光纤技术在油气田开发中应用和发展前景.pdf

钻 采 工 艺 2009年 1月 · 98 · DRILLING ＆PR0DUCT10N IECHNOL0GY Jan．2oo9 光纤技术在油气 田开发中的应用及发展前景 杨克礼，熊继有，曹新予，蒲克勇，李 涛 (西南石油大学) 杨克礼等．光纤技术在油气田开发中的应用及发展前景．钻采工艺 ，20o9，32(1)：98—100 摘 要：人类进入2l世纪，油气田开发难度越来越大，如何利用当今科技发展的成果，最大效益地开发老油 气藏，实现对边远、复杂油气藏的管理，成为摆在我们面前的重大课题。光纤是现代通讯传感领域中最具有发展潜 力的技术，其性能优 良，可靠性高，适应性强，传输数据输率快；还可以用作高精度，灵敏度好的传感器件。它能实 现地面网络化，井下可视化的油气田高速率数据传输与实时连续监控 ，在油气田开发中起着越来越重要的作用。 为此 ，阐述 了引领油气田开发智能化 的光纤技术应用及发展。 关键词：油气田开发；光纤技术；传输传感；应用；发展前景 中图分类号：TE323 文献标识码 ：B 文章编号：l0o6—768x(2009)叭 一oo98—03 人类跨进21世纪，世界石油天然气工业 即将步人 中年 类型。1993年在荷兰的陆上采油井中安装第一个井内压力 时期。根据在用的储量定义，石油天然气开采量很快就会达 和温度测量仪 。这个系统成功地运行了5年多的时间。 到 目前世界探明储量的1／2。中东以外地区大型油气田的开 通过服务公司和传感系统开发商的大力投资，更广泛的商业 发会越来越少。石油天然气工业的环境在不断变化 ，油气田 光纤传感产品和服务已经进入油气市场。 开发过程中面临着系列挑战。过去 10年，世界范围内平均 二、光纤在油气 田开发中的应用 产油速度下降了接近两倍。同时，油气藏变得越来越复杂， 油气藏更小，更致密，储藏更深。结果，油气藏采收率不到 1．光纤测量地面监测系统 35％。要最大化地开采油气藏，提高采收率，基于数字化、信 随着光纤技术的发展，基于光纤非线性效应的全分布式 息化的油气田开发新技术已成为油气田技术进步的发展趋 光纤传感系统已经市场化。在赖曼散射分布式传感系统已 势 。 经得到广泛应用的基础上，基于布里渊时域反射 (B0TDR) 的传感系统正在快速发展。它采用标准的通讯单模光纤作 一 、 油气 田开发智能化的发展回顾 为传感元件，能同时提供温度和应力的探测能力；而相位调 第一代的智能完井技术由一系列集成的电或电一水力 制光纤传感器由于采用干涉技术而具有很高的检测灵敏度， 系统组成，具有传感和控制能力。这种系统很复杂、昂贵 ，而 对温度为 106md／m ·℃，对压力为 10一racL／m ·Pa，对应变 且在早期运用时以失败居多，导致了第二代产品的开发：关 (轴向)为 l1．4rad／m ·m。相当于每米光纤的检测灵敏度 注全水力方案来减缓风险；在海底油气井中采用简单的开／ 对温度为 10 ℃ ，对压力为 10。Pa，对应变为 10～ m… “。 关式控制来避免井下干预。第三代产品，使用永久性安装的 这些传感系统在油罐、油管、油库的压力、温度、流量、设备安 井下电子装置 ，提供来 自部署在砂层的测量计的压力和温度 全状况的监测方面性能卓越。 测量。但油田环境，特别是井下温度对电子设备提出根本的 2．光网络地面信息传输系统 挑战。温度每增加 1O℃这些电子设备失效速度会加倍 。 油田地面信息通过中心站的高速同步光网(