基于光纖光柵的油井壓力/溫度監測方案

一、 概述

在油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，人們需要知道在產(chǎn)液或注水過(guò)程中有關(guān)井內流體的持性與狀態(tài)的詳細資料，這就要用到石油測井，其可靠性和準確性是至關(guān)重要的，而傳統的電子基傳感器無(wú)法在井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖光柵感器可以克服這些困難，其對電磁干擾不敏感而且能承受極端條件，包括高溫、高壓（幾十兆帕以上）以及強烈的沖擊與振動(dòng)，可以高精度地測量井筒和井場(chǎng)環(huán)境參數，同時(shí)，光纖光柵傳感器具有準分布式測量能力，可以在不干擾油井參數場(chǎng)的情況下同時(shí)測出井下的溫度、壓力，并可以測出井下的溫度、壓力剖面，可以獲得傳統測試方式無(wú)法獲取的數據，為油井動(dòng)態(tài)監測提供了一種更理想的手段，是其它測井不可替代的一種測試方式，是測試技術(shù)的一個(gè)突破。該技術(shù)非常適合油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監測，為測試技術(shù)提供了一套全新的思路，該監測系統如果與控制技術(shù)相結合，對提高油氣采收率、油藏的戰略管理具有極大的潛在經(jīng)濟價(jià)值。

光纖光柵傳感系統主要包括傳感部分、傳輸光纖和光纖光柵解調儀三大部分。解調儀寬帶光源發(fā)射寬帶光λ，經(jīng)耦合器到光纖光柵傳感器后，反射回一窄帶的光λB，λB經(jīng)耦合器到波長(cháng)檢測裝置測出其波長(cháng)，然后在轉換成壓力或溫度值。λB的波長(cháng)值與光柵本身有關(guān)，圖中四個(gè)光纖光柵，反射回四個(gè)不同的波長(cháng)，就可檢測出四個(gè)波長(cháng)。

二、 技術(shù)指標要求

1. 六級壓力/溫度傳感器串接，每級包括一個(gè)溫度和一個(gè)壓力測試點(diǎn)；

2. 溫度測試指標：范圍-10℃～175℃，精度±0.5℃；

3. 壓力測試指標：范圍0～40MPa，精度±0.5%F.S.；

4. 光纜直徑：＜Φ15mm；

5. 傳感器直徑：≤Φ35mm；

6. 傳感器置于井下長(cháng)期監測，工作3～5年。

三、 系統組成

每個(gè)傳感器內有兩根光纖光柵，一根用于測量溫度，一根測量壓力，傳感器兩端引出1m左右的光纜。傳感器的引出光纜通過(guò)連接器與下井光纜連接，按這樣將六個(gè)傳感器通過(guò)下井光纜串接起來(lái)，傳感器之間的間距可根據需要確定。在傳感器的下面加30kg左右的配重，以保證傳感器及光纜豎直下井。傳感器的上面通過(guò)光纜連接到地面監測室中的解調儀上。解調儀采集信號計算壓力和溫度，然后保存數據并在顯示器上顯示。