光纖井眼地震矢量傳感器技術(shù)

新一代基于全光纖數(shù)據(jù)傳輸和光纖傳感器技術(shù)的井眼地震矢量傳感器系統(tǒng)更靈敏,并且能夠以比當(dāng)前地震傳感器技術(shù)更好的矢量保真度記錄更大帶寬的數(shù)據(jù)。還可以在惡劣井眼(如高壓/高溫條件)環(huán)境中工作,產(chǎn)生更好的圖像和更精確的監(jiān)測結(jié)果,使得高分辨率解釋得以大幅提升并最終提高油氣產(chǎn)量。

由于井眼地震系統(tǒng)不需要光學(xué)傳感器或液壓操作部署系統(tǒng)所需要的電力,整個系統(tǒng)本質(zhì)上是安全的。井眼光纖技術(shù)具有能夠在高溫下工作,近間距間隔的大孔徑超靈敏井眼地震陣列,能夠取得高分辨率井眼地震3D成像所需的高質(zhì)量和高頻率的大量數(shù)據(jù)記錄,并且用于常規(guī)和頁巖油氣藏的4D監(jiān)測。光纖井眼地震陣列使用微震事件的3D制圖監(jiān)測和勾畫流體注入儲層。該系統(tǒng)能夠監(jiān)測來自壓裂誘發(fā)的微震事件期間獲取具有大于1 000 Hz的頻率、幅度小于M-3.0的寬帶微震數(shù)據(jù)。鉆桿部署設(shè)計允許接收器陣列部署在豎直和水平井中,這是因為頁巖油和氣體鉆探的許多井是大斜度井或水平井。

光纖地震陣列性能的關(guān)鍵是光纖地震矢量傳感器。光纖矢量傳感器使用質(zhì)量彈簧系統(tǒng)設(shè)計,質(zhì)量彈簧系統(tǒng)被配置為使得定向振動質(zhì)量應(yīng)變沿著纖維,與由3-C傳感器盒感測的定向地震應(yīng)變成比例。其優(yōu)點是使傳感器非常小。傳感器具有80 dB的建模橫軸隔離,允許不同波模式的高保真分離。

光纖地震傳感器系統(tǒng)使用干涉測量技術(shù),動態(tài)地測量圍繞心軸的2個光纖布拉格光柵之間的光纖應(yīng)變,比較來自在光纖中傳播的相同光脈沖的2個間隔反射之間的相位角。使用時分復(fù)用技術(shù)將動態(tài)纖維應(yīng)變信息傳送到地表的問詢儀器,實現(xiàn)了在光纖中測量極小的應(yīng)變。光纖地震傳感器不受井眼中的電和電磁干擾,因為系統(tǒng)不需要在光纖傳感器端有任何電子器件。這種設(shè)計還使得光纖地震傳感器非常堅固,并且能夠在極端環(huán)境中操作。使用特種金屬涂層纖維甚至可以適應(yīng)更高的溫度。

新系統(tǒng)能夠部署多達(dá)1 000個適合高溫/高壓井眼的三組件傳感器吊艙。光纖地震矢量傳感器的測試表明,新的傳感器技術(shù)能夠產(chǎn)生非常大帶寬的高矢量保真度數(shù)據(jù),帶寬從0.01～6 000 Hz。系統(tǒng)可以在高達(dá)2 000 Hz的頻率下記錄小于強度M-3.0的事件。傳感器也比在井眼地震系統(tǒng)中使用的常規(guī)線圈地震檢波器的靈敏度高約100倍。光學(xué)矢量傳感器有0.5 in*(非法定計量單位,1 in=25.4 mm,下同)和1 in這2種型號。1 in模型用于可重新部署的鉆孔系統(tǒng),而0.5 in模型則用于永久井眼系統(tǒng)。in的光學(xué)傳感器,盡管尺寸小,仍然優(yōu)于最先進的加速度計和地震檢波器。