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光纤分布式温度传感器在石油井下应用中的应用


光纤传感器技术是20新世纪70时代随着光纤通讯技术的发展趋势而快速发展趋势起來的新式传感器技术,海外一些国家对光纤传感器技术的运用科学研究已获得重大成果,许多光纤传感技术系统软件已产品化,变成取代传统式控制器的货品。  在油气田的开发设计全过程中,大家必须了解在产液或灌水全过程中相关罐内流体力学的持性与情况的基本资料,这还要采用原油测井,其可信性和精确性是尤为重要的,而传统式的电子器件基控制器没法在矿井极端的自然环境例如高溫、髙压、浸蚀、地磁地电干挠下工作中。光纤控制器能够摆脱这种艰难,其对干扰信号不比较敏感并且能承担极端化标准,包含高溫、髙压(几十兆帕左右)及其明显的冲击性与震动,能够高精密地精确测量井筒和井场空气质量参数,同时,光纤控制器具备分布式系统精确测量工作能力,能够精确测量被精确测量的空间布局,得出模型信息内容。并且,光纤控制器截面积小,外观设计短,在井筒中占有室内空间很小。  光纤控制器在地质工程测井行业获得了长久的发展,全球各大原油生产制造企业、测井服务中心及其各种各样光纤控制器产品研发组织和公司都报名参加了科学研究、开发设计全过程。以便发展光纤传感器的应用行业,文中具体描述了光纤控制器在地质工程测井行业的科学研究与进度,期待其科学研究可以对进一步提高原油开发设计的水准做出贡献。  二、光纤控制器在测井上的研究进展 
  1、储层主要参数检测 
  (1)工作压力检测 
  因为开发设计计划方案的必须,对油藏工作压力的管理方法必须非常慎重,那样做的目地是降低因在小于泡点工作压力的情况下采掘所导致的石油损害,降低在注气全过程因其油藏过压将石油挤进含水层所导致的石油损害。传统式的矿井工作压力检测选用的控制器关键有应变力真空压力表和石英晶体真空压力表,应变式真空压力表受溫度影响和落后影响,而方解石真空压力表会遭受溫度和工作压力大幅度转变的影响。在工作压力检测时,这种控制器还涉及到安裝艰难、长期性可靠性差等难题。矿井光纤控制器沒有矿井电子电路、便于安裝、重量轻、抗干扰性强等优势,而这种更是矿井检测所必不可少的。  英国CiDRA企业的在光纤工作压力检测科学研究层面处在最前沿,她们的科技人员发觉了布喇格光纤光栅传感器对工作压力的线形没有响应。已开发设计的控制器可以工作中到175oC,200oC和稍高溫度的商品已经开发设计,250oC是产品研发的下一个总体目标。不一样溫度和工作压力下的工作压力数据误差,在检测范畴(0MPa~34.5MPa)内,均低于±6.89kPa,等于电子测量系统软件的最好是的水准。现阶段,CIDRA企业的光纤液位传感器的指标值为:测程0~103MPa,过电压極限129MPa,精确度±41.3kPa,像素2.06kPa,长期性可靠性±34.5kPa/yr(持续维持150oC),操作温度范畴25oC~175oC。1999年该企业在加利福尼亚州的Baker油气田开展了工作压力检测系统的实验,得出结论该系统软件具备十分高的精密度,现阶段早已交货商业服务市场销售。2001年该企业的液位传感器在美国BP企业的两口矿井安裝,检测地应力转变,得出结论其具备充足的可信性。  英国斯伦贝谢油气田服务中心Doll研究所的TsutomuYamate等对拿布喇格光纤光栅传感器推行矿井检测开展了长期性的科学研究,她们研发成一种对溫度不比较敏感的侧孔布喇格光纤光栅传感器,最大操作温度为300oC,最大精确测量工作压力82MPa,在最大精确测量工作压力下,对溫度的敏感度很小,能够适用矿井的工作压力检测。  (2)溫度检测 
  分布式系统光纤温度感应器具备根据沿全部完井长短持续性收集溫度材料来出示一条检测生产制造和油层的有效途径的发展潜力。由于井的溫度模型的转变能够与其他路面收集的材料(总流量、含水量、井口工作压力等)及其裸眼测井曲线比照,进而为作业者出示相关出現在矿井的转变的判定和定量分析信息内容。传统式的温度测量专用工具只有在一切给出時间内精确测量某一点的溫度,要检测全范畴的溫度,点式控制器只有在井中往返挪动才可以保持,难以避免地对井细胞外液均衡导致影响。光纤分布式系统温度感应器的优点取决于光纤不必在检验地区内往返挪动,能确保罐内的溫度均衡情况不会受到影响。并且因为光纤被放置孔状无缝钢管内,因而凡孔状无缝钢管能顺通的地区都可以开展光纤分布式系统温度感应器检测。  最普遍地运用于矿井检测运用的光纤控制器之一就是说喇曼反方向透射分布式系统溫度探测仪,这类方式 早已在精确测量井筒溫度模型(尤其蒸汽驱井)中,获得了普遍的运用。分布式系统温度感应器要充分考虑精确测量的等级和射频连接器衰减系数,碰到的难题和解决方案为: 
  a.光纤及其射频连接器对数据信号的衰减系数难题,处理的方式 为尽量避免射频连接器的数量、选用布喇格光纤光栅传感器及其改善射频连接器的特性; 
  b.矿井安裝时非常容易毁坏,处理的方式 为配置熟练工人、光纤控制器必须外界保护层厚度、减少地应力(包含射孔和溫度造成的地应力)。针对光纤分布式系统温度感应器系统软件,美国Sensa企业一直处在技术性领先水平,有一系列商品面世,并且与各大原油企业合作,积极推进光纤分布式系统温度感应器在原油矿井的运用。CiDRA企业也一直在科学研究光纤温度感应器,现阶段该企业的温度感应器性能指标为:检测范围0℃~175℃,精确度±1℃,像素0.1℃,长期性可靠性±1℃/yr(150℃下持续应用)。  现阶段的光纤溫度、液位传感器的最关键的缺陷之一就是说溫度工作压力交差比较敏感特点,怎样去掉或是运用这类交差比较敏感特点是科学研究的网络热点。  (3)多相流检测 
  以便搞好油藏监控器和油气田管理方法,最重要的阶段是得到生产井和注深水井平稳可靠的流量模型和各相流体力学的持率。殊不知,大部分油井层次采掘,各层水分含量不一样,并且有时候水流量很大,给运用基本生产制造测井设备精确测量和剖析油井的生产制造情况产生了极大的艰难。液體在输油管中的摩擦阻力和从油藏中往井筒内的喷涌促使压力差相对密度仪器设备没法精确精确测量,电子器件摄像头也是没法检测到液體中的小油汽泡。  光纤精确测量多相流有二种方式 ,第一种是英国斯伦贝谢企业的持气率光纤传感技术仪,该仪器设备能立即精确测量多相流中持气率。其四个光纤摄像头匀称地遍布在井筒的横剖面中,其室内空间趋向方向能用一个一体化的相对性方向控制器精确精确测量,在汽液化合物中,根据摄像头反射面的数据信号来明确持气率和泡沫塑料总数(这二者与气体压力关联)。除此之外,运用每一摄像头的精确测量值来创建一种井中汽体流动性的图象,这种图像资料非常适用斜井和水平井,能够尽快掌握多相流流型及其表述在歪斜标准下这种流型具有的相分离出来。近期,这类仪器设备已在世界各国取得成功地开展了测井试验。它出示的材料能立即测量和量化分析多相化合物中汽体和液體,能精确确诊井眼难题,并有利于生产制造调节。仪器设备根据了三口井的当场检测。
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