CN116500735A - 一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆及其井下实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盐穴储气库、油气藏储气库井筒泄漏检测技术领域，尤其涉及一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆及其井下实施方法，包括缆芯以及间隔套在缆芯外的感温感声护套，缆芯与感温感声护套之间填充有油脂，在油脂内设有长度方向沿缆芯的长度方向延伸的两两相互对称设置的两个单模感声光纤纤芯、两个多模感温光纤纤芯以及两个光纤光栅，一个光纤光栅直通感温感声保护套的末端，另一个光纤光栅的一端距离感温感声保护套的末端20m以上伸出感温感声保护套。本发明的有益效果是：本发明可用于解决采用分布式光纤传感技术进行高温高压复杂地质环境问题，以及进行单模光纤声波振动测试和多模光纤温度传感测试时特制下井光缆的规格要求及其布设问题。
Description
技术领域
本发明涉及盐穴储气库、油气藏储气库井筒泄漏检测技术领域，尤其涉及一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆及其井下实施方法。
背景技术
近些年来，地下储气库基础设施不断稳步推进和发展，而盐穴储气库作为其中最为重要的组成部分，扩建了淮安、楚州、平顶山等地的盐穴储气库。随着这些库区逐步向商业化发展，盐穴储气库长期运营过程中井筒泄漏安全监检测突显出来的问题显得尤为重要。
针对井筒泄漏问题，井中无论是气态或液态的泄漏，都会产生一定频率的次声波、声波或超声波震动，通过这些声波振动可以实现井筒泄漏的安全监检测。由于超声波与次声波、声波频率段的声波能量相比，超声波具有更好的方向性和穿透能力，并且传播距离相对较短，易于获得更靠近泄漏源的声能。目前，已经形成了利用超声波检测原理在地面对阀门和井口装置等生产设备进行泄漏检测的技术，但针对地下盐穴储气库井筒泄漏的安全监检测问题，还没有形成较好较快的声光电一体化测试方法及其具体实施方案。
另外，井下照相机(如DHV)虽能有效检测各种泄漏和诊断其他问题，但是对井内液体或气体的清晰度要求很高，测试效果收到干扰的影响因素较多，测试效果不太理想。此外，用常规井眼漏点检测技术，也无法定位出现在多层管柱之外的泄漏。因此，在新的安全、环保形势下，迫切需要一种适用范围更广、测量结果更准确的测井方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆及其井下实施方法，采用分布式光纤传感技术进行盐穴储气库井筒泄漏测试时测试光缆所面临的高温高压复杂地质环境问题，以及进行单模光纤声波振动测试和多模光纤温度传感测试时特制下井光缆的规格要求及其布设问题，并为储气库井筒测试及其井下作业提供一种具体的实施方法，保障进行井筒泄漏光纤测试的有效实施。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆，包括缆芯以及间隔套在所述缆芯外的感温感声护套，所述缆芯与所述感温感声护套之间填充有油脂，在所述油脂内设有长度方向沿所述缆芯的长度方向延伸的两个单模感声光纤纤芯、两个多模感温光纤纤芯以及两个光纤光栅，两个所述单模感声光纤纤芯关于所述缆芯对称设置且两端分别相互连接，两个所述多模感温光纤纤芯关于所述缆芯对称设置且两端分别相互连接，两个所述光纤光栅关于所述缆芯对称设置，且一个所述光纤光栅直通所述感温感声保护套的末端，另一个所述光纤光栅的一端距离所述感温感声保护套的末端20m以上伸出所述感温感声保护套。
本发明的有益效果是：本发明可广泛应用于类似于盐穴储气库的地下井筒泄漏的安全监检测问题，其中六芯感温感声复合光缆可用于解决采用分布式光纤传感技术进行盐穴储气库井筒泄漏测试时测试光缆所面临的高温高压复杂地质环境问题，以及进行单模光纤声波振动测试和多模光纤温度传感测试时特制下井光缆的规格要求及其布设问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述感温感声护套的内侧设有涂塑钢带套，所述涂塑钢带套套设在所述缆芯以及所述单模感声光纤纤芯、多模感温光纤纤芯、光纤光栅外。
采用上述进一步方案的有益效果是：涂塑钢带套的设置能为整个光缆提高强度，以及对其内部的光纤进行保护。
进一步，所述缆芯为钢丝加强芯。
采用上述进一步方案的有益效果是：缆芯采用钢丝加强芯，能提高整个光缆的强度。
进一步，所述感温感声护套为通用软封装护套或矿用阻燃封装护套。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据不同的使用环境使用不同的封装的护套。
本发明还提供一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆井下实施方法，采用上述所述一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆进行井筒泄露检测，包括以下步骤：
步骤一，井况调差与井口泄压，提前查验井筒内外套管尺寸、压力等概况机器安全阀、分割器等重要部件的深度位置，打开内外套管之间的环空，缓慢进行泄压；
步骤二，光缆布置与井下作业，在内外管的环空区，沿着井筒，把采用全对称差分结构布置的2-4根检测光缆终端下到井筒指定位置；
步骤三，静置观测一段时间，待环空内保护液稳定后再进行下一步的测试；
步骤四，采用分布式光纤温度传感系统和分布式声波振动传感系统分别连接每一个光缆，采集每一个通道的温度数据和声波振动数据；
步骤五，光缆回收与井筒恢复，等待全部测试完成后进行光缆回收，并回复井筒原状；
步骤六，数据处理与结构报告，利用全对称差分结构的对组测试数据，进行对比分析，得出井筒泄露测试结构报告。
进一步，所述步骤二中，在布置检测光缆时，将检测光缆的前端10-20m缠绕在下井套管的底部。
进一步，所述步骤二中，检测光缆中的两个光纤光栅分别安装有光栅传感器，分别实现分割器及其上端20m以上位置两处的温度的准确测量。
采用上述方案的有益效果是：本发明通过六芯感温感声复合光缆设计，采用对称式的2-4路光缆布设与采样，配套下井作业方法，解决利用分布式光纤传感技术进行盐穴储气库井筒泄漏检测面临的高温高压复杂工况问题，以及进行单模光纤声波振动检测和多模光纤温度传感检测时下井光缆封装规格和布设问题，可保障井筒泄漏光纤检测的有效实施，进而处理分析，实现井筒泄漏的准确定位。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、缆芯；2、感温感声护套；3、油脂；4、单模感声光纤纤芯；5、多模感温光纤纤芯；6、光纤光栅；7、涂塑钢带套。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明的实施例包括缆芯1以及间隔套在所述缆芯1外的感温感声护套2，所述缆芯1与所述感温感声护套2之间填充有油脂3，在所述油脂3内设有长度方向沿所述缆芯1的长度方向延伸的两个单模感声光纤纤芯4、两个多模感温光纤纤芯5以及两个光纤光栅6，两个所述单模感声光纤纤芯4关于所述缆芯1对称设置且两端分别相互连接，两个所述多模感温光纤纤芯5关于所述缆芯1对称设置且两端分别相互连接，两个所述光纤光栅6关于所述缆芯1对称设置，且一个所述光纤光栅6直通所述感温感声保护套的末端，另一个所述光纤光栅6的一端距离所述感温感声保护套的末端20m以上伸出所述感温感声保护套。
在本实施例中，定制的六芯感温感声复合光缆，主要设计方案示意图如图1所示，其中：(a)单模感声光纤纤芯42根，终端两两连接；(b)多模感温光纤纤芯52根，终端两两连接；(c)单模光纤光栅62根；(d)光纤纤芯之间填充油膏；(e)感温感声护套2类型取决于测试深度和具体的高温高压环境，若深度为200米以内的地层环境，则采用GYTA等通用软封装模式，若为深度超过200米以上的高温高压储气库环境，则采用MGTSV等矿用阻燃封装模式；(f)光纤采用优质的DTS专用康宁光纤，使光纤感温感声效果更佳。
在本发明的实施例中，所述感温感声护套2的内侧设有涂塑钢带套7，所述涂塑钢带套7套设在所述缆芯1以及所述单模感声光纤纤芯4、多模感温光纤纤芯5、光纤光栅6外，所述缆芯1为钢丝加强芯。
本发明还公开一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆井下实施方法，采用上述所述一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆进行井筒泄露检测，包括以下步骤：
步骤一，井况调差与井口泄压，在进行井筒泄漏测试时，首先提前查验井筒内外套管尺寸、压力等概况及其安全阀、分割器等重要部件的深度位置；然后，打开内外套管之间的怀空区，缓慢地进行泄压；
步骤二，光缆布置与井下作业，在专业井下作业单位的配合下，在内外管的环空区，沿着井筒，把定制检测光缆终端下到井筒指定位置；在工况条件允许的情况下，采用全对称差分结构布线，分别布置2-4根检测光缆到井筒四周。2-4根检测光缆全对称差分结构布线示意图如图1所示。需要特别注意的是：检测光缆前端10-20米需缠绕在下井套管底部；水平左右摇摆穿越安全阀；为了保证储气库安全，套管线缆下到井筒分割器位置即可，检测光缆中的光纤光栅6两根纤芯分别安装好光栅传感器，分别实现分割器及其上端约20米两处的温度的准确测量，并作为分布式光纤温度测量的基准值和校准参考值；
步骤三，静置观测一段时间，由于井下光缆作业会扰动环空保护液及其周边温度场分布，故需静置待环空保护液稳定后再进行下一步的测试；
步骤四，采用分布式光纤温度传感系统和分布式声波振动传感系统分别连接每一个检测光缆，采集每一个通道的温度数据和声波振动数据，采集过程维持半个小时以上；
步骤五，光缆回收与井筒恢复，等待全部测试完成后进行光缆回收，并回复井筒原状；
步骤六，数据处理与结构报告，利用全对称差分结构的对组测试数据，进行对比分析，得出井筒泄露测试结构报告。
本发明在进行现场测试的方案中，下井光缆采用定制的六芯感温感声复合光缆。其中，单模感声光纤2根，终端两两连接；多模感温2根，终端两两连接；单模光纤光栅62根，一根直通末端一根距离末端20米左右伸出感温感声护套2外。在进行分布式光纤测温测声波振动的过程中，采用全对称差分结构，并结合底部光纤光栅6数据进行综合分析和校准。
本发明在充分利用现有井筒泄漏测试技术的基础上，针对盐穴储气库注采气井井筒高温高压测试环境，提出了一种盐穴储气库井筒泄漏重新设计并定制封装了储气库井筒泄漏专用测试光缆，即六芯感温感声复合光缆，并提出了一种盐穴储气库井筒泄漏测试光缆井下实施方法，继而形成了一种井筒泄漏安全监检测井下作业技术实施方案。本发明可广泛应用于类似于盐穴储气库的地下井筒泄漏的安全监检测问题，其中六芯感温感声复合光缆可用于解决采用分布式光纤传感技术进行盐穴储气库井筒泄漏测试时测试光缆所面临的高温高压复杂地质环境问题，以及进行单模光纤声波振动测试和多模光纤温度传感测试时特制下井光缆的规格要求及其布设问题。井筒泄漏安全监检测井下作业技术实施方案可为储气库井筒测试及其井下作业提供一种具体的实施方法，保障进行井筒泄漏光纤测试的有效实施。
本发明实现模拟多层段直井、水平井、多分支井以及斜井的生产剖面连续、实时的产液状况监测，还可以模拟不同液量、不同含水率、不同温度和不同生产层位情况下井筒生产的温度和声音响应情况，为井筒生产剖面测试提供技术思路。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆，其特征在于，包括缆芯以及间隔套在所述缆芯外的感温感声护套，所述缆芯与所述感温感声护套之间填充有油脂，在所述油脂内设有长度方向沿所述缆芯的长度方向延伸的两个单模感声光纤纤芯、两个多模感温光纤纤芯以及两个光纤光栅，两个所述单模感声光纤纤芯关于所述缆芯对称设置且两端分别相互连接，两个所述多模感温光纤纤芯关于所述缆芯对称设置且两端分别相互连接，两个所述光纤光栅关于所述缆芯对称设置，且一个所述光纤光栅直通所述感温感声保护套的末端，另一个所述光纤光栅的一端距离所述感温感声保护套的末端20m以上伸出所述感温感声保护套。
2.根据权利要求1所述的一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆，其特征在于，所述感温感声护套的内侧设有涂塑钢带套，所述涂塑钢带套套设在所述缆芯以及所述单模感声光纤纤芯、多模感温光纤纤芯、光纤光栅外。
3.根据权利要求1所述的一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆，其特征在于，所述缆芯为钢丝加强芯。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆，其特征在于，所述感温感声护套为通用软封装护套或矿用阻燃封装护套。
5.一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆井下实施方法，其特征在于，采用上述权利要求1至4任一项所述一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆进行井筒泄露检测，包括以下步骤：
步骤一，井况调差与井口泄压，提前查验井筒内外套管尺寸、压力等概况机器安全阀、分割器等重要部件的深度位置，打开内外套管之间的环空，缓慢进行泄压；
步骤二，光缆布置与井下作业，在内外管的环空区，沿着井筒，把采用全对称差分结构布置的2-4根检测光缆终端下到井筒指定位置；
步骤三，静置观测一段时间，待环空内保护液稳定后再进行下一步的测试；
步骤四，采用分布式光纤温度传感系统和分布式声波振动传感系统分别连接每一个光缆，采集每一个通道的温度数据和声波振动数据；
步骤五，光缆回收与井筒恢复，等待全部测试完成后进行光缆回收，并回复井筒原状；
步骤六，数据处理与结构报告，利用全对称差分结构的对组测试数据，进行对比分析，得出井筒泄露测试结构报告。
6.根据权利要求5所述的一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆井下实施方法，其特征在于，所述步骤二中，在布置检测光缆时，将检测光缆的前端10-20m缠绕在下井套管的底部。
7.根据权利要求5所述的一种盐穴储气库井筒泄漏检测光缆井下实施方法，其特征在于，所述步骤二中，检测光缆中的两个光纤光栅分别安装有光栅传感器，分别实现分割器及其上端20m以上位置两处的温度的准确测量。
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