光纤井下监测技术装备及应用付晓松1 姚艳华1 王德有2 刘海志2 李国明2(1.威德福亚太有限公司 北京100004; 2.长城钻探测试公司 北京100101)摘要 永置式光学井下监测系统已成功地应用在智能完井系统中,并成为很多油公司智能完井系统的标准配置。
同时,此系统也已成功应用在深水油气生产系统中,突破了水下垂直 水平井口穿越、水下井口接头、远距离通讯等多项深水系统的技术瓶颈。
简述了各种应用技术的基础理论及应用实例,包括应用于不同类型的油气藏、不同工况的生产井中的配置变化和使用情况。
关键词 光纤 永置式井下监测系统引 言自1980年以来,光学传感系统即应用到军工及航天工业。
光学传感系统具有更小的物理尺寸、更好的抗高温能力、更高的可靠性、高抗干扰能力、无火花隐患,而且光学数据通讯系统也具有更高的信号可靠性,数据密度和更长的数据传输距离。
光学系统这些优势和特点,很快吸引了油气工业的操作者们,并于1993年在荷兰安装了第一套光学井下压力、温度传感系统。
然后,通过油气田服务公司的大量投入和使用者的不断开发,一批商业化的光学传感技术和产品已经不断被带到石油、天然气市场。
迄今为止,已成功应用于油气工业的永置式井下光学系统包括:压力、温度计;分布式感温系统(DTS);单相及多相流量计;地震检波器(站)。
永置式井下光学系统简介1.光纤、光缆光纤可定义为在光学模式下承载信息的点对点传输介质。
区别于铜制导体,信号传输不再需要电能。
通常此系统包括一个变送仪器以产生光信号,一根光缆作为光传播路径,一个接受装置以测量传送的光信号。
光纤包括单模和多模两种:(1)单模光纤(SM):应用于高带宽和较长距离的领域。
使用此类型光纤为信号传输路径的传感器包括流量计、压力 温度计、地震检波系统。
(2)多模光纤(MM):应用于较低的数据传输速度和短距离通讯。
分布式感温系统(DTS)使用此项技术。
光缆可提供对内部光纤的保护,使之不遭受外界因素的影响,如拉伸力、剪切力、湿度、弯曲、腐蚀等。
常用的光缆为外径6.35mm,外钢套管材质为Inc825,最高应用温度可达175 ,可容纳3根或4根光纤。
而外径3.175m m的光缆应用温度100 以下。
2.光纤布拉格光栅光纤布拉格光栅是依赖波长的反射体,可以被高能UV激光束刻入光纤的玻璃内核,并记录其折射率。
这些被写入的光栅对不同波长入射光产生不同的折射率。
光栅即成为有入射光通过的玻璃内核的一部分。
入射光的频谱是一条钟型曲线。
当入射光束通过光栅时,大部分的光继续传输,而对应光栅较高折射率的部分被反射了回去。
光纤布拉格光栅应用于光学流量计、压力 温度计和地震检波器,但其在这些传感器中的应用有很大的区别。
3.压力和温度永置式压力传感器的数据,不仅可以用来描述油气藏的规模和压力降,还可以通过井下长时间的压力计监视,获取油藏压力的变化值,特别对油田后期开采监测油藏变化是一种新的油藏生产管理方法。
通过永置式压力计获取的生产测试资料的解释成为试井解释研究的热点,解释结果对油藏描述、动态分析以及生产动态管理都具有重要的指导意义。
2010年6月油 气 井 测 试第19卷 第3期[作者简介] 付晓松,男,1970年出生,1993年毕业于北京机械工业学院自动化系,现从事油气田生产优化系统技术服务。
根据永置式压力计的特点,特别针对测试周期长或生产任务紧的高产油气井,建立长时间的压力与产能监测,监控油藏压力在变流量条件下的数学模型,利用压力计及时获取生产参数和快速计算压力响应,应用非线性优化技术进行油气井全生产状态自动拟合,能够有效地确定油藏参数。
4.分布式感温系统(DTS)DTS系统是最早进入油气工业的光学监测服务技术,如Sensor Highway和Pruett Industries公司曾提供将光纤穿入液控管线中,并跟随完井管柱一同下井以进行温度测试的服务。
这项简单的技术打开了DTS的市场,操作者不用再为油气井的温度测试而停产。
2001年,威德福公司将DTS技术结合到其光学永置式压力、温度监测系统中。
至今,D TS系统在油气田生产中得到广泛的应用,主要应用领域包括: (1)单井温度剖面;(2)产出和注入剖面;(3)识别井的潜在问题;(4)监测水,气或蒸汽的突入;(5)气举优化;(6)电潜泵监测。
5.单相及多相流量计单相和多相光学井下流量计可为用户提供油气井生产段的实时流量信息。
与先进的光学压力、温度计一样,流量计也使用了高稳定性和高可靠性的全程光学元器件。
井下流量计使用了声纳技术,因此,没有任何传感器或端口需要与井内流体接触,而传感器的内部也由此成为无阻碍通径。
井内的流体性质是不断变化的,流量计必须适用于不稳定的多相流体而无需进行反复标定。
永置式井下流量计的应用方向包括:(1)减少地面测试设备、服务,通过使用井下三相流量测量工具,节省地面、平台上的分离测试设备,避免了进行常规测井时的安全问题;(2)在多层完井时,井下流量计可准确提供每个产层的产能信息,确定主力产层位置及各层产水的情况;(3)早期识别储层流体流动方向,对水锥、气侵等因素导致的生产压力变化和产量突变起到及时监测的作用;(4)在生产井的开采初期阶段,实时监测油藏,为油藏和采油工程师提供可视化的动态分析数据来源;(5)自动控制生产井的排液,实现快速稳产和最优化、最佳产能的目的;(6)井下流量计数据,可应用于分层动态分析、小层精细对比、剩余油研究及挖潜等油藏研究技术。
(7)光纤传感器内在的优势在于开发了井下光相多相流传感器。
光纤传感器可以提供井筒多相流的监测精度,为油藏单井单层生产监测提供可靠数据。
(8)实时的井下流量和压力信息可以直接确定井的生产指数,无需修井。
光学流量计可以配置为单相或多相流量测量。
单相流量计直接通过流量计内部的传感器测量管内流体流速;多相流量计则测量流体流速和混合流体内的声速。
而声速正是油、气、水在混合流体内体积分相的最佳指标。
流量计内的多种传感器在管壁内形成 一致线性阵列 。
流量计内部所有的传感器均通过同一根光纤与地面设备通讯。
两相流量计需要一支光学压力计配置,三相流量计需要两支光学压力计分别垂直安装于流量计的上下,用以确定混合流体的密度。
光学流量计的精度:(1)单相流量测量: 1%,标定在 0.25%以内;(2)多相流量测量:油、气、水体积分相的全范围 5%。
6.地震检波器光纤传感器是目前最好的地震波监测手段。
光学的地震系统设计用于稳定、持续地监测井筒内地震成像,包括微地震,从而避免了完井后因地震勘探导致的修井作业。
可安装固定于油管或套管管柱上,并可以在安装后固在水泥环内。
永置式安装的系统可以应用于宽泛的油藏成像和监测领域。
实时更新的3-D数据录取、处理和可视化成像使油藏专家可以直接 看到 油藏和实质性地 进入 井下,达到生产目标。
时间推移4-D 地震监测更可以动态地描述油藏的流动生产。
光纤传感器的地震监测系统,是网络化的油气藏动态监测系统,是一种智能化和自动化程度很高的远程监测装置,它可以突破时间、空间的束缚,为油藏技术人员提供四维实时观测数据,实现油藏实时管理。
结 论1.现有的各种井下光学传感系统将为真正实现油气田生产优化和智能完井系统提供重要的技术、装备保证。
2.以各类光学技术为基础的应用型设备正在不断进入油气田领域,永置式光学一体化全方位井下监测系统已经成为现实。
本文收稿日期:2009-12-02 编辑:刘振庆Fracturing is an i mportant measure to enhance oil recovery for low pressure and low permeability bing hydraulic pump with frac turing technology organically,i t can greatly enhance recovery of oil wells,shorten oil testing cycle,save operating costs,avoid formation of secondary pollution,and solve problems of low pressure and low permeability reservoirs.Key words:Changqing Oilfield,hydraulic pump,flow,fracture,low permeability,applicationsPresent Situation and Prospect of Hydraulic Fracturing Technology in Horizontal Wells.2010,19(3):58~61Cao Ying j ie,Sun Yijian,Xia H on gjiu(Zhongyuan Oil field),Sun Liangtian(Exp loration and Production Resea rch Institute,SIN OPEC) Production of horizontal well in low permeable reservoirs cannot meet the commercial requirement,and so sti mulation is necessary.The focal point of hydro fracturing in horizontal and vertical wells is different.This paper presents domestic and overseas state of the art about horizontal well,design of hydraulic fracturing,the techniq ue of staged fracturing,main problem in hydro fracturing and develop ment trend of hydraulic fracturing in horizontal wells.Key words:horizontal well;hydraulic fracturing,problem,prospectUsage and Improvement of ANT DFH B type Electronic Downhole Putting in Instrument.2010,19(3):62~63Liu Guan gjian,Luo Chengyao,Zhan g Xian ghua,Hu Peng,Liu Xuezhon g,Yang Hua ijun(Bohai Drilling and Exploration Corp oration, Well Testing Company)ANT DFH B type electronic downhole putting in instrument is another new model of testing tools following steel line well testing.The paper carries out introduction,analysis and conclusion of i ts structure and principle of descrip bined with maintenance and the deficiencies found in practice,some suggestions for i mprovement are proposed.Key words:instrument,application,i mp rovementDiscuss about Design of Tracer Am ount of Minute Quantity Substances.2010,19(3):64~65,68Chen g Yan,Jia Yan(Dagang Oil f ield Br anch Com pan y,Well Testing Company)There are many uncertain factors while the tracer transporti ng in the formation which affect its output concentration,and through laboratory studies of i ndividual factors,it is not only very complex,bu t also has some errors between laboratory and field tests.By using of a large num ber of existing test data of Western Gang oilfield field,and applyi ng mathematical statistics to study the design of tracer amount of Minute quan ti ty substance,some knowledge has been achieved which provides strong technical supp ort for si milar work.Key words:tracer amount,dilution,influence factor,effective concentration of tracerTesting Technology with N itrogen and Its Application.2010,19(3):66~68Li Maohua,Xu Huaguo,Yu Yun yin g(Bohai Drilling and Exploration Coroperation,Well Testing Com p an y),Li Guo j un,Chen Dongshen g (Bohai Drilling and Exploration Coroperation,Down H ole Op e r a tion Company),Zhan g H uqun(No.1Oil Recovery Factory,Huabei Oil field),Li Junlong,Yan Lei(C NLC)During open hole well testing,on conditi on of heavy density of drilling mud and big tes ting differen tial pressure,testing technology wi th nitro gen can be utilized effectively which solves the problems of protecting the reservoir and tools at openning ti me of the well.Key words:Nitrogen fusion test,testing of exploratory well,applicationInstrument&Equ ipmentEquipment and Application o f Underground Monitoring Tech of Optical Fiber.2010,19(3):69~70Fu Xiaosong,Yao Yanhua(Weathe rf ord),Wang Deyou,Liu H ai z hi,Li Guoming(Great Wall Drilling and Explor a tion Corop e ration,Test in g Company)Permanent mounted optical down hole monitoring system has been successfully applied in i ntelligen t completion system,and is the standard equip ment of the intelligent completion system in a lot of oil companies.At the same ti me,this system has also been successfully applied in deep water oil and gas production systems,break through technical bottleneck in deep water systems of traversing the underwater vertical hori zontal well head,the underwater wellhead connector and remote communications.A variety of applied technology theory and application is nar rated briefly which includes the confi guration changes of it to different types of reservoirs,production wells in differen t conditions and its applied situations.Key words:optical fiber,down hole permanent moni toring systemDevelopment and Application of Tubing Anchored Bleeder.2010,19(3):71~72Zhan g Yaming(Huabei Oil field Company,Ministry of External Cooperation),Gao Yan(China Petroleum University,Graduated Depart ment),Zhan g Yi(Xi an Science and T echnology University),Zhang Yuqin g(Bohai Drillin g and Exploration Corop e r a tion)During the process of checking pu mp,the bleeder is usually used to stop the remnants of the liquid colu mn cannot be discharged out of the ground when pulling up the string in the well because of one way flow of fixed of the pump.There are many deficiencies for the existed bleeder so as to a new model of tubing anchored bleeder i s developed.The paper introduces its structure,principle and application methods.Field ap plication shows that it is simple to operate,effect of oil spills is good which has good value and promotion prospects,receives the national patent.Key words:anchored bleeder,swabbing oil,string,theory,applicationResearch of Multi BOP Equipment and Its Field Application.2010,19(3):73~74H e Yubin,Chen Ya y ong,H ao Zengxian,Li Ru,Wan g Min fang(Bohai Drilling and E xploration Corporation,DownH ole Operation Compa ny),He Weiping(H uabei Oil field,No.2Production Plant)According to situation of down hole operation without drilling platform BOP,s tructure,principle and applied method of several BOP device is introduced in detail.Advantages and disadvantages of several blowou t preven ter device are analyzed by examples indicating the assembly C does not meet the on site operation,and preventing method by multi functi on devices BOP is recommended which has advantages of being con venient,safe and reliable,and saving ti me and labor.Key words:blowout preventer assembly,multi functional scraper,top preven tion device。