光纤传感技术在油气开采中的运用

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1、光纤传感技术在油气开采中的运用第15卷-第1期李海金:光纤传感技术在油气开采中的运用光纤传感技术在油气开采中的运用李海金译(江汉采油工艺研究院)光纤传感技术的源头应追朔到光纤用于电信方面的突破.在过去的1O一15年中,科技工作者们通过对以下问题的详尽了解,研制出了一系列的光纤传感器.这些问题是:光如何经光纤传播?如何对光纤或波导加以改进,达到对某些特殊的被测物理量做出响应?以及如何查询经过改进的穿过光纤的光信号?目前,从理论上来讲,几乎可以测量所有感兴趣的具有大量的化学物质的物理量.表1说明,该项技术正在被用来优化地下资源的动态

2、特性——从重油蒸汽驱到具有复杂的大位移井和水平井井简构型的设计.表2给出可能测量的物理量.期盼光纤传感器在其操作能力和运作效能方面相比传统电传感器具有绝对优势,激发出了研制光纤传感器的热潮.表3给出其中的一些优点.五年来,重点是将光纤传感器用在井下——一个最具挑战性的环境之一(在此环境中安装有固定式仪器),这或许也是为什么是测井而不是固定式传感器被广泛用于油,气工业的原因之一.当测井仪器在井中测量时,它们必须在井下工作的时间有限,而一只固定仪器必须在完井或生产层寿命期内提供准确,可靠的资料.光纤传感器固有的简易性和坚固性使得它们

3、成为在井下油气环境中一种理想的应用.温度监测在井的开采期内(图1),可以使用光纤以常规的,不到1小时的间隔,沿生产层段取得每米井温的准确测量结果.虽然温度并不是流动的直接测量,但井的动态,含水和气体突破可产生定量的热响应.这些响应,与连续监测相结合,允许鉴别生产层并迅速地评价生产变量且勿需动用采油修理作业.自1995年以来,采用永久性安装的光纤传感器进行井下监测,并已经得到商业性应用.人们企图在工作温度常常超过500度的地方使多个系统提供连续监测.到目前为止,已有100多口热井安装上了分布式温度传感器系统.这些永久安放的传感器允

4、许厦多取自全油田的读数.因而,操作者可获得更多的有关井下环境动态变化的认识,并且能朝着维持最优化生产水平的目的采取先行措施.温度监测系统在热力法提高采收率项目中有着显着的应用.对于这种温度剖面更为台适的应用要求作更详细的分析.图1分布式温度系统结构这些系统已在加利福尼亚的Coallnga油田开发和评估了5年之久,雪夫龙公司是首批调研井下光纤传感器应用的油气公司之一.许多的工作一直是对准一申请专利的方法,该方法是将光纤穿过0.25in的不锈钢控制管中.这项技术带来了许多好处,其中包括:?无井下连接;?无井下电子线路;?水平和海下接

5、近能力;?经一单根水力线布置多传感器系统的能力(分布式的温度,压力声波,地震和流量).目前已经安装的光纤中,分布式温度系统打下了发展基础.继广泛的试验之后,第一只光纤压力传感测井技术信息2(IY2拒器将于今后3个月内准备好商业应用.声波和地震光纤传感器将在未来l2一l8个月内试验.表1光纤传感技术的应用应用类型/监测参数作业公司油田BPWvtchFarm水突破BHPLi,,,:rr~olBayP加注水FlaimaWBP气突BPchFarm交叉流动BPWFarmShellTern气举AECFoste~(触Oml址BPWvtbcFa

6、rm水平井生产层相对BHPLi*,etlx~lBay贡献的变化AECF~terCreekPetmzuataZuma液面Rsrlg~rOil(usLakeAECFosterCreek注气优化AERABuenaSAGDBJi:ig2kl'ockHildaLake注蒸汽CaltexⅦrsRgOilColdLakeTexac0KemRierPDVSALagunillasRrOilCaCUlSLakeBPWytehFarmESP动态BHPL/veil:colBayBPMan生产优化'rexacoPerforms水泥候凝ChemnCoali

7、nga射孔监测ChevronCoalbtga表2测量对象表3光纤传感器的优点?灵敏度高?电无源性?不受电磁场影响点式和分布式结构?相对简单?宽动态范围?多重功能?尺寸小新途径在测井技术的早期,温度测井是总的测井能力中的主要部分.它以非常直截了当的方式,刨造性地采用温度变化的原理,将裸眼井的温度数据用于解决实际石油工程问题.温度铡井已被广泛地用来确定:?地热梯度;?出液点;?液体注入(或漏失)层的位置:?人工压裂的层位;?套管漏失和窜槽的部位.这些信息可在一趟测井中采集到,当然,免不了要进行一次井下作业.测井时进行一次井下作业的费

8、用与资料采集息息相关.相比之下,一次作业的间接费用源于与测井仪落井相关的风险,或者产生于在维持地层压力保持稳产的过程中同时下人测井仪造成对井的伤害.除此之外,日益复杂的水平,多侧向井的问世,增加了进行生产测井的复杂性和相关的风险.光纤分布式温度传感器具有通过沿整