DTS系統(tǒng)在測井領(lǐng)域的應(yīng)用是一個將光纖傳感技術(shù)成功應(yīng)用于石油天然氣工業(yè)的典范，極大地推動了油氣藏的動態(tài)監(jiān)測和開發(fā)管理水平的提升。

一、什么是分布式光纖DTS系統(tǒng)？
首先，我們需要理解兩個核心概念：
1.分布式光纖傳感
與傳統(tǒng)“點式”傳感器（只在特定位置測量）不同，分布式光纖傳感將整根光纖本身作為傳感元件和傳輸介質(zhì)。它可以沿著光纖的每一個點，持續(xù)、實時地測量物理量（如溫度、聲波、應(yīng)變等）。這意味著，只需要鋪設(shè)一根光纖，就能獲得一條數(shù)公里甚至數(shù)十公里長的連續(xù)“測量線”。
2.DTS系統(tǒng)
全稱分布式溫度傳感系統(tǒng)，其原理基于拉曼散射效應(yīng)。當(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸時，會與光纖分子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生拉曼散射光。其中，斯托克斯光和反斯托克斯光的強(qiáng)度比值與光纖所處位置的溫度存在精確的線性關(guān)系。通過測量激光發(fā)射與信號接收的時間差，系統(tǒng)可以精確計算出溫度事件發(fā)生的位置。
簡單來說，DTS系統(tǒng)就是利用一根特殊的光纖，實時測量并定位整口井從井口到井底的、連續(xù)的溫度剖面。

二、DTS在測井領(lǐng)域的核心應(yīng)用
在測井領(lǐng)域，DTS技術(shù)主要用于生產(chǎn)測井和注入監(jiān)測，為油氣藏的動態(tài)管理提供前所未有的數(shù)據(jù)支持。

1.產(chǎn)液剖面解釋
這是DTS最經(jīng)典和重要的應(yīng)用之一。傳統(tǒng)生產(chǎn)測井需要下入復(fù)雜的多參數(shù)儀器串，作業(yè)成本高、有風(fēng)險，且是“快照”式測量。而DTS可以永久安裝，提供連續(xù)、實時的數(shù)據(jù)。
工作原理：當(dāng)油氣流體從儲層流入井筒時，會因焦耳-湯姆遜效應(yīng)而發(fā)生溫度變化。氣體膨脹吸熱會導(dǎo)致流入點溫度降低，形成“低溫異常”；液體摩擦生熱通常會導(dǎo)致流入點溫度輕微升高。
應(yīng)用方式：通過分析井筒溫度剖面的異常點（溫度突變點），可以精確判斷哪個層段是主要產(chǎn)層，以及每個層段的貢獻(xiàn)比例；在關(guān)井后恢復(fù)和開井生產(chǎn)的過程中連續(xù)監(jiān)測溫度變化，可以更清晰地識別出流體流入點。

2.注水/注汽剖面監(jiān)測
在二次采油（如注水）和稠油熱采（如注蒸汽）中，了解注入流體的去向至關(guān)重要。
注水井監(jiān)測：注入的水通常與地層溫度不同。DTS可以清晰地顯示哪些層段吸收了更多的注入水，從而評估注水效果，避免“指進(jìn)”和“水竄”，提高波及效率。

注蒸汽井監(jiān)測（尤其在稠油開采中）：這是DTS的“殺手锏”應(yīng)用。蒸汽的溫度遠(yuǎn)高于地層溫度。DTS可以實時描繪出蒸汽腔的發(fā)育情況和蒸汽前緣的推進(jìn)位置，直接指示哪些層段正在被有效加熱。這對于優(yōu)化蒸汽注入?yún)?shù)（壓力、溫度、干度、流量）至關(guān)重要。

3.井筒完整性診斷
套管外竄漏診斷：如果層間封隔失效，流體會在套管外發(fā)生竄流。這種竄流會帶來溫度異常，DTS可以探測到這種異常，并定位竄漏點。
水泥膠結(jié)質(zhì)量評估：水泥膠結(jié)不良的區(qū)域，其熱傳導(dǎo)特性會發(fā)生變化，可能在溫度曲線上有所反映，作為輔助判斷依據(jù)。
管線泄漏檢測：可以監(jiān)測井下安全閥、封隔器等設(shè)備的泄漏情況。

4.壓裂監(jiān)測與效果評估
在非常規(guī)油氣（頁巖氣、致密油）的水平井多級壓裂中，DTS也發(fā)揮著重要作用。
工作原理：壓裂時，注入的壓裂液溫度與地層溫度存在差異。
應(yīng)用方式：在壓裂施工期間和停泵后，通過監(jiān)測各段簇的溫度恢復(fù)情況，可以判斷哪些射孔簇真正吸收了壓裂液，評估壓裂的均勻性和有效性。雖然分布式聲波傳感（DAS）在壓裂監(jiān)測中更常用于判斷裂縫起裂和擴(kuò)展，但DTS可以提供互補(bǔ)的溫度信息，綜合判斷壓裂效果。如ZITN的“DTS+DAS”系統(tǒng)，經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)、現(xiàn)場實施和遠(yuǎn)程服務(wù)，至今已參與了超過90個光纖測井項目和26個長效監(jiān)測項目。

三、DTS技術(shù)的主要優(yōu)勢
全分布式測量：提供連續(xù)、完整的井筒溫度剖面，無測量盲點。
實時性與連續(xù)性：7x24小時不間斷監(jiān)測，能夠捕捉瞬態(tài)溫度事件和長期變化趨勢。
永久安裝：光纖通常與完井管柱一同下入，一次性投資，長期受益，無需頻繁進(jìn)行昂貴的生產(chǎn)測井作業(yè)。
耐惡劣環(huán)境：光纖本身由石英制成，耐高溫、高壓、腐蝕，適用于復(fù)雜的井下環(huán)境。
無電子器件：井下部分為無源器件，可靠性高，壽命長。
安全防爆：本質(zhì)安全，非常適合易燃易爆的油氣井環(huán)境。

四、挑戰(zhàn)與局限性
解釋的多解性：溫度變化可能由多種因素引起（如流體流入、竄流、地溫梯度變化等），需要結(jié)合地質(zhì)、工程和其他生產(chǎn)數(shù)據(jù)（如流量、壓力）進(jìn)行綜合解釋，對解釋人員要求高。
空間分辨率與測溫精度：空間分辨率（通常為1米左右）和絕對測溫精度之間存在權(quán)衡。對于非常薄的產(chǎn)層，可能難以精確分辨。
依賴溫度差異：其有效性依賴于流入/注入流體與地層背景溫度之間存在足夠的溫差。如果溫差很小，解釋將變得困難。
初始投資成本：光纖完井系統(tǒng)的初始投入成本相對較高，需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評估。

總結(jié)
分布式光纖DTS系統(tǒng)已經(jīng)徹底改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)測井的面貌。它將井筒從一系列離散的“測量點”變成了一條透明的“測量線”，為工程師提供了前所未有的、關(guān)于井下流體動態(tài)的視覺能力。
通過實現(xiàn)長期、實時、連續(xù)的溫度監(jiān)測，DTS在產(chǎn)液剖面分析、注入剖面優(yōu)化、井完整性保障和壓裂效果評估等方面發(fā)揮著不可替代的作用，是實現(xiàn)油氣藏智能化、精細(xì)化管理和提高最終采收率的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著光纖技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用前景將更加廣闊。

審核編輯 黃宇