[实用新型]一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置

说明书

一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，包括：分布式光纤声音、温度监测集成系统、井筒与储层模拟系统、供液与控制系统和集液系统；所述分布式光纤声音、温度监测集成系统通过管外光缆和管内光缆与井筒与储层模拟系统相连；在所述井筒与储层模拟系统的轴向外壁上对称设置有左侧流体入口和右侧流体入口分别与所述供液系统相连；所述集液系统通过排液管线与井筒与储层模拟系统相连。本实用新型实现模拟多层段直井、水平井、多分支井以及斜井的生产剖面连续、实时的产液状况监测，还可以模拟不同液量、不同含水率、不同温度和不同生产层位情况下井筒生产的温度和声音响应情况，为井筒生产剖面测试提供技术思路。

技术领域

本实用新型涉及一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置及方法，属于油气开采的技术领域。

背景技术

随着井下生产控制技术的进步和油田精细化生产管理要求的提高，实时掌握井下各层段生产动态已成为油田精准化、智能化生产的重要发展方向，特别是近年来随着智能井技术的发展，实时了解井筒生产剖面对于实时优化油藏注采参数、实时控制各井段生产已经变得越来越重要。

现有的井下生产剖面测试技术中常用涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计、电导式流量计等流量测量仪器配合集流伞来测试各层段流量，采用电容法、低能光子法等手段测试各层段含水率，上述方法测试过程中需要对生产井筒进行分段、单点测试，测试时间长、成本高，不能实现分布式测量。

近年来，随着分布式光纤温度监测(DTS)和分布式光纤声音监测(DAS)技术的发展，为井筒生产剖面的分布式、实时监测提供了一种重要手段。DTS技术的主要原理是利用光纤的反射原理和光纤的反向Roman散射的温度敏感性，依靠光在光纤中传播时与光纤介质周围温度变化的定量关系来确定光纤介质所在位置处的温度。DAS技术的主要原理是利用相干光时域反射测量的原理，将相干短脉冲激光注入到光纤中，当有外界振动作用于光纤上时，由于弹光效应，会微小地改变纤芯内部结构，从而导致背向瑞利散射信号的变化，使得接收到的反射光强发生变化，通过检测井下事件前后的瑞利散射光信号的强度变化，即可探测并精确定位正在发生的井下事件，从而实现井下动态的实时监测。由于光纤具有抗电磁干扰、耐腐蚀、实时性好等特点，使得其在井下动态实时监测方面具有更大的优越性。

由于储层地温差异、油水热学特性差异以及油水密度差异，当不同流量和组成的流体从储层流入井筒和在井筒中流动时，将呈现出不同的温度差异和声速差异。怎样具体利用高灵敏度和高精度的分布式光纤温度和声音传感技术可以感知这种温度差异和声速差异，再结合相应的数学模型即可获得井筒生产剖面。

因此，建立一套基于分布式光纤声音监测(DAS)和分布式光纤温度监测(DTS)的井筒生产剖面监测模拟实验装置及方法用于理论研究井筒生产剖面监测显得尤为必要。

作者刘均荣等人发表的中国文献《分布式光纤声音传感技术在油田中的应用及发展前景》公开了在深水油气田开发过程中，基于分布式光纤声音传感技术的工作原理，结合国外在智能井、气举井、结蜡、水力压裂等方面的现场应用情况，分析了该技术在井筒实时监测方面的特点和优势，指出了其在数据处理、定量分析、标准声音数据库建设等方面亟待研究的问题。

其中，在智能井生产监测过程中记载：由于节流效应将产生不同的声音信号，利用DAS技术对声音的敏感性实时监测到ICV的开/关过程以及工作状态，还通过声速分析实时获得各井段/分支井的流量，从而为智能井生产的实时优化提供可靠的数据。

在人工举升系统监测中记载：DAS技术监测的声音中包含了不同频率的信号，不同的井下事件对应着特定的声音频率，如何选择正确的频率对DAS声音信号进行分析以提取准确的井下事件信息也是当前亟需研究的课题之一。

在井筒流动保障监测中记载：DAS技术能够实时“听到”这些固态物质的沉积或流动过程，时效性好，在井筒流动保障预警监测中极具应用潜力。