石油开采不再“盲人摸象” 光纤传感实时采集井下信息

石油资源日益减少，倒逼人类不断发展石油开采技术，以提高油井的产量，最大限度发掘资源的利用率。用于辅助石油开采的重要技术——光纤传感技术的市场应用因而日益受到关注。

结合国内经济发展方向，山东省科学院激光所特种光纤平台的研究团队历时数年，研发出一种光纤传感技术，形成了一套油水井光纤温度、压力、流量与含水率等多参数的智能油井测试系统。同时，该团队研究开发了光纤激光型水声检波器阵列，解决了海洋油气资源地震勘探中地震检波微弱水声信号检测难题。

提高采收率和产量

在油田的开发过程中，人们需要知道在产液或注水过程中有关井内流体的状态等详细资料，以及注蒸汽井的吸汽剖面测试和采油过程中的井筒热场分布状态，从而科学指导油藏开发和生产管理。由此来看，油井探测所用的传感器可靠性和准确性是至关重要的。

“油井作业，往往越深温度越高，压力越大。4000-5000米的深度，温度高达200-300℃，压力高达100mpa（兆帕），这样的环境，传统的电子传感器是无法正常工作的。”山东省科学院激光所特种光纤平台负责人倪家升对经济导报记者说。

井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁等，都会对传统的电子传感器进行干扰。然而，光纤传感系统却可以克服这些困难，它不仅可以耐1000-2000℃的高温，同时还耐高压、耐腐蚀。

不仅如此，它还解决了传统电子传感器的监测困扰。普通电子传感器到井下采集信息时，油井必须停产，光纤传感器却可以做到实时监测。“也就是说，油井可以边生产，边通过光纤传感器实时向井上传输监测信息。如此一来，大大节省了时间，油井的采收率和产量也大大提高。”倪家升说。

监测精准实现降本增效

随着国际油价大幅下跌，上游从事油气开采行业的企业感受到了巨大的压力，仿佛进入寒冬。如何在这一低迷的市场环境下实现突围？大部分开采企业选择从开采技术降本增效方面寻求突破，而由传统的电子传感器换成光纤传感器无疑是明智的选择。

随着光纤传感技术的不断进步和成熟，由省科学院激光所开发的这一光纤传感系统已经在油井探测领域获得广泛应用，中海油、中石化等主流开采企业均已有所使用。

在实际应用中，开采企业发现，这种光线传感器可以高精度地测量井筒和井场环境参数，同时，光纤传感系统具有分布式测量能力，可以测量被测量的空间分布，给出剖面信息。而且，光纤传感系统横截面积小，外形短，在井筒中占据空间极小。

监测的精准性和实时性的特点，让开采企业可以及时调整开采工艺。“对地下的信息了如指掌，遇到水多油少的情况时，就可以进行调整，多出油，少出水，效率提高了，变相降低了成本。”倪家升解释说。

这样一来，将光纤传感技术应用于石油开采领域正成为该行业科技创新的方向。国际上石油巨头不惜重金买入该设备，国内石油企业也纷纷加大科技投入，加入了升级改造、降本增效的行列。

产业化前景广阔

“中国石油产量约2.1亿吨，按提高采收率5%计算，每年的直接经济效益将达260亿元以上，按1%的油井推广本项目成果，那么市场预期将超过20亿。”倪家升如是向经济导报记者介绍光纤传感技术在石油开采领域应用的市场前景。

然而，蛋糕虽大，要吃到嘴里并不容易。为实现该项技术的产业化普及，省科学院激光所特种光纤平台研究团队一直在为之努力。“一项技术从实验室到工地，还有很长的一段路要走。这段路也是最艰辛的。”倪家升说。

原来，走出实验室的光纤传感技术到实际应用时，遇到了传感器稳定性差的问题，在实验室运行得挺好，可一到工地应用就出现不稳定的情况。单单这一问题，研究团队就用了好几年去攻克。稳定性的难题解决之后，研究团队发现，工程应用中的工艺细节问题也亟待解决。光缆下井如何穿越，如何保护，这都是问题，都需要进一步细化、研究、解决。

此外，目前油气市场行情低迷，企业对这一技术的市场认知度还有待进一步加强。为此，据倪家升透露，该所已经与中海油研究总院合作成立了光纤传感研究小组，共同推进光纤传感技术在油气领域的应用。

虽然这一技术的产业化还有很长的路要走，但是不容忽视的是，引入精准和实时监测的光纤传感系统，进而打造智能油井，已成为当前该行业升级改造的方向，产业化前景广阔。