Sagd火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及光纤传感技术领域，尤其涉及SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统。该SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，包括设置在能够沿着油管的轴线下入的光纤Bragg光栅传感器，此传感器下放及下放速度由起下装置控制，下入过程依次经过天滑轮、防喷密封装置后，进入油管内。本实用新型提供的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，采用新型光纤光栅写入工艺，在一根光纤上刻入80个光纤光栅，形成耐高温光纤光栅串，实现了对SAGD/火烧油层水平井井下多点温度的准确、实时、动态监测，该系统测温范围为?20℃?350℃/750℃，测温精度为±0.1℃，强防氢损、耐腐蚀、性能稳定，保证了整个监测工艺运行稳定、安全可靠。
【专利说明】
SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及光纤传感技术领域，尤其涉及SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统。
【背景技术】
[0002]我国是稠油的重要生产基地，稠油产量约占我国总产量的20%。目前国内稠油开发方式主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、常规水驱和火烧油层，其中蒸汽吞吐为稠油开采的热力驱技术，因蒸汽吞吐技术伴随着吞吐效果逐渐降低的实际情况，蒸汽驱和火烧油层成为主要接替方法。目前蒸汽驱技术已成为国内大规模工业化应用的热采技术。为了提高热效应，国内近年来开发的稠油开采先进技术有水平井蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)和电磁波热采技术。目前SAGD已成为国际开发超稠油的一项成熟技术。然而对于埋藏深(大于1500m)的油藏、水敏性油藏、薄互层油藏等，由于注蒸汽热损失率大，注蒸汽压大等问题，给该类稠油的开采带来了困难。对于注蒸汽难以有效开发的油藏，一般可考虑采用火烧油层技术(含火烧油层吞吐和火烧油层驱替)开发，其中火烧油层吞吐技术具有独特的优势和潜力。
[0003]热力辅助重力采油过程中需对井下温度进行监测，这对准确了解周围气驱井井下蒸汽运动方向和推进速度、蒸汽突破位置，为分析水平井底层供液能力、调整注气井网、合理制定生产制度提供了有力的依据，对SAGD技术的开发起到重要的指导意义。而对于火烧吞吐采油过程中，对井下温度的监测同样重要，它能够准确详实地描述火烧前缘推进动态，深入探索火烧驱油机理，对现场试验具有指导性，直接影响了火烧驱油采油工艺的发展前景。中国专利CN201170093，【公开日】期2008年12月24日，公开了《水平井多点温度压力动态监测仪器》，该仪器虽然能实现对SAGD水平井多点温度测试，但由于该测温系统选用热电偶作为测温单元，目前国内使用热点偶测温技术对井下最多可进行13个点的温度测试，且热电偶在高温条件下使用易存在漂移等问题，从而较难实现对SAGD水平井井下温度的准确、实时、动态监测。
[0004]与热电偶测温相比，光纤光栅测温系统能够实现在I根光纤上刻入多个光纤光栅，形成光纤光栅串，系统测温性能与光纤衰减无关，且不受光源带宽和波长解调带宽的限制，在高温条件下不存在漂移等问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，耐高温达350 0C-750 0C、测量精确度高达±0.1 °C、化学稳定性强、强抗氢损、耐腐蚀的温度监测系统，利用非同光纤光栅串进行温度解调，实现对SAGD火烧油层水平井井下温度的实时、动态监测。
[0006]SA⑶火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统包括:导向头、光纤Bragg光栅传感器、防喷密封装置、传输光缆、地面解调系统，所述光纤Bragg光栅传感器是将传感光栅预制在双层保护管内，传感光栅由防水光纤和镀金光纤光栅串熔接而成，熔接点进行密封保护。光纤光栅串由纤芯、包层、镀金涂覆层组成。所述光纤Bragg光栅传感器下入油管的一端接有导向头，地面一端通过传输光缆与地面解调系统连接，所述光纤Bragg光栅传感器由起下装置控制，通过天滑轮、放喷密封装置后沿着油管轴线方向进入油管。
[0007]其中，所述光纤光栅串应用新型相位掩模技术在纯硅纤芯、镀金涂覆层的光纤上写入光纤光栅。
[0008]其中，所述光纤Bragg光栅传感器外保护管尾端用氩弧焊密封，并通过卡套短接将尾端与导向头连接。
[0009]其中，所述地面解调系统由板房、UPS、光纤光栅解调仪、工控机、液晶显示器构成。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型提供的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，沿着油管的轴线向下插入的光纤Bragg光栅传感器，其特征在于此光纤光栅串的制作工艺是通过准分子激光器发出的紫外光脉冲经光路系统，垂直照射到水平放置的相位掩模板上，然后通过相位掩模板产生干涉条纹照射在处理后的镀金涂覆层的纯硅光纤上写入光纤光栅，采用此种工艺制作的光纤光栅串具有耐高温达350°C-750°C、强抗氢损、化学稳定性好等优势，针对于SAGD火烧油层水平井井下温度高、介质复杂腐蚀性强等问题尤其适用，位于地面的地面解调系统，其特征在于光纤光栅解调仪通过传输光缆与井下的光纤Bragg光栅传感器相连，光纤光栅解调仪基于F-P滤波器解调技术，它的宽带光源发出的光经传输光缆对井下传感光栅进行扫描，当光栅信号受井下温度信号调制下发生波长偏移时，不同光谱带的光栅反射的中心波长不会互相重叠，并通过光电转换器将光信号转换为电信号后，传输到数据采集模块解调出井下温度信号，用于SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统能够独立解调近80个光纤光栅，从而实现对SAO)火烧油层水平井的多点、高精度、实时、动态监测。
[0011]为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
【附图说明】
[0012]下面结合附图，通过对本实用新型的【具体实施方式】详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0013]图1是本实用新型SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统的结构示意图。
[0014]图2是本实用新型SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统的光纤Bragg光栅传感器结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0016]请参阅图1、图2，SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统包括:导向头7、光纤Bragg光栅传感器1、防喷密封装置2、传输光缆5、地面解调系统4，所述光纤Bragg光栅传感器I是将传感光栅预制在双层保护管内，传感光栅由防水光纤11和镀金光纤光栅串6熔接而成，熔接点9进行密封保护。光纤光栅串6由纤芯13、包层12、镀金涂覆层组成U。所述光纤Bragg光栅传感器I下入油管8的一端接有导向头7，地面一端通过传输光缆5与地面解调系统4连接，所述光纤Bragg光栅传感器I由起下装置控制3，通过天滑轮10、放喷密封装置2后沿着油管8轴线方向进入油管8。
[0017]进一步，所述光纤光栅串6应用新型相位掩模技术在纯硅纤芯、镀金涂覆层的光纤上写入光纤光栅。
[0018]进一步，所述光纤Bragg光栅传感器I外保护管尾端用氩弧焊密封，并通过卡套短接将尾端与导向头7连接。
[0019]进一步，所述地面解调系统4由板房、UPS、光纤光栅解调仪、工控机、液晶显示器构成。
[0020]沿着油管的轴线下入的光纤Bragg光栅传感器1，所述光纤Bragg光栅传感器I下放及下放速度由起下装置3控制，下入过程依次经过天滑轮10、防喷密封装置2后，进入油管8内。
[0021]光纤Bragg光栅传感器I是将传感光栅预制在双层保护管内，传感光栅由防水光纤11和光纤光栅串6熔接而成，具体方法为:通过化学方式除去防水光纤涂覆层I和光纤光栅串6的镀金涂覆层漏出纤芯13，利用熔接机将两者连接，并对光纤熔接点9进行张力和衰减测试后，对光纤熔接点9及纤芯13位置进行保护处理:用耐高温胶涂抹于光纤熔接点9及纤芯13位置，并用石英毛细管将此熔接部分封装，并对封装位置进行加热、固化。
[0022]将光纤Bragg光栅传感器I预制在双层保护管内，并下入到油层段底部。通过传输光缆5将光纤Bragg光栅传感器I与地面解调系统4中的光纤光栅解调仪连接，从而实现对油层多点、高精度温度测量。
[0023]光纤Bragg光栅传感器I外保护管尾端用氩弧焊密封，并通过卡套短接将尾端与导向头7连接，密封的作用是防止油、水或其他杂质进入到光纤Bragg光栅传感器I内部，防止氢损，增强光纤的使用寿命，导向头7的目的是牵引光纤Bragg光栅传感器I沿油管8向下前进，并避免其下入过程中遇阻受损。
[0024]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，其特征在于，包括:导向头、光纤Bragg光栅传感器、防喷密封装置、传输光缆、地面解调系统，所述光纤Bragg光栅传感器是将传感光栅预制在双层保护管内，传感光栅由防水光纤和镀金光纤光栅串熔接而成，熔接点进行密封保护，光纤光栅串由纤芯、包层、镀金涂覆层组成，所述光纤Bragg光栅传感器下入油管的一端接有导向头，地面一端通过传输光缆与地面解调系统连接，所述光纤Bragg光栅传感器由起下装置控制，通过天滑轮、放喷密封装置后沿着油管轴线方向进入油管。2.根据权利要求1所述的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，其特征在于，所述光纤光栅串应用新型相位掩模技术在纯硅纤芯、镀金涂覆层的光纤上写入光纤光栅。3.根据权利要求1所述的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，其特征在于，地面解调系统于F-P滤波器解调技术，能够独立解调80个光纤光栅。4.根据权利要求1所述的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，其特征在于，所述光纤Bragg光栅传感器外保护管尾端用氩弧焊密封，并通过卡套短接将尾端与导向头连接。5.根据权利要求1所述的SAGD火烧油层水平井的耐高温纯硅光栅温度监测系统，其特征在于，所述地面解调系统由板房、UPS、光纤光栅解调仪、工控机、液晶显示器构成。
【文档编号】E21B47/07GK205532588SQ201520833932
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年10月27日
【发明人】赵业卫, 宋金月, 袁家威, 刘宝泽, 夏春艳
【申请人】盘锦辽油晨宇集团有限公司