基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统，包括金属套管，金属套管内置有连续油管，金属套管外侧固定有第一铠装光缆、第一井下准分布式压力传感器，连续油管外侧设有第二铠装光缆、第二井下准分布式压力传感器；还包括放置于井口附近的DAS/DTS复合调制解调仪器、井下压力传感器调制解调仪器；DAS/DTS复合调制解调仪器分别与第一铠装光缆和第二铠装光缆连接；井下压力传感器调制解调仪器连接第一井下准分布式压力传感器、第二井下准分布式压力传感器。本实用新型专利技术对油气生产井或注水或注蒸汽或注二氧化碳或注聚合物井的产液剖面或吸水剖面进行长期动态监测，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。

Underground fluid distribution monitoring system based on distributed optical fiber sensor

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统
本技术属于测井
，具体涉及一种基于分布式光纤传感的井下流体监测系统。
技术介绍
光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，光纤传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。井下光纤传感系统可以用于井下进行压力、温度、噪声、振动、声波、地震波、流量、组分分析、电场和磁场的测量。该系统以全铠装光缆结构为基础，传感器和连接及数据传输缆都用光纤制成。目前有多种井下铠装光缆的布设方法，比如安放在井下控制管线内、投放到连续油管内、直接集成到复合材料制成的连续油管管壁中、捆绑固定在连续油管外侧、投放在套管内和捆绑在套管外侧并用固井水泥进行永久性固定等布设方法。常规生产测井系列仪器可以进行套管内或油管内的生产测井，生产测井又称开发测井，指在油井(包括采油井、注水井、观察井等)投产后至报废整个生产过程中，利用各种测试仪器进行井下测试以获取相应地下信息的测井。它包括三部分：①通过井内温度、压力和流体流量、持水率测定，了解产出和注入剖面，为油层改造提供依据：②检查和监测井身技术情况，包括固井质量、套管变形和破损等，为油井维修提供依据；③套管井储层评价。生产测井已成为油气藏科学管理和提高采收率不可缺少的手段。测量自喷开采生产井的分层产油量、分层产气量、分层含水量、分层的温度，常用多参数的生产组合测井仪。这种测井仪内装有一只由地面操纵的继电器，通过它可任意选择所要用的测井仪器。用涡轮仪测流量，用电容探头测含水率，用流体密度仪测流体密度，用微差井温仪测井温。各测井仪在测量中与接箍定位器连在一起，可以同时记录相应的测井深度和此一深度上的各种参数，以保证各种仪器探测深度的一致。当测井电缆自下向上移动时，井下仪器所得的信息通过电缆传输到地面仪器，自动记录各种测井曲线。通过计算，可求得分层产油量、产气量和含水量等。但是由于生产测井仪器里安装有大量的电子器件与各类传感器，常规生产测井仪器无法下放到超高温超高压的深井里测量产液剖面或吸水剖面。测量注水井中分层吸水量可使用同位素载体法，在注入水中加入吸附了同位素(常用131I)的活性炭的悬浮液。悬浮液随注入水进入地层时，放射性固相载体滤积在井壁附近，地层吸收的活化悬浮液越多，载体滤积量也越多，放射性同位素的强度就越大。在加入同位素载体前后各测量一次自然γ射线曲线进行对比，可求得各层的吸水百分比。此法的优点是在多层开采中测量时不受井下管柱限制，各层的吸水量都能测得。缺点是放射性同位素污染环境。测量注水井中分层吸水量也可以使用涡轮式连续流量计测试法，测量时用扶正器使仪器居中，流量计中的涡轮转速与流速成正比。当套管或油管截面积为定值时，连续测量井内流体沿轴向运动速度的变化，可确定井的注入剖面。此法的优点是不用同位素，施工简便，但在下入封隔器的分层注水井中，只能测得分层段吸水量。在套管内外布放或在连续油管外侧捆绑铠装光缆进行全井段分布式温度(DTS)测量已经在油气资源开发中得到了广泛的应用。我们可以根据井下油气产出井段(射孔井段)测量到的温度变化或根据注水井注入井段(射孔井段)测量到的温度变化推算井液产出量或注水量。但是由于普通DTS调制解调仪器的空间分辨率和温度测量灵敏度有限，使得用DTS方法测量的井温变化量和准确位置有一定的误差，导致仅仅根据井温变化推算出的射孔段的井液产出量或注水量误差较大，而且无法仅仅根据井温的变化准确地推算出射孔段产出的油、气和水各是多少。在套管内外布放或在连续油管外侧捆绑铠装光缆进行全井段分布式声波传感(DAS)测量已经在油气资源开发中得到了广泛的应用，但是目前主要以DAS-VSP数据采集、微地震监测和被动地震数据采集为主。行业内刚开始利用DAS技术采集井下噪音数据，利用噪音数据推测井下射孔井段油、气、水的产出情况。仅仅依靠井下噪音数据推测井下射孔井段油、气、水的产出情况基本上属于定性或半定量解释，误差是比较大的。
技术实现思路
为了在油气井(包括采油井、采气井、注水井、观察井等)投产后至报废整个生产过程中，利用各种测试仪器进行井下测试以获取相应地下信息。它包括通过井内温度、压力和流体流量、持水率测定，了解产出(产液)和注入(吸水)剖面，为油层改造提供依据。生产测井已成为油气藏科学管理和提高采收率不可缺少的手段。由于常规生产测井仪器装备在高温高压井内作业的局限性，需要一种低成本、高精度、高可靠性手段了解油气井产出(产液)和注入(吸水)剖面的方法和技术。本技术提出了当把铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定，把铠装光缆用金属卡子捆绑在连续油管外侧固定，把准分布式或串联式井下压力传感器用光电复合缆串联起来后，就构建了一个对油气生产井或注水或注蒸汽或注二氧化碳或注聚合物井的产液剖面或吸水剖面进行长期动态监测系统的井下传感单元。把井口地面的分布式光纤声波传感和分布式光纤温度传感(DAS/DTS)复合调制解调仪器与铠装光缆在井口附近相连接，把井口地面的井下准分布式压力传感器调制解调仪器与铠装光电复合缆也在井口附近相连接，就组成了一个基于分布式光纤传感的井下流体动态分布长期综合监测系统。本技术的目的是克服现有技术的不足，提出了把铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定，把铠装光缆用金属卡子捆绑在连续油管外侧固定，把准分布式或串联式井下压力传感器用光电复合缆串联起来，构建了一个对油气生产井或注水或注蒸汽或注二氧化碳或注聚合物井的产液剖面或吸水剖面进行长期动态监测系统的井下传感单元，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。分布式光纤传感技术是井下永久式监测的最佳选择，是实现真正的油气田生产信息化、智能化的基础。分布式井下光纤传感的优势有：1)能提供油气田开发全生命周期的实时、高密度、多参量的参数，为精细油气藏描述提高决策的科学水平与效率；2)无需中断生产进行井下作业，无产量损失，无作业成本，无人员风险，无环境污染风险；3)可替代并超越常规测井，不仅提供更实时、高质量的数据，而且性价比高，一次投入终身受益；4)无需专门装备，可方便应用于大斜度、水平井等，而且不影响油管内作业。为实现上述目的，本技术的具体技术方案为：基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统，包括金属套管，金属套管内置有连续油管，金属套管外侧固定有第一铠装光缆，连续油管外侧固定有第二铠装光缆；金属套管外侧固定有第一井下准分布式压力传感器，连续油管外侧固定有第二井下准分布式压力传感器；还包括放置于井口附近的DAS/DTS复合调制解调仪器、井下压力传感器调制解调仪器；所述的D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统，其特征在于，包括金属套管(1)，金属套管(1)内置有连续油管(2)，金属套管(1)外侧固定有第一铠装光缆(4)，连续油管(2)外侧固定有第二铠装光缆(5)；/n金属套管(1)外侧固定有第一井下准分布式压力传感器(10)，连续油管(2)外侧固定有第二井下准分布式压力传感器(12)；/n还包括放置于井口附近的DAS/DTS复合调制解调仪器(3)、井下压力传感器调制解调仪器(6)；/n所述的DAS/DTS复合调制解调仪器(3)包括分布式声波传感和分布式温度传感；DAS/DTS复合调制解调仪器(3)分别与第一铠装光缆(4)和第二铠装光缆(5)连接；/n所述的井下压力传感器调制解调仪器(6)通过第一铠装光电复合缆(11)连接第一井下准分布式压力传感器(10)，通过第二铠装光电复合缆(13)连接第二井下准分布式压力传感器(12)。/n

【技术特征摘要】
1.基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统，其特征在于，包括金属套管(1)，金属套管(1)内置有连续油管(2)，金属套管(1)外侧固定有第一铠装光缆(4)，连续油管(2)外侧固定有第二铠装光缆(5)；
金属套管(1)外侧固定有第一井下准分布式压力传感器(10)，连续油管(2)外侧固定有第二井下准分布式压力传感器(12)；
还包括放置于井口附近的DAS/DTS复合调制解调仪器(3)、井下压力传感器调制解调仪器(6)；
所述的DAS/DTS复合调制解调仪器(3)包括分布式声波传感和分布式温度传感；DAS/DTS复合调制解调仪器(3)分别与第一铠装光缆(4)和第二铠装光缆(5)连接；
所述的井下压力传感器调制解调仪器(6)通过第一铠装光电复合缆(11)连接第一井下准分布式压力传感器(10)，通过第二铠装光电复合缆(13)连接第二井下准分布式压力传感器(12)。


2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的井下流体分布监测系统，其特征在于，所述的第一铠装光缆(4)和第二铠装光缆(5)均为铠装光缆，包括单...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，王熙明，夏淑君，安树杰，刘博，
申请(专利权)人：中油奥博成都科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51