一种分布式光纤监测流体响应实验装置及方法与流程

本发明涉及油气田开发,特别是涉及一种分布式光纤监测流体响应实验装置及方法。

背景技术：

1、近年来，水平井、定向井等非常规井监测改造需求激增，但在非常井开发过程中，由于地层条件复杂多变、非均质性强、天然裂缝发育状况不明确，使得开发效果往往达不到预期要求，因此如何提高油气井生产状态评价的准确性成为了非常规资源开发的核心问题。

2、分布式光纤监测技术可以及时、准确地对油气田开发进行动态监测并对油气井生产状况进行定量评价，因而被较为广泛地应用在油田现场施工中，但仍然缺少一种可在地面模拟油井内多相流、产气、出砂、漏失等情况的实验装置和方法，以结合试验指标，作出油井产液(油水混合物)、气剖面、出砂、井筒泄漏的定量评价，为油田现场施工提供理论上的验证和支持。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，提供一种分布式光纤监测流体响应实验装置及方法，可以实现不同光纤布置方式、不同油井内工况、不同介质条件下油井产液、气剖面、出砂、井筒泄漏的准确监测，并通过试验指标进行油井定量评价。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种分布式光纤监测流体响应实验装置，用于通过分布式光纤进行信号传递，还包括：

4、产出系统，包括储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱；

5、混合器，设置有多个，且每个所述混合器的进料端均连通于储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱；

6、流动系统，包括侧壁连通于多个所述混合器出料端的套管、设置于所述套管内并相对于所述套管形成环空的油管以及多个连通于套管侧壁的检测组件，所述套管水平或竖直设置且两端封闭，所述分布式光纤的一端位于油管内、或油管和套管之间、或套管外，多个所述检测组件与多个所述混合器的数量相等且一一对应设置；

7、以及信号处理系统，信号连接于分布式光纤的另一端。

8、本发明的有益效果是：通过可水平或垂直设置的套管模拟水平井或竖井，同时通过设置储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱，并利用混合器将不同的砂、气、水、油注入套管内，模拟井下产水、油、气剖面、出砂以及井筒泄漏等情形，可以实现不同物质、不同排量条件下的定量测量，通过多次试验，可以为分布式光纤解释模型的迭代升级提供基础的实验数据；并进一步，通过实验对比油管内、或油管和套管之间、以及套管外壁分布式光纤三种不同分布式光纤布置方式在监测方面的差异，为后期不同监测目的光纤布置方式的选择提供了依据，从而实现不同光纤布置方式、不同油井内工况、不同介质条件下油井产液、气剖面、出砂、井筒泄漏的准确监测，并通过试验指标进行油井定量评价。

9、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

10、进一步，所述产出系统还包括四组控制组件，四组所述控制组件的进料端分别连通于储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱的输出端，每组所述控制组件包括多个数量等于多个混合器的闸阀，同一组控制组件的多个所述闸阀的出料端一一连通于多个所述混合器的进料端。

11、采用上述进一步方案的有益效果是：以利用闸阀控制储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱分别朝向每个混合器内输入的物料量。

12、进一步，所述控制组件还包括多个数量等于多个所述闸阀的流量计，多个所述流量计的一一对应的连通于同一组控制组件的多个所述闸阀的出料端，且所述流量计的出料端连通于对应的所述混合器的进料端。

13、采用上述进一步方案的有益效果是：以通过流量计对泵入不同混合器内的砂、气、水、油进行实施监测。

14、进一步，多个所述混合器设置有三个。

15、采用上述进一步方案的有益效果是：以形成三个检测位置，通过三个检测位准确的模拟井下不同位置情况。

16、进一步，所述检测组件包括并联并且同时连通于套管的压力计和温度计。

17、采用上述进一步方案的有益效果是：以利用压力计对内的流体压力进行监测，并利用温度计对内的流体温度进行监测。

18、进一步，还包括回收系统，所述回收系统连通于套管和油管之间形成的环空。

19、采用上述进一步方案的有益效果是：以通过回收系统对加入套管内的物质进行回收，便于再次利用。

20、进一步，所述信号处理系统包括均信号连接于分布式光纤另一端的das调制解调器和dts调制解调器。

21、采用上述进一步方案的有益效果是：通过das调制解调器对分布式光纤进行发射和接受声波信号，通过dts调制解调器对分布式光纤进行发射和接受温度信号。

22、进一步，所述储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱的出料端均连通有泵，各个所述泵的出料端均连通于每个所述混合器的进料端。

23、采用上述进一步方案的有益效果是：以利用本将罐内的物质泵出。

24、另一方面，本发明提供一种分布式光纤监测流体响应实验装置的方法，包括以下步骤：

25、s1、确定分布式光纤监测流体响应实验的实验需求，以通过解释模型的方式对油井产水、产油、气剖面、出砂以及井筒泄漏进行定量评价；

26、s2、根据实验目的选择套管处于垂直或水平状态；

27、s3、根据实验目的选择分布式光纤的布置方式，将所述分布式光纤的一端选择布置在所述流动系统的油管内、或油管和套管之间、或套管外；

28、s4、将所述分布式光纤的另一端与信号处理系统信号连接，并连通产出系统与流动系统；

29、s5、启动所述信号处理系统，并打开检测组件，开始记录；

30、s6、根据实验需求选择将不同产出物从产出系统以不同产出流量泵入套管的不同预设位置，记录不同所述预设位置处的监测结果，所述监测结果包括光纤监测信号、温度、压力数据及各物质进入流量；

31、s7、重复步骤s6,得出多个监测结果，根据套管各个所述预设位置不同物质、不同排量条件下的分布式光纤响应信号，将多个检测结果作为训练集不断迭代升级解释模型。

32、本发明的有益效果是：通过可水平或垂直设置的套管模拟水平井或竖井，同时通过设置储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱，并利用混合器将不同的砂、气、水、油注入套管内，模拟井下产水、油、气剖面、出砂以及井筒泄漏等情形，可以实现不同物质、不同排量条件下的定量测量，通过多次试验，可以为分布式光纤解释模型的迭代升级提供基础的实验数据；并进一步，通过实验对比油管内、或油管和套管之间、以及套管外壁分布式光纤三种不同分布式光纤布置方式在监测方面的差异，为后期不同监测目的光纤布置方式的选择提供了依据，从而实现不同光纤布置方式、不同油井内工况、不同介质条件下油井产液、气剖面、出砂、井筒泄漏的准确监测，并通过试验指标进行油井定量评价。

33、进一步，在进行步骤s5之后，进行步骤s6之前，先测试光纤衰减，检查所述流动系统的密封性。

34、采用上述进一步方案的有益效果是：通过先测试密封性的方式，保证后续测试工作的准确性。

技术特征：

1.一种分布式光纤监测流体响应实验装置，用于通过分布式光纤(1)进行信号传递，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，所述产出系统(2)还包括四组控制组件，四组所述控制组件的进料端分别连通于储砂罐(21)、储气罐(22)、储水箱(23)以及储油箱(24)的输出端，每组所述控制组件包括多个数量等于多个混合器(3)的闸阀(25)，同一组控制组件的多个所述闸阀(25)的出料端一一连通于多个所述混合器(3)的进料端。

3.根据权利要求2所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，所述控制组件还包括多个数量等于多个所述闸阀(25)的流量计(26)，多个所述流量计(26)的一一对应的连通于同一组控制组件的多个所述闸阀(25)的出料端，且所述流量计(26)的出料端连通于对应的所述混合器(3)的进料端。

4.根据权利要求1至3任一项所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，多个所述混合器(3)设置有三个。

5.根据权利要求1至3任一项所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，所述检测组件(43)包括并联并且同时连通于套管(41)的压力计(431)和温度计(432)。

6.根据权利要求1至3任一项所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，还包括回收系统(6)，所述回收系统(6)连通于套管(41)和油管(42)之间形成的环空。

7.根据权利要求1至3任一项所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，所述信号处理系统(5)包括均信号连接于分布式光纤(1)另一端的das调制解调器(51)和dts调制解调器(52)。

8.根据权利要求1至3任一项所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置，其特征在于，所述储砂罐(21)、储气罐(22)、储水箱(23)以及储油箱(24)的出料端均连通有泵，各个所述泵的出料端均连通每个于所述混合器(3)的进料端。

9.一种应用于如权利要求1-8任一项所述分布式光纤监测流体响应实验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述一种分布式光纤监测流体响应实验装置的方法，其特征在于，在进行步骤s5之后，进行步骤s6之前，先测试光纤衰减，检查流动系统(4)的密封性。

技术总结
本发明涉及一种分布式光纤监测流体响应实验装置及方法，其中所述分布式光纤监测流体响应实验装置用于通过分布式光纤进行信号传递，包括：产出系统，包括储砂罐、储气罐、储水箱以及储油箱；混合器，设置有多个，且所述混合器的进料端连通于产出系统；流动系统，包括侧壁连通于多个所述混合器出料端的套管、设置于套管内并相对于所述套管形成环空的油管以及多个连通于套管侧壁的检测组件，所述套管水平或竖直设置且两端封闭；以及信号处理系统，信号连接于分布式光纤的另一端。采用本发明的技术方案，可以实现不同光纤布置方式、不同油井内工况、不同介质条件下油井产液、气剖面、出砂、井筒泄漏的准确监测，并通过试验指标进行油井定量评价。

技术研发人员：乔岩,杨向同,张杨,吴晰,张世岭,尚立涛,王永红,侯腾飞,孙逊,白昊立
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24