光纖溫壓測試技術(shù)國產(chǎn)化柳暗花明

　  截至2010年3月，勝利油田第一口進(jìn)行智能分測分采試驗的油井已運行11個月，光纖溫度壓力測試正常，另一口井孤東N13-250井自首試光纖溫度壓力測試技術(shù)以來，光纖測出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地調(diào)控該井生產(chǎn)狀態(tài)，成功運行接近1年，后因其他原因檢泵中斷。 

       2008年11月15日，此項尖端技術(shù)首次在勝利油田孤東采油廠N13-250井實施現(xiàn)場應(yīng)用獲得成功。該項技術(shù)隸屬勝利油田采油院承擔(dān)的中國石化重點課題項目“固定式光纖溫度壓力測試技術(shù)研究”。之后不久，該課題成果得到中國石化科技開發(fā)部組織的專家組的充分肯定，順利通過現(xiàn)場測試驗收。該項技術(shù)的現(xiàn)場成功應(yīng)用，打破國外公司在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，填補了國內(nèi)空白，為進(jìn)一步開展智能完井技術(shù)研究打下堅實基礎(chǔ)。

漸行漸近的“智能化測試手段”

         當(dāng)前，油氣開發(fā)研究的主要方向正在向完善油藏動態(tài)、實施優(yōu)化采油方向發(fā)展。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，一個重要的技術(shù)手段就是對油井井下的生產(chǎn)動態(tài)實施多參數(shù)監(jiān)測。這就需要固定式井下溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)前，世界各大石油公司正在大力發(fā)展的光纖測試技術(shù)以其獨特而優(yōu)越的性能，正在被積極研究和應(yīng)用，并獲得巨大收益。 

         近20年，國外石油公司在光纖傳感器，尤其是在油田監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域的研究上取得長足進(jìn)步，部分已經(jīng)商用，并取得極大經(jīng)濟(jì)效益。光纖井眼測試系統(tǒng)是世界上第一套安裝在井內(nèi)使用的光纖壓力、溫度測試系統(tǒng)，于1993年應(yīng)用在荷蘭的油田上。它的傳感器采用的是一種光纖微機械化的共振器，而不是現(xiàn)在的布拉格光柵原理，盡管如此，光纖井眼測試系統(tǒng)的應(yīng)用，證明光纖測試系統(tǒng)是一種可行的數(shù)據(jù)采集方法，能適應(yīng)惡劣環(huán)境，具有較長壽命。 

         1993年以來，油井內(nèi)測試傳感器技術(shù)研究多次取得進(jìn)展，這些傳感器與早期傳感器相比更加穩(wěn)定可靠，其中布拉格光柵傳感器是新技術(shù)的核心。目前，世界上已有600多口油井安裝使用光纖傳感系統(tǒng)。

        國內(nèi)對光纖測試技術(shù)的研究在非石油開采領(lǐng)域起步較早，已經(jīng)開發(fā)溫度、應(yīng)變、壓力、位移等多種功能的測試系統(tǒng)，并在橋梁、大壩、大型建筑、石化、電力、鋼鐵、飛機船舶制造、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用。但還沒有一種成熟光纖測試技術(shù)能適用于高溫高壓多腐蝕的極惡劣的井下油氣工礦條件。國內(nèi)為石油井下測試研究開發(fā)的大部分產(chǎn)品，目前處在室內(nèi)研究階段，未見有關(guān)應(yīng)用于現(xiàn)場的報道。

無可比擬的光纖溫壓測試 

        油藏和開發(fā)工程師是油氣田開發(fā)的“醫(yī)生”，而井下測試儀器就是這些醫(yī)生的“眼睛”和“耳朵”。通過井下測試，可以掌握油氣儲層在采油過程中的動態(tài)變化信息，對所測得的信息進(jìn)行綜合分析，可以掌握油氣水在油藏的分布狀態(tài)，了解整個油區(qū)的開發(fā)動態(tài)，為調(diào)整、優(yōu)化油田開發(fā)方案及提高原油采收率提供科學(xué)依據(jù)。 
        
        油田最早使用的機械式井下壓力計精度低，一般只用來測取井下靜壓，現(xiàn)在已很少使用。電子壓力計由于測試精度高、操作簡單，現(xiàn)在正被廣泛使用。但它們在高溫、高壓、腐蝕性的油氣井下環(huán)境中，電子產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性和可靠性極其有限，測試精度大受影響。勝利油田采油院針對勝利海上油田研發(fā)應(yīng)用的毛細(xì)管壓力測試技術(shù)，雖然可以滿足長期實時監(jiān)測要求，但其功能單一，只能測壓力，不能滿足多參數(shù)測試要求，多層測試時需安裝多根管線，且不能應(yīng)用于水平井。 

        相對以上各種測試技術(shù)，光纖溫度壓力測試技術(shù)顯出無可比擬的優(yōu)勢。光纖測試技術(shù)由于不含電子元件，溫度適應(yīng)性強，可用于高溫油井，具有無源、化學(xué)惰性、天然穩(wěn)定、抗電磁干擾等優(yōu)點，本質(zhì)安全，適合于極惡劣環(huán)境。光纖傳輸?shù)男畔⒘看?，一?A href="http://m.3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%85%89%e7%ba%a4&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">光纖可同時串接十多級傳感器，便于分層和全井筒測試，并且可固定式安裝，使用壽命長，可獲得分層、連續(xù)、實時井下數(shù)據(jù)。

       2002年8月，威特福公司的光纖測試技術(shù)在業(yè)內(nèi)首次實現(xiàn)智能化采油。其光纖傳感器的最大連續(xù)作業(yè)溫度和壓力分別達(dá)到零下50攝氏度～320攝氏度和140兆帕。 
      
       資料表明，該技術(shù)適用于各種單、多油層常規(guī)采油井、稠油蒸汽驅(qū)油井，高溫井、大位移水平井、分支井，可廣泛應(yīng)用于油、氣、水井的生產(chǎn)測試和其他試井工作。

重新立項進(jìn)行攻關(guān)

        早在2001年，勝利采油院就在光纖測試領(lǐng)域展開攻關(guān)，當(dāng)時研究的是光纖分布式測溫技術(shù)，并在一口稠油注蒸汽井中進(jìn)行現(xiàn)場試驗，但在試驗中發(fā)現(xiàn)一些問題，研究走入死胡同。2005年，在充分的經(jīng)驗積累和廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，勝利采油院的科研人員重新立項進(jìn)行攻關(guān)。 

        經(jīng)過3年多研究，勝利采油院光纖項目組一舉完成光纖溫度壓力測試傳感器這一核心部件的研究，并且創(chuàng)新設(shè)計了同一傳感器內(nèi)雙溫度補償結(jié)構(gòu)，使光纖傳感器的溫漂更小、性能更穩(wěn)定、測試精度更高。這是目前國內(nèi)唯一下井試驗成功的傳感器，在國內(nèi)光纖壓力測試傳感器研究方面處于領(lǐng)先地位。 

        除此之外，他們還完成油田井下專用光纜研制，這也是國內(nèi)第一條滿足固定測試要求的井下專用鎧裝光纜，在技術(shù)指標(biāo)上滿足長期耐溫200攝氏度、承壓80兆帕的條件，完成光纜測試專用絞車的研制，通過采用光滑環(huán)技術(shù)解決了光纜下井中光波信號的實時傳輸與數(shù)據(jù)采集處理問題，完成了地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研制，實現(xiàn)了井下測試數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，最終整合實現(xiàn)了光纜連接、井下光纖測試與井下生產(chǎn)設(shè)備等的應(yīng)用配套技術(shù)一體化。 

        為更好地配合試驗與研究，勝利油田采油院還專門建設(shè)配套的光電實驗室，并成功進(jìn)行2口井的前期現(xiàn)場試驗。 

        去年4月份，勝利采油院首次在孤東6-28-495井進(jìn)行智能分測分采工藝試驗，這也是該項技術(shù)在國內(nèi)的第二次現(xiàn)場應(yīng)用，配合分采工藝技術(shù)共同完成國內(nèi)首例智能分測分采試驗，標(biāo)志著該項技術(shù)國產(chǎn)化之路柳暗花明，開國內(nèi)作業(yè)井智能分測分采之先河。