一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝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水力压裂裂缝监测模拟实验装置，包括水力压裂裂缝模拟系统、基于分布式光纤声音监测系统、工作液供给系统和产出液收集系统。本实用新型专利技术可以模拟多级水力压裂过程中携砂液造缝过程，采用本实用新型专利技术中的基于分布式光纤声音监测系统可以实时、准确地监测水力压裂造缝位置以及进入造缝层段中的支撑剂体积，进而确定裂缝参数；还可以模拟多级水力压裂油井、地热井生产的情况，采用本实用新型专利技术中的基于分布式光纤声音监测系统可以实时、准确地监测各个模拟压裂层段的产液状况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置
本技术涉及一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置，属于油气开采的

技术介绍
目前，非常规油气藏开发和干热岩开发已成为油气领域和地热领域重点的关注对象，水力压裂技术被普遍用于非常规油气藏储层和干热岩储层开采，通过水力压裂对储层进行改造，在储层中形成缝网结构，提高油气井油气产量和地热井产热量，因此水力压裂形成的人工裂缝是储层压裂改造效果的直接体现，也是评价水力压裂井产能的重要依据。目前，通常采用微地震监测、生产测井等方式进行水力压裂过程和压后生产过程监测，这些方法实施费用较高、操作较为复杂，难以得出较为准确的多级压裂人工裂缝参数，并且微地震监测属于远场监测，受外界干扰因素多，准确性较差。因此，寻求一种近场监测方法且能同时实现水力压裂过程和压后生产过程监测显得尤为重要。近年来，随着分布式光纤声音监测技术(以下简称DAS技术)的发展，为水力压裂过程和压裂井压后生产的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，从而实现井下动态的实时监测。由于光纤具有抗电磁干扰、耐腐蚀、实时性好等特点，使得其在水力压裂过程实时监测和压裂井压后生产监测方面具有更大的优越性。结合上述技术特征，本
也公开了以下专利文献：美国专利文献US8950482B2公开了一种油气井成井期间监测水力压裂的方法和设备。铺设在井筒(106)中的光缆(102)提供一种分布式声学传感器，所述井筒可以是实施水力压裂的井筒。数据从至少一个光纤纵向监测部分采集，并经处理后提供压裂特征。压裂特征可以包括指示压裂事件的高频瞬变的特征(606)。可以监测瞬态的强度、频率、持续时间和信号演变以提供压裂特性。附加地或可选地，压裂特征可以包括由压裂流体流到裂缝位置所产生的较长时间的声学噪声。对噪声强度和频率进行分析可以确定压裂特性。该方法允许实时控制压裂过程。但是该专利文献并不能针对人工模拟裂缝进行监测，与本技术的技术区别较大。人工裂缝的长度、高度和宽度差异以及生产流体性质差异，水力压裂过程中携砂液进入不同位置和不同形状的裂缝时以及压裂井压后生产过程中生产流体流经不同位置和不同形状的裂缝进入井筒时，将呈现出不同的声音差异。而且利用高灵敏度和高精度的分布式光纤声音监测技术可以感知这种声音差异，从而实现水力压裂人工裂缝位置确定，再结合相应的数学模型即可获得声音差异与人工裂缝参数的关系，这为利用DAS技术进行水力压裂裂缝参数诊断提供了理论依据。因此，建立一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置及方法用于理论研究水力压裂声音剖面与水力压裂人工裂缝参数关系显得尤为必要。除此之外，本
也需要一套适用于分布式光纤声音监测实验的水力压裂裂缝监测模拟装置，由此可以适用于多种类型的分布式光纤声音监测，无论何种类型、监测时采用何种处理软件均可应用。
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水力压裂裂缝监测模拟实验装置。本技术采用如下技术方案：一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置，其特征在于，包括水力压裂裂缝模拟系统1、基于分布式光纤声音监测系统2、工作液供给系统3和产出液收集系统4；所述工作液供给系统3为水力压裂裂缝模拟系统1供给液体；所述产出液收集系统4负责收集水力压裂裂缝模拟系统1排出的液体；所述基于分布式光纤声音监测系统2负责实时监测所述水力压裂裂缝模拟系统1中各个模拟条件改变时所对应产生的声音信号；所述基于分布式光纤声音监测系统2通过铠装光缆205与水力压裂裂缝模拟系统1相连，水力压裂裂缝模拟系统1经第一流体接入孔160、第二流体接入孔161、第三流体接入孔162通过井筒入流第一流体管线316、第二流体管线317、第三流体管线318与工作液供给系统3相连；产出液收集系统4通过井筒流出流体管线325与水力压裂裂缝模拟系统1相连。根据本技术优选的，所述水力压裂裂缝模拟系统1包括模拟井筒101、模拟井筒上堵头102、模拟井筒下堵头103、裂缝模拟系统；所述裂缝模拟系统与模拟井筒101上设置的射孔孔眼相连，所述裂缝模拟系统11通过模拟射孔孔眼与所述模拟井筒101相连；所述裂缝模拟系统为相同的结构，分别通过模拟井筒101上的第三模拟射孔孔眼106、第四模拟射孔孔眼107、第一模拟射孔孔眼108、第二模拟射孔孔眼109、第五模拟射孔孔眼110、第六模拟射孔孔眼111与模拟井筒101相连并与模拟井筒101紧密连接；如图1所示布置了裂缝模拟系统11通过第三模拟射孔孔眼106和第四模拟射孔孔眼107与模拟井筒101相连、裂缝模拟系统12通过第一模拟射孔孔眼108和第二模拟射孔孔眼109与模拟井筒101相连、裂缝模拟系统13通过第五模拟射孔孔眼110和第六模拟射孔孔眼111与模拟井筒101相连；所述模拟井筒上堵头102上设置有光缆穿越孔105，供铠装光缆205穿越进入模拟井筒101的内部空间；所述模拟井筒下堵头103上设置有流体穿越孔104：当其与井筒流出流体管线325相连时，供工作液流出模拟井筒101；当其与井筒入流第一流体管线316、第二流体管线317、第三流体管线318中的任何一条管线相连时，供工作液流入模拟井筒101。其中，所述模拟井筒101包括相连的油田常用套管，所述套管数量可以是1根、2根、5根、10根，也可以是任意多根，以模拟不同长度的生产井段；所述模拟井筒101上对称布置有第三模拟射孔孔眼106和第四模拟射孔孔眼107、第一模拟射孔孔眼108和第二模拟射孔孔眼109、第五模拟射孔孔眼110和第六模拟射孔孔眼111，以模拟实际储层射孔孔眼状况；所述的对称布置的第三模拟射孔孔眼106和第四模拟射孔孔眼107、第一模拟射孔孔眼108和第二模拟射孔孔眼109、第五模拟射孔孔眼110和第六模拟射孔孔眼111分别构成相邻的3组射孔孔眼组；所述的射孔孔眼组可以是1组、3组、5组、10组，也可以是任意多组；所述的相邻2组射孔孔眼组之间的距离最小为1米，可以是1米、2米、5米、10米，也可以是大于1米的任意多米；所述模拟井筒上堵头102和模拟井筒下堵头103通过丝扣连接方式分别与模拟井筒101的上端和下端连接，起密封模拟井筒101作用。根据本技术优选的，所述基于分布式光纤声音监测系统2包括声音信号接收器202、激光光源201、计算机处理与显示系统203、数据通信缆204、铠装光缆205和光缆声音信号光纤线206；所述铠装光缆205通过光缆穿越孔105进入水力压裂裂缝模拟系统1的模拟井筒101并布设在模拟井筒101的内部空间中，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置，其特征在于，包括水力压裂裂缝模拟系统(1)、基于分布式光纤声音监测系统(2)、工作液供给系统(3)和产出液收集系统(4)；/n所述工作液供给系统(3)为水力压裂裂缝模拟系统(1)供给液体；/n所述产出液收集系统(4)负责收集水力压裂裂缝模拟系统(1)排出的液体；/n所述基于分布式光纤声音监测系统(2)负责实时监测所述水力压裂裂缝模拟系统(1)中各个模拟条件改变时所对应产生的声音信号；/n所述基于分布式光纤声音监测系统(2)通过铠装光缆(205)与水力压裂裂缝模拟系统(1)相连，水力压裂裂缝模拟系统(1)经流体接入孔通过井筒入流第一流体管线(316)、第二流体管线(317)、第三流体管线(318)与工作液供给系统(3)相连；产出液收集系统(4)通过井筒流出流体管线(325)与水力压裂裂缝模拟系统(1)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置，其特征在于，包括水力压裂裂缝模拟系统(1)、基于分布式光纤声音监测系统(2)、工作液供给系统(3)和产出液收集系统(4)；
所述工作液供给系统(3)为水力压裂裂缝模拟系统(1)供给液体；
所述产出液收集系统(4)负责收集水力压裂裂缝模拟系统(1)排出的液体；
所述基于分布式光纤声音监测系统(2)负责实时监测所述水力压裂裂缝模拟系统(1)中各个模拟条件改变时所对应产生的声音信号；
所述基于分布式光纤声音监测系统(2)通过铠装光缆(205)与水力压裂裂缝模拟系统(1)相连，水力压裂裂缝模拟系统(1)经流体接入孔通过井筒入流第一流体管线(316)、第二流体管线(317)、第三流体管线(318)与工作液供给系统(3)相连；产出液收集系统(4)通过井筒流出流体管线(325)与水力压裂裂缝模拟系统(1)相连。


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水力压裂裂缝监测模拟实验装置，其特征在于，所述水力压裂裂缝模拟系统(1)包括模拟井筒(101)、模拟井筒上堵头(102)、模拟井筒下堵头(103)、裂缝模拟系统；所述裂缝模拟系统与模拟井筒(101)上设置的射孔孔眼相连；所述模拟井筒上堵头(102)上设置有光缆穿越孔(105)，供铠装光缆(205)穿越进入模拟井筒(101)的内部空间；所述模拟井筒下堵头(103)上设置有流体穿越孔(104)：
当其与井筒流出流体管线(325)相连时，供工作液流出模拟井筒(101)；
当其与井筒入流流体管线相连时，供工作液流入模拟井筒(101)；
所述基于分布式光纤声音监测系统(2)包括声音信号接收器(202)、激光光源(201)、计算机处理与显示系统(203)、数据通信缆(204)、铠装光缆(205)和光缆声音信号光纤线(206)；
所述铠装光缆(205)通过光缆穿越孔(105)并布设在模拟井筒(101)的内部空间中，以模拟分布式光纤管内暂时性安装监测井筒流体流动。


3.根据权利要求1所述一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置，其特征在于，所述裂缝模拟系统包括：固定板(151)、移动板(153)、盖板(154)和高强度弹簧(155)；固定板(151)为U型结构；所述移动板(153)位于固定板(151)内部，且与固定板(151)之间通过金属密封紧密连接；所述盖板(154)覆盖在固定板...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘均荣，李一强，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