吁乐峰:光纤传感技术在油气藏监控中的应用

[加入收藏][字号: ] [时间:2016-03-30  来源:全球石油化工网  关注度:0]
摘要: 吁乐峰:很荣幸和大家做一个光纤传感技术在油气藏监控中的应用。随着70年代仪器的70年代打印机输出,惠普就开始从事打印机的业务,在1999年的时候,电子传感部门分离出来,我们公司的前身是光纤传感事业部,成立了一个专门的公司,专注于光纤传感...
    吁乐峰:很荣幸和大家做一个光纤传感技术在油气藏监控中的应用。随着70年代仪器的70年代打印机输出,惠普就开始从事打印机的业务,在1999年的时候,电子传感部门分离出来,我们公司的前身是光纤传感事业部,成立了一个专门的公司,专注于光纤传感技术,我们在全球都有办事处和分公司。我们科技和卓越的光学技术,和高精度的光学仪器生产能力。我们从2004年到现在,超过12年持续的不断改进我们技术,不断创新我们的产品。我们提供完整的工程项目和技术支持。

    简单说一下我们分布式光纤,我们产品利用光纤可以温度和热量,光纤有非常多的优势,第一电磁干扰是免疫,第二是实现长距离,30公里、40公里的同步探测。它能够安装到非常难安装的地方,能够抵御恶劣环境的影响。能够抵御数十年的免维护。

    如何实现温度探测。简单来说在光线内传输的时候,打一个比方当我们打开一个手电筒的时候,手电筒向前传输,就能看见光是因为光的颗粒性和粒子发生碰撞会回来,一样当光射到光纤之后,部分的光子反射回来,反射回来的强度跟温度成正比。我们利用这个原理就能实现光纤作为一个温度的传感器。同时我们利用OTTI技术来一个地位,它会激发反射光,会携带温度的信号,返回到仪器的内部,将这反射信号是一个温度的信号,当外界给了光纤一个振动的时候,光纤会通过振动产生微笑的形变,或光的波长是纳米级,所以说外界的一个震动能够改变向位的检测,我们通过向位的检测,能够实现外界震动世界的探测。

    这是一个压力波,可以看到我们可以通过在管道上面的安装的光纤能够清晰的知道压力波的走向和速度,能够正确的探测到。简单介绍一下我们在油气行业的应用。现在对我们全球来说油气行业的开采越来越难。都需要一些辅助性的设备,传统的设备已经不够了。使得油层具有良好的流动性才能被生产。在油气监测中我们提供功能有生产优化、量化生产、注入井的优化。人工气举的监测水平井的剖面,对分布式高密度的地震波监测。

    光纤的安装在井有几种方式,有一种可回收的安装,在可回收安装中电缆和钢丝任何的工作井内。有半永久的安装,固定在油井内,测量完成之后并不是永久在井下。用的最多是永久安装,可以在水泥里面用来做井底的泄露这些工作。

    光缆安装可以清晰的看到,光缆是安装在油管和外侧,每隔一段距离进行一个固定,每隔一百米固定一个点,直接随着油管直接安在井下。

    这是蒸汽突破的事例,有高压气体会释放到低压的井桶内。这样就会产生温度的急剧下降。右边这张图会有气体流入温度会有不停的下降,通过温度下降能够清晰的了解到井下气体的流入。

    这是一个液体流入跟气体流入相反,当液体流入能知道当前的温度上升是多少,能够通过这样温度的变化,能够了解到当前的油层的油管情况。

    能够通过井下安装的光缆,地热梯度、温度测量以及每个区域的总产量。这是一个压裂微敌阵的监测,通过地表安装若干个传感光缆,能够清晰的测量得到井下压裂情况。通过对整个压裂震动波的实时监测,上万个点的监测,通过后台的分析软件,了解到整个压裂的走向,压裂的大小以及方向。

    我简单介绍一下我们在应用事例,这是克拉瑪依的项目,这项目用了我们设备之后,通过在注入井加装一个传感光纤,当300光纤注入的时候,不断的驱动流层,可以看到这个图清晰的了解到整个井桶的分布,这时候蒸汽的注入开始生产,到生产一定之后,热量不断的进行循环,能够提高整个的油井的生产效率。

    上面的井是注入井,下面是生产井,能够清晰的通过光纤的传感技术能够了解得到。这是油盐度的变化的剖面。这是一个误审旗天然气井漏点的探测。通过将大概一千八百米的光缆打入气井内,在气井内注入水,每一层的温度会逐渐下降,可以看到这是一个井下的温度分布,随着井深温度是逐渐上升,刚开始的环境温度是10摄氏度左右,实时的把水注入之后,我们可以看到随着注入的时间温度会迅速下降,在500米、1500米的温度你可以下降8.1度、14.2度。如果当井下有漏点的时候,会容纳更多的水,正常情况是水固定,只有有漏点的情况下所容纳的水更多。在停止注入之后水的温度就是井桶内的温度会逐渐上升,如果是正常情况下,井桶上升会非常快,在有漏点能容纳更多的水,它的温度回升速度就比较慢,我们从右边这个图就可以看到在1884米的时候,它的温度回的速度明显要慢于正常情况下。

    这是时间Y轴是温度,可以看到水温柱两个是同步下降,而在1884米的时候,它的温度回升明显滞后,因为这个地方有漏点,容纳更多的水它的回温会更慢一点。

    这是我们一个架构,产品的解决方案的架构,我们通过多台的仪器我可以测量温度,可以测量震动,声音的频率,整合到我们内进行实时的数据采集和分析。包括可视化数据接口的协议。我们有配备中央的数据库,能把所有的数据存在所有的数据库内。专家的分析软件,能够清晰的了解到油层的发育情况,比如说气井的温度下降的幅度,能够计算出气体的流入量,决定是否停止压力这些功能。这是软件里不同时刻的对比,以及多个位置点,随着时间变化的一个情况。

    这是一个二维的,这是深度,这是一个时间,这边用颜色表示温度,一张图能够显示出时间跟空间温度的变化,能够清晰了解到我们井下的情况。这种光缆能够承受三百度以上的温度,比如说注入内抗压的到146.8千克每千米的重量,能够达到967.7克,非常强的一个强度。
    地表若干个的传感器,达到不同的时间,通过这时间的对比,在压力的裂门的走向,我们这光纤是分布式,不像传统一个点一个点的去安装,它是一个分布式的光纤,能够分布的监测,每两米一个震动的监测。可以通过若干个的方程更精确的求得地震波的位置,以及震动源泉和角度。你这成功了没有。
   
    提问:如果成功了你这是怎么布这线。
   
    吁乐峰:大概80深的深度。
   
    提问:这有成功的例子吗?
   
    吁乐峰:在国外有的。
   
    提问:好的谢谢。   
   
    主持人:还有其他问题吗?
   
    提问:就是说你们光纤传感器还是光纤?
   
    吁乐峰:光纤是被动的传感器,而需要仪器来采集这信号,但是仪器发送一个激光脉冲,以及一些震动的信号,这些向位的变化包括仪器内部进行分析和处理,才能得到温度和振动。光纤是一样,这是不可避免的,光纤不是完美的,它会反射回来,我们刚好利用在通信上不想发生的事情,我们本身的特性来做一个传感器。
   
    提问:我问最后一个问题,就是说你们光纤地面监测的时候,地面干扰是怎么处理的?
   
    吁乐峰:敌阵波这个吗?
   
    提问:就这个。
   
    吁乐峰:因为我们有若干个点,点数越少干扰越强。
   
    提问:里面对各个进行叠加排除干扰吗?
   
    吁乐峰:是。
   
    提问:我还有一个问题,就是您刚才讲这到一块,裂缝的生长方向和长度有一个预测吗?
   
    吁乐峰:是的。
   
    提问:可以实时监测?
   
    吁乐峰:不是实时就是压力一测进行一个判断。
   
    提问:据我们了解一般压力的监测要求是一个比较及时的现场反应,那我们两到三天给一个结果,能满足他们的要求?
   
    吁乐峰:基本上现在还没有特别像你想想应用的阶段。
   
    提问:我还有一个问题就是刚才那位先生问到,就是你野外施工的时候,我看到你这图片非常密集,上万个点在野外布置,你这野外布置线是怎么来进行?
   
    吁乐峰:你可以看到这张图,可以理解为一根光纤到底,可能有五千个光纤是同步测量的
   
    提问:我可以理解就在一个项目上,你需要监测一次这样的现场,监测完了你需要全都收回,或者是不要了?
   
    吁乐峰:是的一般收回。
   
    提问:这施工一次需要多长时间
   
    吁乐峰:这就很难说,根据施工量,多少个人多少个施工量。
   
    提问:好谢谢。
   
    提问:这边。我两个问题一个地面监测一个径向监测。
   
    吁乐峰:在地面监测我们一般压力在两千米左右。太深的话这个信号传递上来是有问题。
   
    提问:水平点都行吗?
   
    吁乐峰:是的,压力两千点左右。
   
    提问:井下的话?
   
    吁乐峰:还是比较困难的。
   
    提问:就是选井比较困难。
   
    吁乐峰:对。
   
    提问:临近井面呢?
   
    吁乐峰:这个还没有做研究,我们主要集中在井上。
   
    提问:好的谢谢。
   
    提问:你好我想问一下声管是放内外面还是外表面?
   
    吁乐峰:有的油管下面加压的方式,高压液体的方式带入到油管的内部,两种方式都有。
   
    提问:就是放在井下面的高温和高压性能的话。
   
    吁乐峰:是这样,一种在井下一种是井盖。我们现在新疆成功的案例是耐温耐压都做到,现在有一种镀金的光纤到7220摄氏度。就是火区井内。
   
    提问:这传递信号就是井人,如果加了它的工作状况,就是说正常的工作状况的话,如果用光纤传递的话,它的信号包括高温的高压再震动的复杂情况下它的信号传递的稳定性有没有这方面的一些?
   
    吁乐峰:是这样的。我们主要到井下,我们这不是做通讯,我们是做传感使用。它对通信最大的会有误码。对我们来说进行传感使用,所以不太受这方面的影响,我们是反射信号做传感使用的。
   
    提问:好。
   
    吁乐峰:并不会出现底下大的震动,不会出现这种情况的。
   
    提问:好谢谢。
   
    提问:你好,像这个光纤监测的话,其实是可以比较高端的技术,我想问一下咱们可不可以利用光纤部署一根光纤到底下的时候直接测量压力?
   
    吁乐峰:如果有光纤压力传感器,但是没有分布式,分布式传感是非常困难,现在做光纤传感器是安装在井壁上面的。像我们这种分布式它做一个压力探测是非常困难,因为如何安装光缆非常困难。
   
    提问:也就是说单点的井底压力?
   
    吁乐峰:对。
   
    提问:光纤压力有没有一个参数,比如说我们能够测量多大的压力范围?
   
    吁乐峰:我是说有这产品,我们并不专注于做这事情。
   
    提问:咱们这一块不做?
   
    吁乐峰:是,是有光纤传感器,或者是有别的方式。
   
    提问:还有您刚才说的地面上部署光纤,通过它来监测的信号,比如说一个两公里的光纤监测出来,我们在地面上部署光纤的半径达到多少呢?
   
    吁乐峰:什么?
   
    提问:就是光纤地面上半径是很大的范围,这范围肯定是有一个半径的吧,我想问一下这半径大概是多少?
   
    吁乐峰:你是说光纤布置的半径。
   
    提问:对。
   
    吁乐峰:一般是100米×100米。
   
    提问:应该是光纤部署的整体一个测量范围?
   
    吁乐峰:对。因为它光纤震动传感器。所以它通过探测时间差来进行探测嘛,就是横波和纵波的时间差。
   
    提问:我的意思咱们地面上部署的时候,从井口到最远端的光纤,大概的一个距离是多少?100×100井口50米的概念是吗?
   
    吁乐峰:1差不多。
   
    提问:谢谢。

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