光纖傳感實(shí)時(shí)采集井下信息 助力石油開采

  ICCSZ訊 石油資源日益減少，倒逼人類不斷發(fā)展石油開采技術(shù)，以提高油井的產(chǎn)量，最大限度發(fā)掘資源的利用率。用于輔助石油開采的重要技術(shù)——光纖傳感技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用因而日益受到關(guān)注。

  結(jié)合國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，山東省科學(xué)院激光所特種光纖平臺(tái)的研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)數(shù)年，研發(fā)出一種光纖傳感技術(shù)，形成了一套油水井光纖溫度、壓力、流量與含水率等多參數(shù)的智能油井測(cè)試系統(tǒng)。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)了光纖激光型水聲檢波器陣列，解決了海洋油氣資源地震勘探中地震檢波微弱水聲信號(hào)檢測(cè)難題。

  提高采收率和產(chǎn)量

  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)流體的狀態(tài)等詳細(xì)資料，以及注蒸汽井的吸汽剖面測(cè)試和采油過程中的井筒熱場(chǎng)分布狀態(tài)，從而科學(xué)指導(dǎo)油藏開發(fā)和生產(chǎn)管理。由此來看，油井探測(cè)所用的傳感器可靠性和準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的。

  “油井作業(yè)，往往越深溫度越高，壓力越大。4000-5000米的深度，溫度高達(dá)200-300℃，壓力高達(dá)100mpa（兆帕），這樣的環(huán)境，傳統(tǒng)的電子傳感器是無法正常工作的。”山東省科學(xué)院激光所特種光纖平臺(tái)負(fù)責(zé)人倪家升對(duì)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)記者說。

  井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁等，都會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的電子傳感器進(jìn)行干擾。然而，光纖傳感系統(tǒng)卻可以克服這些困難，它不僅可以耐1000-2000℃的高溫，同時(shí)還耐高壓、耐腐蝕。

  不僅如此，它還解決了傳統(tǒng)電子傳感器的監(jiān)測(cè)困擾。普通電子傳感器到井下采集信息時(shí)，油井必須停產(chǎn)，光纖傳感器卻可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?！耙簿褪钦f，油井可以邊生產(chǎn)，邊通過光纖傳感器實(shí)時(shí)向井上傳輸監(jiān)測(cè)信息。如此一來，大大節(jié)省了時(shí)間，油井的采收率和產(chǎn)量也大大提高?！蹦呒疑f。

  監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)降本增效

  隨著國(guó)際油價(jià)大幅下跌，上游從事油氣開采行業(yè)的企業(yè)感受到了巨大的壓力，仿佛進(jìn)入寒冬。如何在這一低迷的市場(chǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)突圍？大部分開采企業(yè)選擇從開采技術(shù)降本增效方面尋求突破，而由傳統(tǒng)的電子傳感器換成光纖傳感器無疑是明智的選擇。

  隨著光纖傳感技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，由省科學(xué)院激光所開發(fā)的這一光纖傳感系統(tǒng)已經(jīng)在油井探測(cè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，中海油、中石化等主流開采企業(yè)均已有所使用。

  在實(shí)際應(yīng)用中，開采企業(yè)發(fā)現(xiàn)，這種光線傳感器可以高精度地測(cè)量井筒和井場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，同時(shí)，光纖傳感系統(tǒng)具有分布式測(cè)量能力，可以測(cè)量被測(cè)量的空間分布，給出剖面信息。而且，光纖傳感系統(tǒng)橫截面積小，外形短，在井筒中占據(jù)空間極小。

  監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，讓開采企業(yè)可以及時(shí)調(diào)整開采工藝?！皩?duì)地下的信息了如指掌，遇到水多油少的情況時(shí)，就可以進(jìn)行調(diào)整，多出油，少出水，效率提高了，變相降低了成本。”倪家升解釋說。

  這樣一來，將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于石油開采領(lǐng)域正成為該行業(yè)科技創(chuàng)新的方向。國(guó)際上石油巨頭不惜重金買入該設(shè)備，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)也紛紛加大科技投入，加入了升級(jí)改造、降本增效的行列。

  產(chǎn)業(yè)化前景廣闊

  “中國(guó)石油產(chǎn)量約2.1億噸，按提高采收率5%計(jì)算，每年的直接經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)260億元以上，按1%的油井推廣本項(xiàng)目成果，那么市場(chǎng)預(yù)期將超過20億?！蹦呒疑缡窍蚪?jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)記者介紹光纖傳感技術(shù)在石油開采領(lǐng)域應(yīng)用的市場(chǎng)前景。

  然而，蛋糕雖大，要吃到嘴里并不容易。為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化普及，省科學(xué)院激光所特種光纖平臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)一直在為之努力。“一項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到工地，還有很長(zhǎng)的一段路要走。這段路也是最艱辛的。”倪家升說。

  原來，走出實(shí)驗(yàn)室的光纖傳感技術(shù)到實(shí)際應(yīng)用時(shí)，遇到了傳感器穩(wěn)定性差的問題，在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行得挺好，可一到工地應(yīng)用就出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。單單這一問題，研究團(tuán)隊(duì)就用了好幾年去攻克。穩(wěn)定性的難題解決之后，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，工程應(yīng)用中的工藝細(xì)節(jié)問題也亟待解決。光纜下井如何穿越，如何保護(hù)，這都是問題，都需要進(jìn)一步細(xì)化、研究、解決。

  此外，目前油氣市場(chǎng)行情低迷，企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的市場(chǎng)認(rèn)知度還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。為此，據(jù)倪家升透露，該所已經(jīng)與中海油研究總院合作成立了光纖傳感研究小組，共同推進(jìn)光纖傳感技術(shù)在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用。

  雖然這一技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走，但是不容忽視的是，引入精準(zhǔn)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的光纖傳感系統(tǒng)，進(jìn)而打造智能油井，已成為當(dāng)前該行業(yè)升級(jí)改造的方向，產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。