蓝宝石光纤探针持气率测井仪.doc

作品名称：蓝宝石光纤探针持气率测井仪

大类：科技发明制作B类

小类：机械与控制

简介：在石油开发生产中，多相流中持气率参数检测已成为世界范围内油气田开发动态监测中普遍存在及亟待解决难题。本作品蓝宝石光纤探针持气率测井仪有效解决了现有仪器存在灵敏度低粘油污易腐蚀体积大等诸多问题，实现了对油气田开发动态监测中持气率参数准确测量，同时为石油生产测井特性现状预测控制及优化生产意义重大。本作品的核心技术已获国家实用新型专利，具有广阔的推广应用前景。

详细介绍：石油是当今世界最为重要的能源之一。随着陆上油田不断开采，导致目前国内外大部分油田均处于高含水低产液且常伴有气相存在，在其开发和生产过程中，通过对油气水三相流持气率的测量，可及时掌握地下储层的油气含量，从而提高油井开发效率和原油采收率。为此，针对石油生产测井井下高温高压狭小空间环境内油气水三相流持气率测量问题，我们团队设计研制了一种高灵敏度防油污耐腐蚀的蓝宝石光纤探针持气率测井仪。蓝宝石光纤探针持气率测井仪是涉及光纤传感技术光电技术小波变换技术及DSP技术等多门学科的一件综合作品，本作品通过将设计研制的蓝宝石光纤探针传感器和以DSP为核心控制器的驱动电路相结合，通过本体创新及整体结构优化，设计研制了一种油井井下蓝宝石光纤探针持气率测井仪。我们团队主要采用Zemax光学模拟仿真分别对传统光纤探针传感器的敏感头材质选取优化敏感头形状优化敏感头角度优化耦合光路系统优化以及激励光源优化等几大方面进行了光纤探针的整体结构优化，研制了一种“蓝宝石光纤探针传感器”，其具有灵敏度高体积小响应快防油污耐腐蚀耐磨损耐高温高压抗电磁干扰等独具特性，非常适合井下高温高压腐蚀狭小空间等恶劣工作环境。我们研制的蓝宝石光纤探针传感器已获批国家实用新型专利，目前已在冀东长庆辽宁等多地油田测试应用，并在大庆油田已小规模推广应用。我们团队研制的“蓝宝石光纤探针传感器”解决了单支探针测量的灵敏度问题，在实际石油生产测井中采用单支探针进行持气率测量，其结果存在一定的局部性和片面性，且考虑到探针过多会严重阻碍管道内的流体流动，同时还会增加微处理器的处理负担。所以，综合考虑分析，本作品设计的蓝宝石光纤探针阵列结构采用“四光纤探针结构”进行持气率测量，同时也降低了采用单光纤探针传感器进行持气率测量出现的故障风险，进而提高了仪器进行持气率测量的可靠性和稳定性。针对石油生产测井中高温高压狭小空间的恶劣环境下的蓝宝石光纤探针传感器输出信号常伴有一定的噪声干扰，本作品中提出一种小波变换的光纤探针输出信号去噪处理方法，从而减小了光纤探针输出信号的噪声干扰，有助于提高仪器进行持气率测量的可靠性和准确性。本作品中设计研制的基于DSP的井下存储式油气水三相流持气率测量驱动电路，可分别实现井下多路信号的采集处理存储传输等功能，满足实际工程的需求。本作品目前已分别在大庆石油多相流模拟井装置进行了实验标定，以及在大庆石油等多地石油生产测井中进行测试应用。其中大庆石油多相流模拟井装置实验以气水两相流油气两相流以及油气水三相流对蓝宝石光纤探针持气率测井仪进行试验测量及标定，可及时将多路光纤探针输出信号实时传输至上位机，以便实时显示和处理。针对实际石油生产测井石油井持气率测量的测试应用，分别对蓝宝石光纤探针持气率测井仪进行现场固定安装下井及现场测量。经过多相流模拟井装置的实验标定和实际石油生产测井实际测量表明，我们的作品将为目前实际石油生产测井中油气水三相流持气率测量检测提供了一种新方法新技术，为油气水三相流参数测量进一步研究奠定基础，将会在油田生产液剖面测井等领域发挥更有益作用，创造更可观的经济效益和价值。将比传统持气率测量设备更具应用优势。在油气田开发动态监测过程中对生产测井的实时控制及优化生产具有重要意义。同时我们的作品也可推广于任意气液两相流中气相检测以及液面的检测等各应用领域，将可能在国内外市场上具有非常广阔的推广应用前景。

获奖情况：第十三届“挑战杯”特等奖