昝建明[1]2003年在《光纤式井下高温高压测试系统设计》文中指出本文针对油气田开发工程中高温高压井的实际工程问题，特别是CNPC西南油气田分公司采气工程研究院科研项目的具体要求，在分析研究现代测试技术基础上，提出一种新型的光纤式井下高温高压测试系统，并主要完成了井下光纤压力传感器的设计。该井下传感器满足温度300℃，测试压力为120MPa的工程条件。 论文提出了光纤压力传感器的总体方案，建立了压力信号测试的数学模型，推导出了光在弯曲光纤中的数值孔径，分析了光电探测的几种方式。详尽阐述了光纤、光源和光探测器的特性，对光源—光纤和光探测器—光纤的耦合效率进行了分析。论述了零差检测技术，并对零差检测中的主动零差、被动零差检测技术分别作了分析。最后还完成了测试短节的机械结构设计和感压弹性管的强度分析。 本论文所完成的设计将对今后特殊高温高压油气井测试提供一种有意义的方法。
许胜, 陈贻累, 杨元坤, 南金虎[2]2011年在《智能井井下仪器研究现状及应用前景》文中提出结合智能完井系统的工程需要,分析了智能井井下仪器的功能及技术特点。在长期的高温高压环境中保持高的稳定可靠性,是智能井井下仪器的基本特点,也是研发智能井井下仪器应该解决的首要问题。在借鉴学习国外成熟技术的基础之上,开展对高温电子系统设计,高温高压测试技术,恶劣环境下的永置式传感器、电液传动装置等方面的研究,有利于实现智能完井仪器的国产化,加快智能完井仪器的自主研发,对降低成本、推广智能井技术有重要意义。
周新磊[3]2012年在《高精度光纤传感系统及其在油田测井中的应用》文中研究指明测井是石油工业中最基本和最关键的环节之一,通过对井下压力、温度等重要物理参量的实时监测,及时获取井下信息,对优化采油方案、提高油田开采效率等有着重要的意义。光纤传感器由于具有体积小、本质安全、灵敏度高、耐高温高压以及抗电磁干扰等优点得到了石油行业的高度关注。准确性、可靠性以及成本问题是光纤传感器在油井监测应用中最受关注的问题。本文围绕这叁个问题,主要做了以下工作：对光纤EFPI传感器腔长的大范围高分辨率解调技术做了深入的研究与讨论。在详细分析现有腔长解调算法解调性能的基础上提出了游标式解调算法,该算法以傅立叶变换解调算法来跟踪腔长变化,以基于最小均方误差估计的解调算法做腔长的精细解调,实现了EFPI传感器腔长的大动态范围和高分辨率的同时解调。设计了基于光纤F-P干涉仪的微位移传感器来检验游标式解调算法的解调性能。结果表明,游标式解调算法的腔长解调范围达3mm,解调分辨率为0.084nm,相对分辨率达3×10-8。为改善光纤EFPI传感器的长期测试可靠性,设计并搭建了基于激光诱导化学气相沉积方法的碳膜生长装置,成功制作出了碳膜涂覆的光纤EFPI传感器(Carbon-coated EFPI sensor, C2EFPI sensor)。并以扫描电子显微镜及拉曼光谱分析作为检测手段分析了沉积温度、沉积压强以及气源种类等因素对碳膜质量的影响,优化了沉积参数。最后,对C2EFPI传感器做了性能测试,结果表明C2EFPI传感器碳膜的拉曼光谱R值为1.03；在九个月的时间内,C2EFPI传感器在300℃及72MPa的环境下腔长波动范围在1nm之内,迟滞误差小于0.01%F.S.,重复性误差小于0.05%F.S.,压强测量偏差优于0.05%F.S.。另外,振动试验表明C2EFPI传感器还有着很强的环境适应性及质量可靠性。针对如何降低光纤传感器测井成本的问题,对基于FBG的准分布式温度测试系统做了详细而深入的研究。详细讨论了传感器复用容量、解调精度以及高温封装等关键问题,实现了单通道26个FBG的复用测试以及耐受300℃高温的传感器封装。系统性能的实验测试结果表明在250℃的测温范围内,系统温度测量分辨率优于0.15℃,温度测量误差小于0.5%F.S.,重复性误差小于0.13%F.S.,长期漂移小于0.2%F.S.。对光纤分布式温度传感器(DTS)与EFPI压力传感器的复用技术做了详细的分析及讨论。在深入分析DTS及光纤EFPI压力传感器的工作机理的基础上提出了基于宽带光纤波分复用器的复用方案,实现了利用单根光纤来同时测试井筒分布式温度与井下定点压力的测井技术。现场测试结果表明该复用方案操作简单,长期测试性能稳定,与传统测试方案相比,可以节省一根光纤,进一步降低了光纤传感器的测井成本。
刘伟伟[4]2011年在《注蒸汽井井下热采动态测试技术研究》文中进行了进一步梳理世界上稠油资源极为丰富,超过了常规原油,具有替代常规石油能源的战略地位。随着全球油价上涨和大型轻油油藏发现的几率降低,稠油资源的开发也越来越受到重视。油气开发研究的一个重要领域是完善油藏动态和实施优化采油,其中油藏压力、温度管理是对油藏实施有效管理和提高采收率的基础。研究一种能够连续、实时监测油藏多种参数的技术,对于实施优化采油和提高采收率尤为重要。正是基于油田生产的实际情况,提出了注蒸汽井井下动态测试技术。该技术可以实时进行注汽、生产井的井底温度、压力动态测试,也可以进行注汽井焖井压降测试。现场成功应用表明,该技术不仅解决了稠油热采注汽直读监测的国内外技术难题,而且打破了目前国内稠油热采测试存储方式一统天下的局面,为胜利油田开展蒸汽驱和SAGD等技术开采稠油、超稠油油藏提供了有效的技术手段。
王海霞[5]2009年在《基于分布式光纤的稠油井井筒高温模拟装置设计及信号处理技术研究》文中提出稠油热采井的井下温度和压力的测量对于优化油田开发方案、提高原油采收率和产量、降低生产成本具有重要意义,但井下的高温高压、大腐蚀、强辐射等恶劣环境对于测井技术的要求很高,一直是油藏监测方面研究的热点和难点。传统电子传感器难以在复杂恶劣的井下稳定工作,而基于布里渊散射的分布式光纤传感器具有灵敏度高、耐高温、抗干扰性强和实时连续采集等特点,可以很好地满足井下关键参数的测量要求,具有很高的研究价值和广阔的应用前景。本课题设计了稠油热采井模拟实验装置的高温炉温度控制系统,为光纤测井技术的研究和相关理论的验证提供一个高温模拟实验装置。温度控制系统硬件部分以TMS320LF2407A系列DSP为控制核心,执行器件采用固态继电器型脉宽调制调功器进行温度控制,温度采集、显示模块采用智能仪表。通过多次试验,建立了加热炉数学模型,并根据被控对象大滞后、大惯性的特点,设计出以PWM占空比为输出量的增量式积分分离—变速积分PI闭环调节器。最后,在实验室搭建实验平台进行软硬件联机调试,PI控制参数的调节基于Matlab环境下的仿真结果,在此基础上再进行DSP环境下控制参数的微调,最终达到良好的控制效果。研究了稠油开采过程中分布式光纤测井温度、压力检测数据的数字信号处理技术。在研究光纤测井系统中布里渊散射信号的特点、光相干检测技术和小波变换原理的基础上,采用小波变换去除噪声,通过曲线拟合,并利用布里渊信号参数与温度、压力对应关系,求解温度、压力的方法来处理布里渊散射信号,并将设计思路应用于光纤测井验证试验中,得到温度、压力检测数据。
王琦[6]2009年在《光纤EFPI/FBG传感测井系统关键技术研究》文中指出石油作为不可再生的战略性资源在当今世界尤为重要。而目前石油工业所面临采收率低的问题一直是困扰着石油工业最为核心的问题,此问题的解决是建立在对石油井下一系列物理参数高精度、长期可靠监测基础之上的。然而,石油井下高温、高压、强化学腐蚀、强电磁干扰等一系列极端恶劣环境对传感器的可靠性是一种极大地考验。此外,深井探测信号的传输以及能够实时地测量对石油测井的意义也十分重大。在这种情况下,传统的电子学传感器并不能够完全满足石油测井的需要。以光纤法布里-珀罗干涉型传感器和光纤布拉格光栅传感器为代表的波长调制型光纤传感器由于具有波长编码、抗干扰能力强、长期测量稳定可靠、测量精度高、耐高温高压、抗化学腐蚀等优点,近年来受到石油工业的普遍关注和高度重视。光纤传感测井系统主要包括叁个部分:传感器探头、信号传输光纤、信号解调仪。本文对该系统及其在高温、高压油井下长期实时监测应用中所涉及的关键技术进行了系统的、深入的研究,主要包括以下几方面内容。掺铒光纤光源的理论和实验研究。在掺铒光纤放大系统理论模型基础上,对掺铒光纤中光放大的物理过程进行了详细分析,并且对掺铒超荧光光纤光源和可调谐环形腔掺铒光纤激光器进行了数值模拟和实验研究。本文实现了一个输出功率为9.2 mW,覆盖C+L波段的宽谱掺铒超荧光光纤光源,其平均波长为1565.253 nm,平坦区域(平坦度在2.5 dB以内)的谱宽达68 nm(1535～1603 nm)。实现了一种新颖的可调谐环形腔掺铒光纤激光器结构,实现了基于标准C波段掺铒光纤的超宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器,其波长调谐范围首次达到145 nm(1475～1620 nm),覆盖了整个S+C+L波段,输出功率4 mW,激光线宽小于0.03 nm,带宽内边模抑制比大于50 dB。设计并研制出一种基于宽带波长扫描环形腔掺铒光纤激光器的光纤传感查询仪。首先研究了宽带波长扫描环形腔掺铒光纤激光器的动态特性。在此基础上,成功的实现了基于宽带波长扫描环形腔掺铒光纤激光器的光纤传感查询仪。该查询仪采用具有极好的温度稳定性、全光谱范围的光纤F-P标准具对扫描光纤激光器进行实时的波长校准。采用五次非线性拟合方法对滤波器的驱动电压和透射波长进行实时标定,解决了光纤F-P可调谐滤波器调谐电压与透射峰值波长关系的非线性、重复性差和迟滞等问题。因此,该光纤传感查询仪实现了高波长测量精度和分辨率。本文采用HCN气体吸收池作为波长标准对该查询仪的波长测量准确度和分辨率进行了测量,其波长测量分辨率为0.9pm,准确度为±2 pm。利用该查询仪对光纤EFPI/FBG串联复用传感器进行了解调实验,光纤EFPI腔长解调分辨率达到0.025 nm,对应压强分辨率为0.32 kPa;FBG的波长解调分辨率为0.63 pm,对应温度分辨率为0.065℃。由于该系统采用的波长扫描环形腔掺铒光纤激光器具有毫瓦量级的输出功率,对于远距离传感应用具有极好的适应能力。由于该系统采用的波长扫描环形腔掺铒光纤激光器的波长扫描范围达到100 nm以上,使得该查询仪在解调光纤EFPI传感器时更为精确,对FBG传感器解调具有更大的波分复用能力。针对高温高压长期实时测井应用,对光纤压力/温度传感器系统的若干技术问题做了详细的分析并给出相应的解决方案。油气井下压力、温度是油井生产过程监控的重要参数指标。本文通过对光纤EFPI压力传感器的优化设计,并且建立合理的数学模型,利用FBG温度传感器对其进行温度补偿,消除了光纤EFPI压力传感器的温度交叉敏感性。在25℃～300℃温度变化范围内,在压力测量量程0～72 MPa范围内最大偏差小于满量程的±0.025%。在压力测量量程0～102 MPa范围内,其压力测量分辨率达到为1.1 kPa。该测井系统已成功应用于辽河油田高温稠油井的长期温度/压力实时监测,并且即将应用于中海油海上油井的温度/压力监测。
候彬彬[7]2015年在《存储式井下数据采集系统设计》文中提出油井下的温度、压力、流量及持水率参数是油气田开发的重要数据,这些数据对研究油气层特性、确定采油工艺流程起到了重要作用。但是生产井一般不方便用电缆测井方式施工,井下环境又面临高温高压,设计适应井下环境的存储式采集数据采集系统是十分必要的。本论文设计了存储式井下数据采集系统。论文首先介绍了井下数据测量技术并在目前国内外测井技术发展状况的基础上,研究并探讨了存储式井下数据采集系统的原理和技术,从井下仪器的应用环境和存储测试技术的要求出发,结合存储测试系统的设计原则和理论,选用C8051F040单片机作为采集主控芯片,在单片机的开发系统KeilμVision3平台上使用C语言为系统编写软件,设计出存储式井下数据采集系统。该系统实现采集井下的温度和实时时间,接收压力、流量、持水率叁个参数,并把五个数据存储到外围FLASH芯片中。系统工作40天后取回仪器,在地面通过PC读取FLASH存储器的数据,帮助中国石油测井公司设计采油工具。通过在中国石油测井公司对系统进行试验,系统能够正常工作,采集和接收的参数的精度满足要求,证明了存储式井下数据采集系统达到了设计要求。
邢洋[8]2011年在《基于光纤传感技术的套管外压力实时监测系统研制》文中研究指明套管外压力的实时监测对于油田开发具有非常重要的意义,它不仅可以帮助我们了解到地下原油产层的生产能力以及生产动态,而且对于剩余油饱和度分布的研究以及注水井网的布署等开发方案调整都具有非常重要的指导意义。通过对套管外压力进行监测,制定出合理的注水压力界限也能够有效延缓套损速度,减小套损带来的巨大经济损失。近几年国内、外油田有关学者及研究单位开展了大量油井井下压力监测的相关研究工作,但是,目前的研究成果仅局限于井下压力的点式或准分布式监测,而油田对于井下分层压力监测以及全分布式压力实时监测的需求始终得不到满足,而井下极端、复杂的工况使得传统的传感器也很难胜任这样的监测任务,于是亟待一种能够完成井下全分布式实时压力监测任务的传感器和监测系统。本文根据大庆油田油水井井下特殊环境和井下压力特点提出采用基于BOTDR的光纤传感技术来监测井下套管外压力,以实现套管外压力全分布式实时监测的目的。主要研究工作如下:首先,基于BOTDR传感技术,设计并研制采用基于FRP螺旋缠绕式特殊封装结构,适用于油井井下套管外压力监测的传感器;对传感器封装结构建立理论模型进行分析,验证其结构的增敏特性;研究基于BOTDR的传感器界面应变传递机理,并最终得到布里渊频移与监测压力的本构方程。其次,完成基于BOTDR传感技术的传感器传感特性感知实验,得到传感器相关性能参数,验证理论分析的准确性和传感方案的可行性;研究基于拉曼光时域分析技术(ROTDR)的温度补偿方法,通过理论分析和具体实验验证该方法的有效性。最后,完成光纤传感井下压力监测系统方案的设计,完成套管外压力实时监测系统光纤传感网络的下井和布设工艺,对大庆油田实验井进行数据采集和结果对比分析,完成井下套管外压力的实时监测。
高传梅[9]2014年在《基于光纤传感的井下套管阀压力检测技术的研究》文中认为综述了国内外井下套管阀阀底压力检测的发展现状，研究分析了现有压力检测设备即电子式压力传感器和机械式压力传感器的优缺点，结合井下压力检测时的特殊环境和压力特点，提出了基于光纤声光调制的套管阀阀底压力检测的方案，该系统融合了光纤传感技术、光电转换技术、信号电路处理技术和基于Labview的上位机显示技术。该测量系统可满足井下温度125，测量长度1500m，压力测量范围10~35MPa。设计弹性管作为敏感元件，将测量光纤缠绕在弹性管上，通过光的相位调制原理对光进行调制；设计了测量系统的结构，包括测试短节、测量光纤、传输光纤和光电转换、信号处理及界面显示；针对设计的元件分析了压力的变化引起的光纤结构的变化，进而引起光的变化，通过光电转换和电路处理引起的电压的变化，最终建立了数学模型，确定了电压与相位的对应关系，从而得到了井下压力值。为了消除温度的干扰，设计了DTS光纤温度传感器。针对井下特殊环境，对测量系统的硬件进行了设计，选用STC12C5410AD系列单片机实现高速采集和A/D转换，ZY_WHAD-3W系列电源模块为整个电路供电，光学系统的设计包括光源、声光调制器和光电探测器的研究，显示模块为基于Labview的显示系统。软件设计包括采集程序和A/D转换程序的设计，显示系统后面板的设计以及温度和其他补偿的程序设计。最后，完成了井下套管阀光纤传感系统的设计，并对整套系统进行了试验，初步完成了实验室的数据采集和分析，同时分析了不确定度来源，并计算了测量结果的相对不确定度和扩展不确定度，最终得到合成测量不确定度为0.2381%，扩展不确定度为0.4762%。该测量系统的设计将对今后油井下套管阀关闭时压力的测量或者井下压力测量提供一种新的方法。
张颖琦[10]2017年在《WG井智能完井技术应用研究》文中指出近几年来,国外完井正在迅速向智能完井方向发展,我国刚刚开始起步。智能完井是一种多功能系统的完井方式,作业或管理人员可通过远程操作来监测、控制原油生产,借助地面调制解调器和计算机就能随时重新配置井的生产状况,在不起出油管的情况下连续、实时地进行油藏管理。智能完井一般由五大部分组成:井下信息传感系统;井下生产控制系统;井下数据传输系统;地面数据收集、分析系统和反馈控制系统。目前国外主要有叁种智能完井系统:全电子智能完井系统、光纤传感的水力控制系统和具有电子永久性井下参数测量仪的水力系统。论文研究了国内外智能完井技术研究与应用现状;通过油藏数值模拟软件分析了在WG井(CX-1)实施分层开采的智能完井的可行性和价值;选择了适合复杂井下工况的海洋油气井智能完井系统,对地面检测和控制系统进行了优化设计;分析了水下采油树智能完井远程数据传输控制系统,并进行了远程控制系统水力管线的水力参数分析,在此基础上提出了 MB油气田海洋智能完井安装设计的集成方案,对智能完井井下控制设备进行了原理和结构分析,并针对MB油气田WG井进行了智能完井管柱设计。
参考文献：
[1]. 光纤式井下高温高压测试系统设计[D]. 昝建明. 西南石油学院. 2003
[2]. 智能井井下仪器研究现状及应用前景[J]. 许胜, 陈贻累, 杨元坤, 南金虎. 石油仪器. 2011
[3]. 高精度光纤传感系统及其在油田测井中的应用[D]. 周新磊. 大连理工大学. 2012
[4]. 注蒸汽井井下热采动态测试技术研究[D]. 刘伟伟. 中国石油大学. 2011
[5]. 基于分布式光纤的稠油井井筒高温模拟装置设计及信号处理技术研究[D]. 王海霞. 中国石油大学. 2009
[6]. 光纤EFPI/FBG传感测井系统关键技术研究[D]. 王琦. 大连理工大学. 2009
[7]. 存储式井下数据采集系统设计[D]. 候彬彬. 西安石油大学. 2015
[8]. 基于光纤传感技术的套管外压力实时监测系统研制[D]. 邢洋. 哈尔滨工业大学. 2011
[9]. 基于光纤传感的井下套管阀压力检测技术的研究[D]. 高传梅. 山东理工大学. 2014
[10]. WG井智能完井技术应用研究[D]. 张颖琦. 西南石油大学. 2017
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