光纖傳感器測井技術在當前石油測井中的應用探討

段方（西安石油大學 陜西省 716000）

在全球的石油工業當中，石油測井是一項非常基礎的工作，同時也是影響石油開采最關鍵的一個環節，特別是油氣井下的溫度和壓力等數據更是重中之重。所以當前必須通過相關的技術手段來對這些數據進行實時準確監測，以期望能及時獲得相關的油氣井下信息，這對地下石油的開采具有非凡意義。從工作實踐來看，以往傳統的電子基傳感器在井下的測試數據不準，主要是受到了高溫、高壓條件的影響，以及相關地磁地電的干擾。隨著當前信息技術的發展，出現了新的光纖傳感器可以解決在高溫、高壓等極端條件下測試數據不準的問題。具有廣闊的應用前景，值得推廣。

一、光纖傳感器測井原理

1.流量測量

光具有很多的特性，例如波長、強度、頻率以及相位等，所以在光纖傳輸時，會被流量所調制，如果通過某種手段將調制量變成電信號，可以計算出流體流量，光纖流量計就是這樣運作的。和以往的流量傳感器進行比較，這種傳感器更加靈敏，也更加的精確，可以抗干擾，也不需要電子線路，占地面積小，比較安全。多相流光纖流量計可以及時的測量壓力、溫度、流量和滯留量，通過對流速和有關聲速，參考流體的壓力、聲速、溫度能可以獲得各相流量。

2.溫度及壓力測量

DTS也叫做分布式光纖測量系統，主要的原理就是光纖的溫度效應，實時測量光纖的溫度場，FBG型以及EFPI型光纖傳感器的類型屬于波長編碼型，它通常比較靈敏，可以在同一個時間里對溫度、壓力等一些參量進行測量。

3.聲波測量

VSP地震測井的工作原理是將檢波器至于井里，通過井里流體流動以及地面地震波形成的微震動，讓檢波器獲取信號。永久井下光纖3分量地震測量比較有方向性，而且很靈敏，可以形成精度很好的空間圖像，不但可以形成井眼附近的圖像，還可以形成井眼附近的地層圖像，涵蓋幾千公里的范圍。它對環境沒有過高的要求，而且不需要井下電子設備以及可移動設備，能夠抵御很強的震動以及沖擊，對于完井管柱特別小的空間，是最適用的。

二、光纖傳感器在測井上的應用

1.儲層參數監測

（1）壓力監測

在光纖壓力檢測領域，美國一家公司的研究成果是最先進的，這家公司的專家發現，布喇格光纖光柵傳感器可以對壓力做出反應。已經研發出來的傳感器可以在175℃的條件下使用，而現在還在進一步研發可以在200℃以及更好的溫度下使用的傳感器，具體的目標是250℃。因為受到壓力以及溫度的影響，所形成的測量偏差，在某個范圍內，是達不到6.89KPa的，水平和電子測量系統差不多。美國一家公司研究中心的某些人長時間的研究利用布喇格光纖光柵傳感器實現檢測的情形，他們開發出的側孔布喇格光纖光柵傳感器受到溫度影響很小，溫度最高可以達到300℃，測量壓力最高可以達到82 Mpa，在測量壓力很高的情況下，很少受到溫度的影響，比較適合對井下壓力進行測量。

（2）溫度監測

對于井下監測來說，應用的比較廣泛的光纖傳感器包括喇曼反向散射分布式溫度探測器，這種探測儀主要應用于對井簡溫度剖面的測量。英國Sensa公司在光纖分布式溫度傳感器系統方面屬于領軍人物，開發了很多相關產品，并且和各個知名石油公司聯合，深入的研究光纖分布式溫度傳感器在井下的工作情況。對光纖溫度傳感器進行研究的是CiDRA公司，現階段，這家公司的技術指標是：準確度是1℃，測量范圍是0℃到175℃，分辨率是0.1℃。現階段，光纖壓力以及溫度傳感器還有一個弊端，那就是具有交叉敏感的特點，而我們目前主要就是研究如何避免或利用好這種特點。

2.聲波測量

水久井下光纖3分量地震測量方向性很強，也很靈敏，可以形成精度很好的空間圖像，不但可以形成井眼附近的圖像，還可以形成井眼附近的地層圖像，在有些條件下，可以測量幾千英尺的范圍。它不會受到環境的影響，使用周期和油井的壽命周期差不多，而且不需要井下電子設備以及可移動設備，外層有2.5厘米的外殼所保護，可以抵抗強烈的震動以及沖擊，比較適合在完井管柱等狹窄的空間里安裝。同時，這個系統信號頻帶比較寬，動態范圍也很廣，信號頻帶寬度達到3 Hz至800 Hz之間，對于不同頻率都可以記錄。

3.激光光纖核測井技術

對于井下傳感器的研發來說，光纖技術以及激光技術是很重要的，可以在充有泥漿以及原油的井里應用。激光光纖核傳感器的基礎是光纖傳感器以及光纖通信，其原理是光致發光與光致損耗等物理反應，和一般的核探測器比較起來，優勢更多。光纖核測井技術在某種意義上來說，就是也是條件下的核探測技術，它具有的優勢是：（1）應用的范圍比較廣，對象可以是各種能級的核探測，開發敏感探頭。（2）如果利用了光致發光原理，可以將探頭置于幾千米的井里，通過傳輸光纜的連接，光電倍增管可以放在井上，不用考慮井下的惡劣條件，這樣可以延長壽命。（3）光纖的速率是非常高的，而且具有較強的傳輸能力，同時可以承載其他種類的井下儀器信號。

總結

綜上所述，因為光纖傳感器獨有的特征，可以在聲波檢測、石油天然氣井下的參數檢測以及激光光纖核方面進行應用，有利于天然氣以及是有公司更好的了解儲層，從而合理的開采以及維護油氣田。

[1]鐘彩霞.基于傳感器的測井技術在石油測井中的應用[J].科技創新導報,2010,06:24+26.

[2]黃玉亮.基于傳感器的測井技術在石油測井中的應用[J].化工管理,2013,14:88.