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永久式井下光纤传感系统 北京蔚蓝仕科技有限公司 一、 永久式井下光纤传感系统的技术市场背景 在过去的100年中，石油勘探和开发技术由最初简单地打洞开采，发展到目前复杂的过 程监控和控制工艺。由于油藏越来越难找到，因此勘探和开发的技术越来越复杂。目前可触 及的油藏都位于对开采技术非常有挑战性的地点。当前，无论是海洋原油还是陆地原油，石 油公司仍然需要提高原油开采技术来提高盈利。为了成功地应用新型的开采技术，如水驱油、 化学驱油、人工升举、水力压裂等等，高精度的井下数据是成功的油藏监控和生产所必需的。 永久性井下传感器通过提供给石油工程师实时数据，使得他们及时做出准确的判断，因此可 以帮助优化油藏和生产。这些判断的例子包括：射孔的位置、如何进行水驱油、是采用压裂 工艺还是酸化工艺等等。永久性井下传感系统收集的数据可以使得石油工程师实时诊断问 题，如阻塞的油嘴、泄漏的阀门等等。 这就是为什么对于传感器和永久性检测系统的研究 i 是那么的重要。可以说，永久性检测系统是石油开采工业中的一个重要环节。 对于井下实时数据的需求使得人们最先开始使用位于地表的传感器。人们不久就发现地 表的传感器无法提供足够的精度，所以无法用于新型原油开采工艺。为了得到井下的精确数 据，人们后来发明了测井工具。但是，测井工具测量井下数据时必须中断生产，并且测井伴 随着修井作业，因此成本高昂、而且只能得到测井时段的井下数据，无法在生产中得到实时 数据，因此无法用于实时故障诊断和优化生产。随着IT技术和通讯技术的迅猛发展，人类的 计算和分析能力大幅度上升，因此要求将开采过程控制细化，并且形成一个真正的闭环控制， 以实时优化生产、故障诊断。因此，这个需求催生了永久性井下光纤传感系统（FiberOptic PermanentDownholeSensor,FO-PDS）。 光纤传感智能井技术被国外石油公司证明可以平均提高油藏采收率达 10%。此技术目前是 包括壳牌石油、埃克森美孚、雪佛龙公司等国际石油巨头争相发展的技术，已经成为国际上 新一代油田开采技术的重要发展趋势。 国际上以美国、欧洲的智能井技术最为领先，其代表公司是：壳牌石油公司（SmartWell 计划）、BP 公司（Field of the Future 计划）、埃克森美孚公司（Digital Oil Field 计划）、 WellIDynamics公司，贝克休斯公司，斯伦贝谢公司，BP，威德福公司。欧美公司对这一领 域的技术和产品处于垄断地位。 井下温度压力光纤传感技术的研发开端于八十年代末期，核心是光谱分析技术、材料技 术、加工工艺以及封装技术。包括美国能源部，壳牌石油，埃克森美孚、雪佛龙公司等政府 部门和企业不惜重金投入研发，与多家科研机构如美国弗吉尼亚理工大学、美国宾夕法尼亚 州立大学、美国得克萨斯农机大学，以及高科技研发公司如斯伦贝谢公司、哈利伯顿公司等 合作，共同奠定了光纤传感智能井技术的基础。随着技术的成熟和工艺经验的积累，光纤传 感智能井技术于九十年代末逐渐走向实用化。到现在虽然只有短短数年历史，但是，其在优 化生产效率和油气采收率方面的巨大潜能很快得到了业界的认可。在高作业成本的海底井和 深水井，智能井技术超出了受到业界关注的无干涉完井的范畴，已经证明该技术具有以较少 的井提供更多的油气产量和提高油气采收率的能力。不论是用于生产井、注水井还是注／采 井兼用，智能完井技术都能改善非均质性油藏或多层油藏的注水，气驱油效率。智能完井技 术通过控制多层合采、多分支井监控或使单井眼同时具有多项功能(如注水、观察和生产)， 使单井眼完成多口井的任务，利于人们控制整个油井，并且设备可靠性增强，可明显减少甚 至杜绝修井作业。 现在大部分智能井是在海上油田安装，但是越来越多的陆上高产油井也开始安装了智能 井系统。由于效益良好，油田服务公司面临大量的回头客，越来越多的独立油气公司也开始 要求安装智能井，而这些独立油气公司对该技术曾采取非常谨慎的态度。这一趋势反映出人 们对该技术的稳定性信心大增。 北海和墨西哥湾的智能井数量增长迅猛，北海的油井安装量增长速度最快，约为40％～ 60％，墨西哥湾的增长率稍低于北海。在过去的五年中，智能井系统的安装以每年27％的 速度增长。最先应用于高产的油井，尤其是