石油工程畢業(yè)設計-稠油油田開發(fā)中熱采水平井光纖欄檢測技術(編輯修改稿)
2025-01-08 17:21 本頁面
【文章內容簡介】 的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型傳感技術，國外一些發(fā)達國家對光纖傳感技術的應用研究已取得豐碩成果，不少光纖傳感系統(tǒng)已實用化，成為替代傳統(tǒng)傳感器的商品。 在油田的開發(fā)過程中，人們需要知道在產液或注水過程中有關井內流體 4 的持性與狀態(tài)的詳細資料 。 這就要用到石油測井，其可靠性和準確性是至關重要的，而傳統(tǒng)的電子基傳感器無法在井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖傳感器可以克服這些困難，其對電磁干擾不敏感而且能承受極端條件 ，包括高溫、高壓 (幾十兆帕以上 )以及強烈的沖擊與振動，可以高精度地測量井筒和井場環(huán)境參數(shù)，同時，光纖傳感器具有分布式測量能力，可以測量被測量的空間分布，給出剖面信息。而且，光纖傳感器橫截面積小，外形短，在井筒中占據(jù)空間極小 [2~11]。 光纖傳感測試系統(tǒng)具有良好的溫度性能，在不影響原始溫度場、壓力場 分布及油田正常生產的情況下，可以實現(xiàn)實時多點溫度、壓力或連續(xù)的 溫度分布快速測量。尤其是光纖永久測量技術以其獨特的安裝方式，可以對水平井進行實時監(jiān)測，解決以往水平井測量難的問題，從而實現(xiàn)直井、大斜度井、水平井的 實時測試。光纖傳感技術是以光為載體、光纖為媒質、感知和傳輸外界信號的新型傳感技術。 光纖光柵傳感解調系統(tǒng)，如圖 ()所示， 5 該系統(tǒng)能夠及時得到注采的注水壓力和溫度，從而判斷壓力是否超標，從而預防由于壓力超標導致的套管損壞，這是一個全新的領域，國內外關于此方面尚未有報道和介紹。 到目前為止，全世界各大石油生產和服務公司都投入了巨資來研究和開發(fā)光纖傳感器在儲層評價中的應用，還有相當多的光纖傳感器研發(fā)機構也致力于這一新興領域的工作?？梢栽O想，下一代光纖 傳感器在克服自身的缺點和劣勢以后，將大面積推廣，能更有效地幫助實時了解油氣開采動態(tài)的水平。各大油田公司能夠充分利用這些有利的信息，實現(xiàn)和維持油田的最優(yōu)化生產，從而使油藏達到最高的采收率。同時，由于因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，光纖監(jiān)測的井況參數(shù)可以及時傳遞，這使得石油行業(yè)相關的生產和服務公司能夠更有效地分析和評價全世界的資產。 光纖傳感器正是由于這些獨特的優(yōu)點，使得光纖傳感器已成為目前最具發(fā)展前途、最具有代表性的光纖無源器件之一，其應用領域也日漸擴展。 光纖傳感器在測井上的研究進展 壓力監(jiān)測 由于開發(fā)方案的需要，對油藏壓力的管理需要特別謹慎，這樣做的目的是減少因在低于泡點壓力的狀態(tài)下開采所造成的原油損失，減少在注氣過程中因油藏超壓將原油擠入含水層所造成的原油損失。傳統(tǒng)的井下壓力監(jiān)測采用的傳感器主要有應變壓力計和石英晶體壓力計，應變式壓力計受溫度影響和滯后影響，而石英壓力計會受到溫度和壓力急劇變化的影響。在壓力監(jiān)測時，這些傳感器還涉及安裝困難、長期穩(wěn)定性差等問題。井下光纖傳感器沒 6 有井下電子線路、易于安裝、體積小、 抗干擾能力強等優(yōu)點，而這些正是井下監(jiān)測所必需的。 美國 CiDRA 公司的在光纖壓力監(jiān)測研究方面處于前沿，他們的科研人員發(fā)現(xiàn)了布喇格光纖光柵傳感器對壓力的線性響應。已開發(fā)的傳感器能夠工作到 175oC， 200oC 和稍高溫度的產品正在開發(fā)， 250oC 是研發(fā)的下一個目標。不同溫度和壓力下的壓力測量誤差，在測試范圍 (0MPa~)內，均小于 177。 ，相當于電子測量系統(tǒng)的最好的水平。目前， CIDRA 公司的光纖壓力傳感器的指標為：測程 0~103MPa，過壓極 限 129MPa，準確度177。 ，分辨率 ，長期穩(wěn)定性 177。 (連續(xù)保持 150oC)，工作溫度范圍 25oC~175oC。 1999 年該公司在加利福尼亞的 Baker 油田進行了壓力監(jiān)測系統(tǒng)的試驗，結果表明該系統(tǒng)具有非常高的精度，目前已經交付商業(yè)銷售。 2021 年該公司的壓力傳感器在英國 BP 公司的幾口井下安裝，監(jiān)測應力變化，結果表明其具有足夠的可靠性。 美國斯倫貝謝油田服務公司 Doll 研究中心的 TsutomuYamate 等人對用布喇格光纖光柵傳感器實行井下監(jiān)測進行了長期的研究，他們研制 成一種對溫度不敏感的側孔布喇格光纖光柵傳感器，最高工作溫度為 300oC，最高測量壓力 82MPa，在最高測量壓力下，對溫度的靈敏度極小，可以適用于井下的壓力監(jiān)測。 溫度監(jiān)測 分布式光纖溫度傳感器具有通過沿整個完井長度連續(xù)性采集溫度資料來提供一條監(jiān)測生產和油層的新途徑的潛力。因為井的溫度剖面的變化可以與其它地面采集的資料 (流量、含水、井口壓力等 )以及裸眼測井曲線對比，從而為操作者提供有關出現(xiàn)在井下的變化的定性和定量信息。傳統(tǒng)的測溫工 7 具只能在任何給定時間內測量某個點的溫度，要測試全范圍的溫 度，點式傳感器只能在井中來回移動才能實現(xiàn)，不可避免地對井內環(huán)境平衡造成影響。光纖分布式溫度傳感器的優(yōu)勢在于光纖無須在檢測區(qū)域內來回移動，能保證井內的溫度平衡狀態(tài)不受影響。而且由于光纖被置于毛細鋼管內，因此凡毛細鋼管能通達的地方都可進行光纖分布式溫度傳感器測試。 最廣泛地應用于井下監(jiān)測應用的光纖傳感器之一就是喇曼反向散射分布式溫度探測器，這種方法已經在測量井筒溫度剖面 (特別是在蒸汽驅井 )中，得到了廣泛的應用。分布式溫度傳感器要綜合考慮測量的點數(shù)和連接器衰減，遇到的問題和解決方法為： 對信號的衰減問題，解決的方法為盡量減少連接器的數(shù)目、采用布喇格光纖光柵傳感器以及改進連接器的性能； ，解決的方法為配備熟練工人、光纖傳感
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