光纤技术在石油行业的应用
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光纤传感技术在石油工业中的应用光纤传感技术是一种新兴的技术,在石油工业中有着广泛的应用前景。
其主要的应用领域包括智能井和生产过程控制,油气运输管道安全监测,油气储存和运输中的泄漏检测以及地震勘探等多个方面。
智能井和生产过程控制是光纤传感技术在石油工业中的最早应用领域之一。
在这一领域中,利用光纤传感系统可以实现对井筒内部颗粒形态、井底压力、流量、温度、油气组成等参数的监测。
此外,光纤传感技术还能够在井下实现温度和压力的计量,在成本和精度上都有优势。
利用这些数据,可以实现对整个生产流程的深入分析,因此在决策、预测和生产规划等方面有着显著的应用价值。
油气运输管道安全监测是光纤传感技术在石油工业中的另一个应用领域。
传统的管道泄漏监测技术主要是基于压力差和流量计等核心原理,在各种情况下会遇到较大的局限和不足。
光纤传感技术可以利用纤维光学的性质,在管道中用光纤布放传感器,实现对管道油气状态、温度、压力、腐蚀及振动等参数的实时监测。
因此,这种技术具有精度高、反应速度快、抗干扰性能强等优点。
通过对管道运行状态的实时监测,可以及时发现管道系统中的问题,提高其安全性和可靠性。
油气储存和运输中的泄漏检测是光纤传感技术在石油工业中的另一个应用领域。
在油气储存和运输中,常常会发生泄漏现象,给环境和人身造成严重威胁。
传统的泄漏检测技术大都基于气体等离子体电化学原理或硬件测量单元,在检测灵敏度和占地面积等方面有一定的局限性。
利用光纤传感技术,可在储罐安装纤维光学传感器,实现对储罐内部的油气浓度变化的实时监测。
在管道运输中,利用光纤传感系统可以实现对管道的周界防范和途中泄漏检测。
因此,光纤传感技术有望在石油储存和运输领域中发挥重要作用。
地震勘探是光纤传感技术在石油工业中的另一应用领域。
地震勘探是一项重要的地球物理勘探技术,地震波在石油勘探中具有重要的意义。
然而,常规地震勘探技术往往会因为信号处理的问题、采样点的不足等问题,导致数据采样粗糙、信号噪声大等问题。
光纤传感技术在石油化工行业中的应用研究一、引言随着科技的发展和工业现代化的推进,石油化工行业的自动化程度越来越高,如何更好地监测及控制化工过程中的温度、压力、流量等各种参数就成为了行业关注的热点。
而光纤传感技术的出现不仅克服了传统的传感器存在的诸多缺点,而且还具有极高的稳定性和灵敏度,因此得到了越来越广泛的应用。
本文将探讨光纤传感技术在石油化工行业中的应用研究。
二、光纤传感技术的优势1.高稳定性:传统的传感器容易受到环境的影响而导致测量数据不准确,而光纤传感器利用光学原理进行测量,不受外界环境影响,具有高稳定性。
2.高灵敏度:光学传感器的灵敏度很高,这意味着它们可以检测到微小的物理变化,包括温度、压力、形状和振动等。
3.线性范围广:与传统传感器比较,光纤传感器的线性范围很广,因此,它们可以测量大量的变化,比如温度、压力、力量、振动和形状等。
三、光纤传感技术在石油化工行业中的应用1.温度测量在石油化工厂中,测量反应釜、管道、加热器等的温度是非常关键的,因为它对反应过程和设备运行的影响很大。
光纤传感技术可以准确地测量温度变化,即使在极端条件下也能保持高度的精度。
通过在管道和设备上安装光纤温度传感器,可以及时监测温度变化,提高化工生产的质量和效率。
2.压力测量在许多石油化工过程中,压力和流量控制至关重要。
为了获得高质量的产品和有效的工艺控制,必须准确地测量这些参数。
利用光纤传感技术的高稳定性,可以实现石油化工过程中对流体压力的监测和控制,提升产品质量和产能。
3.流量测量完整且准确地测量流量是石油化工生产的关键要素之一。
使用光纤传感技术的气体流量传感器可以实现高精度流量测量,然后根据数据进行反馈调整,以便对化工过程进行稳定的控制,保证质量稳定、生产效率高。
4.振动检测在石油化工设备的使用中,由于物料的流动或液体的蒸发等原因,很容易出现弦外之音,而这种情况往往表现为振动异常。
振动检测可帮助工程师们快速检测设备在安装、调整和使用过程中是否出现问题,光纤振动传感器不仅能够快速、准确地检测到设备的振动异常,而且可以远程实时监测异常情况,防止产生潜在的安全隐患。
光纤传感技术在石油化工工业中的应用分析随着石油化工行业的不断发展,传感技术已成为石油化工工业生产控制中必不可少的手段之一。
而在传感技术中,光纤传感技术以其高精度、高稳定性、高实时性等优越性能,在石油化工工业中的应用也越来越广泛。
本文将从光纤传感技术的原理入手,分别介绍其在石油化工工业领域中的压力传感、温度传感和液位传感应用,并对其优缺点进行分析。
一、光纤传感技术的原理光纤传感技术是利用光纤的折射指数、衰减和相位等物理量随照射光的变化而变化的特性,对所需要传感的物理量进行定量或定性测量的技术。
其具有高精度、高稳定性、适用于复杂环境和长距离监测等优越性能。
光纤传感技术主要包括光纤光栅传感、布里渊散射光纤传感、拉曼光纤传感等。
二、光纤传感技术在石油化工工业中的应用2.1 压力传感应用在石油化工过程中,压力传感应用十分重要,一般的压力传感器可靠性较低,精度较低,操作难度较大。
而利用光纤光栅传感技术,可实现高精度的压力传感。
光栅传感器将光纤分成微小片段,每个片段的折射率都略有不同,当传感器受到外界压力作用时,光的传输规律会有所改变,最终通过对光的反射和干涉形成的光谱分析,可以精确地测量出压力值。
2.2 温度传感应用石油化工工业中的温度变化较大,传统的温度传感器易受干扰,并且难以测量到较长距离的温度变化。
而利用光纤的光学传感特性,可以实现对温度的测量。
光纤布里渊频移散射传感技术可以通过对反散射光信号的分析,实现对温度的测量。
同时,拉曼光谱技术和红外吸收光谱技术也可以实现光纤传感温度的测量。
2.3 液位传感应用石油化工过程中,液位传感也是至关重要的一环。
一般传统的液位传感器精度较低,并且受工作环境和液体原理性约束,不适用于大型液体储罐的液位实时监测。
而利用光纤传感技术,可以实现实时、高精度的液位监测。
用光纤传感液位计,主要是利用光纤附著在容器壁上的散射光信号特性进行液位的测量。
三、光纤传感技术应用优劣分析光纤传感技术应用于石油化工工业中的压力传感、温度传感和液位传感等方面,具有以下优点:3.1 高精度,精度可达到毫微米、毫克和0.01摄氏度以内。
光纤传感技术在石油管道安全监测中的应用石油管道作为能源行业的重要组成部分,对于国家的经济发展和能源安全具有极为重要的意义。
然而,由于石油管道的质量、运行状态以及外部干扰等因素,管道的安全性监测一直是一个备受关注的问题。
光纤传感技术作为一种先进的监测技术,已经在石油管道安全监测中得到了广泛的应用。
光纤传感技术是利用光纤作为传感元件进行数据采集和监测的技术。
光纤具有高强度、抗腐蚀等特点,其使用寿命长且易于安装,使得光纤传感技术在石油管道安全监测中具备了良好的应用前景。
下面将从几个方面介绍光纤传感技术在石油管道安全监测中的应用。
首先,光纤传感技术可以实现对石油管道温度和应变的实时监测。
石油管道在运输过程中会受到温度和应变的影响,当温度和应变超过一定范围时,石油管道可能发生变形、破裂等安全隐患。
通过将光纤布设在管道内部或外部,可以实现对管道温度和应变的连续监测。
当温度和应变超过预设阈值时,系统会及时报警,提高了管道的安全性能。
其次,光纤传感技术可以实现对石油管道泄漏的监测。
石油管道泄漏是石油行业中常见的安全事故之一,泄漏不仅会导致石油资源的浪费,还会对环境造成严重的污染。
通过在管道周围布设光纤传感系统,可以实时监测管道附近的振动、声音和温度等参数的变化,从而判断管道是否发生泄漏。
在发现泄漏后,系统可以及时报警,提高了泄漏处理的效率和安全性。
此外,光纤传感技术可以实现对石油管道腐蚀的监测。
石油管道长期运行在恶劣的环境中,容易受到腐蚀的影响。
腐蚀可能导致管道表面的薄弱部位变薄、开裂或失效,从而引发安全事故。
通过在管道内部布设光纤传感系统,可以对管道表面温度、湿度、PH值等参数进行监测,及时发现管道的腐蚀情况并进行预警,确保管道的安全运行。
此外,光纤传感技术还可以实现对石油管道运行状态的实时监测。
管道的变形、振动和应力等参数是判断管道运行状态的重要指标。
通过在管道表面或内部布设光纤传感系统,可以对管道的变形、振动和应力等参数进行连续监测,及时发现管道的异常状态并进行预警,确保管道的正常运行。
光纤拉曼散射技术在海洋石油勘探中的应用随着全球石油需求的不断增长,石油勘探已成为一个重要的任务。
而海洋石油勘探的难度和风险更加复杂和高,这需要各种高级技术的支持。
其中,光纤拉曼散射技术已经开始得到广泛应用,成为了海洋石油勘探的一项重要技术。
一、光纤拉曼散射技术原理光纤拉曼散射技术(Raman Scattering)是指光的散射现象,它与光的频率有关。
在拉曼散射中,光在物质中产生了小的频移,从而改变了光的波长和颜色,散射的光子能量与拉曼活性分子振动能量之间存在着定量的关系。
通过观测散射后光子与入射光子之间的频率差,就可以获得被测物质内部的振动频率,从而得到被测物质的情况。
二、 1. 海底地质调查利用光纤拉曼散射技术可以实现沉积岩地层的识别和定量。
通过测量地下岩石的成分、构造和压力等信息,可以为海底地质调查提供有效的数据支撑。
2. 油藏时间序列监测油藏的时空变化是海洋石油勘探的另一个难题,但是通过光纤拉曼散射技术,可以对油藏内部的物理、化学和生物过程进行细致和持续的监测和分析,因此拥有更好的油藏评估和管理能力。
3. 井下气水分布监测通过光纤拉曼散射技术可以实时地监测油井内部元素的变化,特别是气氛和水的浓度分布情况。
这不仅有利于评估油藏的产能情况,还可以为防止火灾和爆炸等事故提供及时的预警功能。
三、光纤拉曼散射技术的优势相对于传统的勘探技术,光纤拉曼散射技术有以下优势:1. 通过长光纤的布放可以达到最大距离及最高灵敏度的获取2. 可以实时地在线交通上进行实验,对实验室的要求很低,只需要一个极简单的光源和吸收单元就可以工作。
3. 通过布局不同的光纤,可以实时地获取不同位置的信息,提供高性能的3D成像能力。
综上所述,光纤拉曼散射技术作为一种高精度、深度、效益的技术,逐渐得到了广泛的应用。
在海洋石油勘探领域,这项技术极大地改变了传统勘探技术的局限,提供了更加准确、实时的数据。
因此,将来光纤拉曼散射技术将在全球范围内得到进一步的广泛应用和推广。
基于光纤传感技术的石油管道监测系统研究1.引言石油管道的安全运行对于保障国家经济发展和人民生活至关重要。
然而,由于长期使用、外力破坏或者自然灾害等原因,石油管道存在泄漏和损坏的风险。
因此,建立一种高效、准确的石油管道监测系统是至关重要的。
本文研究基于光纤传感技术的石油管道监测系统,探讨其在实际应用中的可行性和优势。
2.光纤传感技术概述光纤传感技术是指利用光纤作为传感元件,通过测量光纤的物理参数或环境变化来实现目标监测的技术。
光纤传感技术具有高精度、长距离传输、抗干扰能力强等特点,因此被广泛应用于工程领域。
3.基于光纤传感技术的石油管道监测系统原理基于光纤传感技术的石油管道监测系统主要由光纤传感器、信息采集与处理装置以及数据显示系统三部分组成。
其中,光纤传感器通过感知石油管道的物理参数变化,如温度、压力和应变等,将信号传输给信息采集与处理装置。
信息采集与处理装置对传感器信号进行采集、处理和分析,判别石油管道是否存在异常。
最后,数据显示系统将监测到的信息以可视化的方式展示给用户,方便及时判断管道的安全状况。
4.基于光纤传感技术的石油管道温度监测石油管道在运输过程中温度的变化对管道的安全运行至关重要。
利用光纤传感技术可以实现对石油管道温度的实时监测。
光纤传感器可以经由外界温度的影响而发生一定程度的光纤长度或介质折射率的变化,通过测量光纤的光学特性变化可以得到管道温度的信息。
与传统温度传感器相比,基于光纤传感技术的温度监测系统具有抗干扰能力强、可远距离传输等优势。
5.基于光纤传感技术的石油管道压力监测石油管道的压力变化也是管道安全的重要指标之一。
基于光纤传感技术的石油管道压力监测系统可以利用光纤光栅技术实现对石油管道压力的实时监测。
通过在光纤上固定光栅,当管道压力变化导致光栅应变时,光栅的反射光波长也会相应变化。
通过测量反射光波长的变化可以得到石油管道压力的信息。
6.基于光纤传感技术的石油管道应变监测石油管道的应变监测是判断管道结构损坏程度和管道运行安全性的重要依据。
光纤传感器在石油测井中的应用分析摘要:石油是一种珍贵的能源资源,随着我国经济水平的提高,工业化程度也越来越高,对能源的需求也越来越大,石油作为主要的工业能源之一,在当代工业生产乃至社会生活中发挥着不可替代的作用,为了保证石油资源的有效供应,对石油的勘探力度也在不断增大。
而光纤传感器作为一种新型的工具,自然有其优势,它的体积和质量都较小,不容易受外界干扰、并且结果较准确。
如果能够将它很好的应用到石油测井中,就能够加快石油测井的效率。
关键词:光纤传感器;石油测井;应用中图分类号:TH89文献标识码:A1光纤传感器的原理光纤传感器用于将被测量的信息转变为可测的光信号,其基本结构由光源、敏感元件、光纤和光检测器及信号处理系统组成。
光纤传感器具有信息调制和解调功能。
被测量对光纤传感器中光波参量进行调制的部位称为调制区,光检测器及信号处理部分称为解调区。
当光源所发出的光耦合进光纤,经光纤进入调制区后,在调制区内受被测量影响,其光学性质发生改变(如光的强度、频率、波长、相位、偏振态等发生改变),成为被调制的信号光。
经过光纤传输到光检测器,光检测器接收进来的光信号并进行光电转换,输出电信号。
最后,信号处理系统对电信号进行处理得出被测量的相关参数,也就是解调。
2石油测井技术概述在进行石油开采的过程中,我们要合理运用石油测井技术。
该技术的运用,就会让地质和工程之间的问题得到高效解决。
在石油井获得了良好的测试空间下,以具体数据分析为基础,让油层获得了合理的评价。
这也是油藏得到有效管理的基础。
在地层评价和钻井工程、采油施工等合理运用的过程中,让先进的测试仪器,对其中的技术问题进行重点解决。
最终,石油测井效果也是十分明显的。
测井技术获得了很大的发展,在把要往的模拟测井技术和数字测井技术逐渐地发展成为了测井和信息测井技术。
在经过了长时间的发展情况下,也让油田在开采中展现出了信息化和现代化的优势。
在测井技术合理运用下,能够获得十分详细的测井资料,在形成了准确的分析和研究之下,也会让油田在生产和服务中获得支撑。
光纤传感在石油上的应用
光纤传感技术是目前较为先进的传感技术之一,其在石油上的应用也越来越广泛。
光纤传感技术可以实现对油井深度、温度、压力等多个参数的实时监测,从而提高油井的生产效率和运行安全性。
光纤传感技术在石油上的应用主要包括以下几个方面:
1、油井温度监测:通过在光纤中加入感温元件,可以实现对油井温度的实时监测。
这对于控制油井的生产效率和避免油井因温度过高而爆炸具有重要意义。
2、油井压力监测:通过利用光纤中的布拉格光栅技术,可以实现对油井压力的实时监测。
这对于控制油井的生产效率和避免油井因压力过高而破裂具有重要意义。
3、油井流量监测:通过在光纤中加入流量传感元件,可以实现对油井流量的实时监测。
这对于控制油井的生产效率和避免油井因流量过大而产生安全隐患具有重要意义。
4、油井水平方向监测:通过在光纤中加入滚珠感应元件,可以实现对油井水平方向的实时监测。
这对于控制油井的生产效率和避免油井产生歪斜现象具有重要意义。
总之,光纤传感技术在石油上的应用范围十分广泛,这不仅可以提高油田生产效率,同时也可以保证油井的运行安全性,为石油行业的发展做出重要的贡献。
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光纤传感技术在工业与环境监测中的应用在当今的科技时代,各种先进技术不断涌现,为人类的生产生活带来了巨大的变革。
其中,光纤传感技术作为一种具有独特优势的检测手段,在工业和环境监测领域发挥着日益重要的作用。
光纤传感技术,简单来说,就是利用光纤作为敏感元件和传输介质来感知和传输外界物理量的变化。
它基于光的一些特性,如强度、波长、相位和偏振态等的变化,来实现对被测量的检测。
与传统的电学传感技术相比,光纤传感技术具有很多显著的优点。
首先,光纤本身由玻璃或塑料等材料制成,具有良好的绝缘性能,能够在易燃易爆等恶劣环境中安全工作,不会引发电火花等安全隐患。
这一特点使得光纤传感技术在石油化工、煤矿等工业领域中具有无可替代的优势。
其次,光纤的体积小、重量轻、柔韧性好,可以方便地布置在狭小的空间或复杂的结构中,实现对难以到达位置的监测。
而且,光纤的抗电磁干扰能力强,不会受到周围电磁场的影响,能够在强电磁环境下准确地获取测量信息。
在工业监测方面,光纤传感技术有着广泛的应用。
例如,在机械制造领域,它可以用于监测机械设备的振动和温度。
通过在设备的关键部位安装光纤传感器,实时获取设备的运行状态信息,及时发现潜在的故障隐患,从而实现预测性维护,提高设备的可靠性和使用寿命,降低维修成本和生产停机时间。
在电力行业,光纤传感技术可以用于监测高压输电线的温度和应力。
高压输电线在运行过程中会因为电流通过而发热,如果温度过高可能会导致线路老化甚至故障。
通过光纤温度传感器,可以准确地测量线路的温度分布,及时采取降温措施。
同时,光纤应力传感器可以监测线路在风载、覆冰等情况下的受力情况,保障电力输送的安全稳定。
在石油化工领域,光纤传感技术可以用于监测油罐、管道的压力和泄漏情况。
石油化工行业中,油品的储存和运输存在着泄漏的风险,一旦发生泄漏不仅会造成经济损失,还会对环境造成严重污染。
光纤压力传感器和泄漏传感器能够实时监测油罐和管道的状态,一旦出现异常情况可以迅速发出警报,便于及时采取措施进行处理。
光纤传感器在石油行业中的应用摘要:光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术,国外一些发达国家对光纤传感技术的应用研究已取得丰硕成果,不少光纤传感系统已实用化,成为替代传统传感器的商品。
本文主要介绍了光纤传感器在石油行业中的应用案例,以飨读者。
一、前言光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术,国外一些发达国家对光纤传感技术的应用研究已取得丰硕成果,不少光纤传感系统已实用化,成为替代传统传感器的商品。
在油田的开发过程中,人们需要知道在产液或注水过程中有关井内流体的持性与状态的详细资料,这就要用到石油测井,其可靠性和准确性是至关重要的,而传统的电子基传感器无法在井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰下工作。
光纤传感器可以克服这些困难,其对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件,包括高温、高压(几十兆帕以上)以及强烈的冲击与振动,可以高精度地测量井筒和井场环境参数,同时,光纤传感器具有分布式测量能力,可以测量被测量的空间分布,给出剖面信息。
而且,光纤传感器横截面积小,外形短,在井筒中占据空间极小。
光纤传感器在地球物理测井领域取得了长足的进步,全世界各大石油生产公司、测井服务公司以及各种光纤传感器研发机构和企业都参加了研究、开发过程。
为了开拓光纤传感器的应用领域,本文综述了光纤传感器在地球物理测井领域的研究与进展,希望其研究能够对进一步提高石油开发的水平作出贡献。
二、光纤传感器在测井上的研究进展1、储层参数监测(1)压力监测由于开发方案的需要,对油藏压力的管理需要特别谨慎,这样做的目的是减少因在低于泡点压力的状态下开采所造成的原油损失,减少在注气过程中因油藏超压将原油挤入含水层所造成的原油损失。
传统的井下压力监测采用的传感器主要有应变压力计和石英晶体压力计,应变式压力计受温度影响和滞后影响,而石英压力计会受到温度和压力急剧变化的影响。
在压力监测时,这些传感器还涉及安装困难、长期稳定性差等问题。
井下光纤传感器没有井下电子线路、易于安装、体积小、抗干扰能力强等优点,而这些正是井下监测所必需的。
美国CiDRA公司的在光纤压力监测研究方面处于前沿,他们的科研人员发现了布喇格光纤光栅传感器对压力的线性响应。
已开发的传感器能够工作到175oC,200oC和稍高温度的产品正在开发,250oC是研发的下一个目标。
不同温度和压力下的压力测量误差,在测试范围(0MPa~34.5MPa)内,均小于±6.89kPa,相当于电子测量系统的最好的水平。
目前,CIDRA公司的光纤压力传感器的指标为:测程0~103MPa,过压极限129MPa,准确度±41.3kPa,分辨率2.06kPa,长期稳定性±34.5kPa/yr(连续保持150oC),工作温度范围25oC~175oC。
1999年该公司在加利福尼亚的Baker油田进行了压力监测系统的试验,结果表明该系统具有非常高的精度,目前已经交付商业销售。
2001年该公司的压力传感器在英国BP 公司的几口井下安装,监测应力变化,结果表明其具有足够的可靠性。
美国斯伦贝谢油田服务公司Doll研究中心的TsutomuYamate等人对用布喇格光纤光栅传感器实行井下监测进行了长期的研究,他们研制成一种对温度不敏感的侧孔布喇格光纤光栅传感器,最高工作温度为300oC,最高测量压力82MPa,在最高测量压力下,对温度的灵敏度极小,可以适用于井下的压力监测。
(2)温度监测分布式光纤温度传感器具有通过沿整个完井长度连续性采集温度资料来提供一条监测生产和油层的新途径的潜力。
因为井的温度剖面的变化可以与其它地面采集的资料(流量、含水、井口压力等)以及裸眼测井曲线对比,从而为操作者提供有关出现在井下的变化的定性和定量信息。
传统的测温工具只能在任何给定时间内测量某个点的温度,要测试全范围的温度,点式传感器只能在井中来回移动才能实现,不可避免地对井内环境平衡造成影响。
光纤分布式温度传感器的优势在于光纤无须在检测区域内来回移动,能保证井内的温度平衡状态不受影响。
而且由于光纤被置于毛细钢管内,因此凡毛细钢管能通达的地方都可进行光纤分布式温度传感器测试。
最广泛地应用于井下监测应用的光纤传感器之一就是喇曼反向散射分布式温度探测器,这种方法已经在测量井筒温度剖面(特别是在蒸汽驱井)中,得到了广泛的应用。
分布式温度传感器要综合考虑测量的点数和连接器衰减,遇到的问题和解决方法为:a.光纤以及连接器对信号的衰减问题,解决的方法为尽量减少连接器的数目、采用布喇格光纤光栅传感器以及改进连接器的性能;b.井下安装时容易损坏,解决的方法为配备熟练工人、光纤传感器需要外部保护层、减小应力(包括射孔和温度引起的应力)。
对于光纤分布式温度传感器系统,英国Sensa公司一直处于技术领先地位,有一系列产品问世,而且与各大石油公司合作,积极探索光纤分布式温度传感器在石油井下的应用。
CiDRA公司也一直在研究光纤温度传感器,目前该公司的温度传感器技术指标为:测量范围0℃~175℃,准确度±1℃,分辨率0.1℃,长期稳定性±1℃/yr(150℃下连续使用)。
目前的光纤温度、压力传感器的最主要的缺点之一就是温度压力交叉敏感特性,如何消除或者利用这种交叉敏感特性是研究的热点。
(3)多相流监测为了做好油藏监控和油田管理,最关键的环节是获得生产井和注水井稳定可信的总流量剖面和各相流体的持率。
然而,大多数油井分层开采,每层含水量不同,而且有时流速较大,给利用常规生产测井设备测量和分析油井的生产状况带来了巨大的困难。
液体在油管中的摩阻和从油藏中向井筒内的喷射使得压差密度仪器无法准确测量,电子探头更是无法探测到液体中的小油气泡。
光纤测量多相流有两种方法,第一种是美国斯伦贝谢公司的持气率光纤传感仪,该仪器能直接测量多相流中持气率。
其四个光纤探头均匀地分布在井筒的横剖面中,其空间取向方位可用一个集成化的相对方位传感器准确测量,在气液混合物中,通过探头反射的光信号来确定持气率和泡沫数量(这二者与气体流量相关联)。
此外,利用每个探头的测量值来建立一种井中气体流动的图像,这些图像资料特别适用于斜井和水平井,可以更好地了解多相流流型以及解释在倾斜条件下这些流型固有的相分离。
最近,这种仪器已在世界各地成功地进行了测井实验。
它提供的资料能直接测定和量化多相混合物中气体和液体,能准确诊断井眼问题,并有助于生产调整。
仪器通过了三口井的现场测试。
第二种是通过测量声速来确定两相混合流的相组分,因为混合流体的声速与各单相流体的声速和密度具有相关性,而这个相关性普遍存在于两相气/液和液/液混合流体系统中,同时也适用于多相混合流系统。
根据混合流体的声速确定各相流体的体积分数,就是测量流过流量计的各单相体积分数(即持率测量)。
某一流体相持率是否等于该相流动体积分数,取决于该相相对于其它相是否存在严重的滑脱现象。
对于不存在严重滑脱的油水两相混合流系统,可以用均匀流动模型进行分析;对于存在严重滑脱现象的流动状态,则必须应用更完善的滑脱模型来解释流量计测量的数据,才能准确地确定各相的流量。
经流动循环实验表明:对于油水混合流体,流量计的长波长声速测量可以确定各相体积分数(即持率),而不受流动非均质性(如层状流动)的影响。
CiDRA公司挖掘了光纤传感器内在的优势,开发了井下光相多相流传感器。
目前的样品只局限在测量准均匀流体:如油、水两相或油、水、气三相(气相体积份数小于20%)。
为了考察这种新型的光纤多相流传感器在生产井中测量油/水/气三相的性能,CiDRA最近在一口测试井进行了实验。
在测试井中混合了油、水和气体,混合物包括粘度为32API的油、7%矿化度的水和矿厂天然气(甲烷),测试温度100oF,压力《2.75MPa。
在0%~100%含水率范围内,仪器测量误差小于±5%,精度满足要求。
该流量计能够确定原油和盐水混合物中的持水率,在持水率全量程中其误差为±5%以内,满足生产要求。
而且除了能够测量持水率之外,该仪器还测试了三相中气体的体积含量,只是测试中油水的比例已知。
结果表明,该仪器能够求出以泡沫流流出型出现的液体中的气体体积百分数。
2、声波测量与过去相比,勘探开发公司如今面临更大的风险和更复杂的钻井环境,因此获得准确的地层构造图和油藏机理具有重要意义。
目前使用的地震测量方法,如拖曳等浮电缆检波器组、临时海底布放地震检波器和井下电缆布放地震检波器等,能提供目的产油区域的测量,但这些方法具有相对高的作业费用,不能下入井内或受环境条件的限制等,而且提供的图像不全面、不连续,分辨率不是很高,因此难于实现连续实时油藏动态监测。
基于光纤的井下地震检波器系统能够解决这些问题,它能提供整个油井寿命期间永久高分辨率四维油藏图像,极大方便了油藏管理。
这种井下地震加速度检波器能接收地震波,并将其处理成地层和流体前缘图像。
永久井下光纤3分量地震测量具有高的灵敏度和方向性,能产生高精度空间图像,不仅能提供近井眼图像,而且能提供井眼周围地层图像,在某些情况下测量范围能达数千英尺。
它在油井的整个寿命期间运行,能经受恶劣的环境条件(温度达175℃,压力达100MPa),且没有可移动部件和井下电子器件,被封装在直径2.5cm的保护外壳中,能经受强的冲击和振动,可安装到复杂的完井管柱及小的空间内。
此外,该系统还具有动态范围大和信号频带宽的特点,其信号频带宽度为3Hz~800Hz,能记录从极低到极高频率的等效响应。
3、激光光纤核测井技术激光技术和光纤技术可以用于研制井下传感器,用于在充有原油和泥浆等非透明流体的井中进行测井。
对于激光光纤核传感器的研究在国外比较盛行,美国、德国、俄罗斯和比利时等国均有大量的有关研究论文。
激光光纤核传感器是在光纤通信和光纤传感器的基础上产生的,它利用了光致损耗和光致发光等物理效应,比常规核探测器具有更多的优越性,是典型的学科交叉。
光纤核测井技术,实际上就是在特定的环境下的核探测技术,其典型的优点为:(1)可以针对不同的核探测的能级范围,研制在该范围的敏感探头。
(2)因为应用了光致发光效应,可使探头位于千米的井下,而光电倍增管由传输光缆相连置于井上,远离了恶劣的井下环境(高温高压),从而延长其的使用寿命。
(3)光纤具有高速率、大容量传输能力,还能搭载其他井下仪器信号。
然而,激光光纤核探测器也有缺点,主要表现在耐高温和承受高压的保护涂层、传输光缆的机械强度以及耐辐射的传输光缆低衰减损耗。
三、结论与展望从本文的分析可以看出,光纤传感器以其独特的优势,可以广泛应用于石油天然气井下的储层参数监测(包括温度、压力和多相流)、声波检测和激光光纤核测井之中,极大地丰富了石油和天然气公司对储层的了解,便于优化油气田开采和维护。