[发明专利]高温井下测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油和天然气井的永久监测，特别是，但也不完全是，一种在超过300℃温度下监测井压的测量系统。

背景技术

井下压力和温度测量仪通常安装在井筒中，提供连续的油藏监测。该测量仪通常安装在油管的偏心工作筒中。油管的外面运行着一根电缆，其将测量仪连接到执行信号处理和控制的表面。当前的测量仪寿命短，并且当安装在测量点和测量设备相距很远且温度很高的环境下会给出错误的结果。在深地热井、深油井，以及采用加热方式，如蒸汽注入和地下燃烧法，来降低油粘度的石油开采方式中，存在上述环境。

使用当前技术在极高的温度下在深井筒中测量压力存在有进一步的缺点。虽然传感器可以在很高的温度下工作，但是它们不能够经受恶劣的井下环境，也不能跨过长电缆工作。该传感器使用电线连接，该连接在温度非常高的环境下难以形成，也难以可靠工作。长电缆一般仅可与在高温下无法存在的橡胶或塑料绝缘。一些长电缆使用玻璃纤维，但是玻璃会变成导电的，因此不适合这种应用。随着电缆长度的增加，在模拟测量中将产生更大的误差和可变偏移，导致低质量的测量。

发明内容

我们定义了一种长度超过1000米，可以在超过300℃的高温下工作的长电缆。

本发明的一个目的是提供一种工作在高温深井筒中的井下压力计。

本发明的再一个目的是提供一种在高温深井筒中获得压力测量的方法。

本发明的第一方面提供了一种用于井筒的测量系统，该系统包括模拟输出传感器和长电缆，其中，所述电缆是一种具有缝焊抗腐蚀金属外套的挤出矿物绝缘多芯电缆，所述传感器封闭在耐压抗腐蚀壳体中，该壳体压力密封到金属外套。

通过这种方式，工作在高温下，与特别改装的矿物绝缘（Mineral Insulated，MI）电缆耦合的传感器能够用作高温井筒中的连续监测。

优选地，该传感器是模拟输出压力传感器。更优地，该压力传感器是一种绝缘体上硅传感器。也优选地，该传感器以惠斯登电桥排布的方式配置。这样的单晶硅传感器没有PN结，是介质隔离的。因此，温度不限于150℃，可以工作在超过600℃的温度下。

优选地，该传感器配置为应变线式传感器。更优地，该传感器具有陶瓷安装件。在这种方式下，可以实现在极高温度下的工作。

优选地，该电缆包括至少一个位于金属护套中的长形电导体，该导体通过压实的矿物绝缘粉末与护套绝缘。这种电缆是已知的，长度短，直径小，用于火灾操作系统中。由于金属护套具有很强的腐蚀性，该电缆不适合用在深井中。有利地，该电缆包括更进一步的抗腐蚀金属的护套，其为缠绕在电缆和缝焊周围的薄带。优选地，该电缆拉伸至直径约0.25英寸。

优选地，该电缆包括至少一个附加的芯和至少一个模拟温度传感器，其中，该温度传感器安装在电缆上。通过这种方式，可以沿着电缆进行温度测量，以协助表面信号校正。

优选地，壳体内的连接器不含塑料和橡胶。更优地，所述连接器由金属触点和陶瓷绝缘体形成。通过这种方式，该连接将不受高温的影响。

优选地，该密封装置不含塑料和橡胶。更优地，该密封装置是金属密封，能够承受高温。

优选地，该抗腐蚀材料和金属是不锈钢。可选地，该抗腐蚀材料和金属是镍基合金。材料的选择可以根据油井中可能的流体的性质。

优选地，该系统包括一个交流电源。可选地，该系统包括减速直流换向电源。通过交变的电源，长电缆上永久电荷积累产生的偏移能够被测量和移除。

优选地，该电缆包括至少一个无源感测线。通过测量电缆中下降的电压和穿过电缆的绝缘损耗，能够确定传递到该传感器上的实际电压。

优选地，该系统包括信号调节和处理单元。通过这种方式，可以更正传感器的输出，以提供准确测量，随着时间的推移提供连续的监测。

本发明的第二方面提供了一种在井筒中进行连续监测的方法，该方法包括以下步骤：

(a) 将模拟输出传感器连接至具有缝焊抗腐蚀金属外套的挤出矿物绝缘多芯长电缆；

(b) 将传感器和连接器安装在耐压抗腐蚀壳体中；

(c) 将该壳体压力密封至所述金属外套；

(d) 将壳体安装到油管上，将油管伸入井筒，伸至一高温位置；

(e) 从所述传感器获取测量值；

(f) 对测量值进行信号调节和处理，以针对传感器、电缆和环境的特性进行补偿，从而提供对井筒的连续监测。

通过这种方式，可以实现对高温井筒的连续监测。