Presioni i vrimës së poshtme, temperatura dhe të dhënat e tjera të puseve të naftës dhe gazit janë baza e nevojshme për analizën dinamike të zhvillimit të fushës së naftës dhe gazit dhe formulimin e planeve të rregullimit të zhvillimit. Prandaj, nevojiten operacione të shpeshta testimi në procesin e prodhimit të puseve të naftës dhe gazit për të marrë të dhënat përkatëse. Megjithatë, me thellimin e zhvillimit të fushave të naftës dhe gazit të rafinuar, Të dhënat e ndërprera të një pike nuk mund të mbështesin më efektivisht rregullimin në kohë të puseve të naftës dhe gazit. Monitorimi i përhershëm i presionit dhe teknologjia e monitorimit të fibrave optike mund të monitorojnë vazhdimisht puset e naftës dhe gazit për një kohë të gjatë, merrni kthesa në kohë reale të presionit dhe temperaturës së vrimës së poshtme, dhe të udhëzojë puset e naftës dhe gazit për të kryer prodhimin nën diferenca të arsyeshme presioni në kohë reale. Përmes testimit të qëndrueshëm ose të paqëndrueshëm të pusit, rezervat dinamike, përshkueshmëria, faktori i lëkurës, etj. e një pusi të vetëm mund të llogaritet, dhe kontrolli me shumë pika mund të përdoret për të testuar lidhjen e shtresave të prodhimit midis puseve.
Sistemi i përhershëm i monitorimit të presionit të gropës adopton sensorë të avancuar presioni dhe çipa elektronike. Pas më shumë se një dekade aplikimi në vend në fushat e naftës në vende të tilla si Kanadaja, Shtetet e Bashkuara, Iraku, Irani, Rusia, Malajzia, etj., ajo ka demonstruar plotësisht epërsinë e saj në teknologjinë e testimit të puseve të naftës dhe gazit. Në mesin e viteve 1980 dhe fillimin e viteve 1990, 12 njësitë filluan së bashku kërkimin mbi aplikimin e teknologjisë së sensorëve të fibrave optike në monitorimin e përhershëm të rezervuarëve të naftës. Aktualisht, fiber optic monitoring systems such as temperature and pressure measurement systems and distributed temperature measurement systems have matured and are used for monitoring oil well temperature, presioni, shpejtësia e rrjedhjes, etj.
Aktualisht, Operacioni interval i telit të çelikut përdoret kryesisht në Kinë për të matur të dhënat e presionit dhe temperaturës në fund të puseve të naftës dhe gazit, dhe teknologjia e monitorimit të vazhdueshëm përdoret rrallë. Ky artikull do të fokusohet në përmbledhjen e parimeve bazë dhe përshtatshmërisë së metodave të ndryshme të testimit, duke ofruar referencë për zgjedhjen e metodave të testimit për puset e naftës dhe gazit, veçanërisht për metodat kryesore të testimit të puseve të naftës dhe gazit si temperatura e lartë dhe presioni i lartë.
Metoda konvencionale e testimit të intervalit teston puset e naftës dhe gazit në kohë specifike sipas nevojave të prodhimit. Një matës presioni futet në pus duke përdorur tela ose kabllo çeliku për të marrë të dhëna për presionin dhe temperaturën e gropës së poshtme gjatë operacionit të testimit. Pas përfundimit të operacionit, matësi i presionit hiqet nga pusi. Avantazhi i kësaj metode është se kostoja e një operacioni të vetëm testimi është e ulët, por nuk mund të marrë të dhëna për presionin dhe temperaturën e vazhdueshme afatgjatë. Në të njëjtën kohë, matësat e presionit të përdorur janë kryesisht matës të presionit elektronik të gurëve të çmuar ose kuarcit, me një diapazon presioni prej rreth 105 MPa dhe një gamë temperaturash rreth 177 ℃, të cilat nuk mund të plotësojnë më kërkesat e testimit të puseve me temperaturë të lartë dhe presion të lartë.
Aktualisht ekzistojnë tre procese testimi të përdorura zakonisht:
(1) Lloji i ngritjes dhe ruajtjes së telit të çelikut: Së pari, programoni matësin elektronik të presionit dhe lidhni atë me energji elektrike. Përdorni pajisje me tela çeliku për të ulur matësin e presionit në shtresën e synuar. Pas përfundimit të testit, matësi i presionit nxirret nga pusi së bashku me telin e çelikut, dhe të dhënat e presionit dhe temperaturës rishikohen në tokë.
(2) Lloji i ruajtjes së telave të çelikut: Pas programimit të matësit elektronik të presionit dhe lidhjes së tij me energji elektrike, ajo ulet në shtresën e synuar me tela çeliku, lirohet nga matësi i presionit, dhe u ngrit nga teli i çelikut. Në fund të testit, përdorni vegla me tela çeliku për të shpëtuar matësin e presionit dhe rishikoni të dhënat e presionit dhe temperaturës në tokë.
(3) Lloji i ngritjes së kabllove dhe leximit të drejtpërdrejtë: Lidhni matësin elektronik të presionit me një kabllo të vetme, përdorni një çikrik për ta dërguar në shtresën e synuar në fund të pusit, dhe furnizon me energji matësin e presionit nëntokësor në sipërfaqe. Të dhënat e provës transmetohen përsëri në sipërfaqe në kohë reale përmes kabllit, dhe matësi i presionit ngrihet pas përfundimit të testit.
Metoda e testimit të ruajtjes përdor bateri për të fuqizuar matësin e presionit, ndërsa metoda e testimit të leximit të drejtpërdrejtë përdor kabllo për të fuqizuar matësin e presionit nëntokësor. Koha e testimit nuk kufizohet më nga energjia e baterisë, por ka një problem me vulosjen e pusit të provës. Aktualisht, metoda kryesore për operacionet e testimit është përdorimi i metodës së ngritjes dhe ruajtjes së telit të çelikut, i cili konverton presionin dhe temperaturën në thellësinë e shtresës së vajit bazuar në lakoren e gradientit të presionit të pusit të matur gjatë procesit të ngritjes së telit të çelikut.
Operacioni i testimit është një operacion i presionit të pusit, dhe operacioni i testimit të pusit me temperaturë të lartë dhe presion të lartë kërkon nivele të larta presioni për pajisjet e kontrollit të puseve, si parandaluesit e fryrjes dhe tubat e spërkatjes. Për shkak të peshës së madhe të vargut të veglës me tela çeliku, kërkesa të larta vendosen edhe për performancën në tërheqje të telit të çelikut, e cila paraqet një rrezik të lartë për operacionin e testimit.
Sistemi i Përhershëm i Monitorimit të Downhole (PDMS) është një teknologji që vendos një matës elektronik presioni në një mbajtëse matës presioni të lidhur me një tub vaji, dhe e ul në pus së bashku me tubin e naftës. Sensorët me precizion të lartë në matësin e presionit kuptojnë presionin dhe temperaturën nën tokë, dhe sinjalet e përpunuara të presionit dhe temperaturës transmetohen në sipërfaqe përmes kabllove. Sistemi i marrjes së të dhënave sipërfaqësore kontrollon dhe ruan sinjalet nëntokësore të presionit dhe temperaturës të transmetuara në sipërfaqe, dhe regjistrohen të dhënat e presionit dhe temperaturës në kohë reale. PDMS mund të përdorë leximin e drejtpërdrejtë në tokë për të monitoruar rezervuarët e naftës dhe kushtet e puseve në kohë reale, vazhdimisht, dhe afatgjatë, duke lehtësuar kuptimin në kohë të dinamikës së prodhimit të puseve të naftës dhe gazit, optimizimi i sistemeve të punës së puseve të naftës dhe gazit dhe parametrave të ngritjes.
Sistemi përbëhet kryesisht nga dy pjesë: nëntokësore dhe sipërfaqësore. Pjesa e tokës përbëhet nga një pajisje për dalje nga pusi kabllor, një sistem për marrjen e të dhënave, dhe një sistem automatik të furnizimit me energji diellore. Pjesa nëntokësore përbëhet nga një matës elektronik i presionit, një cilindër mbështetës i matësit të presionit, kabllot e blinduara, dhe mbrojtëset e kabllove.
Sistemi i marrjes së të dhënave tokësore përdoret për të furnizuar me energji matësin e presionit nëntokësor dhe për të lëshuar komanda kontrolli për të, ndryshoni intervalin e marrjes së mostrave të matësit elektronik të presionit nëntokësor, dhe mbledhin dhe ruajnë të dhënat e presionit dhe temperaturës të transmetuara nga matësi nëntokësor i presionit. Të dhënat ruhen duke përdorur një kartë SD, me kapacitet ruajtës deri në 15 milion grupe të dhënash. Sistemi i furnizimit me energji diellore automatike siguron energji të besueshme për sistemin e marrjes së të dhënave sipërfaqësore dhe matësin e presionit nëntokësor. Rezervoni vrimat e daljes së kabllove në varësen e tubit dhe pemën e Krishtlindjes, instaloni pajisje për daljen e pusit të kabllove, dhe funksioni kryesor është mbyllja e kabllove që kalojnë nëpër grykën e pusit. Presioni i mbylljes është 20 kPsi, dhe materiali është Inconel 718. Ai miraton vulosje të plotë metalike, i cili mund të sigurojë efekt izolues afatgjatë dhe është i përshtatshëm për puset e naftës dhe gazit me presion të lartë dhe temperaturë të lartë.
Një kabllo është një kanal transmetimi për energji dhe të dhëna, me tela të ngurtë bakri brenda, një shtresë izolimi të brendshëm dhe një shtresë mbushëse izoluese në mes, dhe një shtresë ambalazhi metalik në shtresën më të jashtme. Materiali i tubave të çelikut është Incoloy 825 (aliazh i lartë i nikelit), me një presion maksimal pune prej 25 kPsi, një temperaturë maksimale të punës prej 200 ℃, një rezistencë në tërheqje prej 1000 kg, dhe një specifikim i telit bazë të 18 AWG. Ka rezistencë të mirë ndaj ngjeshjes, gërryerje, dhe korrozioni, dhe është i përshtatshëm për përdorim afatgjatë nën tokë. Mbrojtësit e kabllove përdoren për të lidhur kabllot në tubacionet e naftës dhe për të siguruar mbrojtje për kabllot në bashkimet e tubave. Ekzistojnë opsione për stampimin e mbrojtësve të lehtë të tipit dhe mbrojtësve të kabllove të rënda prej çeliku të derdhur. Mbrojtësit e rëndë të kabllove zakonisht përdoren në skajin e poshtëm të vargut të tubit të naftës dhe në struktura të veçanta të puseve. Ato mund t'i rezistojnë konsumit dhe të përballojnë forcat e mëdha të ndikimit të jashtëm, duke mbrojtur kabllon nga dëmtimi i plotë nga mjedisi i ashpër nëntokësor; Mbrojtësit e kabllove të lehta zakonisht përdoren në pjesën e sipërme të vargut të tubit të vajit, e cila jo vetëm që mund të rregullojë kabllon, por edhe të përballojë forcën e zakonshme të goditjes së vrimës.
Matësi elektronik i presionit është pjesa thelbësore e sistemit PDMS nën tokë, duke përdorur sensorë të presionit dhe temperaturës të kuarcit me precizion të lartë dhe me rezolucion të lartë. Dizajni i prodhimit të qarkut bazohet në teknologjinë më të fundit të qarkut hibrid dhe paketohet duke përdorur teknologjinë e saldimit me vakum. Vulosja midis sensorit elektronik të matësit të presionit dhe cilindrit të jashtëm të qarkut bëhet duke përdorur teknologjinë e saldimit me rreze jonike. Materiali i cilindrit të jashtëm është bërë nga aliazh ultra i fortë kundër korrozionit me bazë nikelin Inconel 718, me një diametër maksimal të jashtëm prej 0.875 inç dhe një vlerësim maksimal i presionit prej 25000 Psi. Mund të funksionojë vazhdimisht për më shumë se 10 vjet në temperatura të larta të 200 ℃/392 ℉, dhe mund të punojë për një kohë të gjatë në kushte të vështira pusi si temperatura e lartë dhe presioni i lartë.
Cilindri mbështetës i matësit të presionit siguron pozicionin e instalimit dhe mbrojtje mekanike për matësin e presionit. Vula midis matësit të presionit dhe cilindrit mbështetës është një vulë metalike. Presioni brenda shtresës së jashtme të cilindrit mbështetës mund të monitorohet ose presioni brenda tubit të vajit mund të ndihet dhe monitorohet përmes vrimës së transmetimit të presionit. Dy matës presioni mund të instalohen njëkohësisht në një cilindër mbështetës.
Sistemi i monitorimit të përhershëm të gropave mund të monitorojë vazhdimisht presionin dhe temperaturën e puseve të naftës dhe gazit për një kohë të gjatë. Përdoret për analiza dinamike të prodhimit të puseve të naftës dhe gazit, analiza e testimit të pusit, simulimi numerik i rezervuarëve të naftës dhe gazit, optimizimi i parametrave të punës së ngritjes artificiale, parandalimi i formimit të prodhimit të rërës, dhe çështje të tjera kërkimore. Karakteristikat kryesore të tij janë: (1) ka qëndrueshmëri afatgjatë në funksionim. Sistemi i furnizimit me energji diellore mund të sigurojë funksionimin e vazhdueshëm dhe të besueshëm të sistemit; Miratimi i dizajnit të qarkut të integruar në shkallë të gjerë, ka aftësi të forta sizmike dhe kundër ndërhyrjeve; Teknologjia më e fundit e sensorit të presionit dhe teknologjia e qarkut janë miratuar, dhe koha e monitorimit të vazhdueshëm mund të arrijë më shumë se 10 vjet, me qëndrueshmëri dhe besueshmëri të lartë pune.
(2) I përshtatshëm për monitorimin e puseve me temperaturë të lartë dhe presion të lartë. Niveli maksimal i presionit të matësit elektronik të presionit mund të arrijë 25 kPsi, dhe mund të funksionojë vazhdimisht për më shumë se 10 vjet në temperatura të larta të 200 ℃/392 ℉. Mund të përdoret për monitorimin e kushteve të vështira të pusit si temperatura e lartë, shtypje e lartë, dhe korrozivitet të lartë.
(3) Monitorim i vazhdueshëm në kohë reale i presionit me shumë shtresa. Sistemi i përhershëm i monitorimit nëntokësor nuk mund të arrijë vetëm monitorimin e presionit me një shtresë, por edhe të arrihet monitorimi i njëkohshëm dhe në kohë reale i të dhënave nëntokësore me një pus dhe me shumë shtresa. Përveç kësaj, është e mundur të zgjedhësh të monitorosh presionin brenda trupit jashtë tubit mbështetës ose presionin brenda tubit të vajit brenda tubit mbështetës.
Teknologjia e monitorimit të përhershëm të fibrave optike Teknologjia e sensorit të fibrave optike është një lloj i ri teknologjie ndijuese që përdor valët e dritës si bartës dhe fibrat optike si media për të perceptuar dhe transmetuar sinjale të matura të jashtme. Teknologjia e përhershme e monitorimit të presionit/temperaturës me fibër optike është të ulë sensorin e fibrës optike në pus së bashku me vargun e përfundimit. Lazeri i pusit lëshon një lazer, dhe sinjali optik arrin sensorin e vrimës së poshtme përmes fibrës optike. Sensori modulon informacionin e temperaturës dhe presionit në spektrin e reflektimit. Detektori i pusit merr spektrin e reflektuar nga sensori dhe merr të dhëna për temperaturën dhe presionin përmes analizës së spektrit të ndërhyrjes. Monitorimi i përhershëm i fibrave optike mund të arrihet në kohë reale, afatgjatë, dhe monitorim të qëndrueshëm të të dhënave të presionit dhe temperaturës së gropës së poshtme në puset e naftës dhe gazit. Nëpërmjet monitorimit të të dhënave rajonale dhe me shumë pika, ai mund të sigurojë një bazë për formulimin e planeve të zhvillimit të fushave të naftës dhe gazit.
Sensorët e zakonshëm të fibrave optike nën tokë përfshijnë sensorë të temperaturës të shpërndarë të fibrës optike (DTS) dhe sensorë të presionit të fibrave optike (PT). The measurement basis of DTS is the influence of temperature on the light scattering coefficient. By detecting the disturbance information of external temperature distribution on the fiber, temperature information is obtained to achieve distributed temperature measurement. The technical basis of measurement is fiber Raman scattering technology. The laser emits light pulses along the fiber optic, which are divided into two beams through a splitter. Dy filtra me gjatësi vale të ndryshme qendrore janë të lidhura më poshtë për të filtruar dritën Stokes dhe dritën anti Stokes, which are converted into electrical signals by photodetectors and sent to the data acquisition and processing unit. After detection and processing, the temperature value is finally output.
Based on the principle of constant speed of light, mund të matet thellësia e saktë e sinjaleve të dritës së reflektuar nga fibrat optike
Shumica e sensorëve të presionit të fibrave optike përdorin matës presioni bazuar në parimin e interferometrit Fabry Perot. Zgavra e formuar nga dy fytyra fundore të fibrave quhet zgavër Fabry Perot në optikë, shkurtuar si një zgavër Fabry Perot. Kur lazeri hyn në zgavrën Faber nga një skaj i fibrës, një pjesë e energjisë së dritës reflektohet në faqen fundore të fibrës në atë skaj; Energjia optike e mbetur vazhdon të përhapet përpara, pastaj reflektohet nga faqja fundore e fibrës së dytë dhe hyn në seksionin e parë të fibrës në drejtim të kundërt. Lazeri i reflektuar dy herë formon ndërhyrje në sipërfaqen e detektorit, dhe spektri i ndërhyrjes përcaktohet në mënyrë unike nga gjatësia e zgavrës Fabry, e cila është një valë sinus në domenin e frekuencës. Duke matur periudhën dhe fazën e valës sinus, gjatësia e zgavrës mund të përcaktohet me saktësi. Presioni i jashtëm P do të kompresojë zgavrën Faber, duke bërë që gjatësia e zgavrës së zgavrës Faber të formuar midis dy fytyrave fundore të fibrës të ndryshojë me ndryshimin e presionit të jashtëm. Prandaj, duke matur gjatësinë e zgavrës Faber, mund të konkludohet presioni i jashtëm P.
Përbërja e një sistemi të përhershëm monitorimi të presionit/temperaturës me fibër optike
Pjesa e tokës përfshin kryesisht kabllot optike të varrosura dhe modulatorët, ndërsa pjesa nëntokësore përfshin kryesisht sensorë me fibra optike, mbështetëse sensori, kabllot optike, dhe mbrojtëset e kabllove. Demodulatori spektral tokësor lëshon një lazer skanues të vazhdueshëm me gjatësi vale prej 1510-1590 nm. Lazeri transmetohet te sensori i presionit të zgavrës F-P dhe sensori i temperaturës FBG nën tokë përmes një fije sinjali, dhe më pas lazeri reflektohet nga zgavra F-P dhe FBG për të formuar një spektër reflektimi. Spektri i reflektimit mbart informacionin e presionit dhe temperaturës pranë sensorit përsëri në demodulator përgjatë së njëjtës fibër, dhe demodulatori dërgon sinjalin spektral në kompjuter. Kompjuteri llogarit vlerat e presionit dhe temperaturës nën tokë sipas programit të demodulimit, dhe shfaq, i ruan ose i dërgon ato nga distanca në kohë reale sipas formatit të kërkuar të bazës së të dhënave.
Njësia e kontrollit tokësor përbëhet nga një demodulator dhe një kompjuter laptop, dhe softueri që përputhet me demodulatorin është i integruar në kompjuter. Një demodulator është një pajisje që interpreton sinjalin spektral të reflektuar nga sensori i temperaturës dhe presionit në një vlerë të dukshme të temperaturës dhe presionit për përdoruesin.. Mund të demodulojë në mënyrë sekuenciale sinjalet e presionit dhe temperaturës së 16 sensorë kanalesh, dhe shfaqni dhe ruani temperaturën dhe presionin aktual. Kabllot optike të varrosura përdoren kryesisht për të transmetuar sinjale optike nga pusi në pajisje, dhe në përgjithësi janë të ndërtuara në mënyrë të varrosur. Kabllot optike të blinduara sigurojnë një kanal për transmetimin e sinjalit midis sensorëve dhe demodulatorëve tokësorë. Materiali i blinduar i jashtëm është 316L ose Inconel825, dhe shtresa e mesme metalike rezistente ndaj hidrogjenit mund të vonojë humbjen e hidrogjenit me rreth 140 herë, duke zgjatur shumë jetën e shërbimit të kabllove optike në kushte të temperaturës së lartë. Jeta e shërbimit të kabllove optike mund të arrijë më shumë se 10 vjet.
Sensorët e fibrave optike janë përbërësit kryesorë të një sistemi të përhershëm të monitorimit të presionit/temperaturës me fibër optike nën tokë, me një presion maksimal pune prej 15 kPsi dhe një temperaturë maksimale pune prej 300 ℃.
Përparësitë e teknologjisë së monitorimit të përhershëm të fibrave optike përfshijnë kryesisht:
(1) Sensori është i vogël në madhësi, të lehta, me shumë pak komponentë dhe pa pjesë lëvizëse. Sensori optik ka një jetëgjatësi prej më shumë se 15 vjet.
(2) Fibra optike është njëkohësisht një sensor dhe një medium i transmetimit të sinjalit, pa pajisje elektronike nëntokësore, rezistent ndaj ndërhyrjeve të forta elektromagnetike, dhe shumë të besueshme.
(3) E gjithë struktura e kuarcit, veti kimike të qëndrueshme, teknologjia e mikropërpunimit me lazer, performancë e besueshme.
(4) Kablloja optike e blinduar është bërë nga materiali aliazh 316L ose Inconel825, i cili është rezistent ndaj korrozionit H2S/CO2.
(5) Ka shumë pika matjeje, të cilat mund të lidhen në seri ose paralele për të monitoruar presionin dhe temperaturën e shtresave të shumta në një pus të vetëm. A 1/4 “kablloja me fibër optike në një pus të vetëm mund të sigurojë deri në 12 sinjalet e presionit dhe temperaturës, dhe një grup pajisjesh për puset mund të lidhen 16 sensorë të temperaturës dhe presionit në të njëjtën kohë.
(6) Mund të përdoret për puse me temperaturë të lartë/presion të lartë: mund të përballojë 300 ˚ Temperatura e lartë, 15000Presioni Psi, dhe dridhjet dhe ndikimet e krijuara nga rrjedha e ajrit me rendiment të lartë.
Funksionimi i telit të çelikut është i përshtatshëm për testimin e puseve vertikale dhe puseve me pjerrësi të vogël. Avantazhi i tij është se kostoja e një operacioni të vetëm është e ulët, por kostoja e mëvonshme rritet me numrin e operacioneve. Mund të përdoret për monitorimin e përkohshëm të puseve të zhvillimit të zakonshëm me temperaturë të ulët dhe presion të ulët. Monitorimi i përhershëm i presionit dhe monitorimi i fibrave optike janë të përshtatshme për puse vertikale dhe horizontale, me investim fillestar të lartë, por pa kosto operative të mëvonshme. Puset e grupimit/platformës mund të ndajnë pajisjet sipërfaqësore, duke ulur ndjeshëm kostot e përgjithshme. Ato mund të përdoren për monitorim të vazhdueshëm dhe në kohë reale të temperaturës së lartë, puset me presion të lartë ose kyç.
(1) Teknologjia e monitorimit të vazhdueshëm ofron mbështetje të fortë të të dhënave për menaxhimin e rafinuar të puseve të naftës dhe gazit, e cila ndihmon në optimizimin e sistemit të punës së puseve të naftës dhe gazit në kohën e duhur, parandalimi i prodhimit të rërës në rezervuarë, dhe shtypni konikimin e shpejtë të ujit në skaj dhe në fund.
(2) Teknologjia e monitorimit të përhershëm të presionit dhe teknologjia e monitorimit të fibrave optike mund të zgjidhin në mënyrë efektive problemin e monitorimit dinamik të puseve me temperaturë të lartë dhe presion të lartë, dhe mund të zvogëlojë shkallën e aksidenteve inxhinierike të operacioneve të testimit duke ofruar të dhëna dinamike të puseve të naftës dhe gazit.
(3) Duke marrë parasysh faktorët teknikë dhe ekonomikë, rekomandohet kryerja e monitorimit afatgjatë të vazhdueshëm të puseve kyçe. Teknologjia e monitorimit të përhershëm të presionit duhet të përdoret për puset me presion të lartë, dhe teknologjia e monitorimit të fibrave optike duhet të përdoret për puset me temperaturë të lartë.
Sensori i temperaturës me fibër optike, Sistemi inteligjent i monitorimit, Prodhues i shpërndarë i fibrave optike në Kinë
![]() |
![]() |
![]() |