基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，包括布设在井内的铠装光缆、位于井口的高空间分辨率光纤声波传感调制解调仪；铠装光缆通过光缆卡子固定在油管外壁；铠装光缆与光纤声波传感调制解调仪相连接，地面声波传感调制解调仪保持开启状态实时连续对光缆状态进行检测，获得沿油管或井筒轨迹分布的声音振动信号，并保存在地面储存设备中，通过回放声波传感调制解调仪记录的声音振动信号，通过智能算法识别和监测动液面。本发明专利技术基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，光纤声波传感调制解调仪实时采集光纤沿线的振动/声音信号，实时显示井下动液面深度位置。面深度位置。面深度位置。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法


[0001]本专利技术涉及油田领域，具体的说，是涉及一种基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法。

技术介绍

[0002]在油田的生产开发过程中，动液面数据是一项关键的油田管理基础资料，直接反映油井的供液能力。通过对动液面数据的实时监测，可以分析出油井的工作情况以及井下供排状况，并以此为依据优化工作参数，这对降低能耗，提高采收率，减少油井事故，延长油井寿命具有重要的意义。
[0003]目前，油井动液面深度测量方法主要采用超声波反射法，超声波反射法采用基于声波反射原理的回声仪进行测量，但由于油套环空中的状态较为复杂，反射波可能受到死油、稠油、泡沫油、结蜡、油管变径、井身轨迹以及机械振动噪声等因素的影响，导致测量结果不准确，且只能定期或不定期停产测量，不能连续测量油井液面深度，无法对采油全过程的油井状态进行实时监测。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种结构简单，操作方便，能够实时监测光纤长度上的振动/声音信号的基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，包括布设在井内的铠装光缆、位于井口的高空间分辨率光纤声波传感调制解调仪；铠装光缆通过光缆卡子固定在油管外壁；铠装光缆与光纤声波传感调制解调仪相连接，包括如下步骤：
[0007](1)入井前，在地面用声波传感调制解调仪检测铠装光缆里的光纤，确保它们满足质量要求正常工作；
[0008](2)入井时，将铠装光缆捆绑在油管上并下入井中，在下入过程中在关键时间点上开启地面声波传感调制解调仪对光缆状态进行检测和监视检查；
[0009](3)入井后，地面声波传感调制解调仪保持开启状态实时连续对光缆状态进行检测，获得沿油管或井筒轨迹分布的声音振动信号，并保存在地面储存设备中，或者实时在地面监视大屏里展示；
[0010](4)通过回放声波传感调制解调仪记录的声音振动信号，通过智能算法识别和监测动液面；
[0011](5)施工结束，撤离井场。
[0012]地面声波传感调制解调仪对光缆状态进行检测和监视检查时，检测光纤光缆的OTDR衰减曲线数据库中存储的正常光纤光缆的OTDR衰减曲线比对；正常光纤光缆的OTDR衰减曲线光滑，衰减率在合理范围内，判定光纤光缆为正常；如果出现反射型不连续(即异常点有强反射信号，通常是有断纤或光纤划伤造成的反射峰现象)，或者是非反射型快速衰减
不连续(通常是光纤质量较差，光信号在光纤中衰减严重所致)；判定光纤光缆出现异常，启用备用光纤光缆；地面声波传感调制解调仪重新对光缆状态进行检测和监视检查，检测光纤光缆的OTDR衰减曲线数据库中存储的正常光纤光缆的OTDR衰减曲线比对；衰减率在合理范围内，判定备用光纤光缆为正常；如果同样出现反射型不连续，或者是非反射型快速衰减不连续；初步判定备用光纤光缆出现异常；铠装光缆随同油管在井中继续下入50至100米后，重新开启地面声波传感调制解调仪分别对光缆和备用光缆状态进行检测和监视检查；如果检测光纤光缆和备用光纤光缆的OTDR衰减曲线数据库中存储的正常光纤光缆的OTDR衰减曲线比对；衰减率在合理范围内，判定光纤光缆和备用光纤光缆均为正常；如果光纤光缆和备用光纤光缆其中之一为正常，启用正常的光纤光缆继续下入；如果光纤光缆和备用光纤光缆均为异常，上提铠装光纤光缆并在地面进行替换和重新入井。
[0013]通过智能算法识别和监测动液面；
[0014]动液面都是在生产层之上接近地面的位置(射孔层顶界和抽油泵之上，且一般位于全井深的上3/4深度范围之内)，且动液面随着开采的进行有规律波动；当增大产量时动液面下降，减小产量时动液面有上升趋势，符合以上特征的大幅度声音振动位置可判别为动液面。
[0015]智能算法识别和监测动液面的步骤如下：
[0016]输入1是相位向量输入到一维卷积神经网络1DCNN模块中，经过总计12层的卷积层(Conv1D)、激活层(Activation)和池化层(Pooling)后输入到一个全连接层(FC)作为CNN模块的输出，其中激活层采用线性整流函数(ReLU)，池化层采用最大值池化；
[0017]输入2是强度向量输入到MLP模块中经过2层FC和1层tanh函数激活后，连接到一个FC层作为MLP模块的输出；
[0018]CNN模块和MLP模块的输出经过联合后，输入到连续2层FC+ReLU进行压缩激活后，经过柔性最大值层(Softmax)进行分类输出。
[0019]根据动液面数据异常数据，预测油井将要发生事故。降低能耗，提高采收率。
[0020]对于自喷油井或气井，当动液面深度加上油套环空压力不足以保证油井或气井自喷时，需要对油气藏补充能量，而油套环空压力是可以根据地面压力表测读出。
[0021]动液面深度的监测和预测则对自喷油气井的正常生产来说非常关键。可实时识别和监测预测动液面的位置，不仅对判断当前是否能自喷有很好的指导意义，且还可根据动液面在历史上和最近一段时间的变化规律进行预测未来某一时间点的动液面情况，并成功预测未来可能出现的停喷等事故问题。
[0022]对于电潜泵井，当动液面低于电潜泵吸入口时，电潜泵将无法工作，为了避免电潜泵出现故障，可通过该技术实时监测动液面的上升和下降情况，从而提前采取措施以保证电潜泵可正常工作或在最佳状态下工作。
[0023]对于抽油机井，当沉没度(动液面到抽油机井下吸入口的深度差)小于一定值时，容易造成抽油机吸不满进而影响抽油机工作效率，极端情况是当动液面低于抽油机井下吸入口时抽油机便无法抽汲液体和工作。所以为了降低能耗并保障采油计划正常进行，必须对动液面进行实时监测，进而保障抽油机在良好状态下工作并避免故障。
[0024]为了提高监测数据的深度准确性，在进行动液面监测解释时需对光缆下入深度进行井深度校正，校正原理示意图如下：
[0025]在地面上某固定位置用专用工具敲击光缆，实时观测DAS瀑布图上振幅增大的位置，从DAS时间瀑布图上可准确读出定位敲击标定点位置距DAS解调仪的距离为L1，然后沿着光缆测量标定敲击点距井口的距离L2，在光纤总长度L
光纤总长
一定的情况下则可求出光缆入井长度L3＝L
光纤总长
‑
L1
‑
L2，光纤入井长度L3加上套补距KB则可得光缆最大下深处对应的井深，所以有：
[0026]MD
光缆末端
＝L3+KB＝L
光纤总长
‑
L1
‑
L2+KB
[0027]同理，设光纤上某一点(如动液面等)距DAS解调仪距离为X(即在DAS瀑布图上位置读数为X)，则它对应的井深可由下式计算：
[0028]MD
X
＝MD
光缆末端
‑
(L<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，包括布设在井内的铠装光缆、位于井口的高空间分辨率光纤声波传感调制解调仪；铠装光缆通过光缆卡子固定在油管外壁；铠装光缆与光纤声波传感调制解调仪相连接，其特征在于包括如下步骤：(1)入井前，在地面用声波传感调制解调仪检测铠装光缆里的光纤，确保它们满足质量要求正常工作；(2)入井时，将铠装光缆捆绑在油管上并下入井中，在下入过程中在关键时间点上开启地面声波传感调制解调仪对光缆状态进行检测和监视检查；(3)入井后，地面声波传感调制解调仪保持开启状态实时连续对光缆状态进行检测，获得沿油管或井筒轨迹分布的声音振动信号，并保存在地面储存设备中，或者实时在地面监视大屏里展示；(4)通过回放声波传感调制解调仪记录的声音振动信号，通过智能算法识别和监测动液面；(5)施工结束，撤离井场。2.根据权利要求1所述基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，其特征在于：地面声波传感调制解调仪对光缆状态进行检测和监视检查时，检测光纤光缆的OTDR衰减曲线数据库中存储的正常光纤光缆的OTDR衰减曲线比对；正常光纤光缆的OTDR衰减曲线光滑，衰减率在合理范围内，判定光纤光缆为正常；如果出现反射型不连续，或者是非反射型快速衰减不连续；判定光纤光缆出现异常，启用备用光纤光缆；地面声波传感调制解调仪重新对光缆状态进行检测和监视检查，检测光纤光缆的OTDR衰减曲线数据库中存储的正常光纤光缆的OTDR衰减曲线比对；衰减率在合理范围内，判定备用光纤光缆为正常；如果同样出现反射型不连续，或者是非反射型快速衰减不连续；初步判定备用光纤光缆出现异常；铠装光缆随同油管在井中继续下入50至100米后，重新开启地面声波传感调制解调仪分别对光缆和备用光缆状态进行检测和监视检查；如果检测光纤光缆和备用光纤光缆的OTDR衰减曲线数据库中存储的正常光纤光缆的OTDR衰减曲线比对；衰减率在合理范围内，判定光纤光缆和备用光纤光缆均为正常；如果光纤光缆和备用光纤光缆其中之一为正常，启用正常的光纤光缆继续下入；如果光纤光缆和备用光纤光缆均为异常，上提铠装光纤光缆并在地面进行替换和重新入井。3.根据权利要求1所述基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，其特征在于：通过智能算法识别和监测动液面，动液面都是在生产层之上接近地面的位置且动液面随着开采的进行有规律波动；当增大产量时动液面下降，减小产量时动液面有上升趋势，符合以上特征的大幅度声音振动位置判别为动液面。4.根据权利要求1所述基于分布式光纤声波传感技术的动液面实时监测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宽，邹琪琳，付晓松，
申请(专利权)人：北京斐博光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：