光纖傳感器在測井上的研究分析

一、前言

　　光纖傳感技術是20世紀70年代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，國外一些發達國家對光纖傳感技術的應用研究已取得豐碩成果，不少光纖傳感系統已實用化，成為替代傳統傳感器的商品。

　　在油田的開發過程中，人們需要知道在產液或注水過程中有關井內流體的持性與狀態的詳細資料，這就要用到石油測井，其可靠性和準確性是至關重要的，而傳統的電子基傳感器無法在井下惡劣的環境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖傳感器可以克服這些困難，其對電磁干擾不敏感而且能承受極端條件，包括高溫、高壓（幾十兆帕以上）以及強烈的沖擊與振動，可以高精度地測量井筒和井場環境參數，同時，光纖傳感器具有分布式測量能力，可以測量被測量的空間分布，給出剖面信息。而且，光纖傳感器橫截面積小，外形短，在井筒中占據空間極小。

　　光纖傳感器在地球物理測井領域取得了長足的進步，全世界各大石油生產公司、測井服務公司以及各種光纖傳感器研發機構和企業都參加了研究、開發過程。為了開拓光纖傳感器的應用領域，本文綜述了光纖傳感器在地球物理測井領域的研究與進展，希望其研究能夠對進一步提高石油開發的水平作出貢獻。

二、光纖傳感器在測井上的研究進展

　　1、儲層參數監測

　　(1) 壓力監測

　　由于開發方案的需要，對油藏壓力的管理需要特別謹慎，這樣做的目的是減少因在低于泡點壓力的狀態下開采所造成的原油損失，減少在注氣過程中因油藏超壓將原油擠入含水層所造成的原油損失。傳統的井下壓力監測采用的傳感器主要有應變壓力計和石英晶體壓力計，應變式壓力計受溫度影響和滯后影響，而石英壓力計會受到溫度和壓力急劇變化的影響。在壓力監測時，這些傳感器還涉及安裝困難、長期穩定性差等問題。井下光纖傳感器沒有井下電子線路、易于安裝、體積小、抗干擾能力強等優點，而這些正是井下監測所必需的。

　　美國CiDRA公司的在光纖壓力監測研究方面處于前沿，他們的科研人員發現了布喇格光纖光柵傳感器對壓力的線性響應。已開發的傳感器能夠工作到175 oC，200 oC和稍高溫度的產品正在開發，250 oC是研發的下一個目標。不同溫度和壓力下的壓力測量誤差，在測試范圍（0MPa ~34.5MPa） 內，均小于±6.89kPa，相當于電子測量系統的最好的水平。目前，CIDRA公司的光纖壓力傳感器的指標為：測程0~103MPa，過壓極限129MPa，準確度±41.3kPa，分辨率2.06kPa，長期穩定性±34.5kPa/yr（連續保持150oC），工作溫度范圍25 oC ~175 oC。1999年該公司在加利福尼亞的Baker油田進行了壓力監測系統的試驗，結果表明該系統具有非常高的精度，目前已經交付商業銷售。2001年該公司的壓力傳感器在英國BP公司的幾口井下安裝，監測應力變化，結果表明其具有足夠的可靠性。

　　美國斯倫貝謝油田服務公司Doll研究中心的Tsutomu Yamate等人對用布喇格光纖光柵傳感器實行井下監測進行了長期的研究，他們研制成一種對溫度不敏感的側孔布喇格光纖光柵傳感器，最高工作溫度為300 oC，最高測量壓力82MPa，在最高測量壓力下，對溫度的靈敏度極小，可以適用于井下的壓力監測 。