新一代光纤传感系统可以用于油气行业的井况监测，从而提高性能。
现场的工程师和科学家可以利用分布式光纤传感(DFOS)获得的井下环境关键数据，做出支持作业优化的决策。这种明智的决策可以提高油井的生产性能，提高井场的安全性，最终优化油气井的生产。目前，还没有其他方法能与光纤相比，获得井筒中相同质量和细节水平的物理条件。
主要是,分布式声传感(DAS)用于倾听水力压裂相关信号、流体和气体流动信号，以及感知地震源响应，如发生在垂直地震剖面(VSP)中的地震响应。DAS通过探测包裹在电缆中的玻璃光纤束的微小物理声振动来测量振动。地下光缆中的光纤可以提供数千个测点。
DFOS技术促进了连续、实时的测量，这种测量以最小的空间间隔沿着光纤电缆的整个长度进行。与传统传感器系统不同的是，分布式传感不依赖于制造的离散传感器，而是使用光纤本身作为传感设备以及信号(光)的双向发送器。传感元件是光纤，在光路中没有任何额外的传感器。表面仪器称为询问单元(IU)用于发送一系列激光光脉冲到光纤，另外记录自然发生的后向散射光信号的返回，作为时间的函数。在此过程中，分布式传感系统可以沿光纤的所有点进行测量，测量时间间隔为预定的时钟时间。
由于光纤电缆经久耐用，可以长期安装在恶劣的环境中，该技术为那些寻求在敏感的地质作业中实施环境监测提供了机会。通常，地流体系统需要动态的声学、应变、温度和压力监测，这可以发生在极端环境中，比如那些在很大的深度、压力或温度下发现的环境。由于光纤传感器能够承受这种不利或具有挑战性的环境，因此对这种用途的需求很高。井下应用包括返排作业、地热井、油气井(水力压裂完井作业、长期井眼监测和井完整性监测)，以及其他恶劣环境下的应用，如深工业废物处理井。
neubtelescope安装在井场附近。图片来源:Neubrex能源服务公司
沿内部钻孔的整个长度测量多种物理现象的能力是至关重要的，分布式光纤传感提供了这种能力。此外,分布式光纤传感此外，还可以监测地下岩层近井区域的状况，以及其他一些应用。这些工作包括确定受污染的基岩含水层的性质，提供数据以帮助管理石油和地热储层，以及监测、核查和核算地质碳封存项目。
不可否认，DAS技术有巨大的好处。然而，随着对监测地质流体系统(如水力压裂作业中的地质流体系统)的需求不断增加，更专门的技术也有了发展;它们适用于恶劣的操作环境，但仍然能够保持高灵敏度和可靠性。在这一领域开发的技术之一是分布式温度和应变传感(DTSS)，这是一种经过现场测试的、革命性的、与DAS互补的技术。
分布式温度，应变传感
尽管DAS已经毫无疑问地成为了焦点，并且对于多个应用程序仍然有用，但DTSS无疑是下一个领跑者技术。DTSS技术提供了温度测量，以及在整个光纤长度上出现的绝对、差分和动态应变变形轮廓。后一种测量可以在长达几十公里的距离上进行，提供DTSS测量的空间分辨率，通常比DAS好一个数量级。
与DAS相比，DTSS除了提供额外的传感功能外，还可以同时检测和记录温度和应变分布的独立测量。这是在厘米级空间分辨率下进行的，这比DAS所能提供的空间分辨率要高得多。当然，空间分辨率指的是确定一个物体应该有多小才能被成像系统探测到的测量，它是以每厘米(lp/cm)的线对为单位测量的。
这种特殊类型的分布式温度和应变传感系统由日本神户Neubrex有限公司开发，并由Neubrex能源服务公司使用，该公司代表了日本Neubrex公司的美国分部，使用一个称为Neubrescope的DTSS产品线。
Neubrescope DTSS设计精良，可用于监测水力压裂作业。然而，对于光纤的使用，以及如何在井中可靠、安全、经济地安装和使用，油气公司仍处于学习、测试、鉴定和验收阶段。一旦安装到井中，他们还可以了解可以进行哪些测量，以及它与竞争技术的不同之处。许多油气公司正在积极探索该技术应用的价值主张，无论是在美国国内，还是在国际上的许多油气井．”
Dana Jurick, Neubrex能源服务公司总经理
Jurick进一步指出，在进行水力压裂时，温度、声学、应变和压力——DTSS、DPS和DAS测量——可以实时进行。她说:
”与以往的技术相比，这有助于现场工程师更好地了解深井中发生的情况。随后，在必要时，可以根据数据对作业计划进行调整，以优化作业，使井具有更好的长期生产潜力．”
DAS技术允许每两米同时测量井下数万个点。电缆内部的连续玻璃纤维束可以在很大的频率范围内感知微小的声振动。这些振动通常与注入的压裂液动力学、裂缝扩展以及水力压裂物理相关。这些测量数据对于工程师来说是很有价值的，他们可以利用这些数据来探测在他们看不见的深度井中正在发生的事情．
Dana Jurick, Neubrex能源服务公司总经理
neubtelescope安装在井场附近。图片来源:Neubrex能源服务公司
减少背景振动
现代激光和光接收器组件采用DAS询问器单元(IU)系统，安装在IU内部。此外，IU可用于临近井眼作业的现场，那里可能产生多种形式的声学和振动噪声。
背景噪声产生于繁忙的场所——从卡车、泵和其他设备——产生大量的低频和可变振动，使发射的激光脉冲和接收的光之间的声音复杂化。2020欧洲杯下注官网这种类型的背景噪声是多余的，因此不利于预期的测量目标。此外，背景噪声的复杂性会降低动态范围和系统的预期目的，即测量连接到套管和地下地层的电缆内的井下光缆产生的振动。
Neubrex最新的DAS技术与先进的便携式隔振系统相结合，以最大限度地提高系统的动态范围。
Negative-Stiffness隔振
减K科技是扫描探针显微镜，显微硬度测试仪和其他振动敏感仪器和设备制造商的OEM供应商，如测试航天器零重力模拟。2020欧洲杯下注官网Minus K Technology已经开发了负刚度隔振器，该公司的隔振器目前在52个国家的300多个政府实验室和大学中使用。
减K技术公司生产的隔振器不需要压缩空气或电力，结构紧凑，可以放置在任何需要的地方——无论是井口还是油气生产设施。隔离器没有腔室，电机或泵，因此不需要维护，因为没有内部机械磨损。隔离器纯粹以被动机械模式工作。
负刚度隔振器有一个显著的优势，它们能够在多个方向上实现高水平的隔离，并具有定制谐振频率到0.5 Hz水平和垂直(一些版本在1.5 Hz水平)的灵活性。值得注意的是，对于固有频率为0.5 Hz的隔振系统，隔振从0.7 Hz开始，并随着振动频率的增加而提高。系统性能通常用固有频率来描述。
David Platus博士是负刚度隔振器的发明者，也是Minus K Technology的总裁和创始人。
垂直运动隔离是由支持重量负荷的刚性弹簧提供的，并与负刚度机构相结合。净垂直刚度很低，不影响弹簧的静态承载能力。与垂直运动隔离器串联的梁柱提供水平运动隔离。梁柱表现为与负刚度机构结合的弹簧。结果是一个紧凑的被动隔振器，能够非常低的垂直和水平固有频率和高的内部结构频率．
David Platus博士，Minus K Technology的总裁和创始人
传递率曲线测量的是负刚度隔离器提供的高性能。通过隔离器传递的相对于输入振动的振动的测量称为振动传递率。当调整到0.5 Hz时，负刚度隔振器在2hz时可实现约93%的隔振效率;99%在5赫兹;10hz时为99.75%。
Negative-stiffnessBM-8Neubrescope下面的隔振器。图片来源:Neubrex能源服务公司
DAS系统的变化
为了允许测量能力的变化，分布式声传感询问器单元系统被设计为在激光波长的宽光谱上操作。为了支持奈奎斯特采样定理，该系统在米级尺度上以快速的时间采样率进行了分布空间感的声振动测量。(奈奎斯特采样定理指出，如果波形的采样速度超过其最高频率分量的两倍，则可以对带限连续时间信号进行采样，并从采样中完美地重建。)采用负刚度隔振，以保证动态范围和系统测量的信噪比。
同时检测和记录温度和应变分布的独立测量，dts为DAS提供额外的传感能力，并以厘米级空间分辨率执行这些传感能力。如前所述，这在空间上比DAS所能提供的解决方案多得多。
空间分辨率是以每厘米(lp/cm)的线对为单位测量的，它是用来确定一个物体应该有多小，以便被成像系统探测到的一种测量方法。
日本神户Neubrex有限公司开发了分布式温度和应变传感系统，并被Neubrex能源服务公司(Neubrex Energy Services)应用，Neubrex能源服务公司是总部位于日本的Neubrex公司的美国分部。该公司的DTSS产品线被称为Neubrescope。
该信息的来源、审查和改编来自减K科技提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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