유정 온도에 대한 분산 광섬유 모니터링 시스템 적용, 압력, 유량 및 기타 솔루션-INNO

바닥 구멍 압력, 유정 및 가스전의 온도 및 기타 데이터는 유전 및 가스전 개발의 동적 분석 및 개발 조정 계획 수립에 필요한 기초입니다.. 그러므로, 관련 데이터를 얻으려면 유정 및 가스정 생산 과정에서 빈번한 테스트 작업이 필요합니다.. 그렇지만, 정제유 및 가스전 개발이 심화되면서, 간헐적인 단일 지점 데이터는 더 이상 유정 및 가스정의 적시 조정을 효과적으로 지원할 수 없습니다.. 영구 압력 모니터링 및 광섬유 모니터링 기술로 유정과 가스정을 장기간 지속적으로 모니터링할 수 있습니다., 바닥 구멍 압력과 온도의 실시간 곡선을 얻습니다., 합리적인 압력 차이 하에서 실시간으로 생산을 수행하도록 유정과 가스정을 안내합니다.. 안정적이거나 불안정한 유정 테스트를 통해, 동적 준비금, 침투성, 피부 인자, 등. 우물 하나의 양을 계산할 수 있습니다., 다중 지점 제어를 사용하여 유정 간 생산 레이어의 연결성을 테스트할 수 있습니다..

영구 다운홀 압력 모니터링 시스템은 고급 압력 센서와 전자 칩을 채택합니다.. 캐나다와 같은 국가의 유전에 10년 이상 현장 적용한 후, 미국, 이라크, 이란, 러시아, 말레이시아, 등., 유정 및 가스정 테스트 기술의 우수성을 충분히 입증했습니다.. 1980년대 중반과 1990년대 초반, 12 석유 저장소의 영구 모니터링에 광섬유 센서 기술을 적용하는 연구를 공동으로 시작했습니다.. 현재, 섬유 온도, 압력 등의 광학 모니터링 시스템 측정 시스템 및 분산 온도 측정 시스템은 성숙되어 유정 온도를 모니터링하는 데 사용됩니다., 압력, 유량, 등.

현재, 간격 강철 와이어 작업은 주로 중국에서 석유 및 가스정 바닥의 압력 및 온도 데이터를 측정하는 데 사용됩니다., 지속적인 모니터링 기술이 적용되는 경우는 거의 없습니다.. 이 기사에서는 다양한 테스트 방법의 기본 원칙과 적응성을 요약하는 데 중점을 둘 것입니다., 유정 및 가스정에 대한 테스트 방법 선택에 대한 참고 자료 제공, 특히 고온 및 고압과 같은 핵심 유정 및 가스정 테스트 방법에 적합.

기존의 간격 테스트 방법은 생산 요구에 따라 특정 시간에 유정과 가스정을 테스트합니다.. 테스트 작업 중 바닥 구멍 압력 및 온도 데이터를 얻기 위해 강철 와이어 또는 케이블을 사용하여 압력 게이지를 우물에 삽입합니다.. 수술이 완료된 후, 압력 게이지가 수원에서 들어 올려집니다.. 이 방법의 장점은 단일 테스트 작업 비용이 낮다는 것입니다., 그러나 장기간 연속적인 압력 및 온도 데이터를 얻을 수는 없습니다.. 동시에, 사용되는 압력 게이지는 주로 보석 또는 석영 전자 압력 게이지입니다., 약 압력 범위 105 MPa 및 온도 범위는 약 177 °씨, 더 이상 고온 및 고압 우물의 테스트 요구 사항을 충족할 수 없습니다..

현재 일반적으로 사용되는 세 가지 테스트 프로세스가 있습니다.:

(1) 강선 리프팅 및 보관 유형: 첫 번째, 전자 압력 게이지를 프로그래밍하고 전기와 연결. 강철 와이어 장비를 사용하여 압력 게이지를 대상 층으로 낮추십시오.. 테스트가 완료된 후, 압력 게이지는 강철 와이어와 함께 수원에서 들어 올려집니다., 압력과 온도 데이터가 지상에서 재생됩니다..

(2) 강선인양 보관형: 전자압력계를 프로그래밍하고 전기를 연결한 후, 강철 와이어로 대상 층으로 하강됩니다., 압력계에서 풀려나옴, 그리고 강철 와이어에서 들어 올려. 시험이 끝나면, 강철 와이어 도구를 사용하여 압력 게이지를 회수하고 지상의 압력 및 온도 데이터를 재생합니다..

(3) 케이블 리프팅 및 직독형: 전자 압력 게이지를 단일 코어 케이블에 연결, 윈치를 사용하여 우물 바닥의 대상 레이어로 보냅니다., 지상의 지하 압력계에 전원을 공급하고. 테스트 데이터는 케이블을 통해 실시간으로 표면으로 다시 전송됩니다., 테스트가 완료된 후 압력 게이지가 올라갑니다..

보관 테스트 방법은 배터리를 사용하여 압력 게이지에 전원을 공급합니다., 직접 판독 테스트 방법은 케이블을 사용하여 지하 압력 게이지에 전원을 공급합니다.. 테스트 시간은 더 이상 배터리 에너지에 의해 제한되지 않습니다., 하지만 테스트 웰헤드를 밀봉하는 데 문제가 있습니다.. 현재, 테스트 작업의 주요 방법은 강철 와이어 리프팅 및 보관 방법을 사용하는 것입니다., 강선 인양 과정에서 측정된 유정 압력 구배 곡선을 바탕으로 유층 깊이의 압력과 온도를 변환하는 장치입니다..

테스트 작업은 수원 압력 작업입니다., and the high-temperature and high-pressure well testing operation requires high pressure levels for well control equipment such as blowout preventers and spray pipes. Due to the heavy weight of the steel wire tool string, high requirements are also placed on the tensile performance of the steel wire, which poses a high risk for the testing operation.

The Permanent Downhole Monitoring System (PDMS) is a technology that places an electronic pressure gauge into a pressure gauge holder connected to an oil pipe, and lowers it into the well along with the oil pipe. The high-precision sensors in the pressure gauge sense the pressure and temperature underground, and the processed pressure and temperature signals are transmitted to the surface through cables. The surface data acquisition system controls and stores the underground pressure and temperature signals transmitted to the surface, and real-time pressure and temperature data is recorded. PDMS can use ground direct reading to monitor oil reservoirs and well conditions in real-time, 계속해서, and long-term, facilitating timely understanding of oil and gas well production dynamics, optimizing oil and gas well working systems and lifting parameters.

The system mainly consists of two parts: underground and surface. The ground part consists of a cable wellhead lead out device, a data acquisition system, and a solar automatic power supply system. The underground part consists of an electronic pressure gauge, a pressure gauge support cylinder, armored cables, and cable protectors.

The ground data acquisition system is used to supply power to the underground pressure gauge and issue control commands to it, change the sampling interval of the underground electronic pressure gauge, and collect and store pressure and temperature data transmitted by the underground pressure gauge. The data is stored using an SD card, with a storage capacity of up to 15 million sets of data. The solar automatic power supply system provides reliable power to the surface data acquisition system and underground pressure gauge. Reserve cable exit holes on the tubing hanger and Christmas tree, install cable wellhead lead out devices, and the main function is to seal the cables that pass through the wellhead. The sealing pressure is 20kPsi, and the material is Inconel 718. It adopts full metal sealing, which can ensure long-term sealing effect and is suitable for high-pressure and high-temperature oil and gas wells.

A cable is a transmission channel for power and data, with solid copper wires inside, an inner insulation layer and an insulation filling layer in the middle, and a metal packaging layer on the outermost layer. The steel pipe material is Incoloy 825 (high nickel alloy), with a maximum working pressure of 25kPsi, a maximum working temperature of 200 °씨, a tensile strength of 1000kg, and a core wire specification of 18 AWG. It has good resistance to compression, 연마, 그리고 부식, and is suitable for long-term use underground. Cable protectors are used to attach cables to oil pipes and provide protection for cables at pipe couplings. There are options for stamping type lightweight protectors and cast steel heavy-duty cable protectors. 무거운 케이블 보호 장치는 일반적으로 오일 파이프 스트링의 하단과 특수 유정 구조에 사용됩니다.. 마모에 강하고 큰 외부 충격력을 견딜 수 있습니다., 혹독한 지하 환경으로 인해 케이블이 완전히 손상되지 않도록 보호; 경량 케이블 프로텍터는 일반적으로 오일 파이프 스트링의 상부에 사용됩니다., 케이블을 고정할 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 다운홀 충격력도 견딜 수 있습니다..

전자식 압력계는 지하 PDMS 시스템의 핵심 부품입니다., 고정밀, 고해상도 석영 압력 및 온도 센서 사용. 회로의 생산 설계는 최신 하이브리드 회로 기술을 기반으로 하며 진공 용접 기술을 사용하여 패키징됩니다.. The sealing between the electronic pressure gauge sensor and the outer cylinder of the circuit is done using ion beam welding technology. The outer cylinder material is made of ultra strong anti-corrosion nickel based alloy Inconel 718, with a maximum outer diameter of 0.875 inches and a maximum pressure rating of 25000 Psi. It can work continuously for more than 10 years at high temperatures of 200 ℃/392 ℉, and can work for a long time in harsh well conditions such as high temperature and high pressure.

The pressure gauge support cylinder provides installation position and mechanical protection for the pressure gauge. The seal between the pressure gauge and the support cylinder is a metal seal. The pressure inside the outer casing of the support cylinder can be monitored or the pressure inside the oil pipe can be sensed and monitored through the pressure transmission hole. Two pressure gauges can also be installed simultaneously on one support cylinder.

The permanent downhole monitoring system can continuously monitor the bottomhole pressure and temperature of oil and gas wells for a long time. It is used for dynamic analysis of oil and gas well production, well testing analysis, numerical simulation of oil and gas reservoirs, optimization of artificial lifting working parameters, prevention of formation sand production, and other research issues. Its main characteristics are: (1) it has long-term stability in operation. The solar power supply system can ensure continuous and reliable operation of the system; Adopting ultra large scale integrated circuit design, it has strong seismic and anti-interference capabilities; The latest pressure sensor technology and circuit technology are adopted, and the continuous monitoring time can reach more than 10 년, with high working stability and reliability.

(2) Suitable for monitoring high temperature and high pressure wells. The maximum pressure level of the electronic pressure gauge can reach 25kPsi, and it can work continuously for more than 10 years at high temperatures of 200 ℃/392 ℉. It can be used for monitoring harsh well conditions such as high temperature, 고압, and high corrosiveness.

(3) Continuous real-time monitoring of multi-layer pressure. The permanent underground monitoring system can not only achieve single-layer pressure monitoring, but also achieve simultaneous and real-time monitoring of single well and multi-layer underground data. 또한, it is possible to choose to monitor the pressure inside the casing outside the support tube or the pressure inside the oil pipe inside the support tube.

Permanent fiber optic monitoring technology fiber optic sensing technology is a new type of sensing technology that uses light waves as carriers and optical fibers as media to perceive and transmit external measured signals. The permanent fiber optic pressure/temperature monitoring technology is to lower the fiber optic sensor into the well along with the completion string. The wellhead laser emits a laser, and the optical signal reaches the downhole sensor through the fiber optic. The sensor modulates the temperature and pressure information on the reflection spectrum. The wellhead detector receives the spectrum reflected back from the sensor and obtains temperature and pressure data through analysis of the interference spectrum. Permanent fiber optic monitoring can achieve real-time, 장기, and stable monitoring of bottomhole pressure and temperature data in oil and gas wells. Through regional and multi well point data monitoring, it can provide a basis for formulating oil and gas field development plans.

The commonly used optical fiber sensors underground include distributed optical fiber temperature sensors (디티에스(DTS)) and optical fiber pressure sensors (PT). The measurement basis of DTS is the influence of temperature on the light scattering coefficient. 광섬유의 외부 온도 분포에 대한 외란 정보를 검출하여, 분산 온도 측정을 달성하기 위해 온도 정보를 얻습니다.. 측정의 기술적 기반은 섬유 라만 산란 기술입니다.. 레이저는 광섬유를 따라 광 펄스를 방출합니다., 스플리터를 통해 두 개의 빔으로 분할됩니다.. 중심 파장이 다른 두 개의 필터가 아래에 연결되어 Stokes light와 anti Stokes light를 필터링합니다., 광검출기에 의해 전기 신호로 변환되어 데이터 수집 및 처리 장치로 전송됩니다.. 감지 및 처리 후, 온도 값이 최종적으로 출력됩니다..

빛의 속도가 일정하다는 원리를 바탕으로, 광섬유에서 반사된 빛 신호의 정확한 깊이를 측정할 수 있습니다.

대부분의 광섬유 압력 센서는 Fabry Perot 간섭계의 원리를 기반으로 하는 압력 게이지를 사용합니다.. 두 개의 광섬유 끝면으로 형성된 공동을 광학에서는 Fabry Perot 공동이라고 합니다., Fabry Perot 캐비티로 약칭. 레이저가 광섬유의 한쪽 끝에서 Faber 공동으로 들어가면, 빛 에너지의 일부는 해당 끝의 섬유 끝면에 반사됩니다.; 남은 광 에너지는 계속해서 앞으로 전파됩니다., 그런 다음 두 번째 광섬유 끝면에서 반사되어 반대 방향으로 광섬유의 첫 번째 섹션으로 들어갑니다.. 두 번 반사된 레이저는 검출기 표면에 간섭을 형성합니다., 간섭 스펙트럼은 파브리 공동의 길이에 의해 고유하게 결정됩니다., 이는 주파수 영역의 사인파입니다.. 사인파의 주기와 위상을 측정하여, 캐비티 길이를 정확하게 결정할 수 있습니다.. The external pressure P will compress the Faber cavity, causing the cavity length of the Faber cavity formed between the two fiber end faces to change with the change of external pressure. 그러므로, by measuring the length of the Faber cavity, the external pressure P can be inferred.

Composition of a permanent fiber optic pressure/temperature monitoring system

The ground part mainly includes buried optical cables and modulators, while the underground part mainly includes fiber optic sensors, sensor supports, 광케이블, and cable protectors. The ground spectral demodulator emits a continuous wavelength scanning laser of 1510-1590nm. The laser is transmitted to the F-P cavity pressure sensor and FBG temperature sensor underground through a signal fiber, and then the laser is reflected by the F-P cavity and FBG to form a reflection spectrum. The reflection spectrum carries the pressure and temperature information near the sensor back to the demodulator along the same fiber, and the demodulator sends the spectral signal to the computer. The computer calculates the pressure and temperature values underground according to the demodulation program, and displays, stores or remotely sends them in real-time according to the required database format.

The ground control unit consists of a demodulator and a laptop computer, and the software that matches the demodulator is built-in to the computer. A demodulator is a device that interprets the spectral signal reflected back by the downhole temperature and pressure sensor into a visible temperature and pressure value for the user. It can sequentially demodulate the pressure and temperature signals of 16 channel sensors, and display and store the current temperature and pressure. Buried optical cables are mainly used to transmit optical signals from the wellhead to the equipment, and are generally constructed in a buried manner. Armored optical cables provide a channel for signal transmission between sensors and ground demodulators. The outer armor material is 316L or Inconel825, and the middle hydrogen resistant metal layer can delay hydrogen loss by about 140 타임스, greatly extending the service life of optical cables under high temperature conditions. 광케이블의 서비스 수명은 10 년.

광섬유 센서는 지하 영구 광섬유 압력/온도 모니터링 시스템의 핵심 구성 요소입니다., 최대 작동 압력은 15kPsi이고 최대 작동 온도는 300 °씨.

영구 광섬유 모니터링 기술의 장점은 주로 다음과 같습니다.:

(1) 센서의 크기가 작습니다., 경량, 구성 요소가 거의 없고 움직이는 부품이 없습니다.. 광학 센서의 수명은 15 년.

(2) 광섬유는 센서이자 신호 전송 매체입니다., 지하 전자 장치 없이, 강한 전자기 간섭에 대한 내성, 그리고 신뢰성이 높다.

(3) 모든 석영 구조, 안정적인 화학적 성질, 레이저 미세 가공 기술, 안정적인 성능.

(4) 기갑 광케이블은 316L 또는 Inconel825 합금 재질로 만들어집니다., H2S/CO2 부식에 강합니다..

(5) There are multiple measurement points, which can be connected in series or parallel to monitor the pressure and temperature of multiple layers in a single well. A 1/4 “fiber optic cable in a single well can provide up to 12 pressure and temperature signals, and a set of wellhead equipment can connect 16 temperature and pressure sensors simultaneously.

(6) Can be used for high temperature/high pressure wells: can withstand 300 ˚ High temperature, 15000Psi pressure, and vibrations and impacts generated by high-yield airflow.

Steel wire operation is suitable for testing vertical wells and small inclination wells. Its advantage is that the cost of a single operation is low, but the subsequent cost increases with the number of operations. It can be used for temporary monitoring of low-temperature and low-pressure ordinary development wells. Permanent pressure monitoring and fiber optic monitoring are suitable for vertical and horizontal wells, with high initial investment but no subsequent operating costs. Cluster/platform wells can share surface equipment, greatly reducing overall costs. They can be used for real-time and continuous monitoring of high-temperature, high-pressure or key wells.

(1) Continuous monitoring technology provides strong data support for the refined management of oil and gas wells, which helps to optimize the working system of oil and gas wells in a timely manner, prevent sand production in reservoirs, and suppress the rapid coning of edge and bottom water.

(2) Permanent pressure monitoring technology and fiber optic monitoring technology can effectively solve the dynamic monitoring problem of high-temperature and high-pressure wells, and can reduce the engineering accident rate of testing operations while providing dynamic data of oil and gas wells.

(3) Taking into account technical and economic factors, it is recommended to conduct long-term continuous monitoring of key wells. 고압정에는 영구 압력 모니터링 기술을 사용해야 합니다., 고온 유정에는 광섬유 모니터링 기술을 사용해야 합니다..