井下温度测试
光纤传感技术在井下环境监测中的应用研究
光纤传感技术在井下环境监测中的应用研究一、引言井下环境监测是矿山安全生产的重要环节。
为了保证矿工的生命安全和减少事故发生的可能性，需要对井下环境进行可靠、长期、实时的监测和预警。
而目前广泛应用的传感器存在易损坏、工作不稳定等问题，因此需要更稳定可靠的技术来进行井下环境监测。
光纤传感技术由于其高灵敏度、低损耗、广域带、大动态范围等特点，在井下环境监测中具有很大的应用潜力。
二、光纤传感技术的原理光纤传感技术是利用光纤中传播光的特点进行测量和监测的一种技术。
光纤传感技术的测量原理与常规传感器有所不同，其基本原理是将待测物理量转换为影响由光纤传递的光信号强度或相位等，通过测量这些信号的变化来获得待测物理量的信息。
光纤传感技术主要分为两类：基于光纤弯曲的力传感和基于光纤光学特性的传感。
其中，基于光纤光学特性的传感技术又可分为基于光纤布拉格光栅的传感和基于光纤干涉的传感。
三、光纤传感技术在井下环境监测中的应用1.温度传感在矿山工作时，会遇到高温环境，短时间内无法适应极易引起中暑等疾病。
因此，井下环境的温度监测非常关键，但常规传感器容易受到辐射和电磁干扰等影响，导致精度下降。
光纤传感技术在井下温度监测中具有很大的优势。
通过基于光纤布拉格光栅的传感和基于热光效应的干涉传感技术，可以实现对井下温度的高精度测量。
2.应力/变形传感在井下作业过程中，可能会遇到地震、岩层移动等地质灾害，导致采煤空间的应力变化。
应力/变形传感技术可以实时监测井下的应力和变形状态，并可以为矿山安全生产提供有效保障。
光纤传感技术可以通过光纤弯曲力传感和基于光纤布拉格光栅的传感等技术实现对井下应力/变形的精确测量。
3.瓦斯浓度传感矿井中的瓦斯浓度是发生爆炸的主要原因之一，因此对矿井瓦斯浓度的精准监测和预警非常重要。
常用的瓦斯浓度传感器易受到湿度、灰尘等环境影响，同时也存在精度不高、易损坏等问题。
而基于光纤吸收光谱技术的瓦斯浓度传感技术可以实现对井下瓦斯浓度的低成本、高精度监测。
第五章稳定试井
地层测试及动态监测是评价储层特征的重要手段， 是油气田生产管理的基础。作为采油工程技术人员， 很有必要了解地层测试及动态监测的仪器、方法以及 各种手段的适用条件和能够解决的问题，以便正确地 进行测试设计和使用测试成果；作为采油工程技术人 员也有必要了解各种地层测试方法以便选择合适的测 试作业。
图 (5—1)直线型指示曲线I可用以下线性方程表示
q Jp p4、指Βιβλιοθήκη 式产能方程及其确定 1）指数式产能方程
q C( pR pwf )n
图5—1油井指示曲线类型
2）系数C、n的确定——如图5-2
n
log
qi qj
/ log ( pR pwf )i ( pR pwf ) j
C qi /( pR pwf )i
不稳定试井 稳定试井。 DST测试——主要应用于探井测试。
1．试井设计的原则 试井设计是有效地进行试井的必要程序。其原则是： ①以最经济的方式取得最完善的试井测试数据。通过设
计确定的试井方式、试井时间和选择合适的测试设备 及仪器来保证。仪器的选用原则参看本章第一节，设 备的设计及选用参看本章第四节。 ②采集尽可能多而有效的数据，减少试井作业的盲目性。 ③提供实际可行的测试方法及工艺技术。
压力变化：lh内波动不超过0．05MPa（对生产并可控制 在0．0l MPa以内）；产量变化：lh内波动不超过 3％。
（2）稳定试井产量要求
①一般试井的最小流量和最大流量控制在不大于井口最大 关井压力的 95％和不小于 75％。对于气井，试井前 如有井底积液，则应在较大的生产压差下，喷净井底 积液。对于气水同产井，最小产气量不能低于气带水 所需的最小气量。对于凝析气井，更要控制生产压差， 尽可能避免在地层或井底凝析出液烃。
石油工程技术 井下作业 试气工艺简介
试气工艺简介气井的产能是气藏工程分析中的重要参数，当气田(或气藏)投入开发时，就需要对气田(或气藏)的产能进行了解，而对气田(或气藏)产能的了解是通过气井来完成的，因此测试和分析气井的产能具有重要的意义。
气井的产能是通过现场测试并依据一定的分析理论而获得的，前一过程称为气井的稳定试井，后一过程称为气井的稳定试井分析。
试气的过程就是稳定试井的过程，只是试气是在气井投产以前进行，是完井的最后一道工序。
试井包括回压试井、等时试井、修正等时试井和一点法试井等，其中最常用的是回压试井。
稳定试井是改变若干次气井的工作制度，测量在各个不同工作制度下的稳定产量及与之相对应的井底压力，依据相应的稳定试井分析理论，从而确定测试井(或测试层)的产能方程和无阻流量。
气井试气的最大特点是由于地面尚未建设集输管线，为节约资源，测试时间一般都比较短。
通常采取测试一个回压下的产量，也就是一般所称的“一点法试井”。
试气过程与试油过程相似，但也有区别。
1试气的地面测试流程1.1常压气井测试流程常压气井测试流程是用得最多的一种测试流程。
它主要由采气井口、放喷管线、气水分离器、临界速度流量计和放喷出口的燃烧筒组成。
这种测试流程适用于不产水或产少量凝析水的气井。
因为临界速度流量计测试要求必须是干气，不能含有水，因此，要安装旋风分离器进行脱水后，才能进行测试。
1.2气水井测试流程若测试的是气水井，则要应用气水井测试流程。
本流程基本同第一种，主要区别在于测试流程中要加重力式分离器。
流程如图1所示。
目前有4MPa、10MPa两种类型。
井口降压要大一些，分离后的天然气用临界速度流量计测试，水用计量罐计量。
1.3高压气井的测试流程高压或超高压气井的测试中井口压力降低较多，大压差会造成管线和分离器结冰，冻坏设备，冻结管线。
解决的方法：一是采用一套降压保温装置；二是为了使降压不致太大，采用一种“三级降压保温装置”。
通过热水或蒸汽在管线上的热交换，防止测试管线水化物凝结。
石油井下压力测试系统的研究与设计
可靠的取得射孔压裂数据 ，且能保持数据长时间不丢失，可 以顺利回收被测信息 。
１ 系 统 的 主 要 技 术 指 标 、
２ ０． ８ Ｓ ｓ Ｗ ｏ ｌ ０１ ０ ｅｎ ｏｒ ｒ ｄ
Ｓｉ ｎ ｔ ｏｃ ｓ ＆ ｂｙ ｔ ｍ ｇ ａ Ｐｒ ｅｓ — ｓｅ
与 系 统
工作环境温度范围 最 高承受压力值
施工过程的压力数据 ，为高质量的打开油气层 ，进一步研究射孔工艺机理提供理论依据 。 关键词 ：射孔 ；压力 ；变频采样 ；低功耗
中图分类号 ：Ｔ ２６ ３ Ｐ １＋．
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：１０－ ８Ｘ２ １） － ０ ｔ ０ ６ ８３ （ ０ ０３一 ３ ０ ００ ８
石 油井下压 力测试 系统 的
胁究与设计
摘要 ： 针对常规井下射孔压 力测试 系统体积大 、 功耗 高 、 不耐高温等问题 ， 研制了一种井下射孔压力数据
采集与存储测试系统 ，用于深井及作业周期长 、高温 、高压 、高； 击等恶劣环境 。从 实际应用需求 出发 ， 中
给出 了系统总体设计方案及其实现原理和测试系统的技术指标 ， 重点介 绍了低 功耗以及变 频采样 的实现原 理 。经过大庆油田测井现场实验 ，结果表明 ，该存储测试 系统 能够精确 的记 录下井 、射孔和压 裂恢 复整个
态 及 系 统 触 发判 断低 功 耗 状 态 。 然 后 ，将 测 试 系 统连 接 在 射 孑 枪 前 端 ， 随 射孔 枪 一 起 下 Ｌ
井 下 测 试 系 统 由两 部 分 组 成 ，一 部 分 为 井 下 部 分 ， 有传
井 ，通过单片机控制 电路 的启动 ，当射孑 枪下井到达一定深 Ｌ 度 ，静压值大于启动低速数据采集控制值 时，Ｃ Ｌ 数据采 ＰＤ
2.陀螺测井
陀螺测井一、学习目标1、了解陀螺测井原理，陀螺仪的结构。
2、能进行一般情况下测井的施工和资料的验收。
3、能排除施工过程中出现的故障。
二、准备工作1、井场要求：通向井场的道路良好，井场平整，具有适合摆放测井车辆的位置及空间，作业区域内无妨碍作业的障碍物。
2、井口装置要求：井口装置齐全、合格，阀门开关应开关灵活。
3、井下技术状况具备：1)、该井数据应齐全、准确，基本数据应提供：井名、井位、测量井段、套管尺寸，技术要求等。
2)、测前油管应全部起出，套管结构数据齐全准确，管柱无变形错断，井下无落物。
3)、井内套管柱如有结蜡、死油等，测井前应采取清蜡、热洗等洗井措施，以确保井壁清洁，防止测量时遇阻。
4)、应保证测量井段下至少有5米的口袋。
4、测井准备：1)、用户应在施工前，将数据齐全的测井通知单交到测井施工单位，通知单中应注明井内特殊情况。
2）、测井单位根据通知单的内容，落实井号及井况，设计施工方案。
3)、按照测井项目的设计要求准备好下井仪器，并对地面仪器和下井仪器进行检查，确保仪器达到测井施工技术要求。
4)、准备好测井工具、辅助设备和消耗材料；并检查电缆的状况。
三、测井施工过程1、井场布置和井口安装1)、安装天滑轮时应保证在施工过程中天滑轮始终对准测量井口，以保证电缆垂直出入井口。
2)、测井车摆放应保证绞车滚筒应正对井口，绞车尾端到井口距离应大于15米。
如果测量3500米以上的深井时距离要求在30-40米。
3)、天滑轮上部距吊钩应不小于0.5米，下部距井口应不小于6米，以方便仪器出入井口。
4)、地滑轮牢固固定在井口法兰盘上，固定用的钢丝绳或链条承受拉力要符合要求，并定期检验。
5)、打开仪器箱取下各段前部的保护套及尾端的保护堵头，检查O型密封圈，并擦少量密封硅脂或锂基黄油。
6）、每个尾部的管内有一个定位销，它与另一段仪器前端的缺口部分对正后，上紧丝扣，把整支仪器依次按编号组合装配好，并与电缆头连接。
7)、将仪器竖直斜靠于一稳定物体上，并确保仪器稳定无晃动。
水平井产液剖面测井方法与工艺
1、选择最安全的美国连续油管输送测井
自喷水平井测井
用∮ 1.5英寸连续 油管内穿∮5.6mm 电缆，设计带涡流 喷孔的（油管与仪 器）电缆配接头， 靠连续油管柔性弹 力和液氮喷射力过 油管/套管输送测 井仪器进入水平井 底，电动张收滚轮 扶正器和笼式集流 伞，用不同测速， 上提仪器测井。
机抽水平井测井
滚轮扶正器
4、SONDEX公司的八参数组合生产测井资料处理与解释
地面采集部分
持气率与管子直径的响应曲线
FDR刻度图版
持水率仪器响应曲线
应用实例
结束语
我国测井行业通过近几年的技术引进、消化、攻关与 生产实践，水平井（大斜度井）生产测井技术有了长足 的发展与进步，水平井测井也取得了较好的生产应用效 果，但在该领域还面临很多技术难题，如何进一步提高 水平井动态监测工艺水平、发展水平井测井手段、研究 水平井测井资料解释方法，以提高水平井测井施工成功 率和资料解释精度，更好地满足油气田水平井动态监测 的需要，是今后一个时期内水平井生产测井的主要发展 方向。
液力输送水平井注硼中子寿命测井解释成果图示4井下爬行器输送方式参数测量范围精度分辨率温度012505001压力0mpa40mpa05fs001mpa流量0m3d140m3d202m3d磁定位变化大于2v耐温125耐压40mpa测量仪器及主要技术指标第三部分江汉大宇公司水平井测井技术第三部分江汉大宇公司水平井测井技术1选择最安全的美国连续油管输送测井用15英寸连续油管内穿56mm电缆设计带涡流喷孔的油管与仪器电缆配接头靠连续油管柔性弹力和液氮喷射力过油管套管输送测井仪器进入水平井底电动张收滚轮扶正器和笼式集流伞用不同测速上提仪器测井
用∮ 5/8英寸连续 油管内穿∮5.6mm 电缆，设计带涡流 喷孔的（油管与仪 器）电缆配接头， 靠连续油管柔性弹 力和液氮喷射力经 偏心井口，过环空 输送测井仪器进入 水平井底，电动张 收滚轮扶正器和笼 式集流伞，用不同 测速，上提仪器测 井。
注水井分层测试方法四资料.
目录
（一）投球测试 （二）井下流量计测试 （三）吸水剖面测试
二、注水井分层测试的方法
水井分层测试
水井分层测试是采用测试仪器定期测量注水井 各注水层段在不同压力下的吸水量。
分层测试的目的
了解注水层段的吸水能力，鉴定分层配水方案 的准确性，检查封隔器是否密封，配水器工作是否 正常等。
3、通过拉点测试，能够查找井下工具的具体漏 失位置
(三)吸水剖面测试 采
注水井吸水剖面测试工艺是指注水井在一 定注入压力条件下测定沿井筒各射开层段的吸 水量，它反映了地层吸水能力在纵向上的差异， 一般用相对吸水量表示 。
常用的吸水剖面测试方法：放射性同位素 载体法和井温法。
1、放射性同位素载体法 采
球
（2)测试成果表
采
(二)井下流量计测试 采
• 井下流量计是完成注水井分层测试的 另一种重要仪器，目前在现场应用较多 的是存储式电磁流量计和超声波流量计
•
电磁流量计测试，是利用电磁感应的
原理测量管道中导电液体流量的仪器。超声
波流量计，是采用超声波来测量流体的流速，
再换算出流量。
(1)流量计的分层测试方法 采
放射性同位素载体法是将吸附有放射 性同位素离子的固相载体加入水中，调配 成具有一定浓度的活化悬浮液。在正常注 水条件下将悬浮液注入井内后，利用放射 性仪器在井筒内沿吸水剖面测量放射性强 度。对施工前后两次放射性测井曲线进行 对比，放射性曲线所增加的异常值就反映 了对应层的吸水能力。
放射性同位素测井曲线
55
48
40
31
三层 50
40
32
30
25
流量计测试、投球测试工艺的特点
石油开发 井下作业 吸水剖面测试操作规程
吸水剖面测试操作规程1主题内容与适用范围本规程规定了吸水剖面测试操作步骤和要求。
本规程适用于注水井吸水剖面测试。
2引用标准《放射性物质安全管理规定》《油（气）田非密封型放射源测井放射卫生防护标准》《油（气）田测井用密封型放射源放射卫生防护标准》《石油放射性测井辐射防护安全规程》SY/T5465-2005同位素（释放深度参考标准）3程序内容3.1出车前的准备3.1.1队长（技术干部）对本班工作提出针对性的安全、质量、环保施工要求。
3.1.2班长到调度室领取吸水剖面测试通知单、吸水剖面测试作业票、油田常规作业票、QHSE作业计划书、施工设计、组合测井曲线图及相关记录表。
3.1.3班长组织召开班前安全讲话，开展经验分享活动，按照本井设计进行技术交底和应急措施、操作规程的学习，进行岗位分工和风险提示。
3.1.4班组成员劳保护具上岗，各种证件齐全有效，对各自岗位的风险进行识别并提出预防措施。
3.1.5填写班组QHSE综合记录、施工设计交底记录，各岗位签字确认。
3.1.6到仪表班领取吸水剖面仪器：磁定位、伽玛仪、温度压力计、流量计、扶正器、释放器、加重杆等，准备笔记本计算机。
3.1.7到资料解释组收集该井上次测试有关的情况，包括测试下深、遇阻遇卡记录、投捞记录等，并根据井口压力计算好加重杆长度。
3.1.8检查装载吸水剖面测试井口防喷装置（防喷管、防掉器、井口连接短节等），天、地滑轮、回流管线、手压泵及管线，管钳、扳手等现场工具。
3.1.9司机按车辆巡回检查制度进行车辆检查完好，证件齐全。
3.1.10班长核查设施完整，测试仪器工作正常。
3.2施工过程3.2.1测试前的准备3.2.1.1到采油厂油藏室办理油田常规作业票。
3.2.1.2到采油厂工区签字确认油田常规作业票。
3.2.1.3确认施工现场达到施工要求，检查井口设施完好并与巡检工办理交接井手续。
3.2.1.4各岗位进行巡回检查，劳保护具上岗，严禁烟、火、手机带入井场，确认无误后，填写QHSE检查表和吸水剖面测试作业票、油田常规作业票。
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注入井中，由于注入水通常低于地层 温度，井筒温度也就比相应地层温度低。
三、井温资料的现场应用
1、定性地确定注入剖面
油田开发动态监测技术（2007.9）
2、确定产出层位
油田开发动态监测技术（2007.9）
3、检查套漏、窜槽情况
电阻与温度的函数关系测量井筒温度温 度上升，电阻增加。
井下温度传感器多是采用铂电阻，铂电阻 具有很好的精度，稳定性和较宽的测量范围。
常用的铂电阻有Pt1000（R0=1000Ω）、 Pt100（R0=100Ω）两种。
油田开发动态监测技术（2007.9）
在0℃到630℃范围内， 工业用铂电阻电阻值与温度的变化关系为
4、评价压裂效果
油田开发动态监测技术（2007.9）
油田开发动态监测技术（2007.9）
现场测试实例：广7—10井压裂后井下温度剖面曲线
短套管 接箍曲线
温度曲线
油田开发动态监测技术（2007.9）
岩石和流体的热学性质
地层温度主要来自地球内部的热能。是一个稳定的温度场。 在常温层以下，地壳的温度随深度的增加而增加。
地温梯度 ——在常温层以下，深度每增加100m时温度的变化量。
3℃ /100m左右
油田开发动态监测技术（2007.9）
1、电阻式温度仪
电阻式温度仪主要利用金属丝的
油气井测试技术
江汉油田分公司采油工艺研究院
油田开发动态监测技术（2007.9）
第四讲 温度测试技术
一、温度测量原理 电阻式温度仪 热电偶温度仪
二、井筒内的温度分布 三、井温资料的现场应用
油田开发动态监测技术（2007.9）
一、井温测试原理
井温测试又称热测井，油田勘探开发过程中， 油层温度和井内流体温度的变化是非常重要的参 数和信息。通过测量井下某一深度的井温或沿井 径温度剖面，可确定油层温度、井内流体流动状 态、产气、产液口位置，检查管柱泄漏、窜槽、 评价酸化、压裂效果等等。
油田开发动态监测技术（2007.9）
3、检查套漏、窜槽情况
油田开发动态监测技术（2007.9）
3、检查套漏、窜槽情况
油田开发动态监测技术（2007.9）
3、检查套漏、窜槽情况
油田开发动态监测技术（2007.9）
3、检查套漏、窜槽情况Fra bibliotek油田开发动态监测技术（2007.9）
4、评价压裂效果
油田开发动态监测技术（2007.9）
Rt=R0〔1+α(T-T0)〕
式中： Rt——温度为T时的电阻值， R0——温度为0℃时的电阻值，
α为电阻温度系数
T0、T分别为0℃和被测介质温度
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V R V Rt V Rr Rt
V0
R R Rr Rt 2 Rr Rt
电桥测温原理
式中V为电桥供电电压,Rt为铂测温电阻,R、Rr为 固定电阻，V0与Rt的变化成比例
2、热电偶温度仪
油田开发动态监测技术（2007.9）
热电偶由两种不同的金属丝在A、B两端形成一个 回路，两接点的温度不同，在回路中将产生随温度而 变化的电流，由此测量温度的变化。
热电偶可用于注蒸气和高温井中测量。
二、井筒内的温度分布
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当流体被注入或从井内产出时，井筒 温度会偏离地层温度。