[发明专利]基于分布式光纤水听器的井下流体监测系统及监测方法

说明书

本发明提供的基于分布式光纤水听器的井下流体监测系统及监测方法，把声敏热敏传感铠装光缆用金属卡子捆绑在垂直井、斜井或水平井的油气管外侧，构建了一个对油气生产井或注水井进行产液剖面或吸水剖面测量和长期动态监测系统的井下传感单元，加上井口附近的DAS和DTS调制解调仪器，共同组成井下产液剖面或吸水剖面测量和流体分布动态监测系统，对油气生产井或注水井的产液剖面或吸水剖面进行长期动态监测。本发明为低成本、高精度、高可靠性的井下流体分布动态综合监测方法，便于在垂直井或水平井中测量和监测产液剖面或吸水剖面及其变化。

技术领域

本发明属于测井技术领域，具体涉及一种基于分布式光纤水听器的井下流体监测系统及监测方法。

背景技术

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。

光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。光纤水听器具有灵敏度高，频响特性好等特点。由于采用光纤作信息载体，适宜远距离大范围监测。

常见的光纤水听器的基本结构大多为干涉型光纤水听器，技术最为成熟，其基本原理：由激光器发出的激光经光纤耦合器分为两路，一路构成光纤干涉仪的传感臂，接受声波的调制，另一路则构成参考臂，不接受声波的调制，或者接受声波调制与传感臂的调制相反，接受声波调制的光信号经后端反射膜反射后返回光纤耦合器，发生干涉，干涉的光信号经光电探测器转换为电信号，由信号处理就可以获取声波的信息。

较传统水听器相比，光纤水听器具有灵敏度高，可以探测微弱信号；抗电磁干扰和信号串扰能力强，可以远距离传输；体积小，易于布放实施，且收放容易，高可靠性，并且大规模组网。光纤水听器技术也将掀起传感器改革的新篇章，为传统的测量手段带来新风向，光纤水听器阵列对空间信号进行测量，通过对每个固定位置上的水听器测量的声信号进行信号处理，确定声源位置，实现水下探测，水下目标侦测，水下/水面目标辐射噪声测量，并应用与水下安防，地震预测，海洋石油和天然气勘探等领域，是具有自主知识产权的水下探测技术，为港口防护、水声情报搜集以及目标探测提供技术支撑。

在大规模光纤水听器阵列组装过程中，面临的最大困难是当系统中存在数以千计的大量器件时，很难保证系统的光学均衡。光学系统的失衡，将影响系统的探测性能，对平衡要求提高，将大幅度增加系统的制造成本和制造难度，目前行业内已经发展了基于动态匹配的大容差光学均衡阵列设计与组装创新技术来解决这一问题。

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。

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。