[发明专利]深井油气层温度与压力在线集成监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种深井油气层温度和压力智能在线监测装置，具体地说是一种基于光纤布拉格光栅技术的能够在超过3-4km的地下深井环境中，对油气层温度、压力等关键参量实时在线监测的装置。

背景技术

石油作为不可再生的战略性资源，关系着一个国家的经济和政治安全。保障油气安全供应一直是各国重要的能源战略措施。测井是石油勘探开发过程中必不可少的重要环节。在油田的开发过程中，人们需要通过测井了解在产液或注水注汽过程中有关井内流体的状态和特性的详细资料，压力与温度是其中最重要的两个参数。地层压力与温度是开发油气田的能量，也是油气田开发过程中重要的基础参数。油气藏地层压力和温度的高低，不仅决定着油气等流体的性质，还决定着油气田开发的方式、油气开采的技术特点与经济成本，以及最终的采收率。因此，对一个油气田来说，在勘探阶段以至整个开发过程中，都非常重视地层压力和温度这两个基础参数的获取。实现油气井中压力和温度的监测可以达到如下的目的：

(1)提高油气田开采效率。通过准确可靠的测量油气井内压力与温度参数，可以为油田开发方案的制定与调整、分析油藏生产及工作状态、预测及分析油气田产能等提供信息依据，进而提高油气田的开采效率。

(2)提高油气田产量。对油气井压力与温度信息的监测，可以减少因在低于泡点压力的状态下开采所造成的原油损失，及时地发现油藏的分隔现象，减少因在注气过程中超压而将原油挤入水层所造成的原油损失，从而提高油气田的产量。

(3)节约油气田开发成本。实时的油气藏压力与温度监测可以使油气井在发生严重事故之前就得到处理，减少修井及关井作业，大大节省油气田开发成本。

(4)控制原油的收缩率。通过实时测量油气井内压力信息可以使油田管理人员及时地控制因开采导致的油藏压力的下降，控制原油的收缩率。

随着油田深层次的开发，目前剩余油藏己多为低渗透油藏、超深层油藏以及稠油藏等复杂油藏。为提高此类油藏的最终开发效率、保证石油的稳产增产，目前油田对此类油藏的开采方式已转换为蒸汽驱、蒸汽吞吐以及火烧驱油等方式，而此类开发方式则要求从注汽、焖井、发喷到采油等阶段进行全过程动态监测。由于这些过程中油井环境十分恶劣，监测系统要求必须具有耐高温高压、实时采集、抗电磁干扰、本质安全以及体积小等特点。传统的电子式压力与温度计，已满足不了测试需要，必须采用适用于高温高压环境的光纤式压力和温度监测技术。光纤传感测井技术是近年来国内外石油企业一直非常关注的测井技术，其在测井中的优势已得到世界各大石油公司及油田服务公司的一致认可，有着非常广阔的应用前景。油气井永久性光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating, FBG）传感监测系统能动态、实时地对被测油气井进行监测，具有耐高温、不受电磁干扰、耐腐蚀、本征传感等优点，逐渐受到油气田开发和管理者的重视和关注。

本发明将航空航天领域的“智能结构”概念应用于石油勘探开发。采集系统与油管集成的设计，使得结构既能起到正常油管传输油气的作用，又能实时感知并反馈压力和温度参数。该结构具有结构/功能一体化、安装方便、不需要穿越到封隔器以下、实时传输显示等特点，很好地解决了深井油气层温度和压力的在线监测问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深井油气层温度和压力智能在线监测装置，具体地说是一种基于光纤布拉格光栅技术的能够在超过3-4km的地下深井环境中，对油气层温度、压力等关键参量实时在线监测的装置。

本发明的目的是这样实现的: 它包括偏心油管、光纤布拉格光栅、刚性毛细管、油管保护套和光纤信号调制解调器、上位计算机、配套信号采集与处理软件等组成部分。偏心油管上加工有测试平面和过渡平面，测试平面上采用高温胶粘接有光纤布拉格光栅传感器，光纤布拉格光栅传感器一端固定于测试平面上，另外一端穿过测试平面和过渡平面之间的光纤通道到达过渡平面。光纤通道靠近过渡平面的一端连接不锈钢毛细管，光纤从光纤通道引出后穿入不锈钢毛细管，不锈钢毛细管贴近过渡平面，并一直延伸到井上光纤调制解调仪接口附近，全程保护光纤不受外界恶劣环境影响。调制解调仪连接至上位计算机，通过配套采集软件获取光纤信号波长和能量变化信息并自动识别出井下油气层温度和压力信号。