光纖傳感器測井技術(shù)在當(dāng)前石油測井中的應(yīng)用探討

段方（西安石油大學(xué) 陜西省 716000）

在全球的石油工業(yè)當(dāng)中，石油測井是一項(xiàng)非?；A(chǔ)的工作，同時(shí)也是影響石油開采最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，特別是油氣井下的溫度和壓力等數(shù)據(jù)更是重中之重。所以當(dāng)前必須通過相關(guān)的技術(shù)手段來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測，以期望能及時(shí)獲得相關(guān)的油氣井下信息，這對地下石油的開采具有非凡意義。從工作實(shí)踐來看，以往傳統(tǒng)的電子基傳感器在井下的測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，主要是受到了高溫、高壓條件的影響，以及相關(guān)地磁地電的干擾。隨著當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的光纖傳感器可以解決在高溫、高壓等極端條件下測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題。具有廣闊的應(yīng)用前景，值得推廣。

一、光纖傳感器測井原理

1.流量測量

光具有很多的特性，例如波長、強(qiáng)度、頻率以及相位等，所以在光纖傳輸時(shí)，會(huì)被流量所調(diào)制，如果通過某種手段將調(diào)制量變成電信號(hào)，可以計(jì)算出流體流量，光纖流量計(jì)就是這樣運(yùn)作的。和以往的流量傳感器進(jìn)行比較，這種傳感器更加靈敏，也更加的精確，可以抗干擾，也不需要電子線路，占地面積小，比較安全。多相流光纖流量計(jì)可以及時(shí)的測量壓力、溫度、流量和滯留量，通過對流速和有關(guān)聲速，參考流體的壓力、聲速、溫度能可以獲得各相流量。

2.溫度及壓力測量

DTS也叫做分布式光纖測量系統(tǒng)，主要的原理就是光纖的溫度效應(yīng)，實(shí)時(shí)測量光纖的溫度場，F(xiàn)BG型以及EFPI型光纖傳感器的類型屬于波長編碼型，它通常比較靈敏，可以在同一個(gè)時(shí)間里對溫度、壓力等一些參量進(jìn)行測量。

3.聲波測量

VSP地震測井的工作原理是將檢波器至于井里，通過井里流體流動(dòng)以及地面地震波形成的微震動(dòng)，讓檢波器獲取信號(hào)。永久井下光纖3分量地震測量比較有方向性，而且很靈敏，可以形成精度很好的空間圖像，不但可以形成井眼附近的圖像，還可以形成井眼附近的地層圖像，涵蓋幾千公里的范圍。它對環(huán)境沒有過高的要求，而且不需要井下電子設(shè)備以及可移動(dòng)設(shè)備，能夠抵御很強(qiáng)的震動(dòng)以及沖擊，對于完井管柱特別小的空間，是最適用的。

二、光纖傳感器在測井上的應(yīng)用

1.儲(chǔ)層參數(shù)監(jiān)測

（1）壓力監(jiān)測

在光纖壓力檢測領(lǐng)域，美國一家公司的研究成果是最先進(jìn)的，這家公司的專家發(fā)現(xiàn)，布喇格光纖光柵傳感器可以對壓力做出反應(yīng)。已經(jīng)研發(fā)出來的傳感器可以在175℃的條件下使用，而現(xiàn)在還在進(jìn)一步研發(fā)可以在200℃以及更好的溫度下使用的傳感器，具體的目標(biāo)是250℃。因?yàn)槭艿綁毫σ约皽囟鹊挠绊?，所形成的測量偏差，在某個(gè)范圍內(nèi)，是達(dá)不到6.89KPa的，水平和電子測量系統(tǒng)差不多。美國一家公司研究中心的某些人長時(shí)間的研究利用布喇格光纖光柵傳感器實(shí)現(xiàn)檢測的情形，他們開發(fā)出的側(cè)孔布喇格光纖光柵傳感器受到溫度影響很小，溫度最高可以達(dá)到300℃，測量壓力最高可以達(dá)到82 Mpa，在測量壓力很高的情況下，很少受到溫度的影響，比較適合對井下壓力進(jìn)行測量。

（2）溫度監(jiān)測

對于井下監(jiān)測來說，應(yīng)用的比較廣泛的光纖傳感器包括喇曼反向散射分布式溫度探測器，這種探測儀主要應(yīng)用于對井簡溫度剖面的測量。英國Sensa公司在光纖分布式溫度傳感器系統(tǒng)方面屬于領(lǐng)軍人物，開發(fā)了很多相關(guān)產(chǎn)品，并且和各個(gè)知名石油公司聯(lián)合，深入的研究光纖分布式溫度傳感器在井下的工作情況。對光纖溫度傳感器進(jìn)行研究的是CiDRA公司，現(xiàn)階段，這家公司的技術(shù)指標(biāo)是：準(zhǔn)確度是1℃，測量范圍是0℃到175℃，分辨率是0.1℃?，F(xiàn)階段，光纖壓力以及溫度傳感器還有一個(gè)弊端，那就是具有交叉敏感的特點(diǎn)，而我們目前主要就是研究如何避免或利用好這種特點(diǎn)。

2.聲波測量

水久井下光纖3分量地震測量方向性很強(qiáng)，也很靈敏，可以形成精度很好的空間圖像，不但可以形成井眼附近的圖像，還可以形成井眼附近的地層圖像，在有些條件下，可以測量幾千英尺的范圍。它不會(huì)受到環(huán)境的影響，使用周期和油井的壽命周期差不多，而且不需要井下電子設(shè)備以及可移動(dòng)設(shè)備，外層有2.5厘米的外殼所保護(hù)，可以抵抗強(qiáng)烈的震動(dòng)以及沖擊，比較適合在完井管柱等狹窄的空間里安裝。同時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)信號(hào)頻帶比較寬，動(dòng)態(tài)范圍也很廣，信號(hào)頻帶寬度達(dá)到3 Hz至800 Hz之間，對于不同頻率都可以記錄。

3.激光光纖核測井技術(shù)

對于井下傳感器的研發(fā)來說，光纖技術(shù)以及激光技術(shù)是很重要的，可以在充有泥漿以及原油的井里應(yīng)用。激光光纖核傳感器的基礎(chǔ)是光纖傳感器以及光纖通信，其原理是光致發(fā)光與光致?lián)p耗等物理反應(yīng)，和一般的核探測器比較起來，優(yōu)勢更多。光纖核測井技術(shù)在某種意義上來說，就是也是條件下的核探測技術(shù)，它具有的優(yōu)勢是：（1）應(yīng)用的范圍比較廣，對象可以是各種能級的核探測，開發(fā)敏感探頭。（2）如果利用了光致發(fā)光原理，可以將探頭置于幾千米的井里，通過傳輸光纜的連接，光電倍增管可以放在井上，不用考慮井下的惡劣條件，這樣可以延長壽命。（3）光纖的速率是非常高的，而且具有較強(qiáng)的傳輸能力，同時(shí)可以承載其他種類的井下儀器信號(hào)。

總結(jié)

綜上所述，因?yàn)楣饫w傳感器獨(dú)有的特征，可以在聲波檢測、石油天然氣井下的參數(shù)檢測以及激光光纖核方面進(jìn)行應(yīng)用，有利于天然氣以及是有公司更好的了解儲(chǔ)層，從而合理的開采以及維護(hù)油氣田。

[1]鐘彩霞.基于傳感器的測井技術(shù)在石油測井中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,06:24+26.

[2]黃玉亮.基于傳感器的測井技術(shù)在石油測井中的應(yīng)用[J].化工管理,2013,14:88.