Мониторинг распределенного давления

Назначение, основные цели и задачи

Геофизические исследования нефтяных и газовых скважин необходимы для определения дебита скважины, технического состояния колонны, профиля притока, гидродинамических параметров пластов. Геофизические исследования с помощью точечных датчиков температуры и давления связаны с рядом недостатков:

• не дают полноценной информации для оценки состояния скважины;
• требуют дополнительных затрат (необходимость выезда бригады для выполнения различных операций, в т.ч. погружения кабеля и его перемещения по стволу скважины, обработки данных и т.д.);
• достаточно большие затраты на ТОиР скважин;
• зачастую использование электрических точечных датчиков требует остановки добычи и т.д.

Значительное истощение большинства нефтегазовых месторождений (75% газовых месторождений России находится в режиме падающей добычи) требует от добывающих организаций проведения поисково-разведочных работ, изменения технологий добычи. На сегодня объем знаний не достаточен для получения верных прогнозов по дебитоотдаче. Геофизические исследования предполагают «сканирование» скважины точечными средствами измерения, что влечет за собой недостоверность полученных данных. К недостаткам существующих средств измерения можно отнести невозможность фиксации распределение основных параметров скважины (температура, давления, деформации, шумы и т.д.) в реальном режиме времени, а также необходимость электропитания, влияние на результаты измерений внешних электромагнитных полей. Основная задача добывающих компаний для повышения дебитоотдачи - в реальном режиме времени иметь информацию о происходящих процессах в скважинах и месторождениях. Для этого измеряется температура (термометрия), давление (барометрия), вибрации и акустические сигналы (шумометрия), анализируя которые принимаются решения о режимах добычи.

Волоконно-оптическая система измерения давления и температуры (ВОС ИДТ) - система измерения гидростатического давления и температуры в реальном режиме времени на всеем протяжении волоконно-оптического кабеля, расположенного в скважине. Аналогов подобной системы не существует.

Описание

Суть разработанного нами научно-технического решения заключается в том, что анализатор, использующий в своей конструкции излучатели на двух оптических длинах волн, предназначенных для измерения Бриллюэновского сдвига частоты (по которым потом определяются распределения температуры и давления), доукомплектовывается еще двумя оптическими излучателями на других длинах волн. Таким образом, задача измерения статического давления сводится к измерению нескольких параметров и математическому вычислению статического давления вдоль специального оптического волокна. Одновременно анализатор измеряет бриллюэновский сдвиг частоты, по которому определяется температура и продольная деформация. В настоящее время система позволяет производить измерения в температурном диапазоне до +100 ^оС и давления до 80 МПа.

Состав

ВОС ИДТ состоит из следующих основных компонент:

• Анализатор физических величин на основе анализа спектра вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ) и измерения изменения параметров оптического волокна (ОВ) при воздействии давления и температуры;
• Распределенный сенсор давления и температуры на основе специального ОВ;
• Программное обеспечение, позволяющее анализировать и интерпретировать измерения частотных характеристик спектра ВРМБ и параметров ОВ в распределения температуры и давления.

Области применения

• Постоянный мониторинг или периодические геофизические исследования наземных и морских нефтяных и газовых скважин, подземных газовых хранилищ;
• Объекты промышленности отраслей с оборудованием, использующим среду под давлением (контроль технологических трубопроводов, сосудов, теплообменных аппаратов, камер нейтрализации, магистралей газов и жидкостей);
• Круглосуточный мониторинг технологических процессов при органическом синтезе, производстве, переработке или хранении горючих газов, взрывоопасных веществ или агрессивных сред, оборудования аммиачных холодильных установок.