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(yàn)的油井已運(yùn)行11個(gè)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(yùn)行接近1年，后因其他原因檢泵中斷。 

       2008年11月15日，此項(xiàng)尖端技術(shù)首次在勝利油田孤東采油廠N13-250井實(shí)施現(xiàn)場應(yīng)用獲得成功。該項(xiàng)技術(shù)隸屬勝利油田采油院承擔(dān)的中國石化重點(diǎn)課題項(xiàng)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(yàn)收。該項(xiàng)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(bǔ)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(jiān)實(shí)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(dòng)態(tài)、實(shí)施優(yōu)化采油方向發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一個(gè)重要的技術(shù)手段就是對(duì)油井井下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)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(dú)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(jī)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(duì)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(jī)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(bào)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(chǔ)層在采油過程中的動(dòng)態(tài)變化信息，對(duì)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(gè)油區(qū)的開發(fā)動(dòng)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(jī)械式井下壓力計(jì)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(jì)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(duì)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(shí)時(shí)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(shí)需安裝多根管線，且不能應(yīng)用于水平井。 

        相對(duì)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(qiáng)，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(diǎn)，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(shí)串接十多級(jí)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(shí)時(shí)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(shí)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(xiàng)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(shí)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(yàn)，但在試驗(yàn)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(yàn)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(xiàng)進(jìn)行攻關(guān)。 

        經(jīng)過3年多研究，勝利采油院光纖項(xiàng)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(jì)了同一傳感器內(nèi)雙溫度補(bǔ)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(yàn)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(hào)的實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了井下測試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，最終整合實(shí)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(yàn)與研究，勝利油田采油院還專門建設(shè)配套的光電實(shí)驗(yàn)室，并成功進(jìn)行2口井的前期現(xiàn)場試驗(yàn)。 

        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(yàn)，這也是該項(xiàng)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(yàn)，標(biāo)志著該項(xiàng)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。