Волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах

Волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано при добыче вязкой нефти при воздействии на призабойную зону скважин паром при высоких температуре и давлении в устройствах для проведения измерений температурного распределения по скважине.

Известен волоконно-оптический кабель для проведения измерений в скважинах, включающий размещенное в герметичной металлической трубке покрытое защитной оболочкой оптическое волокно [1]. Известны конструкции оптических кабелей, предназначенных для прокладки в трубах, в том числе и способом пневмопрокладки [2]. Также известен волоконно-оптический кабель, включающий покрытое защитной оболочкой оптическое волокно, размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной наполнителем [3]. Однако эти оптические кабели [1-4] не предназначены для использования в скважинах (тем более паронагнетательных) при высоких температуре и давлении.

Известен волоконно-оптический кабель [5] для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах, включающий размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной наполнителем, покрытое защитной оболочкой оптическое волокно, при этом защитная оболочка представляет собой слой металлизации, прилегающий к оптическому волокну, и охватывающую его оплетку из стеклонити, а в качестве наполнителя применен инертный газ. Слой металлизации может быть выполнен из меди и его толщина составляет несколько десятков микрометров. В качестве инертного газа использован аргон, который находится под давлением примерно 1 атм. Заполнение кабеля газом под давлением увеличивает как стоимость самого изделия, так и стоимость его эксплуатации.

Волоконно-оптический кабель [6] для применения в паронагнетательных скважинах включает оптическое волокно с защитным покрытием, свободно уложенное в модульной металлической трубке, которая размещена внутри внешней металлической трубки, при этом модульная стальная трубка плотно вложена во внешнюю стальную трубку, так что вместе они образуют двухслойную оболочку. Недостаток данного кабеля - его низкая ремонтопригодность. В условиях высоких температур и давления велика вероятность повреждения оптического волокна. Повреждение волокна требует полной замены кабеля, а это, в свою очередь, остановки технологического процесса. Теоретически возможна замена волокна в данной конструкции. Однако для этого необходим доступ к обоим концам кабеля, что требует его подъема на поверхность. При замене волокна с помощью заготовки доступ к обоим концам кабеля необходим для ввода заготовки. При замене оптического волокна методом пневмопрокладки доступ к обоим концам кабеля необходим для сводного прохождения воздуха на дальнем конце создаваемого воздушного канала для подачи сжатого воздуха. Поскольку стоимость остановки технологического процесса с подъемом оборудования на поверхность высока, к кабелю предъявляются повышенные требования к эксплуатационной надежности, что увеличивает его стоимость и ограничивает область возможного применения.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах включает оптическое волокно с защитным покрытием, свободно уложенное в модульной металлической трубке, которая размещена внутри внешней металлической трубки, при этом внутри внешней металлической трубки размещены две одинаковые защитные металлические трубки, отношение внутреннего диаметра которых к внешнему диаметру модульной металлической трубки больше чем 3/2, а модульная металлическая трубка с оптическим волокном размещена внутри одной из защитных металлических трубок.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез волоконно-оптического кабеля. Кабель включает оптическое волокно с защитным покрытием 1, уложенное в модульную металлическую трубку 2, которая размещена в одной из двух одинаковых защитных металлических трубок 3, которые размещены внутри внешней металлической трубки 4. Отношение внутреннего диаметра защитных металлических трубок к внешнему диаметру модульной металлической трубки больше чем 3/2. Защитное покрытие оптического волокна изготавливается из термостойких материалов, например в виде слоя металлизации и оплетки из стеклонитей или полимерного компаунда с наполнением из порошка тригидраталюминия и т.п. Металлические трубки 2, 3 и 4 могут быть выполнены из нержавеющей стали. Кабель в процессе изготовления наматывается на транспортный барабан либо на барабан подъемника. Спуск кабеля в скважину и его расположение в ней осуществляются известным образом. Измерение температурного распределения в скважине осуществляется с помощью известной аппаратуры известным методом.

По сравнению с прототипом предлагаемый волоконно-оптический кабель при повреждении оптического волокна может быть отремонтирован путем замены модульной металлической трубки с оптическим волокном в защитном покрытии без подъема кабеля и, соответственно, оборудования на поверхность. При установке на спускаемом конце оптического кабеля переходника между защитными металлическими трубками образуется обратный воздушный канал. Это позволяет после извлечения модульной металлической трубки с поврежденным оптическим волокном проложить в одной из защитных металлических трубок другую модульную металлическую трубку с исправным оптическим волокном методом пневмопрокладки, не поднимая оптический кабель на поверхность. Возможность ремонта волоконно-оптического кабеля без извлечения его из скважины расширяет область его применения и, кроме того, позволяет снизить требования к его стойкости к воздействию высоких температуры и давления, тем самым дополнительно расширяя область его применения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент US 6148925А.

2. Грифьен В. Прокладка оптических кабелей в трубках. - Plumettaz SA, 1993. - 138 с.

3. Патент RU 2017246 С1.

4. Свидетельство на полезную модель RU 57022 U1.

5. Патент RU 2238578 С1.

6. Патент CN 2788212 Y.

Волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах включает оптическое волокно с защитным покрытием, свободно уложенное в модульной металлической трубке, которая размещена внутри внешней металлической трубки, отличающийся тем, что внутри внешней металлической трубки размещены две одинаковые защитные металлические трубки, отношение внутреннего диаметра которых к внешнему диаметру модульной металлической трубки больше чем 3/2, а модульная металлическая трубка с оптическим волокном размещена внутри одной из защитных металлических трубок.