Лекционный курс «Экспериментальные методы ...
-
Upload
sierra-conner -
Category
Documents
-
view
65 -
download
6
description
Transcript of Лекционный курс «Экспериментальные методы ...
![Page 1: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/1.jpg)
Лекционный курс «Экспериментальные
методы физических исследований»
Раздел
СРЕДСТВА И МЕТОДЫ
ТЕРМОМЕТРИИ
Тема
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ
ТЕРМОМЕТРИИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
![Page 2: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/3.jpg)
По набору специальностей, охвату всей технологической цепочки
нефтегазового производства, университет уникален. Таких вузов в мире всего три-четыре.
Наш университет является средоточием интеллектуального потенциала
нефтегазового комплекса.
![Page 4: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/4.jpg)
А.И. Владимиров ,В.И. Грайфер
Новые образовательные программы подготовки и повышения квалификации специалистов для освоения месторождений углеводородов
Журнал «Нефтяное хозяйство» № 5, 2006
……..Подготовка специалистов, необходимых для создания и эксплуатации интеллектуальных нефтяных месторождений, будет проводиться как по имеющимся в вузе нефтегазовым специальностям и направлениям, так и по новым образовательным программам. ……..
![Page 5: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/5.jpg)
В.И. Грайфер, генеральный директор ОАО «РИТЭК»
Развивая тему Интеллектуальной Скважины, РИТЭК озадачился проектом создания
Интеллектуального Месторождения.
…На базе оптиковолоконной системы
специалисты компании работают над созданием комплекса приборов,
контролирующих работу как отдельных скважин, таки всего месторождения,
что должно значительно увеличитьконечный коэффициент нефтеотдачи.
![Page 6: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/6.jpg)
Мировая тенденция развития более надежных,экологически безопасных и эффективных технологий эксплуатации углеводородов
Концепцияинтеллектуального (умного) месторождения
SMART RESERVOIR
![Page 7: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/7.jpg)
Floating Production Storage & Offloading
Vessels
Turret Mooring Systems
Tension Leg Platforms
Light Well Intervention
Guidelineless Deepwater Trees
Subsea Manifold
Smart Well Control Systems Subsea Template
Systems
Metering & Control Systems
Surface Well Systems
ROV Tie-In Systems
Subsea Processing
Subsea Drilling Systems
SMART RESERVOIR
![Page 8: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/8.jpg)
Для «умного» управления разработкой все
элементы месторожденияи средства исследованийобъединяют в комплексные
взаимосвязанные системы
![Page 9: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/9.jpg)
SMART RESERVOIR
![Page 10: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/10.jpg)
Один изэлементовсистемы –
«SMART WELL»
(«УМНАЯ СКВАЖИНА»)
![Page 11: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/11.jpg)
«Умная скважина»
с разветвленнымистволами,
датчиками непрерывногоконтроля,
соединенными системойобратной связи
с
управляемымиустройствами
регулированияпритока
![Page 12: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/12.jpg)
“Умная скважина”
D-17 на
месторождении Douglas
(Ливерпульский залив,
Великобритания)
“Умная скважина”
D-17 на
месторождении Douglas
(Ливерпульский залив,
Великобритания)
Tubing Hanger
Adjustable Swivel
TRSSV
4.5” Tubing Joints
ESP Packer
Adjustable Spacer
Full Bore Isolation Valve
Crossover to 3.5”
Auto Y - Tool
Flow Meter
ESP PumpPerforated Pup Joint
FO On/Off Disconnect Tool
Retrievable Packer
Hydraulic Sliding Sleeve
Retrievable Packer
Hydraulic Sliding Sleeve
Retrievable Packer
Mechanical Sliding Sleeve
Hydraulic Isolation Tool
Downhole Turn Around Sub Bull Nose
![Page 13: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/13.jpg)
Каждая из электронно - управляемых задвижеквблизи перфорационных отверстий
«умной скважины»оснащена датчиками положения задвижки,
притока флюидов, температуры…….
В 2001 г. типичная цена подобной задвижкиприближалась к 500 000 $.
![Page 14: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/14.jpg)
МОДУЛИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯРАБОТЫ ПРИ БОЛЬШИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ
( система ADMARC, компания АББ )
![Page 15: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/15.jpg)
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА( > 150 oC )
Общий видблока
Монтажные платыусилителя
и приемника/передатчика
![Page 16: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/16.jpg)
РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ДАТЧИКИТЕМПЕРАТУРЫ
Бесконтактная термометрия
Контактная термометрияЛокальный датчик - - измерения в отдельной точкеРаспределенный датчик - -измерения непрерывного поля температурна протяженных интервалах
Волоконно-оптические датчики(optical fiber sensors)
![Page 17: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/17.jpg)
Диаметры :внешний 75 - 125 микронсердцевины – 20 микрон
Волоконно –оптические
кабели
![Page 18: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/18.jpg)
Волоконно –оптические
кабели
![Page 19: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/19.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ КУРСА
ОБЩЕЙ ФИЗИКИ :
![Page 20: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/20.jpg)
Уровни энергииэлектронов
АТОМА
Электронные,колебательные
и вращательныеуровни энергииМОЛЕКУЛЫ
![Page 21: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/21.jpg)
ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
С ФОТОНАМИ
В АТОМЕ :Е = Е электр.
В МОЛЕКУЛЕ :Е = Е электр. +
+ Е колебат. ++ Е вращат.
Е = Е электр. ++ Е колебат.
![Page 22: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/22.jpg)
ЧИСЛО АТОМОВ (МОЛЕКУЛ) С ДАННОЙ ЭНЕРГИЕЙ
ОПИСЫВАЕТСЯРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ БОЛЬЦМАНА
ИЗАВИСИТ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
)(
0)( kT
E
p
p
enEn
![Page 23: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/23.jpg)
ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ПОТОКА ФОТОНОВ В ВЕЩЕСТВЕИНТЕНСИВНОСТЬ УМЕНЬШАЕТСЯ
ЗА СЧЕТ ПОГЛОЩЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ
I(x) I + dI
dI = - I(x) (x) dx - коэффициент экстинкции
= поглощения + рассеяния
xeII 0
В оптическом волокне поглощение света малои экстинкция определяется процессами рассеяния
![Page 24: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/24.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
Закон Бугера - Ламберта
xeII 0
- коэффициент экстинкции (только за счет рассеяния)
Виды рассеяния - упругое (релеевское)
неупругое :а) рассеяние Бриллюена (Мандельштама - Бриллюена)б) комбинационное (рамановское) рассеяние
![Page 25: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/25.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
Упругое релеевское рассеяние
– рассеяние света без изменения длины волны на объектах, размеры которых меньше длины волны.
Сечение рассеяния :
![Page 26: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/26.jpg)
Неупругое рассеяние Мандельштама — Бриллюэна
– на флуктуациях плотности, возникающих в результате распространения упругих волн в конденсированных
средах (твердых телах и жидкостях)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
![Page 27: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/27.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
Неупроугоекомбинационное (рамановское) рассеяние
СТ =0 - кол АСТ =0 + кол
кол = Екол./h
Начальная частота света 0 уменьшается или увеличиваетсяна величину кол из-за изменения энергии колебаний молекул
Стоксовская и антистоксовская частоты рассеяния
![Page 28: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/28.jpg)
РАМАНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ
«АНТИ-СТОКС» -Сильная зависимость
от температуры
«СТОКС» - Слабая зависимость
от температуры
Уменьшениечастоты
Увеличениечастоты
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
![Page 29: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/29.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
)exp()( 4
kTЕ
II
КОЛ
СТ
АСТ
СТ
АСТ
СПЕКТРРАССЕЯННОГО
СВЕТА
![Page 30: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/30.jpg)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯТЕМПЕРАТУР С ПОМОШЬЮ
ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ
I(t) I(X) T(X)
![Page 31: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/31.jpg)
Лазер
Датчик
Оптоволоконные системы температурных измеренийОптоволоконные системы температурных измерений
Incident Raleigh LightBrillouin
Anti-StokesRaman Band
StokesRaman Band
Incident Raleigh LightBrillouin
Anti-StokesRaman Band
StokesRaman Band
Incident Raleigh LightBrillouin
Anti-StokesRaman Band
StokesRaman Band
Излучение лазераБриллюен
Раман(Анти-Стокс)
Раман(Стокс)
Спектры рассеянного излучения
Спектры рассеянного излучения
Рассеянное излучениеРассеянное излучение
10 нс импульсы лазерного излучения Оптич. волокно
Зеркала
![Page 32: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/32.jpg)
ВЫЯВЛЕНИЕ УТЕЧКИ ГАЗА ПО ТЕМПЕРАТУРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ
![Page 33: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/33.jpg)
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В НЕФТИ ПО ТЕМПЕРАТУРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ
Охлаждение пластана 5оС
из-за ростасодержания
воды в нефтиот 20%до 35 %
![Page 34: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/34.jpg)
Изменения профиля температурреальной продуктивной скважины
(с августа 2000 г. по октябрь 2001 г.)
Изменения профиля температурреальной продуктивной скважины
(с августа 2000 г. по октябрь 2001 г.)
50.0
55.0
60.0
65.0
70.0
75.0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Depth (m)
Te
mp
era
ture
(D
eg
C)
01/08/01
31/01/00
Поступление газа
Т пласта
Прорыв холодной воды
Данные фирмы Sensa , Schlumberger
Глубина (метры)
Т(оС)
![Page 35: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/35.jpg)
ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИНЫ ПО ТЕМПЕРАТУРНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ
Распределениятемпературы
при продуктивностискважины
250500
1000
баррелей в сутки
![Page 36: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований»](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062321/56813205550346895d9858f8/html5/thumbnails/37.jpg)
С сайта: http://lscom.ru/io_rtr2.html