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半永置光纖在海上油氣田的應用意義
2024-12-05 09:20:00 來源:能源科技
姚東江?葛?楠
日前,中油測井C2285作業隊經過5天奮戰,成功在渤海南部海域完成了半永置光纖布設和水平井吸水剖面測井任務,這也是該項技術在該海域的首次應用。在海洋之下,入井光纖全段皆可實現信號監測,好比“千眼觀測通路”,可對井下聲波、壓力、溫度等信號進行全過程檢測,經數據處理系統即可獲得儲層流體動態剖面,為制定油藏動態監測及階段性工藝措施提供了全過程的海量數據支持。
為什么要進行半永置光纖測井
光纖傳感技術是伴隨光纖通信技術的發展而迅速發展起來的新型傳感技術。近年來,光纖傳感系統在油氣開發領域已逐步進入實用化階段,成為替代傳統傳感器的重要技術。半永置光纖測井,是將光纖布設在油管外側,依序連接下入數千米以下的井筒內,可對油氣井全井筒信息進行實時監測。從事多年現場施工的測井技術專家熊偉表示:“光纖不僅是信號傳遞的載體,也是傳感系統中的敏感單元,具有空間分辨率高、溫度感應精度高、振動靈敏度高、耐高溫、抗電磁干擾等優點。”
相較于布設在套管外側的永置式光纖,半永置光纖還有著可隨油管起出、可檢查更換的優點。在本次光纖測井作業中,同時采用了分布式光纖溫度傳感(DTS)和分布式光纖振動傳感(DAS)兩種技術進行監測,成功實現了在海上平臺井下復雜管柱下的光纜穿越,完成了兩類數據一次采集成功,達到了全井段全工作制度下的全時段連續監測的目的。
工程師丁浩在電腦前讀取分析井下數據參數
被解決的難點和問題
半永置光纖需要布設在油管外側,每一根油管下放后,都需要使用專用卡扣將光纖電纜與油管進行固定。固定的力度頗有研究,力度過大,會導致光纜內部受力變形;力度過小,又會導致固定不牢靠,甚至與套管內壁產生不必要的摩擦,導致信號失真。下鉆過程中,二級工程師魏獻華一邊檢查每個卡扣的固定情況一邊向鉆工講解:“本井井筒最大井斜89.57°,井下裸眼段又應用了篩管實施作業,油管在進入水平段后,摩擦傷害成為必須注意和預防的問題。”下鉆過程中,作業隊員嚴格控制下鉆速度,實時監控儀表張力變化,綜合判斷摩阻影響,最終完成光纖的安全下放。
由于光纜鋪設在油管外側,其光纖的總長度由井筒深度決定,不同長度的光纖對于信號參數設置都有較大差異。本次施工中,就曾出現了信號衰減和噪聲過大問題。針對存在的問題,作業隊員結合本井井深相對較淺的特點,對短纜光纖實施了數學因子重新計算,合理演算出信號加因子和乘因子寬窄域,并對激光發射功率、信號接收增益進行了系統調整,保障了光纖信號的高能高質量。
隊員們乘船開赴平臺進行作業
合力形成的“光”明智慧
為確保施工安全和施工質量,中油測井充分發揮一體化合力,整合工藝技術、儀器設備和人力資源,所屬天津分公司、華北分公司聯合成立專項技術團隊。針對篩管完井生產模式、多段制井身結構、水平井注入等特點,技術團隊制訂了“一段一策”的施工方案,確定了光纖選型和布設方式,針對不同深度、不同層序的資料采集重點分別制定相應措施,順利完成了光纖數據采集地面配接、工具材料配備和模擬測試。
技術團隊結合現場實際優化方案,全過程關注井下資料動態變化,對產能層的不同注水狀態進行不間斷監測,對不同地層、不同井段的溫度與聲波的變化進行了70小時的連續測量,為后續調整不同層段的注水壓強和注水量、合理補充地層壓力、提升驅油能力提供了參考依據。在未來一個階段內,布設在油管外側的光纖將持續提供穩定的信號通路,利用光纖傳感器和讀取儀器持續采集和傳輸來自井筒內的各類信息,為提升海上油氣田開采動態監測能力、建設海上智慧油氣田提供技術保障。
技術專家魏獻華在現場檢查光纖固定情況
據了解,永置式、半永置式井下監測技術已在國外眾多油氣井中得到了廣泛應用。在國內,其應用也是方興未艾。該技術的最大特點在于,運用永久、半永久置于井下的一系列監測元件,實時獲取大量數據,為提高油氣田的科學化管理水平,實現產量的最優化和效益的最大化,提供強有力的數據支撐。當前,隨著該技術的不斷發展,一大批高靈敏、長壽命、耐高溫、抗腐蝕的井下工藝技術正逐步走進油田,推動油氣井朝著“智能井”的方向發展,具有廣闊的應用前景。