光纤光栅石油测井系统项目可行性研究报告081 009

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1、光纤光栅石油测井系统项目可行性研究一、项目概述1.前言光纤光栅传感器是近十几年来被研发并得到推广应用的一类新型的传感部件，它集信息的传感和传输于一体，与传统的传感器相比具有：防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便等优点，特别适合在恶劣环境下使用。由于光纤光栅传感器是用波长编码，因此不受光源起伏、光纤弯曲、连接损耗和探测器老化等变动而影响测量精度。自上世纪九十年代以来，美国、加拿大、瑞士、德国及英国等发达国家纷纷将光纤光栅传感技术应用在隧道、桥梁、大坝、电站、高层建筑等大型民用基础设施的安全检测中，取得了令人鼓舞的进展，。尤其是美国和日

2、本甚至将此项技术列为二十一世纪先导性战略产品。光纤光栅传感器已经被国际公认为结构安全检测最有前途、最理想的检测手段，通过此项技术可以准确的将地震、不均匀沉降、建筑物的动荷载等对结构危害的程度进行实时、长期、直观的监视。随着更新型光纤光栅传感器的不断研发成功、该技术的应用领域也得到逐步扩展。“光纤光栅石油测井系统”是光纤光栅传感技术在中国石油开采行业的突破性应用，特别是为一些资源日益枯竭的油田寻求进一步科学优化采油实现稳产降耗提供了自动化测控方面的具体应用手段。本文将重点针对该系统项目展开分析研究。二、光纤光栅石油测井系统技术及应用1.项目背景及意义光纤光

3、栅石油测井系统已经首先应用在我国大庆油田分层注水采油的场合，目前已经有三套系统在该油田第四采油厂运行；另外在辽河油田下属的吉林油田采用稠油热采工艺采油的油井试验运行着四口井。粘度高、比重大的原油称为稠油，稠油是世界经济发展的重要资源，其储量约有4000亿-6000亿立方米，我国也有着丰富的稠油资源，据不完全统计，探明和控制储量已达16亿吨，重点分布在胜利、辽河、河南及新疆等地油田。10光纤光栅石油测井系统项目可行性研究我国对稠油油藏的研究、开发和加工日趋成熟，已形成相当大的开采规模，产量约占全国石油总产量的十分之一。当前油田开采越来越困难的问题全世界普遍

4、存在，一开井就喷油的现象几乎不再有了，油田由原来的单层开采变为多层开采。以前深层井和稠油井不开采，由于资源储量日益枯竭，现在深层井和稠油井也在大力开采。在稠油开采过程中，为了提高产量减少损耗，及时有效保护油井避免损坏，需要及时掌握产油油井变形、地层移动和地层结构，必须对生产井进行智能化科学管理，精细掌握地矿资料，实时了解井下压力、温度、管套损耗等参数。由于稠油粘度高、难流动的特点，无法用常规的方法开采。但稠油的粘度对温度非常敏感，只要温度每升高8-10℃，粘度就降低一倍，所以通常以高压饱和蒸汽注入油层，先吞后吐进行热采，一般采收率可达到40％-60％的水

5、平。当前常规解决方案存在的问题在稠油开采过程中，为制定科学合理的开采方案，需要准确掌握井下温度、压力、干度、流量等数据，根据这些数据，采用热采物理模拟技术为稠油开发设计研究及开拓新工艺提供依据，在研究开发方式，优化井网、井距及注采工艺参数，水平井热采技术，开拓二次热采技术及复杂稠油油藏、特超稠油油藏热采领域中起着重大作用。热采需要的参数条件很多，要求注气压力7.5Mpa，注气速度100t/d，蒸汽干度达75％，蒸汽温度290℃，油层深度为300米，防喷时地层温度为140℃，压力为5.5Mpa，优选好合理参数是有效开采稠油的关键。项目解决方案技术特点为此，

6、需要采用新技术，准确掌握井下温度、压力等数据，建立注汽系统能力平衡提高使用效率，结合稠油热采注汽特点及热经济学原理，对注汽系统经济运行的薄弱环节进行分析。结合注汽工艺的特点和节能、机电、自动化技术的发展，形成一套科学有效的热采注汽系统运行管理体系对稠油开发以及理论研究具有积极的意义。基于上述问题，引入光纤光栅探测法。10光纤光栅石油测井系统项目可行性研究光纤光栅检测系统的优点在于：重量轻、体积小；无源器件不受电磁干扰；不怕腐蚀；耐高温；用光纤传输，传输距离远，可以远程控制；一条传输光纤可以串接多个相同或不同功能的传感器；可用于易燃易爆和有腐蚀性的恶劣环境

7、（HF酸除外）；井下正常工作时间可达3年以上。进一步采用边孔光纤光栅传感器，可以克服普通光纤光栅检测系统存在的压力与温度交叉敏感的问题，一个边孔光纤光栅传感器可以同时独立测量温度和压力两个物理量，极大地提高了测量精度和可靠性。同时边孔光纤光栅传感器是测量光纤光栅传感器横向作用力，克服了光纤光栅传感器封装困难的问题。应用光纤光栅传感器的技术难点，即低压下测量困难、两个偏振光在传输过程互相变化测量不稳定、灵敏度低等问题已得到解决。2.技术分析首先将各油层用过缆分隔器分隔开，在每油层油管相应位置增加一段工具油管，工具油管上带有温度、压力传感器及电控阀门，并与常

8、规油管连在一起。固定在油管外壁上的传导复合缆沿油管外壁传到地面，与地面上的检测控