體的聲速與各單相流體的聲速和密度具有相關(guān)性，而這個(gè)相關(guān)性普遍存在于兩相氣/液和液/液混合流體系統(tǒng)中，同時(shí)也適用于多相混合流系統(tǒng)。根據(jù)混合流體的聲速確定各相流體的體積分?jǐn)?shù)，就是測(cè)量流過流量計(jì)的各單相體積分?jǐn)?shù)（即持率測(cè)量）。某一流體相持率是否等于該相流動(dòng)體積分?jǐn)?shù)，取決于該相相對(duì)于其它相是否存在嚴(yán)重的滑脫現(xiàn)象。對(duì)于不存在嚴(yán)重滑脫的油水兩相混合流系統(tǒng)，可以用均勻流動(dòng)模型進(jìn)行分析；對(duì)于存在嚴(yán)重滑脫現(xiàn)象的流動(dòng)狀態(tài)，則必須應(yīng)用更完善的滑脫模型來解釋流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)，才能準(zhǔn)確地確定各相的流量。經(jīng)流動(dòng)循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于油水混合流體，流量計(jì)的長(zhǎng)波長(zhǎng)聲速測(cè)量可以確定各相體積分?jǐn)?shù)（即持率），而不受流動(dòng)非均質(zhì)性（如層狀流動(dòng)）的影響。
CiDRA公司挖掘了光纖傳感器內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了井下光相多相流傳感器。目前的樣品只局限在測(cè)量準(zhǔn)均勻流體：如油、水兩相或油、水、氣三相（氣相體積份數(shù)小于20%）。為了考察這種新型的光纖多相流傳感器在生產(chǎn)井中測(cè)量油/水/氣三相的性能，CiDRA最近在一口測(cè)試井進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在測(cè)試井中混合了油、水和氣體，混合物包括粘度為32API的油、7%礦化度的水和礦廠天然氣（甲烷），測(cè)試溫度100oF造車網(wǎng)，壓力<2.75MPa。在0%~100%含水率范圍內(nèi)，儀器測(cè)量誤差小于±5%，精度滿足要求。該流量計(jì)能夠確定原油和鹽水混合物中的持水率，在持水率全量程中其誤差為±5%以內(nèi)，滿足生產(chǎn)要求。而且除了能夠測(cè)量持水率之外，該儀器還測(cè)試了三相中氣體的體積含量，只是測(cè)試中油水的比例已知。結(jié)果表明，該儀器能夠求出以泡沫流流出型出現(xiàn)的液體中的氣體體積百分?jǐn)?shù)。
2、聲波測(cè)量
與過去相比，勘探開發(fā)公司如今面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)和更復(fù)雜的鉆井環(huán)境，因此獲得準(zhǔn)確的地層構(gòu)造圖和油藏機(jī)理具有重要意義。目前使用的地震測(cè)量方法，如拖曳等浮電纜檢波器組、臨時(shí)海底布放地震檢波器和井下電纜布放地震檢波器等，能提供目的產(chǎn)油區(qū)域的測(cè)量，但這些方法具有相對(duì)高的作業(yè)費(fèi)用，不能下入井內(nèi)或受環(huán)境條件的限制等，而且提供的圖像不全面、不連續(xù)，分辨率不是很高，因此難于實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
基于光纖的井下地震檢波器系統(tǒng)能夠解決這些問題，它能提供整個(gè)油井壽命期間永久高分辨率四維油藏圖像極大方便了油藏管理。這種井下地震加速度檢波器能接收地震波，并將其處理成地層和流體前緣圖像。
永久井下光纖3分量地震測(cè)量具有高的靈敏度和方向性，能產(chǎn)生高精度空間圖像，不僅能提供近井眼圖像，而且能提供井眼周圍地層圖像，在某些情況下測(cè)量范圍能達(dá)數(shù)千英尺。它在油井的整個(gè)壽命期間運(yùn)行，能經(jīng)受惡劣的環(huán)境條件(溫度達(dá)175℃，壓力達(dá)100MPa)，且沒有可移動(dòng)部件和井下電子器件，被封裝在直徑2.5cm的保護(hù)外殼中，能經(jīng)受強(qiáng)的沖擊和振動(dòng)，可安裝到復(fù)雜的完井管柱及小的空間內(nèi)。此外，該系統(tǒng)還具有動(dòng)態(tài)范圍大和信號(hào)頻帶寬的特點(diǎn)，其信號(hào)頻帶寬度為3Hz～800Hz，能記錄從極低到極高頻率的等效響應(yīng)。
3、激光光纖核測(cè)井技術(shù)
激光技術(shù)和光纖技術(shù)可以用于研制井下傳感器，用于在充有原油和泥漿等非透明流體的井中進(jìn)行測(cè)井。對(duì)于激光光纖核傳感器的研究在國(guó)外比較盛行，美國(guó)、德國(guó)、俄羅斯和比利時(shí)等國(guó)均有大量的有關(guān)研究論文。
激光光纖核傳感器是在光纖通信和光纖傳感器的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它利用了光致?lián)p耗和光致發(fā)光等物理效應(yīng)，比常規(guī)核探測(cè)器具有更多的優(yōu)越性，是典型的學(xué)科交叉。光纖核測(cè)井技術(shù)實(shí)際上就是在特定的環(huán)境下的核探測(cè)技術(shù)，其典型的優(yōu)點(diǎn)為：
(1) 可以針對(duì)不同的核探測(cè)的能級(jí)范圍，研制在該范圍的敏感探頭。
(2) 因?yàn)閼?yīng)用了光致發(fā)光效應(yīng)，可使探頭位于千米的井下，而光電倍增管由傳輸光纜相連置于井上，遠(yuǎn)離了惡劣的井下環(huán)境（高溫高壓），從而延長(zhǎng)其的使用壽命。
(3) 光纖具有高速率、大容量傳輸能力，還能搭載其他井下儀器信號(hào)。
然而，激光光纖核探測(cè)器也有缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在耐高溫和承受高壓的保護(hù)涂層、傳輸光纜的機(jī)械強(qiáng)度以及耐輻射的傳輸光纜低衰減損耗。
三、結(jié)論與展望
從本文的分析可以看出，光纖傳感器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以廣泛應(yīng)用于石油天然氣井下的儲(chǔ)層參數(shù)監(jiān)測(cè)（包括溫度、壓力和多相流）、聲波檢測(cè)和激光光纖核測(cè)井之中，極大地豐富了石油和天然氣公司對(duì)儲(chǔ)層的了解，便于優(yōu)化油氣田開采和維護(hù)。值得一提的是，該系統(tǒng)能夠及時(shí)得到注采的注水壓力和溫度，從而判斷壓力是否超標(biāo)，從而預(yù)防由于壓力超標(biāo)導(dǎo)致的套管損壞，這是一個(gè)全新的領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外關(guān)于此方面尚未有報(bào)道和介紹。
到目前為止，全世界各大石油生產(chǎn)和服務(wù)公司都投入了巨資來研究和開發(fā)光纖傳感器在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)，還有相當(dāng)多的光纖傳感器研發(fā)機(jī)構(gòu)也致力于這一新興領(lǐng)域的工作。可以設(shè)想，下一代光纖傳感器在克服自身的缺點(diǎn)和劣勢(shì)以后，將大面積推廣，能更有效地幫助實(shí)時(shí)了解油氣開采動(dòng)態(tài)的水平。各大油田公司能夠充分利用這些有利的信息，實(shí)現(xiàn)和維持油田的最優(yōu)化生產(chǎn)，從而使油藏達(dá)到最高的采收率。同時(shí)，由于因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，光纖監(jiān)測(cè)的井況參數(shù)可以及時(shí)傳遞，這使得石油行業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)和服務(wù)公司能夠更有效地分析和評(píng)價(jià)全世界的資產(chǎn)。
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