石油工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-稠油油田開發(fā)中熱采水平井光纖欄檢測(cè)技術(shù)(編輯修改稿)
2025-01-08 17:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型傳感技術(shù)，國外一些發(fā)達(dá)國家對(duì)光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用研究已取得豐碩成果，不少光纖傳感系統(tǒng)已實(shí)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(chǎn)液或注水過程中有關(guān)井內(nèi)流體 4 的持性與狀態(tài)的詳細(xì)資料 。 這就要用到石油測(cè)井，其可靠性和準(zhǔn)確性是至關(guān)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(duì)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(qiáng)烈的沖擊與振動(dòng)，可以高精度地測(cè)量井筒和井場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，同時(shí)，光纖傳感器具有分布式測(cè)量能力，可以測(cè)量被測(cè)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(cè)試系統(tǒng)具有良好的溫度性能，在不影響原始溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng) 分布及油田正常生產(chǎn)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多點(diǎn)溫度、壓力或連續(xù)的 溫度分布快速測(cè)量。尤其是光纖永久測(cè)量技術(shù)以其獨(dú)特的安裝方式，可以對(duì)水平井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，解決以往水平井測(cè)量難的問題，從而實(shí)現(xiàn)直井、大斜度井、水平井的 實(shí)時(shí)測(cè)試。光纖傳感技術(shù)是以光為載體、光纖為媒質(zhì)、感知和傳輸外界信號(hào)的新型傳感技術(shù)。 光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)，如圖 ()所示， 5 該系統(tǒng)能夠及時(shí)得到注采的注水壓力和溫度，從而判斷壓力是否超標(biāo)，從而預(yù)防由于壓力超標(biāo)導(dǎo)致的套管損壞，這是一個(gè)全新的領(lǐng)域，國內(nèi)外關(guān)于此方面尚未有報(bào)道和介紹。 到目前為止，全世界各大石油生產(chǎn)和服務(wù)公司都投入了巨資來研究和開發(fā)光纖傳感器在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，還有相當(dāng)多的光纖傳感器研發(fā)機(jī)構(gòu)也致力于這一新興領(lǐng)域的工作?？梢栽O(shè)想，下一代光纖 傳感器在克服自身的缺點(diǎn)和劣勢(shì)以后，將大面積推廣，能更有效地幫助實(shí)時(shí)了解油氣開采動(dòng)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(shí)現(xiàn)和維持油田的最優(yōu)化生產(chǎn)，從而使油藏達(dá)到最高的采收率。同時(shí)，由于因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，光纖監(jiān)測(cè)的井況參數(shù)可以及時(shí)傳遞，這使得石油行業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)和服務(wù)公司能夠更有效地分析和評(píng)價(jià)全世界的資產(chǎn)。 光纖傳感器正是由于這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用領(lǐng)域也日漸擴(kuò)展。 光纖傳感器在測(cè)井上的研究進(jìn)展 壓力監(jiān)測(cè) 由于開發(fā)方案的需要，對(duì)油藏壓力的管理需要特別謹(jǐn)慎，這樣做的目的是減少因在低于泡點(diǎn)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(cè)采用的傳感器主要有應(yīng)變壓力計(jì)和石英晶體壓力計(jì)，應(yīng)變式壓力計(jì)受溫度影響和滯后影響，而石英壓力計(jì)會(huì)受到溫度和壓力急劇變化的影響。在壓力監(jiān)測(cè)時(shí)，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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而這些正是井下監(jiān)測(cè)所必需的。 美國 CiDRA 公司的在光纖壓力監(jiān)測(cè)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(duì)壓力的線性響應(yīng)。已開發(fā)的傳感器能夠工作到 175oC， 200oC 和稍高溫度的產(chǎn)品正在開發(fā)， 250oC 是研發(fā)的下一個(gè)目標(biāo)。不同溫度和壓力下的壓力測(cè)量誤差，在測(cè)試范圍 (0MPa~)內(nèi)，均小于 177。 ，相當(dāng)于電子測(cè)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(biāo)為：測(cè)程 0~103MPa，過壓極 限 129MPa，準(zhǔn)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(jìn)行了壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的試驗(yàn)，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有非常高的精度，目前已經(jīng)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(cè)應(yīng)力變化，結(jié)果表明其具有足夠的可靠性。 美國斯倫貝謝油田服務(wù)公司 Doll 研究中心的 TsutomuYamate 等人對(duì)用布喇格光纖光柵傳感器實(shí)行井下監(jiān)測(cè)進(jìn)行了長期的研究，他們研制 成一種對(duì)溫度不敏感的側(cè)孔布喇格光纖光柵傳感器，最高工作溫度為 300oC，最高測(cè)量壓力 82MPa，在最高測(cè)量壓力下，對(duì)溫度的靈敏度極小，可以適用于井下的壓力監(jiān)測(cè)。 溫度監(jiān)測(cè) 分布式光纖溫度傳感器具有通過沿整個(gè)完井長度連續(xù)性采集溫度資料來提供一條監(jiān)測(cè)生產(chǎn)和油層的新途徑的潛力。因?yàn)榫臏囟绕拭娴淖兓梢耘c其它地面采集的資料 (流量、含水、井口壓力等 )以及裸眼測(cè)井曲線對(duì)比，從而為操作者提供有關(guān)出現(xiàn)在井下的變化的定性和定量信息。傳統(tǒng)的測(cè)溫工 7 具只能在任何給定時(shí)間內(nèi)測(cè)量某個(gè)點(diǎn)的溫度，要測(cè)試全范圍的溫 度，點(diǎn)式傳感器只能在井中來回移動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)，不可避免地對(duì)井內(nèi)環(huán)境平衡造成影響。光纖分布式溫度傳感器的優(yōu)勢(shì)在于光纖無須在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)來回移動(dòng)，能保證井內(nèi)的溫度平衡狀態(tài)不受影響。而且由于光纖被置于毛細(xì)鋼管內(nèi)，因此凡毛細(xì)鋼管能通達(dá)的地方都可進(jìn)行光纖分布式溫度傳感器測(cè)試。 最廣泛地應(yīng)用于井下監(jiān)測(cè)應(yīng)用的光纖傳感器之一就是喇曼反向散射分布式溫度探測(cè)器，這種方法已經(jīng)在測(cè)量井筒溫度剖面 (特別是在蒸汽驅(qū)井 )中，得到了廣泛的應(yīng)用。分布式溫度傳感器要綜合考慮測(cè)量的點(diǎn)數(shù)和連接器衰減，遇到的問題和解決方法為： 對(duì)信號(hào)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(jìn)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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