基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置制造方法及图纸

一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置包括：模拟井筒系统、供液供砂系统、基于分布式光纤声音监测系统和集液体系统；在所述模拟井筒系统中设置有用于固定光纤的光缆穿越孔，所述基于分布式光纤声音监测系统中的光纤安装在所述光纤固定孔中；供液供砂系统向所述模拟井筒系统提供实验液体、实验气体和实验固体，用于分别模拟油藏、气体和砂粒；所述集液体系统用于收集实验废液。本实用新型专利技术可准确地为实际生产过程中的油气储层出砂监测和井筒携砂生产监测提供技术思路。

Simulation experimental device of sand production monitoring in oil and gas wells based on distributed optical fiber sound monitoring

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置
本技术涉及基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置，属于油气开采的

技术介绍
在油气田开采过程中，疏松胶结储层出砂问题十分普遍。储层大量出砂或连续出砂会造成油气层砂埋、油管砂堵、地面管汇砂积等后果，严重影响油气井正常生产。为了保证油气井安全、高效生产，需要一种能监测油气井出砂的技术和设备，监测油气井出砂状况，以供现场人员进行防砂决策和油气生产决策。目前的出砂监测方法主要有声测法、电阻法、X射线法等，这些方法大多集中在单点监测，揭示油气井总的出砂情况，而不能获取沿着油气井各产层段的出砂情况以及井筒中砂粒的流动情况。近年来，随着分布式光纤声音监测(DAS)技术的发展，为储层出砂的分布式、实时监测提供了一种重要手段。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，从而实现储层出砂的实时监测。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。因此，建立一种基于分布式光纤声音监测(DAS)的油气井出砂监测模拟实验装置用于研究储层出砂监测显得尤为必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术公开一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置。本技术的技术方案如下：一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置，其特征在于，包括：模拟井筒系统、供液供砂系统、基于分布式光纤声音监测系统和集液体系统；在所述模拟井筒系统中设置有用于固定光纤的光缆穿越孔，所述基于分布式光纤声音监测系统中的光纤安装在所述光纤固定孔中；供液供砂系统向所述模拟井筒系统提供实验液体、实验气体和实验固体，用于分别模拟油藏、气体和砂粒；所述集液体系统用于收集实验废液。根据本技术优选的，所述模拟井筒系统包括：模拟井筒11、上密封短节12和下密封短节13；所述的模拟井筒11上布设有与模拟井筒11内部空间连通的模拟出砂孔眼；所述的上密封短节12位于模拟井筒11上端；所述的上密封短节12上分别开设有光缆穿越孔120和上密封短节排液孔121；所述的下密封短节13位于模拟井筒11下端，所述的下密封短节13上开设下密封短节排液孔122。根据本技术优选的，所述的模拟出砂孔眼在模拟井筒11外壁上：沿着模拟井筒11的轴线方向上按直线方式排列，或者按照螺旋方式排列，或者按照任意交叉角度方式排列。根据本技术优选的，所述的供液系统3包括单相物料罐T1、两相混砂罐T2、第一泵体P1、第二泵体P2、闸阀组5、单相流体流量计500、第一两相流量计501、第二两相流量计502和第三两相流量计503。根据本技术优选的，所述基于分布式光纤声音监测系统包括激光光源301、声音信号接收器302、计算机数据处理与显示系统303、管内光缆304和管外光缆305；管外光缆305和管内光缆304的一端分别与激光光源301相连，作为激光信号输入端；管内光缆304和管外光缆305同时作为信号传输介质，将反射信号分别通过管内光缆反向光路线306和管外光缆反向光路线307传输到声音信号接收器302；所述的计算机数据处理与显示系统303通过光信号数据通讯线308与声音信号接收器302相连，将从声音信号接收器302上得到的沿管外光缆305和管内光缆304的声音分布数据进行处理，并利用内置的油气井DAS出砂监测解释模块进行监测数据解释，以图形和数据方式显示模拟井筒11中各个生产层段的出砂状况；所述油气井DAS出砂监测解释模块包括：数据预处理模块、出砂监测数据解释模块；所述数据预处理模块用于得到与储层砂粒进入模拟井筒11相关的去噪以后的声音数据，包括步骤1-1)-1-3)：1-1)采用频率-空间反褶积滤波器对出砂监测过程中采集的声音数据进行处理，得到去除随机尖峰噪声的声音数据；1-2)采用带通滤波器将声音数据的频率范围限制在砂粒进入模拟井筒11流动的冲击能量范围内，以消除声音数据中无关的噪声信号；1-3)得到与储层砂粒进入模拟井筒11相关的去噪以后的声音数据；所述出砂监测解释模块包括：建立声强坐标系和生成声强“瀑布图”，包括步骤2-1)—2-3)：2-1)建立声强坐标系，模拟井筒11长度为横坐标、对油气井声音监测的时间为纵坐标；2-2)利用与储层砂粒进入模拟井筒11相关的声音数据在上述声强坐标系中绘制声强“瀑布图”：2-3)定义出砂层段：由于已知模拟井筒11中所有生产层段的位置，也即知道模拟井筒11中生产层段所覆盖的位置范围，因此，从声强“瀑布图”上在生产层段所覆盖的位置范围内提取任意时刻的声强随模拟井筒11位置变化的曲线，如图2所示；以在生产层段所覆盖的位置范围内所提取的任意时刻的声强随模拟井筒11位置变化曲线的最小声强值为基础作一条水平线，如图2中虚线所示；根据各个生产层段所覆盖的位置范围，采用面积法计算各个生产层段所覆盖的位置范围内由最小声强值为基础作的水平线与声强随模拟井筒11位置变化的曲线所包围形成的图形的面积；然后，计算面积方差：将生产层段所对应的面积大于1倍面积方差的生产层段判断为出砂层段；2-4)定义严重出砂、中等出砂和轻微出砂：将各个生产层段所对应的面积除以该生产层段的厚度，得到该生产层段的单位厚度的面积；将各个生产层段的单位厚度的面积相加求得总的单位厚度的面积，计算各个生产层段所对应的单位厚度的面积百分比；将单位厚度的面积百分比大于等于50％定义为严重出砂；将单位厚度的面积百分比在20％-50％之间定义为中等出砂；将单位厚度的面积百分比小于等于20％定义为轻微出砂。根据本技术优选的，所述管外光缆305采用直线形状或螺旋形状附着在模拟井筒11外壁；所述的管内光缆304通过模拟井筒系统2中上密封短节12上的光缆穿越孔120进入模拟井筒11中；所述的管内光缆304在模拟井筒11中采用直线形状或螺旋形状布设。本技术中所述的直线形状是指所述光缆沿模拟井筒11的轴向呈直线形铺设；所述螺旋形状布设是指光缆沿模拟井筒11的轴向在模拟井筒11的内壁或外壁呈螺旋布设。根据本技术优选的，所述集液系统4包括集液罐T3、模拟井筒流体排出管线205和安装在模拟井筒流体排出管线205上的排液控制阀211；所述的模拟井筒流体排出管线205通过下密封短节13上的下密封短节排液孔122与模拟井筒11内部空间相连。一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置的工作方法，其特征在于，包括：步骤1：安装基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置；...

【技术保护点】
1.一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置，其特征在于，包括：模拟井筒系统、供液供砂系统、基于分布式光纤声音监测系统和集液体系统；/n在所述模拟井筒系统中设置有光纤固定孔，是用于固定光纤的光缆穿越孔，所述基于分布式光纤声音监测系统中的光纤安装在所述光纤固定孔中；/n供液供砂系统向所述模拟井筒系统提供实验液体、实验气体和实验固体，用于分别模拟油藏、气体和砂粒；/n所述集液体系统用于收集实验废液。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置，其特征在于，包括：模拟井筒系统、供液供砂系统、基于分布式光纤声音监测系统和集液体系统；
在所述模拟井筒系统中设置有光纤固定孔，是用于固定光纤的光缆穿越孔，所述基于分布式光纤声音监测系统中的光纤安装在所述光纤固定孔中；
供液供砂系统向所述模拟井筒系统提供实验液体、实验气体和实验固体，用于分别模拟油藏、气体和砂粒；
所述集液体系统用于收集实验废液。


2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置，其特征在于，所述模拟井筒系统包括：模拟井筒(11)、上密封短节(12)和下密封短节(13)；所述的模拟井筒(11)上布设有与模拟井筒(11)内部空间连通的模拟出砂孔眼；所述的上密封短节(12)位于模拟井筒(11)上端；所述的上密封短节(12)上分别开设有光缆穿越孔(120)和上密封短节排液孔(121)；所述的下密封短节(13)位于模拟井筒(11)下端，所述的下密封短节(13)上开设下密封短节排液孔(122)。


3.根据权利要求2所述的一种基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置，其特征在于，所述的模拟出砂孔眼在模拟井筒(11)外壁上：沿着模拟井筒(11)的轴线方向上按直线方式排列，或者按照螺旋方式排列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘均荣，王哲，梁文博，刘庆文，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，朴牛上海科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37