一种水平井下温度与压力同步测试光纤传感方法.pdf

本发明涉及一种水平井下温度与压力同步测试光纤传感方法；属稠油热力开采，水平井段剖面温度与压力同步测试领域。它是用光缆专用设备将测试光纤下入带有密封器的水平井内油层射孔段中，进行温度与压力测试。该方法在测试过程中不受方向和角度限制，温度与压力平衡不受影响测试精度和传输效果不受井眼影响，并能实现水平井段温度与压力同时鉴测，另外，所使用的光纤及其装置具有传输容量大，速度快，抗电磁和地磁干扰性强，测试参数能在地面进行直读和存储。

1.   一种水平井下温度与压力同步测试光纤传感方法，其特征在于：该测试方法是用光缆专用设备(9)将高温高压测试光纤(11)下入到带有高温高压测试井口密封器(10)水平井内油层射孔井段(12)中，进行温度、压力测试。

2.   一种实施权利要求1方法的装置，其特征在于：所述的高温高压测试光纤(11)是由外壳层(2)内的纤芯(4)组成；所述的外壳层是用1cr18ni9ti，不锈钢材料制成的空芯圆管，圆管内的纤芯(4)为一根具有一定长度，采用锗、硼、二氧化硅材质制作而成的细线，在等段细线横截面上布有互相平行的紫外光栅(6)，外壳层(2)与纤芯(4)之间环形室间装有聚烯氩氨材质制成的聚烯氩氨屏蔽层(3)。

3.   根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述的测试光纤(11)耐温400℃，耐压20MPa，测量温度范围：60-350℃，压力测量范围：0.5MPa-20MPa。

一种水平井下温度与压力同步测试光纤传感方法
技术领域：
本发明涉及一种水平井下温度与压力同步测试光纤传感方法；属稠油热力开采时，水平井段剖面温度与压力同步领域。
背景技术：
目前，国内外石油开采技术领域的井下测试主要采用机械传感井下记录方式，依靠重力下井和垂直移动记录测试办法，由于上述装置在测试时只适于油井垂直角度小于10度以内的油井，另外电子传感地面记录仪虽能在大角度的井内测试，但该类仪器工作温度只适于260℃以内油井，随着油田的发展，一些大斜度及水平井的出现由于受井深限制，采用上述方法进行测试已不能满足实际需要。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述缺点，而提供的一种水平井下温度与压力同步测试光纤传感方法，该方法使用测试光缆在水平井内测试时不受方向和角度限制，能在井内温度450℃，压力20MPa任何角度情况下同时进行温度与压力测试，且传输效果不受外界影响，测量精度高。
本发明技术方案：
为实现上述目的提出的任务，为此本发明采用了由光缆专用设备将高温高压测试光纤下入到带有高温高压测试井口密封器水平井内的油层射孔井段中，然后进行温度压力测试的一种方法。
所述的高温高压测试光纤是由外壳层内的纤芯组成，所述的外壳层用1cr18ni9ti，不锈钢材料制成的空芯圆管，圆管内的纤芯为一根具有一定长度，采用锗、硼、二氧化硅材质制作而成的细线，在等段细线横截面上布有互相平行的紫外光栅，外壳层与纤芯之间环形室间装有聚烯氩氨材质制成的屏蔽层；
所述的测试光纤耐温400℃，耐压20MPa，测量温度：60-350℃范围，压力测量范围：0.5MPa-20MPa。
本发明的工作原理：
工作时用光缆专用设备将高温高压测试光纤下入到带有测试井口密封器水平井的油层射孔段位置，由于测试光纤采用光纤结构与材料性质决定了光纤光时域反射(OTDR)，以及光纤的后向喇曼散射温度效应，这样当高速光源的光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播，因光纤内壁类似镜面，故光脉冲传播中的每一点都会产生反射，反射之中有一小部份的反射光其方向正好与入射光方向相反，这种后向反射光的强度与光线中的的射点温度压力存有一定关系，反射点的温度与压力越高则反射光强度越大，也就是说向反射光的强度(信息光源)可以反映出反射点的温度与压力大小，根据这种现象，将缠有光敏材料的光纤，用微激光将设计的测试频率和测压波长刻入光栅并注入纤芯，使每组光栅均有固定的频率和波长，当温度变化时测温光栅频率随着温度的变化成正比随之成线性变化，当压力变化时测压光栅波长随着压力的变化成反比随之成线性变化，利用这种原理，若能测出反射光的强度便可计算出反射点的温度与压力值，因此在测量时，通过地面光电信号处理器(地面解调仪)发出宽带激光，同时检测每组光栅频率和波长变化，并将信息输入解调系统中经光谱分析、滤波、耦合、数模转换、光电转换即可准确显示和储存各组光栅监测的井下温度、压力变化曲线参数值。
本发明与现有技术相比具有显著特点：
由于本发明方法中采用的测试光纤纤芯选用锗、硼等材质，并利用缠绕式紫外光栅以及聚烯氩氨屏蔽层制作而成，这样在进行水平测试时，不受井内方向和角度限制，其精度与传输效果能不受影响，因此在用于水平井下温度与压力同步测试时还可实现全井段同时监测水平井段温度与压力变化，测试过程中无须在测量区域来回移动，从而可保证井内温度与压力平衡状态不受影响，成功的实现井下监测。另外由于本光纤还具有传输容量大，速度快，抗电磁干扰能力特点，还可实现井下监测地面直读，自动存储记录。
附图说明：
图1是本发明测试光纤结构示意图。
图2是本发明测试工作示意图。
图3是光纤测试传输流程图。
图中由1、地面解调仪，2、外壳层，3、聚烯氩氨屏蔽层，4、纤芯，5、光电信号处理器，6、光栅，7、高速光源入口，8、信息光源，9、光缆专用设备，10、高温高压测试井口密封器，11、测试光纤，12、水平井油层射孔井段，13、显示器机组成。
具体实施方式：
本发明由以下实施例给出，下面结合附图予以说明：
在图2中，该测试方法是用光缆专用设备9将高温高压测试光纤11下入到带有高温高压测试井口密封器10的水平井内油层射孔井段12中进行温度、压力测试。
在图1中，测试光纤11是由外壳层2内的纤芯4组成，所述的外壳层是用1cr18ni9ti，不锈钢材料制成的空芯圆管，圆管内的纤芯4为一根具有一定长度，采用锗、硼、二氧化硅材质制作而成的细线，在等段细线横截面上布有互相平行的紫外光栅6，外壳层2与纤芯4之间环形室间装有聚烯氩氨材质制成的聚烯氩氨屏蔽层3。
在图3中，本发明工作时，测试光纤11与光电信号处理器5及地面解调仪1、显示器机13相连接，测量时，当高速光源的光脉冲从高速光源入口7进入纤芯4之中进行测量，反射光所反映出的井内温度与压力信号(即信息光源)被输入到光电信号处理器5之中，然后经过处理进入到地面解调仪1及显示器13中，读取温度与压力测量值。