光纖測試技術在稠油熱采中的應用

趙曉（勝利油田石油工程技術研究院，山東東營 257000）

光纖測試技術在稠油熱采中的應用

趙曉（勝利油田石油工程技術研究院，山東東營 257000）

隨著光纖光柵測溫測壓和分布式光纖測溫技術的成熟，光纖測試技術越來越多的應用于油田監測領域，光纖測試技術因本身具有的穩定性、長效性和實時性等特點，已經部分取代了傳統電子監測技術，而成為首選的油井監測方法。本文主要對稠油熱采開發方式中，不同的光纖測試技術和測試工藝進行了分類總結，并主要介紹勝利油田高溫分布式光纖應用技術，最后對光纖測試技術的發展前景予以展望。

勝利油田；稠油熱采；光纖

1 光纖測試技術在稠油熱采中的現狀

目前稠油油田多已進入多輪次吞吐、高含水開發階段，為提高稠油油藏的采收率，對全井筒進行實時溫度監測，井下測試技術可使工程人員及時了解井筒溫度變化，為油藏動態分析、汽驅方案調整、現場注采管理及調整提供依據。目前應用的井下高溫測溫儀表都屬于點式傳感器，只能在任一時間內測量單點的溫度，要測試全井范圍的溫度，即獲取整個井筒內一段間隔處的溫度數據，點式傳感器只能在井中來回移動才能實現，這樣不可避免破壞井筒內熱平衡，而且難測出各點同一時刻的溫度值。近年興起的分布式光纖測溫技術因具有全井段分布式及實時在線監測等優點，開始在油田監測領域得到應用。

2 光纖測試機理

2.1 光纖傳感原理

光纖傳感器則是一種把被測量的狀態轉變為可測的光信號的裝置，光纖本身就是傳感器，主要由光發送器、敏感元件（光纖或非光纖的）、光接收器、信號處理系統以及光纖組成。

以電為基礎的傳統的傳感器是一種把測量的狀態轉變為可測的電信號的裝置。

圖2 光纖傳感原理

井下光纖傳感系統由位于地面的信號解調器、井下光纜、光纜端部的光纖傳感器三部分組成。井下光纖傳感系統的原理是：信號解調器內置井下溫度剖面解調器與井下壓力解調器兩個模塊。井下溫度剖面解調器中的半導體激光器發出經過調制的光脈沖，輸送到光纜中。

2.2 分布式光纖測溫技術

分布式光纖測溫系統的基本工作原理為：在同步控制單元的觸發下，激光器產生一個大功率光脈沖，經過光路耦合器后進入一段放置在恒溫槽中的光纖（用于系統標定），然后進入傳感光纖，傳感光纖發生的攜帶溫度信息的自發拉曼散射光中的背向成分沿原路返回，通過分光器后分為兩束光，下接兩個不同中心波長的濾波器，對應濾出斯托克斯光和反斯托克斯光，經光電探測器轉化為電信號后送入數據采集與處理單元。在數據采集與處理單元中，包括了電信號放大、去噪、算法，最后輸出溫度值。

分布式光纖技術指標：（1）設計壽命3年；（2）空間分辨率0.25m；（3）溫度測量范圍0-350℃；（4）溫度測量精度±0.5℃。

對于光纖分布式溫度傳感器系統，英國Sensa公司一直處于技術領先地位，有一系列產品問世，而且與各大石油公司合作，積極探索光纖分布式溫度傳感器在石油井下的應用。

3 光纖測試技術在熱采中應用

3.1 蒸汽吞吐中應用

通過在線監測蒸汽吞吐的全過程，智能分析這一注采周期中的油層動用程度，分析預測轉抽數據。綜合分析以上數據，分析射孔位置影響、油層地質綜合情況和油藏參數，調整注汽管柱、注汽參數和強度，制定下周期注汽熱采方案。

該技術國內最早在遼河油田進行了現場應用，2009年勝利油田現河采油廠在草橋的一口注汽井中安裝了光纖光柵測試儀進行了注汽、燜井監測，取得了井下注汽和燜井數據，2010年勝利石油開發中心在鄭411油田的一口油井中安裝了光纖光柵測試儀進行了地層溫度場合壓力場的監測。

3.2 蒸汽驅中應用

針對蒸汽驅油藏，要想有效進行開發，就需要了解稠油油藏汽驅時的注汽井的注汽情況，生產井生產情況和汽驅突破情況：

識別汽驅層位，判斷注汽與生產之間的連通程序，診斷油層受效程度及效果。

1995年分布式光纖（DTS）首次在加利福尼亞的油井中投入商業應用，光纖DTS具備了260℃下正常測溫的能力，證明光纖DTS是蒸汽驅油井理想的監控儀器。

2008年5月錦45塊II類稠油蒸汽驅先導試驗全面轉驅，在中心井組附近采用￠40mm空心油管完井3口，并下入測溫光纖，實時監測地層溫度場變化，測溫光纖全部引入光纖監測中心，實現了區塊溫度場的連續監測。

3.3 SAGD中應用

SAGD開采過程中，對油藏開發狀態的分析和進行相應調整是必要的。連續蒸汽腔的形成分析、注汽速度對原油產量和產能的影響分析、注汽井與生產井間的連通性分析需要井下動態監測數據。

4 應用前景

4.1 水平井汽驅注汽井高溫分布式光纖測溫技術

采用分布式光纖測溫技術實現0.25m的間隔，溫度370℃以上的光纖測試，實現汽驅觀察井全井筒及水平吸汽段的溫度場監測，配套注汽井井溫解釋軟件，分析水平段吸汽情況，分析各部位汽竄發生規律，為水平井汽驅工業化推廣提供依據。

4.2 分布式光纖測溫及F-P（或Brag光纖）測壓的連續鎧裝光纜測試裝置

采用分布式光纖測溫技術實現0.5m的間隔，溫度380℃以上的光纖測試，實現熱采井，從注汽、燜井、到生產的全過程溫度剖面監測，尤其是針對水平井全井段的監測，對提高水平井注汽熱效率、水平段的動用程度具有重要的開發意義。對稠油熱采新工藝的實施及推廣具有重要的意義。