一种井下窜流模拟监测系统技术方案

本发明专利技术的一种井下窜流模拟监测系统，包括调控短接和光纤振动监测设备，所述光纤振动监测设备的调控短接光纤沿调控短接的长度方向布置；所述调控短接包括套管、模拟水泥环，所述套管外壁设有模拟水泥环,所述模拟水泥环内设有管路流道组件，所述调控短接光纤设置于套管的管壁外侧或内侧；所述管路流道组件包括多个以不同形式连接的管道，所述管道上设有多个球阀，所述管路流道组件上设有进水管和出水管，所述进水管和出水管与流量调节泵组连接形成循环水路。采用分布式光纤传感技术，利用多模光纤贴合油管外壁，来对各种振动信号进行实时采集和监测，通过分布式光纤采集的多种实时的振动信号，对模拟水泥环内液体窜流振动的实时监控和定位。

A simulation monitoring system of underground channeling flow

【技术实现步骤摘要】
一种井下窜流模拟监测系统
本专利技术涉及井下窜流监测领域，特别涉及一种井下窜流模拟监测系统。
技术介绍
当前的油田在固井、完井、射孔后，随着地下油层不断的被开采和地质结构的变化，受到前期的固井质量、地液环境，油层套管外侧腐蚀、地层内部的出沙、地层应力影响、地质结构变化，以及后期下井作业、酸化、压裂等多种原因的影响，就会导致地层和套管间的固封位置产生裂痕和空隙，随着裂隙的延伸和孔隙的变大，油层之间或者油层和非油层之间就会连通，产生窜液。这种情况对油田的开发极为不利，特别是对于采油井和辅助驱油井，若存在两个以上生产层间或者生产层与非生产层间窜通，如果是注入水或者地下水窜，则产液量中的含水比会升高，造成注入水、电等能源和人力物流的浪费。如果是油窜，则开采会不依照计划无规律的进行，该出油的不出油或者出水，不该开采的油层被扰动，导致诸多问题的产生，造成资源的浪费和严重的经济损失。目前国内针对管外窜流的检测手段通常包括声波辨密度测井法、同位素法、硼中子法、井温法、扇区水泥胶结测井等常规技术。这些方法都有缺陷，井温法的精准度比较低，无法精确定位泄漏位置。同位素法测试后会对井下环境造成沾污，从而对解释结论带来较大影响；硼中子法测井的施工工艺复杂、危险系数大、价格也高；而声波辨密度测井没有周向分辨能力，无法测井方位，同时受到测试区周围环境因素影响较大；扇区水泥胶结测井技术相对不成熟，其幅度划分没有一个合理的评价标准，只能作为参考，无法准确的进行解释。为了方便快捷的实时监测全井段的状态，做到快速精确的定位，井下窜流检测需要一种准确度高，不受周围环境影响的新型检测手段。
技术实现思路
本专利技术涉及一种井下窜流模拟监测系统，具体应用于测井技术动态监测领域中的地层窜流和层间窜流实时动态监测技术。该装置通过模拟井下固井水泥环内部裂痕、缝隙的模型，利用分布式光纤传感测井技术来实现对水泥环内液体窜流振动的实时监控和定位。本专利技术的一种井下窜流模拟监测系统，包括调控短接和光纤振动监测设备，所述光纤振动监测设备的调控短接光纤沿调控短接的长度方向布置；所述调控短接包括套管、模拟水泥环，所述套管外壁设有模拟水泥环,所述模拟水泥环内设有管路流道组件，所述调控短接光纤设置于套管的管壁外侧或内侧；所述管路流道组件包括多个以不同形式连接的管道，所述管道上设有多个球阀，所述管路流道组件上设有进水管和出水管，所述进水管和出水管与流量调节泵组连接形成循环水路。更进一步地，所述调控短接还包括模拟油管，所述模拟油管套装于套管内，所述模拟油管的两端设有用于使其与套管同轴的法兰，所述模拟油管外壁与套管内壁之间形成环形空间；所述进水管和出水管设于管道或/和法兰上，所述管路流道组件的两端通过90°弯管与环形空间连通。进一步地，所述法兰上设有用于模拟油管和环形空间连通或关闭的密封头。进一步地，所述管道包括不同材质的模拟管单一或组合连接。进一步地，所述模拟管的材质为波纹管、高压软管、PVC管、变径管、阻尼管。进一步地，所述管道的连接形式包括管道间的变径安装、弯曲、迂回。更进一步地，所述法兰为转接法兰；窜流模拟监测系统还包括连接于调控短接两端的基本短接，所述基本短接包括基本短接模拟油管、基本短接套管、基本短接模拟水泥环，所述基本短接模拟油管套装于基本短接套管内，所述基本短接模拟油管的一端设有用于使其与基本短接套管同轴的端面法兰，所述基本短接模拟油管的另一端通过转接法兰与调控短接固定连接，所述转接法兰上设有用于光纤快速接头穿过的连接孔；所述基本短接模拟油管外壁与基本短接套管内壁之间形成基本短接环形空间，所述基本短接套管外壁设有基本短接模拟水泥环,所述基本短接模拟水泥环内设有导流管，所述导流管上设有一个或多个阀门，所述导流管的一端通过管路快速接头与管道连接，所述导流管的另一端通过基本短接90°弯管与基本短接环形空间连通；所述基本短接套管的管壁外侧或内侧设置有基本短接光纤，所述基本短接光纤的一端与光纤振动监测设备连接，所述基本短接光纤的另一端与调控短接光纤通过光纤快速接头连接。进一步地，所述窜流模拟监测系统包括两个基本短接和多个调控短接连接，所述基本短接位于调控短接的两端。更进一步地，所述调控短接光纤设于模拟油管外壁。进一步地，所述模拟水泥环外部设有多个移动支架和调平机构。进一步地，所述模拟水泥环的断面面积为圆环形状的1/6-1/3。更进一步地，所述模拟水泥环的断面面积为圆环形状的1/3。进一步地，所述调控短接光纤与基本短接光纤均为多模光纤。更进一步地，所述套管与模拟水泥环之间和基本短接套管与基本短接模拟水泥环之间均设有支撑板。进一步地，所述模拟油管、套管及水泥固井环均参照API标准选取相应的材质和尺寸制造。本井下窜流模拟监测系统有以下优点：1.通过采用API标准规格和材料的常规油管和套管在地面来模拟井下套管和地层间水泥环内泄漏的现象；2.采用的管道采取不同材料、不同内壁纹理、不同管径布置，布置方式结合突变内径、随机弯曲等多种混合；3.管道中间非均匀布置多路进水管和/或出水管，用于模拟地下裂隙的崩裂瞬间和分支；4.整个系统内部的流体振动变化的探测，采用分布式光纤传感技术，利用多模光纤贴合油管外壁，来对各种振动信号进行实时采集和监测，通过分布式光纤采集的多种实时的振动信号(包含模拟的窜流水流)，利用光纤振动监测设备提取出需要的数据和图像，对模拟水泥环内液体窜流振动的实时监控和定位；5.可以对模拟油管、套管内部流动循环时的外部的窜流情况进行模拟，也可单独模拟套管外部模拟水泥环的窜流情况，使模拟场景更加多元化，为实际场景的监测提供更多参考价值；6.采用分布式光纤进行监控，效率和准确度高，不受周围环境影响。附图说明图1为井下窜流模拟监测系统实施例1的立体结构示意图；图2为井下窜流模拟监测系统实施例1的剖面结构示意图；图3为井下窜流模拟监测系统实施例3的立体结构示意图；图4为井下窜流模拟监测系统实施例3的剖面结构示意图；图5为图4的A部放大示意图；图6为图4的B部放大示意图。其中，1-法兰、2-套管、3-模拟油管、4-模拟水泥环、5-支撑板、6-堵头、7-移动支架、8-调平机构、9-密封头、10-球阀、11-转接法兰、12-阀门、13-基本短接90°弯管、14-模拟管、15-管路快速接头、16-调控短节、17-导流管、18-光纤快速接头、19-调控短接光纤、20-密封圈、21-紧固套件、22-光纤振动监测设备、23-环形空间、24-流量调节泵组、25-基本短节、26-进水管、27-出水管、28-进水阀、29-出水阀、30-管道、31-循环水路、32-管路流道组件、33-端面法兰、34-基本短接光纤、35-连接孔、36-基本短接模拟油管、37-基本短接套管、38-基本短接模拟水泥环、39-基本短接环形空间。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下窜流模拟监测系统，其特征在于包括调控短接和光纤振动监测设备，所述光纤振动监测设备的调控短接光纤沿调控短接的长度方向布置；/n所述调控短接包括套管、模拟水泥环，所述套管外壁设有模拟水泥环,所述模拟水泥环内设有管路流道组件，所述调控短接光纤设置于套管的管壁外侧或内侧；/n所述管路流道组件包括多个以不同形式连接的管道，所述管道上设有多个球阀，所述管路流道组件上设有进水管和出水管，所述进水管和出水管与流量调节泵组连接形成循环水路。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下窜流模拟监测系统，其特征在于包括调控短接和光纤振动监测设备，所述光纤振动监测设备的调控短接光纤沿调控短接的长度方向布置；
所述调控短接包括套管、模拟水泥环，所述套管外壁设有模拟水泥环,所述模拟水泥环内设有管路流道组件，所述调控短接光纤设置于套管的管壁外侧或内侧；
所述管路流道组件包括多个以不同形式连接的管道，所述管道上设有多个球阀，所述管路流道组件上设有进水管和出水管，所述进水管和出水管与流量调节泵组连接形成循环水路。


2.根据权利要求1所述的井下窜流模拟监测系统，其特征在于：
所述调控短接还包括模拟油管，所述模拟油管套装于套管内，所述模拟油管的两端设有用于使其与套管同轴的法兰，所述模拟油管外壁与套管内壁之间形成环形空间；
所述进水管和出水管设于管道或/和法兰上，所述管路流道组件的两端通过90°弯管与环形空间连通。


3.根据权利要求2所述的井下窜流模拟监测系统，其特征在于：所述法兰上设有用于模拟油管和环形空间连通或关闭的密封头。


4.根据权利要求3所述的井下窜流模拟监测系统，其特征在于：所述管道包括不同材质的模拟管单一或组合连接。


5.根据权利要求4所述的井下窜流模拟监测系统，其特征在于：所述管道的连接形式包括管道间的变径安装、弯曲、迂回。


6.根据权利要求2所述的井下窜流模拟监测系统，其特征在于：所述法兰为转接法兰；
窜流模拟监测系统还包括连接于调...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵坤，孙志伟，彭振洲，刘波，汪元坤，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42