Sensores distribuídos para registro de petróleo usando cabos de energia e cabos ópticos de detecção para medição de temperatura-INNO

Sensores de fibra óptica distribuídos pode medir vários parâmetros, como temperatura, estresse, concentração de gás, e fluxo multifásico em poços de petróleo, mas na realidade, as tecnologias mais maduras são sensores de temperatura e estresse. Especialmente sensores de temperatura, eles não são apenas tecnologicamente maduros, mas também amplamente utilizados. Na detecção de poços de petróleo, outros parâmetros, como viscosidade e pressão, podem ser derivados indiretamente com base em dados de temperatura.

1. Cabo óptico de detecção para medição distribuída de temperatura de cabos de alimentação

O método de colocação de cabos de energia urbanos é geralmente enterrado diretamente no solo ou colocado em bandejas de cabos em túneis, sendo este último o método mais comum. O cabo óptico de detecção é fixado à superfície de uma fase do circuito do cabo, que geralmente é a fase com maior aumento de temperatura, por ligação de intervalo.

O medidas do host do sistema de medição de temperatura a temperatura da superfície do cabo através do efeito de espalhamento Raman das fibras ópticas, e pode calcular a temperatura em tempo real do condutor do cabo através da equação de condutividade térmica do cabo. O nível tecnológico atual pode atingir uma precisão de medição de temperatura de 1 ℃ e uma resolução de posição de 1 metro dentro do comprimento do cabo. Através disso sistema de medição de temperatura distribuída e software de análise, o fogo, quebra crítica de isolamento, carga de transporte atual, capacidade de carga de corrente em tempo real, e outros estados do cabo podem ser observados. Deve-se notar que a temperatura na superfície do cabo é detectada através do óptico fibras no cabo, enquanto a superfície em contato com o cabo é a superfície do cabo óptico. Portanto, em aplicações práticas, o sistema de detecção de temperatura ignora a estrutura do cabo óptico de detecção, e o desvio dos dados de teste está dentro de uma faixa completamente aceitável.

O cabo óptico utilizado para detecção de temperatura de cabos de potência leva em consideração a simples, leve, retardador de chama, flexível, e características fáceis de mover da estrutura do cabo óptico. A estrutura do cabo óptico sensor utilizado em sistemas de monitoramento de temperatura para rodovias, pontes, e túneis é basicamente o mesmo usado para monitoramento de cabos de energia,

2. Cabo de fibra óptica com detecção de fibra óptica distribuída para registro de petróleo

Atualmente, a profundidade dos poços de petróleo explorados é geralmente entre 3000 para 10000 metros. Anteriormente, sensores elétricos foram usados para detectar informações do reservatório, instalado em tubos de aço continuamente conectados, e enterrado nos poços de petróleo. Este método não é apenas extremamente inconveniente para a construção, mas também devido ao sinal de detecção ser um sinal elétrico, a quantidade de informações coletadas é pequena e a precisão não é alta devido a fatores como distância de detecção e distorção. Mais tarde, sensores de fibra óptica tipo ponto representados pela FBG foram desenvolvidos, que estavam ligados FBG através de cabos ópticos em locais onde a detecção era necessária. Este método deu um grande passo em frente na tecnologia, mas ainda havia um problema de detecção incompleta de informações de dados de poços de petróleo, até o surgimento dos sensores distribuídos e sua aplicação na área de exploração de petróleo. É insensível à interferência eletromagnética e pode suportar condições extremas, incluindo alta temperatura, alta pressão (dezenas de megapascais ou mais), bem como fortes impactos e vibrações. Ele pode medir com precisão os parâmetros ambientais do poço e do local do poço. Ao mesmo tempo, sensores de fibra óptica com capacidades de medição distribuída podem medir a distribuição espacial da área medida e fornecer informações de perfil. Além disso, sensores de fibra óptica têm uma pequena área de seção transversal e ocupam muito pouco espaço no poço.

O sensor de fibra óptica tipo ponto e o sensor distribuído usados para registro de petróleo usam uma seção de cabo óptico enterrada no poço de petróleo de teste. A diferença é que o primeiro sensor é um FBG conectado na ponta do cabo óptico, enquanto o último é o próprio cabo óptico. Se ignorarmos essas diferenças e considerarmos apenas os requisitos da tecnologia de registro para o próprio cabo óptico, os dois são iguais, aquilo é, precisamos considerar o impacto da resistência do cabo óptico a altas temperaturas, alta pressão, alta corrosão, ambiente com alto teor de hidrogênio, e implantação vertical de grande comprimento. A estrutura do fio terra aéreo composto de fibra óptica (OPGW) usado em sistemas de energia fornece inspiração para projetar cabos ópticos de registro.

Na estrutura de registro de cabos ópticos, o uso de unidades seladas soldadas com tiras de aço inoxidável proporciona proteção favorável para as fibras ópticas. Considerando a grande extensão da distribuição vertical e o ambiente de alta temperatura dos poços de petróleo, não é mais possível utilizar compósitos de enchimento nos tubos de aço. Enchimentos de pasta de óleo não são mais necessários nesta estrutura e finalidade de cabos ópticos. Apenas o problema de fixação da posição das fibras ópticas nos tubos precisa ser considerado, e materiais como fios resistentes a altas temperaturas podem ser usados para auxiliar no posicionamento. O fio de aço galvanizado na estrutura do cabo óptico não só fornece a resistência necessária, mas também tem as características de resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas (curto prazo 400 ℃).
Fibra óptica na detecção de cabos ópticos
Atualmente, as fibras ópticas usadas para detectar cabos ópticos são geralmente fibras multimodo. O sistema de detecção de temperatura para cabos e túneis rodoviários normalmente opera em temperaturas que não excedem 70 ℃ sob condições normais de operação, e pode usar fibras ópticas multimodo de comunicação comum. O cabo óptico usado para perfilagem de petróleo geralmente opera em alta temperatura, com alguns poços de petróleo atingindo temperaturas acima 400 ℃. No entanto, fibras ópticas comuns revestidas com resina acrílica têm uma temperatura máxima de operação não superior a 100 ℃. Nessas condições, devem ser usadas fibras ópticas resistentes a altas temperaturas.