[发明专利]一种水合物开采全生产管柱内流动安全实时监测系统

说明书

本发明涉及一种水合物开采全生产管柱内流动安全实时监测系统，其包括：电磁固定装置和光纤检测装置；所述光纤检测装置的检测端由所述电磁固定装置固定在井下生产管柱内，通过DAS和DTS技术实现对全生产管柱内流体动态温度、固体颗粒含量及泄漏点的监测；所述电磁固定装置包括电磁铁控制器和电磁吸块；所述电磁铁控制器位于生产油井的外部，所述电磁铁控制器经过电缆与所述电磁吸块连接，由所述电磁铁控制器控制所述电磁吸块的充磁和消磁。本发明能实现全生产管柱内固体颗粒含量、温度及泄露点监测，可以广泛在海域天然气水合物开采技术领域中应用。

技术领域

本发明涉及一种海域天然气水合物开采技术领域，特别是关于一种基于DAS、DTS双通道技术的水合物开采全生产管柱内流动安全实时监测系统。

背景技术

在海域天然气水合物试采和生产过程中，生产管柱内面临水合物分解再生成以及地层砂冲蚀、破裂等流动安全问题。其中：海域水合物开采中流入井底的水合物会在生产管柱内随压力降低温度升高而分解，同时生成的天然气会在低温高压生产管柱段再生成水合物严重时造成堵塞管柱；水合物开采过程中储层释放的天然气、水会带动大量颗粒进入井底甚至井筒生产管柱，加剧生产管柱磨损腐蚀；不同因素引起的井筒环控带压、地层大变形、管道腐蚀等都会导致生产管柱破裂损坏等。为了探究水合物开采生产管柱内流动机制和保证生产管柱流动安全，设计出实时监测温度、固体颗粒含量、泄漏点的全生产管柱内流动安全监测系统十分必要。

目前，传统的出砂监测技术包括超声波监测、电阻技术检测、地面检测、井下探砂仪检测技术等。现有检测技术存在无法检测多个出砂点、对多原管道有损害、工艺复杂、精确度不高等问题。现有生产管柱泄露检测技术有多臂井径测井、电磁探伤测井、转子流量计、梯度井温测井、井下照相机和噪声测井等,但对很难检测小泄露点引起的泄露。因此常规的监测手段根本无法实现实时监测温度、固体颗粒含量、泄漏点的全生产管柱内流动安全监测需求，而近年来发展起来的分布式光纤声波传感(Distributed Acoustic Sensor,DAS)、分布式光纤温度传感(Distributed Temperature Sensor,DTS)技术可以沿着生产管柱布设传感光缆，从而对全生产管柱进行监测。

分布式光纤声波传感(Distributed Acoustic Sensor,DAS)、分布式光纤温度传感(Distributed Temperature Sensor,DTS)技术都是通过检测光脉冲在光纤中背向散射效应。DAS监测技术是通过记录瑞利背向散射光的强度和相位来反映光纤所处环境的时空应变状态，从而揭示应力响应事件发生的时间、位置及程度。DTS监测技术可通过光纤传感记录的斯托克斯和反斯托克斯光强的比值来判断事件温度的变化。DAS、DTS检测技术是一种光纤本身既作为信号传输介质、又作为传感器的监测技术，能通过光纤布置实现全生产管柱内流动安全实时监测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种水合物开采全生产管柱内流动安全实时监测系统，其能实现全生产管柱内温度、固体颗粒含量、泄漏点的流动安全实时监测。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水合物开采全生产管柱内流动安全实时监测系统，其包括：电磁固定装置和光纤检测装置；所述光纤检测装置的检测端由所述电磁固定装置固定在井下生产管柱内，通过DAS和DTS技术实现对全生产管柱固体颗粒及温度的监测；所述电磁固定装置包括电磁铁控制器和电磁吸块；所述电磁铁控制器位于生产油井的外部，所述电磁铁控制器经过电缆与所述电磁吸块连接，由所述电磁铁控制器控制所述电磁吸块的充磁和消磁。

进一步，所述电磁吸块设置为多个，各所述电磁吸块串联连接在所述电缆上。

进一步，所述电磁吸块的个数根据生产管柱的长度进行设置，相邻两所述电磁吸块之间的距离根据生产管柱进行调整。

进一步，位于所述电缆的末端设置有所述配重块。

进一步，所述电磁吸块采用弧形结构。