(2)溫度監測

       分布式光纖溫度傳(chuan) 感器具有通過沿整個(ge) 完井長度連續性采集溫度資料來提供一條監測生產(chan) 和油層的新途徑的潛力。因為(wei) 井的溫度剖麵的變化可以與(yu) 其它地麵采集的資料(流量、含水、井口壓力等)以及裸眼測井曲線對比，從(cong) 而為(wei) 操作者提供有關(guan) 出現在井下的變化的定性和定量信息。傳(chuan) 統的測溫工具隻能在任何給定時間內(nei) 測量某個(ge) 點的溫度，要測試全範圍的溫度，點式傳(chuan) 感器隻能在井中來回移動才能實現，不可避免地對井內(nei) 環境平衡造成影響。光纖分布式溫度傳(chuan) 感器的優(you) 勢在於(yu) 光纖無須在檢測區域內(nei) 來回移動，能保證井內(nei) 的溫度平衡狀態不受影響。而且由於(yu) 光纖被置於(yu) 毛細鋼管內(nei) ，因此凡毛細鋼管能通達的地方都可進行光纖分布式溫度傳(chuan) 感器測試。

最廣泛地應用於(yu) 井下監測應用的光纖傳(chuan) 感器之一就是喇曼反向散射分布式溫度探測器，這種方法已經在測量井筒溫度剖麵(特別是在蒸汽驅井)中，得到了廣泛的應用。分布式溫度傳(chuan) 感器要綜合考慮測量的點數和連接器衰減，遇到的問題和解決(jue) 方法為(wei) ：

a.光纖以及連接器對信號的衰減問題，解決(jue) 的方法為(wei) 盡量減少連接器的數目、采用布喇格光纖光柵傳(chuan) 感器以及改進連接器的性能;

b.井下安裝時容易損壞，解決(jue) 的方法為(wei) 配備熟練工人、光纖傳(chuan) 感器需要外部保護層、減小應力(包括射孔和溫度引起的應力)。對於(yu) 光纖分布式溫度傳(chuan) 感器係統，英國Sensa公司一直處於(yu) 技術領先地位，有一係列產(chan) 品問世，而且與(yu) 各大石油公司合作，積極探索光纖分布式溫度傳(chuan) 感器在石油井下的應用。CiDRA公司也一直在研究光纖溫度傳(chuan) 感器，目前該公司的溫度傳(chuan) 感器技術指標為(wei) ：測量範圍0℃~175℃，準確度±1℃，分辨率0.1℃，長期穩定性±1℃/yr(150℃下連續使用)。

目前的光纖溫度、壓力傳(chuan) 感器的最主要的缺點之一就是溫度壓力交叉敏感特性，如何消除或者利用這種交叉敏感特性是研究的熱點。

(3)多相流監測

為(wei) 了做好油藏監控和油田管理，最關(guan) 鍵的環節是獲得生產(chan) 井和注水井穩定可信的總流量剖麵和各相流體(ti) 的持率。然而，大多數油井分層開采，每層含水量不同，而且有時流速較大，給利用常規生產(chan) 測井設備測量和分析油井的生產(chan) 狀況帶來了巨大的困難。液體(ti) 在油管中的摩阻和從(cong) 油藏中向井筒內(nei) 的噴射使得壓差密度儀(yi) 器無法準確測量，電子探頭更是無法探測到液體(ti) 中的小油氣泡。

光纖測量多相流有兩(liang) 種方法，第一種是美國斯倫(lun) 貝謝公司的持氣率光纖傳(chuan) 感儀(yi) ，該儀(yi) 器能直接測量多相流中持氣率。其四個(ge) 光纖探頭均勻地分布在井筒的橫剖麵中，其空間取向方位可用一個(ge) 集成化的相對方位傳(chuan) 感器準確測量，在氣液混合物中，通過探頭反射的光信號來確定持氣率和泡沫數量(這二者與(yu) 氣體(ti) 流量相關(guan) 聯)。此外，利用每個(ge) 探頭的測量值來建立一種井中氣體(ti) 流動的圖像，這些圖像資料特別適用於(yu) 斜井和水平井，可以更好地了解多相流流型以及解釋在傾(qing) 斜條件下這些流型固有的相分離。最近，這種儀(yi) 器已在世界各地成功地進行了測井實驗。它提供的資料能直接測定和量化多相混合物中氣體(ti) 和液體(ti) ，能準確診斷井眼問題，並有助於(yu) 生產(chan) 調整。儀(yi) 器通過了三口井的現場測試。

第二種是通過測量聲速來確定兩(liang) 相混合流的相組分，因為(wei) 混合流體(ti) 的聲速與(yu) 各單相流體(ti) 的聲速和密度具有相關(guan) 性，而這個(ge) 相關(guan) 性普遍存在於(yu) 兩(liang) 相氣/液和液/液混合流體(ti) 係統中，同時也適用於(yu) 多相混合流係統。根據混合流體(ti) 的聲速確定各相流體(ti) 的體(ti) 積分數，就是測量流過流量計的各單相體(ti) 積分數(即持率測量)。某一流體(ti) 相持率是否等於(yu) 該相流動體(ti) 積分數，取決(jue) 於(yu) 該相相對於(yu) 其它相是否存在嚴(yan) 重的滑脫現象。對於(yu) 不存在嚴(yan) 重滑脫的油水兩(liang) 相混合流係統，可以用均勻流動模型進行分析;對於(yu) 存在嚴(yan) 重滑脫現象的流動狀態，則必須應用更完善的滑脫模型來解釋流量計測量的數據，才能準確地確定各相的流量。經流動循環實驗表明：對於(yu) 油水混合流體(ti) ，流量計的長波長聲速測量可以確定各相體(ti) 積分數(即持率)，而不受流動非均質性(如層狀流動)的影響。

CiDRA公司挖掘了光纖傳(chuan) 感器內(nei) 在的優(you) 勢，開發了井下光相多相流傳(chuan) 感器。目前的樣品隻局限在測量準均勻流體(ti) ：如油、水兩(liang) 相或油、水、氣三相(氣相體(ti) 積份數小於(yu) 20%)。為(wei) 了考察這種新型的光纖多相流傳(chuan) 感器在生產(chan) 井中測量油/水/氣三相的性能，CiDRA最近在一口測試井進行了實驗。在測試井中混合了油、水和氣體(ti) ，混合物包括粘度為(wei) 32API的油、7%礦化度的水和礦廠天然氣(甲烷)，測試溫度100oF，壓力《2.75MPa。在0%~100%含水率範圍內(nei) ，儀(yi) 器測量誤差小於(yu) ±5%，精度滿足要求。該流量計能夠確定原油和鹽水混合物中的持水率，在持水率全量程中其誤差為(wei) ±5%以內(nei) ，滿足生產(chan) 要求。而且除了能夠測量持水率之外，該儀(yi) 器還測試了三相中氣體(ti) 的體(ti) 積含量，隻是測試中油水的比例已知。結果表明，該儀(yi) 器能夠求出以泡沫流流出型出現的液體(ti) 中的氣體(ti) 體(ti) 積百分數。

2、聲波測量

        與(yu) 過去相比，勘探開發公司如今麵臨(lin) 更大的風險和更複雜的鑽井環境，因此獲得準確的地層構造圖和油藏機理具有重要意義(yi) 。目前使用的地震測量方法，如拖曳等浮電纜檢波器組、臨(lin) 時海底布放地震檢波器和井下電纜布放地震檢波器等，能提供目的產(chan) 油區域的測量，但這些方法具有相對高的作業(ye) 費用，不能下入井內(nei) 或受環境條件的限製等，而且提供的圖像不全麵、不連續，分辨率不是很高，因此難於(yu) 實現連續實時油藏動態監測。

基於(yu) 光纖的井下地震檢波器係統能夠解決(jue) 這些問題，它能提供整個(ge) 油井壽命期間永久高分辨率四維油藏圖像，極大方便了油藏管理。這種井下地震加速度檢波器能接收地震波，並將其處理成地層和流體(ti) 前緣圖像。

永久井下光纖3分量地震測量具有高的靈敏度和方向性，能產(chan) 生高精度空間圖像，不僅(jin) 能提供近井眼圖像，而且能提供井眼周圍地層圖像，在某些情況下測量範圍能達數千英尺。它在油井的整個(ge) 壽命期間運行，能經受惡劣的環境條件(溫度達175℃，壓力達100MPa)，且沒有可移動部件和井下電子器件，被封裝在直徑2.5cm的保護外殼中，能經受強的衝(chong) 擊和振動，可安裝到複雜的完井管柱及小的空間內(nei) 。此外，該係統還具有動態範圍大和信號頻帶寬的特點，其信號頻帶寬度為(wei) 3Hz～800Hz，能記錄從(cong) 極低到極高頻率的等效響應。

3、激光光纖核測井技術

       激光技術和光纖技術可以用於(yu) 研製井下傳(chuan) 感器，用於(yu) 在充有原油和泥漿等非透明流體(ti) 的井中進行測井。對於(yu) 激光光纖核傳(chuan) 感器的研究在國外比較盛行，美國、德國、俄羅斯和比利時等國均有大量的有關(guan) 研究論文。#p#分頁標題#e#

激光光纖核傳(chuan) 感器是在光纖通信和光纖傳(chuan) 感器的基礎上產(chan) 生的，它利用了光致損耗和光致發光等物理效應，比常規核探測器具有更多的優(you) 越性，是典型的學科交叉。光纖核測井技術，實際上就是在特定的環境下的核探測技術，其典型的優(you) 點為(wei) ：

(1)可以針對不同的核探測的能級範圍，研製在該範圍的敏感探頭。

(2)因為(wei) 應用了光致發光效應，可使探頭位於(yu) 千米的井下，而光電倍增管由傳(chuan) 輸光纜相連置於(yu) 井上，遠離了惡劣的井下環境(高溫高壓)，從(cong) 而延長其的使用壽命。

(3)光纖具有高速率、大容量傳(chuan) 輸能力，還能搭載其他井下儀(yi) 器信號。

然而，激光光纖核探測器也有缺點，主要表現在耐高溫和承受高壓的保護塗層、傳(chuan) 輸光纜的機械強度以及耐輻射的傳(chuan) 輸光纜低衰減損耗。

三、結論與(yu) 展望

        從(cong) 本文的分析可以看出，光纖傳(chuan) 感器以其獨特的優(you) 勢，可以廣泛應用於(yu) 石油天然氣井下的儲(chu) 層參數監測(包括溫度、壓力和多相流)、聲波檢測和激光光纖核測井之中，極大地豐(feng) 富了石油和天然氣公司對儲(chu) 層的了解，便於(yu) 優(you) 化油氣田開采和維護。值得一提的是，該係統能夠及時得到注采的注水壓力和溫度，從(cong) 而判斷壓力是否超標，從(cong) 而預防由於(yu) 壓力超標導致的套管損壞，這是一個(ge) 全新的領域，國內(nei) 外關(guan) 於(yu) 此方麵尚未有報道和介紹。

到目前為(wei) 止，全世界各大石油生產(chan) 和服務公司都投入了巨資來研究和開發光纖傳(chuan) 感器在儲(chu) 層評價(jia) 中的應用，還有相當多的光纖傳(chuan) 感器研發機構也致力於(yu) 這一新興(xing) 領域的工作。可以設想，下一代光纖傳(chuan) 感器在克服自身的缺點和劣勢以後，將大麵積推廣，能更有效地幫助實時了解油氣開采動態的水平。各大油田公司能夠充分利用這些有利的信息，實現和維持油田的最優(you) 化生產(chan) ，從(cong) 而使油藏達到最高的采收率。同時，由於(yu) 因特網的飛速發展，光纖監測的井況參數可以及時傳(chuan) 遞，這使得石油行業(ye) 相關(guan) 的生產(chan) 和服務公司能夠更有效地分析和評價(jia) 全世界的資產(chan) 。