Волоконно-оптические многоканальные сейсмоприемники Пермская научно-производственная приборостроительная компания Институт физики микроструктур РАН (Н.Новгород)

Актуальность работы Чтобы сохранить статус великой нефтяной державы, Россия в течение ближайших 10 лет должна: активизировать разведку новых месторождений, в частности, на морском шельфе потребность в оборудовании для геологоразведки (в частности, морской) будет возрастать повысить эффективность извлечения углеводородного сырья из существующих месторождений необходимость разработки и внедрения систем непрерывного внутрискважинного мониторинга нефтегазодобычи

Наземная сейсморазведка Инерциальный сейсмоприемник

Морская сейсморазведка Гидрофон

Требования к сейсмоприемникам Наземная сейсморазведка нефти и газа: количество сейсмоприемников в сейсмической косе: ~ 50 длина сейсмической косы: км полоса сейсмических частот: Гц максимальное регистрируемое сейсмическое ускорение:0,5g динамический диапазон: не менее 110 дБ время непрерывной записи сейсмических данных: с Морская сейсморазведка: длина шлейфа гидрофонов: до 7 км динамический диапазон: не менее 115 дБ

Непрерывный мониторинг позволяет существенно повысить коэффициент извлечения углеводородного сырья из скважины Волоконные датчики не содержат электронных компонентов, поэтому могут работать при температурах порядка 300 градусов Т С Внутрискважинный мониторинг

Требования к системам внутрискважинного мониторинга Система должна включать в себя: датчики температуры: ~100 штук и более сейсмоприемники: ~100 штук и более а также: расходомеры жидких фракций (нефти, воды) и газа; датчики давления и т.д. Датчики должны работать при температуре до С в течение времени жизни скважины (~ 10 лет)

Преимущества волоконно-оптических сейсмоприемников и гидрофонов нечувствительность к электромагнитным наводкам полная взрыво- и пожаробезопасность благодаря отсутствию токоведущих частей стойкость к высоким температурам приемники могут быть удалены от блока сбора данных на расстояние 5 10 км без заметного ухудшения параметров системы – важно для морской сейсморазведки по одному оптическому волокну можно передавать сигналы от многих датчиков на основе единого метода измерения могут быть созданы и объединены в одну измерительную систему датчики различных физических величин: температуры, сейсмических колебаний и т.д.

Оптические интерференционные вибродатчики

Волоконно-оптический гидрофон на основе интерферометра Маха-Цендера Изменения внешнего давления регистрируются по изменениям диаметра полого цилиндра, на который намотано волокно в сенсорном плече

Низкокогерентная интерферометрия

В мире: волоконно-оптическиесейсмоприемникидля морскойсейсморазведкии системы непрерывного внутрискважинного мониторинга (Litton Systems, Northrop-Grumman, etc.) –на стадии коммерциализации В России: разработки в настоящее время не ведутся

Ожидаемые технические характеристики образца, предлагаемого к созданию тип подключаемых датчиков: сейсмоприемники, гидрофоны, термодатчики, датчики давления и т.д. общее число датчиков в системе: до 49 (до 7 волоконных линий, по 7 датчиков в линии) частота опроса датчиков: не ниже 600 Гц полоса регистрации сейсмических колебаний: Гц минимальное измеряемое смещение инерциальной массы сейсмоприемника: 1 Å динамический диапазон: не менее 110 дБ максимальная длительность непрерывной регистрации сейсмических сигналов: не менее 20 с

В дальнейшем работа может развиваться по нескольким направлениям: адаптация системы для морской сейсморазведки адаптация системы для мониторинга нефтедобычи адаптация системы для многоканального промышленного мониторинга температуры, давления и т.д.

ВЫВОДЫ волоконно-оптические сейсмоприемники имеют важные преимущества по сравнению с сейсмоприемниками других типов в мире активно ведется разработка волоконно-оптических сейсмоприемников, в первую очередь, для разведки морского дна и внутрискважинного мониторинга нефте- газодобычи разрабатываемые методы низкокогерентной интерферометрии позволяют создать относительно недорогие многоканальные датчики на основе коммерчески доступных оптоэлектронных и волоконно-оптических компонентов предлагаемая система может быть использована также для многоканального измерения температуры, давления и других физических величин