光纖傳感器論文光纖溫度傳感器論文

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1、光纖傳感器論文光纖溫度傳感器論文光纖傳感器在稠油熱采技術(shù)中的應(yīng)用摘要:光學(xué)儀器在油氣田開采上的應(yīng)用備受關(guān)注，其具有高可靠性和低耗高效等方面的技術(shù)優(yōu)勢。各種光纖傳感器已被應(yīng)用在油氣勘探和開發(fā)上。本文將重點(diǎn)討論井下光譜儀、分布式溫度傳感器、光纖壓力傳感器在稠油熱采技術(shù)的應(yīng)用。加強(qiáng)這方面的研究，對于合理優(yōu)化稠油開采方案，提高稠油采收率，降低開采成本具有深遠(yuǎn)的意義。關(guān)鍵詞:光纖傳感器稠油熱采光纖傳感器口J在高壓和高溫等極端條件下被使用，在不影響原始溫度、壓力及油田正常生產(chǎn)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時多點(diǎn)溫度、壓力或連續(xù)溫度分布的瞬時測量。光纖傳感技術(shù)是以光為載體、光纖為媒介，感知和

2、傳輸被測外界信號的新型傳感技術(shù)。通過光纖傳感器可實(shí)現(xiàn)與溫度和應(yīng)變相關(guān)的許多物理量和化學(xué)量的直接與訶接測量。本文將主要討論光纖傳感器在稠油熱采技術(shù)的應(yīng)用。尤其是光纖傳感器以其獨(dú)特的安裝方式，可以對水平井、直井、大斜度井進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，解決以往水平井難測量的問題，并結(jié)合其他常規(guī)測試數(shù)據(jù)，計(jì)算吸氣剖面和產(chǎn)液剖面。對于了解水平井的溫度場分布，確定水平段注氣情況,延長水平井的生產(chǎn)周期等具有不可低估的效果。分布式光纖測溫系統(tǒng)主要用于油井溫度狀況監(jiān)測。這些傳感器能在高達(dá)20000psi（1大氣壓二14.7psi）的高壓和高達(dá)175攝氏度的高溫的極端條件下被使用。由于采油深度口益加深，

3、這就要求傳感器能適應(yīng)更高的溫度和其他極端條件的要求。光纖傳感器可以為稠油熱采提供動態(tài)實(shí)時的地層信息,從而為油氣資源的管理和提高油氣采收率提供一種高效技術(shù)手段。1井下光譜儀了解稠油開發(fā)過程中原油組成成分將有助于優(yōu)化資源開采。這方面的信息可通過流體分析儀獲得，其應(yīng)用數(shù)據(jù)來源于安裝在開口處的、用來測定信息性質(zhì)的動態(tài)信息測試工具?；跍y量所得的混合物原始成分,流體分析儀提供實(shí)時信息來優(yōu)化流體取樣過程。流體分析儀由兩個傳感器合成。其一是吸收光譜分析儀,另一個是熒光和氣體探測器。井下流體通過并行的探針被引入流體管，光學(xué)傳感器用于分析流體管內(nèi)的液體。流體分析分光計(jì)通過光譜分發(fā)器的光

4、經(jīng)過流體管,進(jìn)入一組光學(xué)濾波器來檢測吸收物。為分光計(jì)提供光源的是餌絲燈。來自此光源的光被分成兩個單獨(dú)的路徑:源路徑和測量路徑。源路徑提供測量參數(shù)，直接把光從燈發(fā)送到光譜分發(fā)器。分發(fā)器和光的路徑由光纖束組成。測量路徑通過流體管內(nèi)的液體流把光從燈傳遞到光譜分發(fā)器，在這里它和源路徑再度耦合到一起。吸收單元是由厚重的藍(lán)寶石窗構(gòu)成,用以抵抗流體管高達(dá)20000psi的壓力。流體管內(nèi)熒光和氣體探測器發(fā)射藍(lán)光并射到窗口。氣體探測器放置于反射角位置上并用以測量直接反射到位于光窗和流體之間表面上的光。另外兩個探測器用來測量油面熒光的強(qiáng)度和頻譜。所有的感光器和電子元件均按照極端環(huán)境規(guī)格設(shè)

5、計(jì)，并保證在溫度高達(dá)175攝氏度時止常運(yùn)行?？梢姺秶鷥?nèi)的光譜能顯示流體顏色，用以區(qū)分輕、重油。水的吸收峰值高達(dá)1450nm,但是油的吸收峰值卻達(dá)不到1450nmo這樣，即可達(dá)到區(qū)分水層和油層的目的。油的吸收峰值大約在1700nm左右，圍繞油的吸收峰值進(jìn)行詳細(xì)的光譜分析即可判定稠油的組成成分。釆用流體分析儀分析井下混合物成分。關(guān)于厚砂層領(lǐng)域流體成分隨深度改變方而的信息很難通過其他技術(shù)手段獲得。通過將來自壓力梯度測量的流體密度數(shù)據(jù)與這些信息結(jié)合，并對適當(dāng)位置的流體進(jìn)行高級評估結(jié)論即可獲得。2分布式溫度傳感器光纖感知系統(tǒng)通過其發(fā)散式感知能力、復(fù)合式和高溫運(yùn)行能力使其在監(jiān)測更

6、大規(guī)模油氣層流體運(yùn)動方面具有優(yōu)勢。分布式光纖測溫系統(tǒng)是井下應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感器。分布式光纖測溫系統(tǒng)工作原理:光纖束兼具傳感元件和數(shù)據(jù)傳輸媒介的功能。分布式光纖測溫系統(tǒng)通過導(dǎo)向的光束連接器和下行輻射光纖,借助一束激光發(fā)送光脈沖。來自每個脈沖的光被多個機(jī)械裝置分散開，包括喇曼(Raman)散射。StokesRaman波段與反-StokesRaman波段的比率是與產(chǎn)生光纖溫度的幅度成正比的。通過時間取樣和采用恒定的光速，光纖沿線的距離是能夠被估算出來的。分布式光纖測溫系統(tǒng)能夠提供沿光纖全長溫度持續(xù)變化的情況,給出了油井縱向分辨率較高的溫度測試結(jié)果。一個關(guān)于分布式光纖測溫

7、系統(tǒng)對于溫度狀況監(jiān)測的應(yīng)用實(shí)例是重油注水（或水蒸氣）還原系統(tǒng)。蒸汽被注入重油層用以降低油的粘度,使稠油能夠開采出來。井下蒸汽溫度可高達(dá)250攝氏度以上。從注水井孔隙度中滲透過來的蒸汽通過橫向擴(kuò)散到達(dá)生產(chǎn)井，并且突破隨之而來的阻力。蒸汽流可從井孔中穿越稠油儲層。蒸汽流井內(nèi)光纖溫度監(jiān)測:蒸汽被注入三層砂巖，但就在監(jiān)測的開始階段蒸汽就C經(jīng)到達(dá)位于觀測孔位置較淺的二層砂巖。分布式光纖測溫系統(tǒng)探測到15個月后蒸汽已突破頂層砂巖。3光纖壓力傳感器斯倫貝謝對使用的單模的測井光纖，采用布拉格光柵壓力傳感器,通過低溫敏感效應(yīng)對高壓作出回應(yīng)進(jìn)行論證。借助壓力作用，在光纖