一种地下储气库注采水平井光纤监测装置及方法与流程

    专利查询2026-03-19  3


    本发明属于地下储气库生产建设,尤其涉及一种地下储气库注采水平井光纤监测装置及方法。


    背景技术:

    1、地下储气库是能源战略储备的重要保障,其监测技术对于保障储气库服役安全意义重大。地下储气库的监测内容主要包括动态参数的实时监测、密封性监测(盖层、断层)、油水界面监测、腔体监测、井筒完整性及储层监测。其中准确及时获取储层温度压力数据是储气库高效安全运行的关键,对于预测注采参数、评价库容和产能至关重要。

    2、目前国内外最成熟的温压监测技术是通过在监测井中下入电子温压计,温度压力信号由电缆传输至地面,该方法只能监测储层静态温压数据,无法获取流温、流压参数;近年来开展了注采井永久式光纤监测技术现场应用,可以实时获取井下流温流压,同时可通过监测注采管柱外部温度变化判断管柱泄露情况,但无法对水平段进行监测;注采水平井目前主要采用连续油管下入压力温度流量计进行流温、流压和注采剖面测试,不足是无法进行长期监测,且施工费用较高,同时由于减小了井筒通径导致影响注采气量。

    3、中国实用新型专利cn214741295u中公开了一种基于光纤监测和分层流动控制的智能完井系统,包括:地面信号处理子系统、地面液压子系统、井下动态监测子系统和多个流量控制装置;井下动态监测子系统,包括传感光纤和多个光纤传感器组件;传感光纤穿设在油井套管内且沿油井延伸;光纤传感器组件,固设在油管的外壁上,与传感光纤连接;地面信号处理子系统,与地面液压子系统通过控制线缆电连接;流量控制装置,与油管连接,且与地面液压子系统连接。本实用新型实现了井下分布式监测,无需停产监测,降低了测量成本。提高了检测精度,实现了可靠性高、稳定性强的监测系统。但是该系统只是实现了垂直井的压力和温度的监测,无法对水平段进行监测,而水平段的监测获得数据更全面,覆盖面更广,对于保障储气库服役安全意义重大。


    技术实现思路

    1、针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供了一种地下储气库注采水平井光纤监测装置及方法,本发明要解决的技术问题如何实现长期实时监测水平井井下流温流压和注采管柱泄露情况。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供了一种地下储气库注采水平井光纤监测装置,包括气密封油管、井下安全阀、光缆、封隔组件、光纤光栅压力计短节、储气筛管和信号采集处理装置;

    3、储气筛管设置在水平井中,储气筛管的上端连接有封隔组件,封隔组件的上方连接有气密封油管,气密封油管上串联设置有井下安全阀,气密封油管的上方与油管挂连接,光缆贯穿封隔组件的内部,气密封油管、井下安全阀和储气筛管的外壁均与光缆连接;

    4、光纤光栅压力计短节与储气筛管串联,光纤光栅压力计短节内部设置有光纤光栅压力计,光纤光栅压力计的两端与光缆连接,光缆穿出井口与信号采集处理装置连接。

    5、光缆包括光纤,光纤包括压力测试光纤、温度测试光纤和振动测试光纤,压力测试光纤、温度测试光纤和振动测试光纤分别与信号采集处理装置连接;

    6、信号采集处理装置包括温度信号采集处理装置、压力信号采集处理装置和振动信号采集处理装置,将压力测试光纤、温度测试光纤和振动测试光纤分别与压力信号采集处理装置、温度信号采集处理装置和振动信号采集处理装置对应连接。

    7、进一步的,光缆包括光纤、钢管和外壳,光纤设置在钢管的内部,钢管设置在外壳的内部。

    8、进一步的,外壳由聚丙烯制成。

    9、进一步的,光缆通过固定卡子与储气筛管的外壁连接。

    10、进一步的,封隔组件包括封隔器、插入密封、磨铣延伸筒和坐落短节,储气筛管的上端连接坐落短节,坐落短节的上方连接有磨铣延伸筒,磨铣延伸筒的上方连接有封隔器,封隔器上方连接有插入密封,插入密封上方连接气密封油管。

    11、本发明还提供了一种地下储气库注采水平井光纤监测方法,用于上述的地下储气库注采水平井光纤监测装置,包括如下步骤:

    12、步骤s1:将连接完成的光纤光栅压力计短节、储气筛管和光缆下入井中;

    13、步骤s2:将封隔组件安装在储气筛管的上方,将光缆从封隔组件的封隔器穿越孔穿出并固定后;

    14、步骤s3:将气密封油管安装在封隔组件的上方,在气密封油管上串联安装井下安全阀,将光缆、气密封油管和井下安全阀的外壁连接;

    15、步骤s4:将管柱下至设计位置后,光缆从油管挂穿出并固定;

    16、步骤s5:将穿出井口后的光缆与信号采集处理装置连接,完成注采准备后,进行各工况下井内温度、压力及振动信号的实时监测。

    17、进一步的,井中设置有井内管道,井内管道为油层套管,油层套管在完井时需要进行射孔。

    18、进一步的,所述步骤s1中,根据地质监测需要在水平段储气筛管上不同位置连接光纤光栅压力计短节,在光纤光栅压力计短节与光缆连接处去除光缆的钢管和外壳,使温度测试光纤和振动测试光纤穿过光纤光栅压力计短节,将压力测试光纤进行切断,然后与光纤光栅压力计的两端连接。

    19、进一步的,所述步骤s1中,光缆从储气筛管上相邻的筛孔之间穿过。

    20、进一步的,所述步骤s2中,在光缆与封隔组件的连接处去除光缆的外壳,将光缆的钢管及光纤从封隔组件内部穿过。

    21、进一步的,所述步骤s4中,在光缆与油管挂的连接处去除光缆的外壳,将钢管及光纤从油管挂穿出并固定。

    22、进一步的,所述步骤s5在注采过程中设置不同注采气量,实时监测各工况下井内温度、压力及振动信号,进行后续注采及布井参数优化,以及判断管柱泄露情况。

    23、进一步的,井中设置有井内管道,所述步骤s5中的注采准备包括坐挂井口,反循环替入环空保护液到井内管道与气密封油管之间,打压坐封封隔组件完井,然后下入连续油管,进行氮气气举,替出井筒内压井液。

    24、本发明一种地下储气库注采水平井光纤监测装置根据地质监测需求在储气筛管上不同位置设置光纤光栅压力计短节,并在光纤光栅压力计短节与光缆连接处去除光缆的钢管和外壳,将温度测试光纤和振动测试光纤与光纤光栅压力计短节接触,将压力测试光纤切断后与光纤光栅压力计的两端连接,最后将压力测试光纤、温度测试光纤和振动测试光纤分别连接至温度信号采集处理装置、压力信号采集处理装置和振动信号采集处理装置,实现实时监测各工况下井内温度、压力及振动信号,进行后续注采及布井参数优化及判断管柱泄露情况的目的;光缆不与储气筛管的筛孔相交,光缆从相邻筛孔之间穿过,从而降低封堵筛孔造成的信号采集误差,提高信号采集的精确度。

    25、本发明获取的水平段的温度、压力和振动数据相较垂直井数据而言更全面,覆盖面更广,对于保障储气库服役安全意义重大,垂直井段的数据只是针对于同一地点不同深度测定的,水平段的数据是针对于同一深度、不同地区测定的。

    26、本发明一种地下储气库注采水平井光纤监测方法通过在储气筛管上串联光纤光栅压力计短节,将光纤与光纤光栅压力计连接,然后将压力测试光纤、温度测试光纤和振动测试光纤分别连接至温度信号采集处理装置、压力信号采集处理装置和振动信号采集处理装置,实现长期实时监测水平井井下流温流压和注采管柱泄露情况的目的,具有降低监测井建井成本、施工成本低、可为出砂、出水测试、注采及布井参数优化以及判断管柱泄露情况提供依据,保障储气库高效运行和安全服役。


    技术特征:

    1.一种地下储气库注采水平井光纤监测装置,其特征在于,包括气密封油管、井下安全阀、光缆、封隔组件、光纤光栅压力计短节、储气筛管和信号采集处理装置;

    2.根据权利要求1所述的地下储气库注采水平井光纤监测装置,其特征在于,光缆通过固定卡子与储气筛管的外壁连接。

    3.根据权利要求1所述的地下储气库注采水平井光纤监测装置,其特征在于,封隔组件包括封隔器、插入密封、磨铣延伸筒和坐落短节,储气筛管的上端连接坐落短节,坐落短节的上方连接有磨铣延伸筒,磨铣延伸筒的上方连接有封隔器,封隔器上方连接有插入密封,插入密封上方连接气密封油管。

    4.一种地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,用于权利要求1所述的地下储气库注采水平井光纤监测装置,包括如下步骤:

    5.根据权利要求4所述的地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,所述步骤s1中,根据地质监测需要在水平段储气筛管上不同位置连接光纤光栅压力计短节,在光纤光栅压力计短节与光缆连接处去除光缆的钢管和外壳,使温度测试光纤和振动测试光纤穿过光纤光栅压力计短节,将压力测试光纤进行切断,然后与光纤光栅压力计的两端连接。

    6.根据权利要求4所述的地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,所述步骤s1中,光缆从储气筛管上相邻的筛孔之间穿过。

    7.根据权利要求4所述的地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,所述步骤s2中,在光缆与封隔组件的连接处去除光缆的外壳,将钢管及光纤从封隔组件内部穿过。

    8.根据权利要求4所述的地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,所述步骤s4中,在光缆与油管挂的连接处去除光缆的外壳,将光缆的钢管及光纤从油管挂穿出并固定。

    9.根据权利要求4所述的地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,所述步骤s5在注采过程中设置不同注采气量,实时监测各工况下井内温度、压力及振动信号,进行后续注采及布井参数优化,以及判断管柱泄露情况。

    10.根据权利要求4所述的地下储气库注采水平井光纤监测方法,其特征在于,井中设置有井内管道,所述步骤s5中的注采准备包括坐挂井口,反循环替入环空保护液到井内管道与气密封油管之间,打压坐封封隔组件完井,然后下入连续油管,进行氮气气举,替出井筒内压井液。


    技术总结
    本发明提供了一种地下储气库注采水平井光纤监测装置及方法,属于地下储气库生产建设技术领域,包括气密封油管、井下安全阀、光缆、封隔组件、光纤光栅压力计短节、储气筛管和信号采集处理装置;光纤光栅压力计短节与储气筛管串联,光纤光栅压力计短节内部设置有光纤光栅压力计,光纤光栅压力计与光缆连接,光缆穿出井口与信号采集处理装置连接;根据地质监测需求在储气筛管上不同位置设置光纤光栅压力计短节,实现实时监测各工况下井内温度、压力及振动信号,进行后续注采及布井参数优化及判断管柱泄露情况的目的;光缆不与储气筛管的筛孔相交,降低封堵筛孔造成的信号采集误差,提高信号采集的精确度。

    技术研发人员:刘海龙,谢斌,冉令博,张锋,张传新,王佳,许译文,陈进,鲁文婷,王泉,董小卫,金成洪
    受保护的技术使用者:中国石油天然气股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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