在油田的開發(fā)過程中,人們需要知道在產(chǎn)液或注水過程中有關(guān)井內(nèi)流體的持性與狀態(tài)的詳細(xì)資料,這就要用到石油測井,其可靠性和準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的,而傳統(tǒng)的電子基傳感器無法在井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖傳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(qiáng)烈的沖擊與振動,可以高精度地測量井筒和井場環(huán)境參數(shù),同時,光纖傳感器具有分布式測量能力,可以測量被測量的空間分布,給出剖面信息。而且,光纖傳感器橫截面積小,外形短,在井筒中占據(jù)空間極小。
光纖傳感器在地球物理測井領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步,全世界各大石油生產(chǎn)公司、測井服務(wù)公司以及各種光纖傳感器研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)都參加了研究、開發(fā)過程。為了開拓光纖傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域,本文綜述了光纖傳感器在地球物理測井領(lǐng)域的研究與進(jìn)展,希望其研究能夠?qū)M(jìn)一步提高石油開發(fā)的水平作出貢獻(xiàn)。
光纖傳感器在測井上的研究進(jìn)展
1、儲層參數(shù)監(jiān)測
(1)壓力監(jiān)測
由于開發(fā)方案的需要,對油藏壓力的管理需要特別謹(jǐn)慎,這樣做的目的是減少因在低于泡點(diǎn)壓力的狀態(tài)下開采所造成的原油損失,減少在注氣過程中因油藏超壓將原油擠入含水層所造成的原油損失。傳統(tǒng)的井下壓力監(jiān)測采用的傳感器主要有應(yīng)變壓力計和石英晶體壓力計,應(yīng)變式壓力計受溫度影響和滯后影響,而石英壓力計會受到溫度和壓力急劇變化的影響。在壓力監(jiān)測時,這些傳感器還涉及安裝困難、長期穩(wěn)定性差等問題。井下光纖傳感器沒有井下電子線路、易于安裝、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),而這些正是井下監(jiān)測所必需的。
美國CiDRA公司的在光纖壓力監(jiān)測研究方面處于前沿,他們的科研人員發(fā)現(xiàn)了布喇格光纖光柵傳感器對壓力的線性響應(yīng)。已開發(fā)的傳感器能夠工作到175oC,200oC和稍高溫度的產(chǎn)品正在開發(fā),250oC是研發(fā)的下一個目標(biāo)。不同溫度和壓力下的壓力測量誤差,在測試范圍(0MPa~34.5MPa)內(nèi),均小于±6.89kPa,相當(dāng)于電子測量系統(tǒng)的最好的水平。目前,CIDRA公司的光纖壓力傳感器的指標(biāo)為:測程0~103MPa,過壓極限129MPa,準(zhǔn)確度±41.3kPa,分辨率2.06kPa,長期穩(wěn)定性±34.5kPa/yr(連續(xù)保持150oC),工作溫度范圍25oC~175oC。1999年該公司在加利福尼亞的Baker油田進(jìn)行了壓力監(jiān)測系統(tǒng)的試驗,結(jié)果表明該系統(tǒng)具有非常高的精度,目前已經(jīng)交付商業(yè)銷售。2001年該公司的壓力傳感器在英國BP公司的幾口井下安裝,監(jiān)測應(yīng)力變化,結(jié)果表明其具有足夠的可靠性。