[发明专利]一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法

说明书

本发明涉及一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法，属于油气开采技术领域。其包括供液模块、供气模块、DAS系统模块、角度调节稳定模块、模拟管柱和液体循环处理模块。本发明可以模拟水平井生产过程中随井筒角度、流体流入位置、流体类型、流量变化时的井筒内流体流动变化情况。通过模拟实验可以观察到水平井不同生产情况下的井筒任意段流态的变化并能测量出任意段的流速，对比直接观测下的流体状态和DAS数据相结合，从而找到不同流体在各种流态下的流速变化和声学振动规律，并对用分布式光纤测量井底流速和判断井底流体流动状态提供了实验依据，提高水平井井筒流体振动规律的认识和水平井开采的工程效果。

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法。

背景技术

目前随着国际油价走低，油气田开发向着高智能低成本的方向不断发展，随着光纤测试技术的进步越来越多的油气田已经开始部署分布式光纤。分布式光纤传感技术具有其他传感技术无法比拟的优势，既可以作为信息传输的通道，同时具备能够应用在油气田开发过程中的特性，如抗高压，抗腐蚀，无需外部供电，还能利用多普勒效应流速测量原理实现各种空间环境的长距离分布式流速传感等。

由于光纤技术的普遍应用，基于分布式光纤声学(DAS)振动的定性判断已经有较好的发展，但却缺乏定量判断其难点在于实际井筒测试过程中环境干扰严重，缺乏可靠的重复性试验导致对振动规律变化的了解和认识有限。

因此建立一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法用以研究不同条件下水平井筒中的流速流态和振动规律显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法，这套装置能模拟在井筒角度、流体流入位置、流体类型和流量变化时的井筒内流体流动情况，通过控制进液温度提高声学多普勒原理推导流速的精确性，将直接观察和DAS数据相结合，为推测和判断井筒流体流速流态提供实验依据，从而提高对井筒内流体流动认识和水平井整体开采效果。

本次发明主要通过以下的技术方案来实现：一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法，该实验装置包括供液模块，供气模块，模拟管柱，DAS系统模块，液体循环模块和角度调节稳定模块：

本发明涉及一种基于分布式光纤声学振动(DAS)的井筒流体流速和流态监测模拟实验装置及其方法，属于油气开采技术领域。其包括供液模块、供气模块、DAS系统模块、角度调节稳定模块、模拟管柱和液体循环处理模块。本发明可以模拟水平井生产过程中随井筒角度、流体流入位置、流体类型、流量变化时的井筒内流体振动变化情况，并且能控制进液温度提高声学多普勒原理推导流速的精确度。通过模拟实验可以得到水平井不同生产情况下的井筒任意段流体流速的变化，对比直接观测下的流体状态和DAS数据相结合，从而找到不同流体在各种流态下的流速和振动规律，并对用分布式光纤测量井底流速和判断井底流体流动状态提供了实验依据，从而提高水平井井筒流体振动规律的认识和水平井开采的工程效果。

供液模块：包括单流阀、恒温水箱、恒流泵、缓冲分流器和液体流量计，目的是稳定地提供固定流量的恒温液体，供液模块通过管线与模拟管柱相连；

供气模块：包括空气压缩机、普通阀、气体增压泵、高压气体储集罐、调压阀、流量控制器、单向阀、注气短节和气体流量计，目的是为模拟管柱提供稳定流量的气体，供气模块通过管线与模拟管柱相连；

DAS系统模块：由激光光源、振动传感光纤、振动信号采集处理器和高速摄像头构成，利用光时域原理和背向瑞利散射原理进行流体振动信号的测量，DAS系统模块通振动传感光纤与模拟管柱相连；