一种应用光纤传感器监测井下套管受力的方法

摘要

一种应用光纤传感器监测井下套管受力的方法。主要解决现有油田油水井套损研究领域中对井下套管受力过程及套损形态特征缺乏直接监测方法的问题。其特征在于：沿套管外表面周向布设光纤光栅传感器，利用与此光纤光栅传感器相连接的地面光纤光栅解调仪监测套管周向应变ε_θ并获取套管周向应变数据，同时沿所述套管外表面轴向布设光纤布里渊传感器，利用与此光纤布里渊传感器相连接的地面光纤布里渊解调仪监测套管轴向应变ε_z并获取套管轴向应变数据，将所获得的套管周向应变ε_θ和轴向应变ε_z按照地应力解释模型即可求出井下套管外层受力。具有可在事先未知套损和地层压力情况下永久监测套管形变和获得相应地层压力的特点。

主权项

1、一种应用光纤传感器监测井下套管受力的方法，其特征在于：沿套管外表面周向布设光纤光栅传感器，利用与此光纤光栅传感器相连接的地面光纤光栅解调仪监测套管周向应变εθ并获取套管周向应变数据，同时沿所述套管外表面轴向布设光纤布里渊传感器，利用与此光纤布里渊传感器相连接的地面光纤布里渊解调仪监测套管轴向应变εz并获取套管轴向应变数据，将所获得的套管周向应变εθ和轴向应变εz代入下面的柱坐标系下套管应力和应变的本构方程组(1)和方程组(2，)即可求出主应力坐标系下水平最大主应力和水平最小主应力，即σh和σH，由于井下套管所受地层压力P＝σ原始—σ计算，其中，σ原始为原始地应力，由地应力测量可得，σ计算为计算得到的水平最大主应力或水平最小主应力，因此最后可以得到相应的井下套管所受地层压力P；所述本构方程组(1)为：σr＝(λ+2G)εr+λεθ+λεzσθ＝(λ+2G)εθ+λεr+λεzσz＝(λ+2G)εz+λεr+λεθ…………(1)其中σθ、σr、σz分别为以套管中心线为z轴时柱坐标系下的周向应力、径向应力和轴向应力，θ为极角，λ为拉梅常数，G为套管剪切模量，σv可以密度测井积分得到；所述方程组(2)为直井套管上地应力分布关系，即：σr＝pwσθ＝σH+σh-2(σH-σh)cos2θ-pwσz＝σv-2v(σH-σh)cos2θ…………(2)其中Pw为井筒内压，v为泊松比，σv、σH、σh分别为主应力坐标系下垂向主应力、水平最大主应力和水平最小主应力。