在面向油气资源勘探开发中,人们始终在探索新方法、新技术、新仪器,以实现对地层物理信息的精细勘测和科学分析,不断地发现油气资源结构的新特征、新规律、新储藏,来满足人类社会的生存和发展需求。我国油气资源面临类型及储层地质条件复杂、非常规油气藏占比“高”、油气储层埋藏“深”、物性渗透率“低”、精细化勘测“难”的瓶颈,及传统电磁类地震检波器存在检波速度慢、密度低、频带窄、耐高温性能差等问题。该项目提出并实现了高精度、高密度、多维度、大区域勘测为特征的井中地震波光纤三维时延检波技术发明,研究成果核心技术指标已达到国内领先、国际先进水平。
该项目为光纤传感技术应用于油气资源井中地震波勘测的技术发明类项目。为了满足复杂地层能源精细描述、高效探测、科学开采的迫切需求,全面开展了井中地震波光纤一至三维检波技术研究与现场勘测应用,地震物理模型激光超声激励与光纤高分辨率超声成像实验模拟,及现场勘测与实验模拟二者深度结合的研究,攻克了宽频带(地震模型成像:50 KHz-50 MHz,井中地震勘测:1 Hz-2 KHz)、高密度(地震模型成像:>100 万道采集,井中地震勘测:>126 级)、高维度(三维空间时延采集)井中地震波勘测的技术难题,研制出应用于地层油气资源“实验室、试验场、野外场”勘测的井中地震波光纤三维时延检波新方法、新技术、新仪器,取得了系列技术发明成果,具有突出的创新性、先进性、实用性。对于促进我国地层能源探测新技术发展与“一带一路”能源合作深化,提升油气资源勘测的能力和信息化水平具有十分重要的科学技术意义和实用价值。
(1)井中地震勘探光纤三维检波技术。针对我国油气资源类型及储层地质条件复杂、非常规油气藏占比“高”、油气储层埋藏“深”、物性渗透率“低”、精细化勘测“难”的特点,及其传统电磁类地震检波器存在检波速度慢、频带窄、复用性差、耐高温性差等固有技术瓶颈,通过光纤检波新机理、激光微加工、耐高温高压封装材料配制、弹性增敏结构设计与精密加工等基础与实验研究,重点解决了高灵敏、宽频带、多维度、耐高温、时频复用、网络化、实时“永久”、可靠稳定保持等科学技术难题,研制出新型高性能光纤振动加速度三维检波仪器,提升了光纤传感技术的性能优势及拓展了其应用领域。
(2)地震物理模型激光超声成像技术。针对普遍使用的压电类超声换能器(PZT)在地震物理模型成像过程中耦合效率低、激励与采集频带窄、空间分辨率低、复用能力差等技术及应用问题,该项目提出并研制出激光超声激励与光纤超声采集仪器。通过研究解决激光参量调控、光声功能材料配制、光纤感测超声新机理等应用基础研究,形成了光声循环激励与采集新方法、新技术,突破了高强度、宽频带、多模式、声—固耦合效率增强的超声激励,及宽方位、多维度、高效率的超声采集等科学技术难题,实现了全光型地震物理模型三维高分辨率成像。
(3)井中地震波现场勘测(反演)与地震物理模型实验模拟(正演)深度结合。通过研究井中地震波勘探光纤三维检波(现场勘测)与地震物理模型激光超声成像(实验模拟)自然规律、物理量、时间及空间条件的相互关系,两种技术的互相修正与补充,及两种技术支撑的科研仪器高度集成的方法与技术,形成了实验室、试验场、野外勘测三位一体的光纤地震勘探技术体系,解决了实体仪器研制有依据、复杂野外地质结构有模型、实验物理模拟有支撑的科学技术难题,研制出了新型井中地震波光纤三维时延检波仪器,实现了井中地震波勘探与实验模拟成像结合的油气资源勘测新方法与新技术的突破,初步达到了全面、精细、可靠地获取油气储藏信息,提高油气资源勘测效能的目标。在方法与技术上创新特色明显。
(4)光纤采集地震资料全波形反演技术。重点突破了光纤海量采集地震波勘探数据体,地层物理数值参数的高效处理,稳健的目标函数建立、噪声污染减小,反演成像精度及储层与流体识别精度提升等地震资料处理与解释的难题,实现了油气储藏三维图像的高效率、高精度地质模型重构与再现,提高了油气资源勘测效能。该反演技术是油气资源勘探数据体分析处理的新方法。
油气资源的高效开发和精准勘探,是石油工业可持续发展的重要保证。在油气开采成本越来越大的当今,光纤传感技术因其特有的抗电磁干扰、耐高压和耐腐蚀等本质优点,可广泛应用于油气井下恶劣环境中的储层参数测量,油气井检测将会因光纤传感技术的引入发生重大改变,能在油气井的全生产周期内沿井筒进行连续测量,实现永久性监测;能在恶劣环境下,可以提供全面的井下温度、压力和流量等生产数据;在不影响油气生产的前提下,能探测油井动态液面,预防泄漏,检测各种油井管柱及完井设备的完整性。2019年光纤测井技术被中国石油集团经济技术研究院评为“未来十年,最具发展潜力的油气勘探开发新技术”,其市场想象空间巨大、应用前景十分广阔。
目前国内石油行业,多数使用电子检测系统采集井下数据,少数大型企业采用进口光纤传感器全套设备,成本巨大。
国内至今尚没有成熟的光纤传感器技术产品在市场投放,公司利用自身在光纤传感技术领域的领先优势,拟用自主品牌覆盖全国油气井市场,替代电子传感产品和进口光纤传感器产品,在填补国产行业空白的同时,创造经济效益。
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