果某生产层计算得到的配产误差大于预设配产误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501自动计算该生产层的井下多级流量控制阀312的开启度，并将该开启度参数通过生产井指令控制线801发送指令给生产井地面控制装置401，进而实现该生产层产液量的自动调节；将采集得到的各注入层段的注入量与生产优化决策软件优化得到的最优配注量进行比较，如果某注入层计算得到的配注误差大于预设配注误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501自动计算该注入层的井下多级流量控制阀312的开启度，并将该开启度参数通过注入井指令控制线802发送指令给注入井地面控制装置402，进而实现该注入层注入量的自动调节；

S9、重复上述过程，直到生产井各生产层含水达到98％为止。

实施例一：

一注四采井网直井水驱开发3层油藏的一种智能油田注采实时优化与调控的方法，采用上述一种智能油田注采实时优化与调控系统，以图1所示的本发明所设计系统进行1口注水井、4口采油井开采3个生产层为例，但本发明并不限于一注四采井网、1口注水井4口采油井、3个生产层，对本发明所涉及的注采实时优化与调控系统的方法及其实施步骤进行详细说明，步骤如下：

步骤1：根据所开发油藏各个生产层位的深度，设计生产井智能调控井筒901方案和注入井智能调控井筒902方案；按照设计方案将4套生产井智能调控井筒901下入4口采油井、1套注入井智能调控井筒902下入1口注水井中，下入过程中同时将生产井集成液控管线601连接到各个液压解码器311上并和生产井井下数据采集集成缆701一起绑定在生产井智能调控井筒901外壁、注入井集成液控管线602连接到各个液压解码器311上并和注入井井下数据采集集成缆702一起绑定在注入井智能调控井筒902外壁；将4口采油井上的4条生产井集成液控管线601分别连接到4套各自的生产井地面控制装置401上，将1口注水井上的1条注入井集成液控管线602连接到1套注入井地面控制装置402上；将4口采油井上的4条生产井井下数据采集集成缆701分别连接到地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501上，将1口注水井上的1条注入井井下数据采集集成缆702连接到地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501上；

步骤2：启动地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501；根据所开发油藏的地质特征和流体特征参数，建立油藏数值模拟模型并保存到油藏自动历史拟合软件中；根据油藏开发方案制定的配产配注方案，将1口注水井的配注量和4口采油井的配产量参数手工录入生产优化决策软件中；由生产优化决策软件分别向1口注水井的1套注入井地面控制装置402和4口采油井的4套生产井地面控制装置401发送指令，分别控制注水井各个注入层和采油井各个生产层的井下多级流量控制阀312的开启度，进行注采生产；

步骤3：启动地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501中内置的数据采集软件，通过4口采油井上的4条生产井井下数据采集集成缆701分别实时采集各个生产层的产液量、生产温度和生产压力数据；通过1口注水井上的1条注入井井下数据采集集成缆702实时采集各个注入层的注入量、注入温度和注入压力数据；将上述实时采集的数据保存在地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501的数据库中；

步骤4：生产一段时间后，启动井下监测数据处理与解释软件，从保存在地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501中的4口采油井的产液量、生产温度和生产压力数据以及1口注水井的注入量、注入温度和注入压力数据中提取一个时间段的数据，进行综合分析，得到4口采油井各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数和1口注水井各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数，并将计算结果存入油藏自动历史拟合软件中；

步骤5：油藏自动历史拟合软件接收到井下监测数据处理与解释软件传入的计算结果后，将保存在地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501中的4口采油井的所有的产液量、生产温度和生产压力数据以及1口注水井的所有的注入量、注入温度和注入压力数据提取出来，并结合步骤2中建立的油藏数值模拟模型，进行实时油藏自动历史拟合计算，得到当前油藏中的油水饱和度场和压力场分布，并将模拟计算结果存入生产优化决策软件中；

步骤6：生产优化决策软件接收到油藏自动历史拟合软件传入的油水饱和度场和压力场分布数据后，以采收率最大为目标进行实时优化，获得4口采油井各生产层的最优产液量和各生产层井下多级流量控制阀312的开启度参数以及1口注水井各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀312的开启度参数，根据计算结果分别向4口采油井的4套生产井地面控制装置401和1口注水井的1套注入井地面控制装置402发送指令；

步骤7：4口采油井的4套生产井地面控制装置401和1口注水井的1套注入井地面控制装置402接收到生产优化决策软件发送的指令后，分别向与其各自连接的生产井集成液控管线601和注入井集成液控管线602施压，通过液压解码器311促动井下多级流量控制阀312调节到预定开启度，进行新一轮调控周期的生产；

步骤8：地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501将4口采油井通过各自生产井井下数据采集集成缆701采集到的各生产层的产液量数据与步骤6计算的最优配产量进行实时对比分析，判断两者之间的配产误差；如果某一采油井的某一生产层的配产误差大于10％，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501自动计算该采油井该生产层的井下多级流量控制阀312的开启度，并将该开启度参数通过该采油井的生产井指令控制线801发送指令给该采油井的生产井地面控制装置401，进而实现该采油井该生产层产液量的自动调节；地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501将1口注水井通过各自注入井井下数据采集集成缆702采集到的各注入层的注入量数据与步骤6计算的最优配注量进行实时对比分析，判断两者之间的配注误差；如果注水井的某一注入层的配注误差大于10％，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统501自动计算注水井该注入层的井下多级流量控制阀312的开启度，并将该开启度参数通过注水井的注入井指令控制线802发送指令给注水井的注入井地面控制装置402，进而实现注水井该注入层注入量的自动调节；

步骤9：生产一段时间后，重复步骤3～步骤8，开始下一轮调控周期的生产。

实施例二：

一注四采井网直井水驱开发单层油藏的一种智能油田注采实时优化与调控的方法，采用上述一种智能油田注采实时优化与调控系统，采用如实施例一所述的工作方法，区别在于生产层和注入层均为1个层。

实施例三：

一注一采井网水平井或斜井水驱开发多层或单层油藏的一种智能油田注采实时优化与调控的方法，采用上述一种智能油田注采实时优化与调控系统，采用如实施例一所述的工作方法，区别在于采油井和注水井均为水平井或斜井。

实施例四：

一注四采井网直井聚合物驱或化学驱或气驱开发多层或单层油藏的一种智能油田注采实时优化与调控的方法，采用上述一种智能油田注采实时优化与调控系统，采用如实施例一所述的工作方法，区别在于注入井中注入的驱替流体为聚合物或化学剂或气体。

实施例五：

一注一采井网水平井或斜井聚合物驱或化学驱或气驱开发多层或单层油藏的一种智能油田注采实时优化与调控的方法，采用上述一种智能油田注采实时优化与调控系统，采用如实施例一所述的工作方法，区别在于注入井中注入的驱替流体为聚合物或化学剂或气体。

Claims (10)

1.一种智能油田注采实时优化与调控系统，包括：生产井智能调控井筒、注入井智能调控井筒、生产井地面控制装置、注入井地面控制装置、地面数据采集—分析—决策计算机处理系统；其特征在于：所述生产井智能调控井筒通过生产井井下数据采集集成缆与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连，生产井地面控制装置通过生产井指令控制线与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连、通过生产井集成液控管线与生产井智能调控井筒相连；所述注入井智能调控井筒通过注入井井下数据采集集成缆与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连，注入井地面控制装置通过注入井指令控制线与地面数据采集—分析—决策计算机处理系统相连、通过注入井集成液控管线与注入井智能调控井筒相连。

2.根据权利要求1所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：生产井智能调控井筒部署在生产井套管内，包括生产井第一油管串、生产井第二油管串、生产井第三油管串和生产井第一井下流量控制集成管柱、生产井第二井下流量控制集成管柱、生产井第三井下流量控制集成管柱以及生产井第一管缆穿越封隔器、生产井第二管缆穿越封隔器、生产井第三管缆穿越封隔器，生产井第一油管串、生产井第一井下流量控制集成管柱、生产井第二油管串、生产井第二井下流量控制集成管柱、生产井第三油管串、生产井第三井下流量控制集成管柱依次连接，生产井第一管缆穿越封隔器、生产井第二管缆穿越封隔器、生产井第三管缆穿越封隔器依次连接在生产井第一油管串、生产井第二油管串、生产井第三油管串上并分别坐封在第一生产层、第二生产层、第三生产层附近。

3.根据权利要求1-2所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述的注入井智能调控井筒部署在注入井套管内，包括注入井第一油管串、注入井第二油管串、注入井第三油管串和注入井第一井下流量控制集成管柱、注入井第二井下流量控制集成管柱、注入井第三井下流量控制集成管柱以及注入井第一管缆穿越封隔器、注入井第二管缆穿越封隔器、注入井第三管缆穿越封隔器，注入井第一油管串、注入井第一井下流量控制集成管柱、注入井第二油管串、注入井第二井下流量控制集成管柱、注入井第三油管串、注入井第三井下流量控制集成管柱依次连接，注入井第一管缆穿越封隔器、注入井第二管缆穿越封隔器、注入井第三管缆穿越封隔器依次连接在注入井第一油管串、注入井第二油管串、注入井第三油管串上并分别坐封在第一生产层、第二生产层、第三生产层附近。

4.根据权利要求1-3所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述的生产井第一井下流量控制集成管柱、生产井第二井下流量控制集成管柱、生产井第三井下流量控制集成管柱和注入井第一井下流量控制集成管柱、注入井第二井下流量控制集成管柱、注入井第三井下流量控制集成管柱均由液压解码器和井下多级流量控制阀集合而成；所述的液压解码器通过直接液压方式与井下多级流量控制阀连接，为井下多级流量控制阀的流量调节提供动力。

5.根据权利要求1-4所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述生产井第一井下流量控制集成管柱、生产井第二井下流量控制集成管柱、生产井第三井下流量控制集成管柱和注入井第一井下流量控制集成管柱、注入井第二井下流量控制集成管柱、注入井第三井下流量控制集成管柱为全通径管柱，其内径分别与生产井第一油管串、生产井第二油管串、生产井第三油管串和注入井第一油管串、注入井第二油管串、注入井第三油管串的内径相同。

6.根据权利要求1-5所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述的生产井集成液控管线包含3条高压液控管线，3条高压液控管线均与生产井智能调控井筒中生产井第一井下流量控制集成管柱、生产井第二井下流量控制集成管柱、生产井第三井下流量控制集成管柱上的液压解码器直接连接；所述的注入井集成液控管线包含3条高压液控管线，3条高压液控管线均与注入井智能调控井筒中注入井第一井下流量控制集成管柱、注入井第二井下流量控制集成管柱、注入井第三井下流量控制集成管柱上的液压解码器直接连接；所述的液压解码器接受3条高压液控管线的施压顺序信号后触动井下多级流量控制阀动作。

7.根据权利要求1-6所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述的生产井集成液控管线与生产井地面控制装置相连，生产井地面控制装置接受地面数据采集—分析—决策计算机处理系统通过生产井指令控制线传递来的生产层段工作参数信息后，通过内置的泵注程序向生产井集成液控管线中的3条高压液控管线施压，进而通过液压解码器控制井下多级流量控制阀动作，实现第一生产层、第二生产层、第三生产层各段产液量的控制。

8.根据权利要求1-7所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述的注入井集成液控管线与注入井地面控制装置相连，注入井地面控制装置接受地面数据采集—分析—决策计算机处理系统通过生产井指令控制线传递来的注入层段工作参数信息后，通过内置的泵注程序向注入井集成液控管线中的3条高压液控管线施压，进而通过液压解码器控制井下多级流量控制阀动作，实现第一生产层、第二生产层、第三生产层各段注入量的控制。

9.根据权利要求1-8所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于：所述的生产井井下数据采集集成缆附着在生产井第一油管串、生产井第二油管串、生产井第三油管串和生产井第一井下流量控制集成管柱、生产井第二井下流量控制集成管柱、生产井第三井下流量控制集成管柱外壁，采集生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量、生产温度和生产压力数据，并将采集的数据实时传输给地面数据采集—分析—决策计算机处理系统；所述的注入井井下数据采集集成缆附着在注入井第一油管串、注入井第二油管串、注入井第三油管串和注入井第一井下流量控制集成管柱、注入井第二井下流量控制集成管柱、注入井第三井下流量控制集成管柱外壁，采集注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量、注入温度和注入压力数据，并将采集的数据实时传输给地面数据采集—分析—决策计算机处理系统；

所述的地面数据采集—分析—决策计算机处理系统内置有数据采集软件以及井下监测数据处理与解释软件、油藏自动历史拟合软件和生产优化决策软件；

所述的数据采集软件通过生产井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集的生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量、生产温度和生产压力数据，通过注入井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集的注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量、注入温度和注入压力数据；

所述的井下监测数据处理与解释软件将通过生产井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集的生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量、生产温度和生产压力数据进行综合分析，获得各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数；所述的井下监测数据处理与解释软件将通过注入井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集的注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量、注入温度和注入压力数据进行综合分析，获得各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数；

所述的按一定时间间隔采集可以是10秒、30秒、60秒、120秒、300秒，或者是任意秒；

所述的油藏自动历史拟合软件根据第一生产层、第一隔层102、第二生产层、第二隔层、第三生产层的油藏地质特性建立油藏数值模拟模型，利用井下监测数据处理与解释软件解释的各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数和各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数，以及生产井井下数据采集集成缆采集的生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量、生产温度和生产压力数据以及注入井井下数据采集集成缆采集的注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量、注入温度和注入压力数据，进行实时油藏自动历史拟合，获得当前状态下第一生产层、第二生产层、第三生产层内部的油水饱和度场和压力场分布；

所述的实时油藏自动历史拟合可以是1天、1月、1季度，或者任意天数；

所述的生产优化决策软件利用油藏自动历史拟合软件获得的当前状态下第一生产层、第二生产层、第三生产层内部的油水饱和度场和压力场分布，以采收率最大为目标，进行实时油藏注采生产优化，获得生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各生产层的最优配产量和各生产层井下多级流量控制阀的开启度以及注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀的开启度；

所述的实时油藏注采生产优化可以是1天、1月、1季度，或者任意天数；

所述的地面数据采集—分析—决策计算机处理系统将生产优化决策软件获得的生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各生产层的最优产液量和各生产层井下多级流量控制阀的开启度参数通过生产井指令控制线将指令发送给生产井地面控制装置，进而实现生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各自产液量的自动调控；

所述的地面数据采集—分析—决策计算机处理系统将生产优化决策软件获得的注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀的开启度参数通过注入井指令控制线将指令发送给注入井地面控制装置，进而实现注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各自注入量的自动调控；

所述的智能油田注采实时优化与调控系统将生产优化决策软件决策的最优配产量和最优配注量参数实施生产一段时间后，地面数据采集—分析—决策计算机处理系统通过将生产井井下数据采集集成缆采集的生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量数据与最优配产量进行实时对比分析，判断两者之间的配产误差；如果某一生产层的配产误差大于预设配产误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统自动计算该生产层的井下多级流量控制阀的开启度，并将该开启度参数通过生产井指令控制线发送指令给生产井地面控制装置，进而实现该生产层产液量的自动调节；所述的预设配产误差值可以为5％、10％、20％；

所述的智能油田注采实时优化与调控系统将生产优化决策软件决策的最优配产量和最优配注量参数实施生产一段时间后，地面数据采集—分析—决策计算机处理系统通过将注入井井下数据采集集成缆采集的注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量数据与最优配注量进行实时对比分析，判断两者之间的配注误差；如果某一注入层的配注误差大于预设配注误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统自动计算该注入层的井下多级流量控制阀的开启度，并将该开启度参数通过注入井指令控制线发送指令给注入井地面控制装置，进而实现该注入层注入量的自动调节；所述的预设配注误差值可以为5％、10％、20％。

10.一种智能油田注采实时优化与调控方法，采用权利要求1-9所述的智能油田注采实时优化与调控系统，其特征在于，步骤如下：

S1、按照设计方案将生产井智能调控井筒和注入井智能调控井筒分别下入生产井和注入井中，将生产井井下数据采集集成缆、注入井井下数据采集集成缆分别连接到地面数据采集—分析—决策计算机处理系统上，将生产井集成液控管线连接到生产井地面控制装置上，将注入井集成液控管线连接到注入井地面控制装置上；

S2、建立油藏数值模拟模型并保存到油藏自动历史拟合软件中，将油藏开发方案制定的配产配注方案手工录入生产优化决策软件中并向注入井地面控制装置和生产井地面控制装置发送指令，启动注采井生产；

S3、利用地面数据采集—分析—决策计算机处理系统通过生产井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量、生产温度和生产压力数据以及通过注入井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量、注入温度和注入压力数据；

S4、井下监测数据处理与解释软件利用生产井和注入井中监测的数据解释得到各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数以及各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数；

S5、油藏自动历史拟合软件利用井下监测数据处理与解释软件解释得到的各个生产层的含水、油藏渗透率、表皮系数参数和各个注入层的油藏渗透率、表皮系数参数以及监测得到的产液量、生产压力、注入量、注入压力数据进行实时油藏自动历史拟合得到各个生产层中的油水饱和度场和压力场分布；

S6、生产优化决策软件利用油藏自动历史拟合软件获得的油水饱和度场和压力场分布数据进行实时油藏注采生产优化得到生产井各生产层的最优配产量和各生产层井下多级流量控制阀的开启度以及注入井各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀的开启度；

S7、生产井各生产层的最优产液量和各生产层井下多级流量控制阀的开启度参数通过生产井指令控制线发送给生产井地面控制装置实现生产井各生产层产液量调节、注入井各注入层的最优配注量和各注入层井下多级流量控制阀的开启度参数通过注入井指令控制线发送给注入井地面控制装置实现注入井各注入层注入量调节；

S8、通过生产井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集生产井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的产液量、生产温度和生产压力数据以及通过注入井井下数据采集集成缆按一定时间间隔采集注入井中第一生产层、第二生产层、第三生产层各段的注入量、注入温度和注入压力数据；将采集得到的各生产层段的产液量与生产优化决策软件优化得到的最优配产量进行比较，如果某生产层计算得到的配产误差大于预设配产误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统自动计算该生产层的井下多级流量控制阀的开启度，并将该开启度参数通过生产井指令控制线发送指令给生产井地面控制装置，进而实现该生产层产液量的自动调节；将采集得到的各注入层段的注入量与生产优化决策软件优化得到的最优配注量进行比较，如果某注入层计算得到的配注误差大于预设配注误差值，则地面数据采集—分析—决策计算机处理系统自动计算该注入层的井下多级流量控制阀的开启度，并将该开启度参数通过注入井指令控制线发送指令给注入井地面控制装置，进而实现该注入层注入量的自动调节；

S9、重复上述过程，直到生产井各生产层含水达到98％为止。

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