稠油热采中光纤传感技术的应用介绍

稠油热采中光纤传感技术的应用介绍摘要:光纤传感测试系统具有良好的温度性能,在不阻碍原始温度场、压力场散布,及油田正常生产的情形下,能够实现实时多点温度、压力或持续的温度散布快速测量。

尤其是光纤永久测量技术以其独特的安装方式,能够对水平井进行实时监测,解决以往水平井测量难的问题,从而实现直井、大斜度井、水平井的实时测试。

本文要紧介绍了光纤光栅传感技术、F-P腔传感技术、光纤散布测温技术,并就其技术原理、构建方式及其在某油田的应用情形进行了综合评述。

关键词:稠油热采技术;井下永久传感器技术;光纤传感技术;光纤散布测温
Abstract:The optical sensing system has good temperature performance, without prejudice to the original temperature, pressure distribution, and oil field under normal production conditions, can achieve real-time multi-point temperature, pressure, or continuous rapid measurement of temperature distribution. In particular, fiber-optic measurement techniques for permanent installation of its unique approach to real-time monitoring of horizontal wells, horizontal wells in the past to solve difficult measurement problems, in order to achieve vertical wells, deviated wells, horizontal wells, real-time test. In this paper, fiber Bragg grating, F-P cavity sensor technology, fiber optic distributed temperature
measurement technology and its technical principles, construction methods and their application in a field were reviewed.
Key words:heavy oil thermal recovery technologies; downhole permanent sensor technologies; optical fiber sensing technology; fiber distributed temperature
光纤传感技术是以光为载体、光纤为媒质、感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。

光纤传感器既能够直接传感温度和应变,也能够实现与温度和应变有关的其他许多物理量和化学量的间接测量。

除具有抗电磁、抗侵蚀、耐高温、重量轻等优势外,光纤传感器还有其独特的优势:探头结构简单,尺寸小,易于与光纤耦合,耦合损耗小;光信号传输进程中失真、畸变、误差小,不产生也不受磁干扰;利用环境温度范围宽;集传感与传输于一体且具有更强的复用能力,易于组成传感网络;测量对象普遍,易于实现多参数传感测量等等。

正是由于这些独特的优势,使得光纤传感器已成为目前最具有进展前途,最具有代表性的光纤无源器件之一,其应用领域也日渐扩展。

目前,油田已经进入中后期开发时期,面临油层参数转变大,油层含水率高,初期的测井资料不能知足开发方案调整需要等突出矛盾,大量的剩余油有待于进一步开采,同时对实时动态监测技术也提出了新的需求。

井下永久传感器技术是将传感器长时刻的放置在井中,实时监
测地层性质的转变,能够为油气田开发提供动态实时的地层信息,从而为油气资源的治理和提高油气采收率提供了一种新的技术手腕,受到油公司和效劳公司的普遍重视。

1光纤传感器测试原理
光纤光栅传感原理
用激光干与条纹侧面辐照搀杂光纤可在光纤的内部制作光纤Bragg光栅,当光栅周围的温度、应力或其他待测量发生转变时,会使光栅的周期或纤芯折射率发生转变,从而致使Bragg反射峰值波长发生漂移,通过检测Bragg反射峰值波长的漂移量,即可取得待测量的转变情形。

散布式测温原理
散布式温度传感技术是一种用于实时测量空间温度场散布的传感技术。

该技术利用光时域反射原理、激光喇曼光谱原理,经波分复用器、光电检测器等对搜集的温度信息进行放大并将温度信息实时地计算出来。

光纤温度传感原理的要紧依据是光纤的光时域反射原理和光纤的后向喇曼散射温度效应。

2现场应用情形
通过对传感器的实验室内测试,模拟环境下的测试后,
进行了多口油井内温度压力测试实验,同时进行了散布式测温。

某井为汽驱油田未射孔观看井,井内压力为液柱压力。

由于周围有注蒸汽井存在,从测试曲线上能够看出在960 m～980 m间为一注汽层,层内温度最高达237 ℃。

将传感器测试和散布式测试结果比较,可得
温度越高散布式测量结果显现温度飘移越严峻。

因此若是采纳光纤散布式测温技术,必需对散布测温数据进行温度校正。

在成功油区某井进行了3点温度、压力的现场实验,测量分12次进行,时刻距离为3 d,压力、温度传感器封装在一路,形成温度、压力传感器对。

传感器对所处深度别离为:1号传感器对固定在井内1 635 m 处,2号传感器对固定在井内1 642 m处,3号传感器对固定在井内1 655 m处。

1号传感器温度测量值转变范围为℃～℃,波动范围℃,2号传感器测量值转变范围为℃～℃,波动范围为℃,3号传感器温度测量值转变范围为℃～℃,波动范围为℃。

1号传感器压力测量值转变范围为 MPa～ MPa,波动范围 MPa,2号传感器测量值转变范围为 MPa～ MPa,波动范围为 MPa,3号传感器压力测量值转变范围为 MPa～ MPa,波动范围为 MPa。

3应用成效
光纤传感器因其抗电磁干扰能力强、尺寸小、重量轻、复用能力强、传输距离远、耐侵蚀等特点,成为国内外研究的热点和学科前沿问题。

在进一步解决多量交叉灵敏问题,降低信号的解调本钱和提高精度的同时,结合石油工业的特点从制作结构和工艺,制造出性能稳固、性价比高的石油传感仪器。

目前这些具有潜力和市场前景的可有效化技术研究都正在进行当中。

光纤散布式测温系统,那么给出了油井纵向分辩率较高的温度测试结果。

稠油开采正处在从蒸汽吞吐到其他开采方式转换的关键时刻,不
管是蒸汽驱、SAGD仍是其他方式,已经不是依托单一技术所能解决的,必需依托多种复合技术的联合攻关,同时必需增强监测技术在石油开采中的应用,从而合理优化油藏开采方案,提高油藏的采收率和开采效率,降低开采本钱。

到目前为止,尚未一种本钱低廉、行之有效的解决水平井段监测的手腕。

通过安装永久式(套管和筛管外安装)和固定式(油管捆绑和空心油管输送)的光纤温度、压力监测系统不仅能测量直井段和水平段的温度、压力散布及转变情形。

而且能够通过稳态到动态的瞬态温度、压力转变,并结合其他常规测试数据,计算吸气剖面和产液剖面。

关于了解水平井的温度场散布,确信水平段注气情形,延长水平井的生产周期十分有效。