Gedistribueerde toepassing van het glasvezelbewakingssysteem voor de temperatuur van de olieput, druk, debiet en andere oplossingen-INNO

De bodemdruk, temperatuur- en andere gegevens van olie- en gasbronnen zijn een noodzakelijke basis voor een dynamische analyse van de ontwikkeling van olie- en gasvelden en het formuleren van ontwikkelingsaanpassingsplannen. Daarom, In het productieproces van olie- en gasbronnen zijn frequente testwerkzaamheden nodig om relevante gegevens te verkrijgen. Echter, met de verdieping van de ontwikkeling van geraffineerde olie- en gasvelden, intermitterende single-point-gegevens kunnen niet langer effectief een tijdige aanpassing van olie- en gasbronnen ondersteunen. Permanente drukmonitoring en glasvezelmonitoringtechnologie kunnen olie- en gasbronnen gedurende lange tijd continu monitoren, verkrijg real-time curven van de druk en temperatuur in de bodem, en olie- en gasbronnen begeleiden om productie onder redelijke drukverschillen in realtime uit te voeren. Door stabiele of onstabiele puttesten, dynamische reserves, permeabiliteit, huidfactor, enz. van één put kan worden berekend, en meerpuntscontrole kan worden gebruikt om de connectiviteit van productielagen tussen putten te testen.

Het permanente drukbewakingssysteem in het boorgat maakt gebruik van geavanceerde druksensoren en elektronische chips. Na meer dan een decennium van on-site toepassing in olievelden in landen als Canada, de Verenigde Staten, Irak, Iran, Rusland, Maleisië, enz., het heeft zijn superioriteit op het gebied van het testen van olie- en gasputten volledig aangetoond. Halverwege de jaren tachtig en begin jaren negentig, 12 eenheden startten gezamenlijk onderzoek naar de toepassing van glasvezelsensortechnologie bij permanente monitoring van oliereservoirs. Momenteel, vezel optische monitoringsystemen zoals temperatuur en druk meetsystemen en gedistribueerde temperatuurmeetsystemen zijn volwassen geworden en worden gebruikt voor het bewaken van de temperatuur van oliebronnen, druk, stroomsnelheid, enz.

Nu, intervalstaaldraadoperatie wordt in China voornamelijk gebruikt om de druk- en temperatuurgegevens op de bodem van olie- en gasbronnen te meten, en technologie voor continue monitoring wordt zelden toegepast. Dit artikel zal zich richten op het samenvatten van de basisprincipes en het aanpassingsvermogen van verschillende testmethoden, als referentie voor de selectie van testmethoden voor olie- en gasbronnen, vooral voor belangrijke testmethoden voor olie- en gasbronnen, zoals hoge temperatuur en hoge druk.

Bij de conventionele intervaltestmethode worden olie- en gasbronnen op specifieke tijdstippen getest, afhankelijk van de productiebehoeften. Een manometer wordt met behulp van staaldraden of kabels in de put gestoken om tijdens de testoperatie druk- en temperatuurgegevens in de bodem te verkrijgen. Nadat de operatie is voltooid, de manometer wordt uit de putmond getild. Het voordeel van deze methode is dat de kosten van een enkele testoperatie laag zijn, maar het kan geen continue druk- en temperatuurgegevens op lange termijn verkrijgen. Op hetzelfde moment, de gebruikte manometers zijn voornamelijk elektronische manometers van edelsteen of kwarts, met een drukbereik van ca 105 MPa en een temperatuurbereik van ongeveer 177 °C, die niet langer kunnen voldoen aan de testvereisten van bronnen met hoge temperaturen en hoge druk.

Er zijn momenteel drie veelgebruikte testprocessen:

(1) Hef- en opslagtype van staaldraad: Eerst, programmeer de elektronische manometer en sluit deze aan op elektriciteit. Gebruik staaldraadapparatuur om de manometer in de doellaag te laten zakken. Nadat de test is voltooid, de manometer wordt samen met de staaldraad uit de putmond getild, en druk- en temperatuurgegevens worden op de grond afgespeeld.

(2) Type bergingsopslag van staaldraad: Na het programmeren van de elektronische manometer en het aansluiten op elektriciteit, het wordt met de staaldraad in de doellaag neergelaten, losgelaten van de manometer, en uit de staaldraad getild. Aan het einde van de proef, gebruik staaldraadgereedschap om de manometer te redden en druk- en temperatuurgegevens op de grond opnieuw af te spelen.

(3) Kabellift en direct afleestype: Sluit de elektronische manometer aan op een eenaderige kabel, gebruik een lier om het naar de doellaag op de bodem van de put te sturen, en stroom leveren aan de ondergrondse manometer op het oppervlak. De testgegevens worden via de kabel in realtime teruggestuurd naar het oppervlak, en de manometer wordt opgetild nadat de test is voltooid.

Bij de opslagtestmethode worden batterijen gebruikt om de manometer van stroom te voorzien, terwijl de testmethode voor directe aflezing kabels gebruikt om de ondergrondse manometer van stroom te voorzien. De testtijd wordt niet langer beperkt door batterij-energie, maar er is een probleem met het afdichten van de testputmond. Nu, de belangrijkste methode voor het testen van operaties is het gebruik van een methode voor het hijsen en opslaan van staaldraad, die de druk en temperatuur op de diepte van de olielaag omzet op basis van de drukgradiëntcurve van de boorput, gemeten tijdens het hijsproces van staaldraad.

De testoperatie is een putkopdrukoperatie, en het testen van putten bij hoge temperaturen en hoge druk vereist hoge drukniveaus voor apparatuur voor putcontrole, zoals uitbarstingspreventiemiddelen en sproeipijpen. Door het zware gewicht van de staaldraad gereedschapssnaar, Ook aan de treksterkte van de staaldraad worden hoge eisen gesteld, wat een hoog risico met zich meebrengt voor de testoperatie.

Het permanente monitoringsysteem in het boorgat (PDMS) is een technologie waarbij een elektronische manometer in een manometerhouder wordt geplaatst die is aangesloten op een olieleiding, en laat deze samen met de olieleiding in de put zakken. De uiterst nauwkeurige sensoren in de manometer meten de druk en temperatuur onder de grond, en de verwerkte druk- en temperatuursignalen worden via kabels naar het oppervlak verzonden. Het oppervlaktedata-acquisitiesysteem controleert en bewaart de ondergrondse druk- en temperatuursignalen die naar het oppervlak worden verzonden, en real-time druk- en temperatuurgegevens worden geregistreerd. PDMS kan directe metingen vanaf de grond gebruiken om oliereservoirs en putomstandigheden in realtime te monitoren, continu, en lange termijn, het faciliteren van tijdig inzicht in de dynamiek van de productie van olie- en gasbronnen, het optimaliseren van olie- en gasbronsystemen en hefparameters.

Het systeem bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: ondergronds en oppervlakte. Het grondgedeelte bestaat uit een kabelputuitlaatapparaat, een data-acquisitiesysteem, en een automatisch voedingssysteem op zonne-energie. Het ondergrondse deel bestaat uit een elektronische manometer, een manometersteuncilinder, gepantserde kabels, en kabelbeschermers.

Het grondgegevensverzamelingssysteem wordt gebruikt om de ondergrondse manometer van stroom te voorzien en er besturingsopdrachten aan te geven, verander het bemonsteringsinterval van de ondergrondse elektronische manometer, en het verzamelen en opslaan van druk- en temperatuurgegevens die door de ondergrondse manometer worden verzonden. De gegevens worden opgeslagen met behulp van een SD-kaart, met een opslagcapaciteit van maximaal 15 miljoen sets gegevens. Het automatische voedingssysteem op zonne-energie levert betrouwbare stroom aan het data-acquisitiesysteem aan de oppervlakte en de ondergrondse manometer. Reserveer kabeluitgangsgaten op de slanghanger en de kerstboom, Installeer kabelputmonduitvoerapparaten, en de belangrijkste functie is het afdichten van de kabels die door de putmond lopen. De afdichtingsdruk bedraagt 20 kPsi, en het materiaal is Inconel 718. Het keurt volledige metalen afdichting goed, die een langdurig afdichtingseffect kan garanderen en geschikt is voor olie- en gasbronnen onder hoge druk en hoge temperaturen.

Een kabel is een transmissiekanaal voor stroom en data, met massieve koperdraden erin, een binnenisolatielaag en een isolatievullaag in het midden, en een metalen verpakkingslaag op de buitenste laag. Het stalen buismateriaal is Incoloy 825 (hoge nikkellegering), met een maximale werkdruk van 25 kPsi, een maximale werktemperatuur van 200 °C, een treksterkte van 1000 kg, en een kerndraadspecificatie van 18 AWG. Het heeft een goede weerstand tegen compressie, slijtage, en corrosie, en is geschikt voor langdurig ondergronds gebruik. Kabelbeschermers worden gebruikt om kabels aan olieleidingen te bevestigen en om kabels bij leidingkoppelingen te beschermen. Er zijn opties voor het stempelen van lichtgewicht beschermers en zware kabelbeschermers van gegoten staal. Zware kabelbeschermers worden meestal gebruikt aan het onderste uiteinde van de oliepijpkolom en in speciale boorgatconstructies. Ze zijn bestand tegen slijtage en zijn bestand tegen grote externe impactkrachten, het beschermen van de kabel tegen volledige beschadiging door de barre ondergrondse omgeving; Lichtgewicht kabelbeschermers worden meestal gebruikt aan de bovenkant van de oliepijpleiding, die niet alleen de kabel kan bevestigen, maar ook bestand is tegen de gebruikelijke slagkracht in het boorgat.

De elektronische manometer is het kernonderdeel van het ondergrondse PDMS-systeem, met behulp van kwartsdruk- en temperatuursensoren met hoge precisie en hoge resolutie. Het productieontwerp van het circuit is gebaseerd op de nieuwste hybride circuittechnologie en verpakt met behulp van vacuümlastechnologie. De afdichting tussen de elektronische manometersensor en de buitenste cilinder van het circuit gebeurt met behulp van ionenstraallastechnologie. Het buitenste cilindermateriaal is gemaakt van de ultrasterke anticorrosieve legering Inconel op nikkelbasis 718, met een maximale buitendiameter van 0.875 inches en een maximale druk van 25000 Psi. Het kan continu werken voor meer dan 10 jaar bij hoge temperaturen van 200 ℃/392 ℉, en kan lange tijd werken in zware omstandigheden, zoals hoge temperaturen en hoge druk.

De manometersteuncilinder biedt installatiepositie en mechanische bescherming voor de manometer. De afdichting tussen de manometer en de steuncilinder is een metalen afdichting. De druk in de buitenbehuizing van de steuncilinder kan worden bewaakt of de druk in de olieleiding kan worden waargenomen en bewaakt via het druktransmissiegat. Er kunnen ook twee manometers tegelijkertijd op één steuncilinder worden geïnstalleerd.

Het permanente monitoringsysteem in het boorgat kan de druk en temperatuur in de bodem van olie- en gasbronnen gedurende lange tijd continu monitoren. Het wordt gebruikt voor dynamische analyse van de productie van olie- en gasbronnen, goed testen analyse, numerieke simulatie van olie- en gasreservoirs, optimalisatie van kunstmatige hefwerkparameters, voorkomen van formatiezandproductie, en andere onderzoeksvraagstukken. De belangrijkste kenmerken zijn: (1) het heeft stabiliteit op de lange termijn tijdens gebruik. Het zonne-energiesysteem kan een continue en betrouwbare werking van het systeem garanderen; Goedkeuring van ultragrootschalig geïntegreerd circuitontwerp, het heeft sterke seismische en anti-interferentiemogelijkheden; De nieuwste druksensortechnologie en circuittechnologie worden toegepast, en de continue monitoringtijd kan meer dan bereiken 10 jaren, met hoge werkstabiliteit en betrouwbaarheid.

(2) Geschikt voor het monitoren van hoge temperatuur- en hogedrukputten. Het maximale drukniveau van de elektronische manometer kan 25 kPsi bereiken, en het kan continu werken voor meer dan 10 jaar bij hoge temperaturen van 200 ℃/392 ℉. Het kan worden gebruikt voor het monitoren van zware putomstandigheden, zoals hoge temperaturen, hoge druk, en hoge corrosiviteit.

(3) Continue realtime monitoring van meerlaagse druk. Het permanente ondergrondse monitoringsysteem kan niet alleen drukmonitoring in één laag realiseren, maar ook het realiseren van gelijktijdige en realtime monitoring van ondergrondse gegevens uit één put en uit meerdere lagen. Bovendien, Het is mogelijk om ervoor te kiezen om de druk in de behuizing buiten de steunbuis te monitoren of de druk in de olieleiding binnen de steunbuis.

Permanente glasvezelbewakingstechnologie Glasvezeldetectietechnologie is een nieuw type detectietechnologie die lichtgolven als dragers en optische vezels als media gebruikt om extern gemeten signalen waar te nemen en te verzenden. De permanente glasvezeldruk-/temperatuurbewakingstechnologie is bedoeld om de glasvezelsensor samen met de voltooiingsreeks in de put te laten zakken. De putkoplaser zendt een laser uit, en het optische signaal bereikt de sensor in het boorgat via de glasvezel. De sensor moduleert de temperatuur- en drukinformatie over het reflectiespectrum. De putmonddetector ontvangt het door de sensor teruggekaatste spectrum en verkrijgt temperatuur- en drukgegevens door analyse van het interferentiespectrum. Permanente glasvezelmonitoring kan realtime worden bereikt, lange termijn, en stabiele monitoring van druk- en temperatuurgegevens in de bodem van olie- en gasbronnen. Via regionale en multi-well point datamonitoring, het kan een basis vormen voor het formuleren van ontwikkelingsplannen voor olie- en gasvelden.

Tot de veelgebruikte optische vezelsensoren onder de grond behoren gedistribueerde optische vezeltemperatuursensoren (DTS) en optische vezeldruksensoren (PT). De meetbasis van DTS is de invloed van temperatuur op de lichtverstrooiingscoëfficiënt. Door het detecteren van de verstoringsinformatie van de externe temperatuurverdeling op de vezel, temperatuurinformatie wordt verkregen om gedistribueerde temperatuurmetingen te realiseren. De technische basis van de meting is de vezel-Raman-verstrooiingstechnologie. De laser zendt lichtpulsen uit langs de glasvezel, die door een splitter in twee balken worden verdeeld. Hieronder zijn twee filters met verschillende middengolflengten aangesloten om Stokes-licht en anti-Stokes-licht uit te filteren, die door fotodetectoren worden omgezet in elektrische signalen en naar de data-acquisitie- en verwerkingseenheid worden gestuurd. Na detectie en verwerking, de temperatuurwaarde wordt uiteindelijk uitgevoerd.

Gebaseerd op het principe van constante lichtsnelheid, de precieze diepte van gereflecteerde lichtsignalen van optische vezels kan worden gemeten

De meeste glasvezeldruksensoren maken gebruik van manometers gebaseerd op het principe van de Fabry Perot-interferometer. De holte gevormd door twee vezeleindvlakken wordt in de optica een Fabry Perot-holte genoemd, afgekort als een Fabry Perot-holte. Wanneer de laser vanaf het ene uiteinde van de vezel de Faber-holte binnengaat, een deel van de lichtenergie wordt aan dat uiteinde op het eindvlak van de vezel gereflecteerd; De resterende optische energie blijft zich voortplanten, wordt vervolgens gereflecteerd door het tweede eindvlak van de vezel en komt in de tegenovergestelde richting het eerste deel van de vezel binnen. De tweemaal gereflecteerde laser vormt interferentie op het oppervlak van de detector, en het interferentiespectrum wordt op unieke wijze bepaald door de lengte van de Fabry-holte, wat een sinusgolf is in het frequentiedomein. Door de periode en fase van de sinusgolf te meten, de spouwlengte kan nauwkeurig worden bepaald. De externe druk P zal de Faber-holte comprimeren, waardoor de holtelengte van de Faber-holte gevormd tussen de twee vezeleindvlakken verandert met de verandering van de externe druk. Daarom, door de lengte van de Faber-holte te meten, de externe druk P kan worden afgeleid.

Samenstelling van een permanent glasvezel druk/temperatuur monitoringsysteem

Het grondgedeelte omvat hoofdzakelijk ondergrondse optische kabels en modulatoren, terwijl het ondergrondse deel voornamelijk glasvezelsensoren omvat, sensorsteunen, optische kabels, en kabelbeschermers. De grondspectrale demodulator zendt een scanlaser met continue golflengte uit van 1510-1590 nm. De laser wordt via een signaalvezel ondergronds naar de F-P-holtedruksensor en de FBG-temperatuursensor verzonden, en vervolgens wordt de laser gereflecteerd door de F-P-holte en FBG om een reflectiespectrum te vormen. Het reflectiespectrum draagt de druk- en temperatuurinformatie nabij de sensor langs dezelfde vezel terug naar de demodulator, en de demodulator stuurt het spectrale signaal naar de computer. De computer berekent de druk- en temperatuurwaarden ondergronds volgens het demodulatieprogramma, en displays, slaat ze op of verzendt ze op afstand in realtime volgens het vereiste databaseformaat.

De grondbedieningseenheid bestaat uit een demodulator en een laptopcomputer, en de software die bij de demodulator past, is in de computer ingebouwd. Een demodulator is een apparaat dat het door de temperatuur- en druksensor in het boorgat teruggekaatste spectrale signaal interpreteert in een zichtbare temperatuur- en drukwaarde voor de gebruiker. Het kan de druk- en temperatuursignalen sequentieel demoduleren 16 kanaal sensoren, en toon en bewaar de huidige temperatuur en druk. Ingegraven optische kabels worden voornamelijk gebruikt om optische signalen van de putmond naar de apparatuur te verzenden, en worden over het algemeen begraven gebouwd. Gepantserde optische kabels bieden een kanaal voor signaaloverdracht tussen sensoren en gronddemodulatoren. Het buitenste pantsermateriaal is 316L of Inconel825, en de middelste waterstofbestendige metaallaag kan het waterstofverlies met ongeveer vertragen 140 keer, waardoor de levensduur van optische kabels onder hoge temperaturen aanzienlijk wordt verlengd. De levensduur van optische kabels kan meer dan bedragen 10 jaren.

Glasvezelsensoren vormen de kerncomponenten van een permanent ondergronds glasvezeldruk-/temperatuurbewakingssysteem, met een maximale werkdruk van 15 kPsi en een maximale werktemperatuur van 300 °C.

De voordelen van permanente glasvezelmonitoringtechnologie omvatten voornamelijk::

(1) De sensor is klein van formaat, lichtgewicht, met zeer weinig componenten en geen bewegende delen. De optische sensor heeft een levensduur van meer dan 15 jaren.

(2) Glasvezel is zowel een sensor als een signaaloverdrachtmedium, zonder ondergrondse elektronische apparaten, bestand tegen sterke elektromagnetische interferentie, en zeer betrouwbaar.

(3) Volledig kwartsstructuur, stabiele chemische eigenschappen, lasermicroverwerkingstechnologie, betrouwbare prestaties.

(4) De gepantserde optische kabel is gemaakt van 316L- of Inconel825-legeringsmateriaal, die bestand is tegen H2S/CO2-corrosie.

(5) Er zijn meerdere meetpunten, die in serie of parallel kunnen worden aangesloten om de druk en temperatuur van meerdere lagen in één put te bewaken. Een 1/4 “glasvezelkabel in één enkele put kan tot 12 druk- en temperatuursignalen, en een set putmondapparatuur kan worden aangesloten 16 temperatuur- en druksensoren tegelijkertijd.

(6) Kan worden gebruikt voor bronnen met hoge temperatuur/hoge druk: kan weerstaan 300 ˚ Hoge temperatuur, 15000Psi-druk, en trillingen en schokken gegenereerd door een luchtstroom met hoge opbrengst.

Staaldraadbediening is geschikt voor het testen van verticale putten en kleine hellingsputten. Het voordeel is dat de kosten van een enkele operatie laag zijn, maar de daaropvolgende kosten stijgen met het aantal bewerkingen. Het kan worden gebruikt voor tijdelijke monitoring van gewone ontwikkelingsputten bij lage temperatuur en lage druk. Permanente drukmonitoring en glasvezelmonitoring zijn geschikt voor verticale en horizontale putten, met hoge initiële investeringen, maar geen daaropvolgende bedrijfskosten. Cluster-/platformputten kunnen oppervlakteapparatuur delen, waardoor de totale kosten aanzienlijk worden verlaagd. Ze kunnen worden gebruikt voor realtime en continue monitoring van hoge temperaturen, hogedruk- of sleutelputten.

(1) Technologie voor continue monitoring biedt krachtige gegevensondersteuning voor het verfijnde beheer van olie- en gasbronnen, wat helpt om het werksysteem van olie- en gasbronnen tijdig te optimaliseren, zandproductie in reservoirs voorkomen, en onderdruk de snelle kegelvorming van rand- en bodemwater.

(2) Permanente drukbewakingstechnologie en glasvezelbewakingstechnologie kunnen het dynamische monitoringprobleem van hogetemperatuur- en hogedrukputten effectief oplossen, en kan het aantal technische ongevallen bij testwerkzaamheden verminderen en tegelijkertijd dynamische gegevens over olie- en gasbronnen verschaffen.

(3) Rekening houdend met technische en economische factoren, het wordt aanbevolen om langdurige continue monitoring van belangrijke putten uit te voeren. Voor hogedrukputten moet permanente drukbewakingstechnologie worden gebruikt, en glasvezelmonitoringtechnologie moet worden gebruikt voor bronnen met hoge temperaturen.