CN111734391A - 油气井井深与温度的在线校准方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油气井井深与温度的在线校准方法、系统及存储介质，所述方法包括以下步骤：测量光纤末端到工具串末端的长度L1，然后放置在油气井井口处并记录进入油气井内的长度L2；对光缆进行第一次加热实验并得到光纤上高温点的位置数据Ph1，长度计数器的值D1；继续下放至井底，做第二次加热实验并得到光纤上高温点的位置数据Ph2，长度计数器的值D2，得到光纤长度与钢管长度的比值R，计算第一次加热实验时工具串组件末端到分布式光纤测温仪的距离L3；计算光纤温度曲线上任意一点X对应的井深位置
本发明能够校准光纤温度与油气井井深的对应关系，精确定位产出层位置，为工作人员对油气井内具体位置温度变化的判断提供更可靠有力的依据。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种油气井井深与温度的在线校准方法、系统及存储介质。
背景技术
分布式光纤测温仪(DTS设备)用于油气井温度测量时，光纤放置于铠装钢管中。由于铠装钢管的内径远大于光纤的直径，光纤在铠装钢管内部会产生扭曲，因此光纤长度相对于铠装钢管会更长。另外，铠装钢管因自身的受力(包括末端配重和铠装钢管本身重力)会产生拉伸，光纤长度与铠装钢管两者之间的长度偏差会随着下放的深度发生变化。由于光纤长度和铠装钢管长度不相等，直接将光纤上某个位置上的温度等效于该井深的温度会导致产出层位置定位错误。因此，现有技术有待发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种油气井井深与温度的在线校准方法、系统及存储介质，旨在精确定位产出层位置，为油气井工作人员对油气井内具体位置温度变化的判断提供更可靠有力的依据。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种油气井井深与温度的在线校准方法，应用于分布式光纤温度测量系统，所述分布式光纤温度测量系统包括分布式光纤测温仪、绞车滚筒、加热装置以及光缆，分布式光纤测温仪设置有双端口，绞车滚筒上设置有长度计数器，光缆缠绕于绞车滚筒上并包括钢管以及设置于钢管内的光纤；
其中，所述油气井井深与温度的在线校准方法包括以下步骤：
步骤A：在光缆末端安装工具串组件，光纤末端到工具串末端的长度为L1，将光缆及工具串组件垂直悬空放置在油气井井口处，记录工具串组件进入油气井内的长度为L2；
步骤B：在绞车滚筒前方选择一个固定位置对光缆进行第一次加热实验，分布式光纤测温仪记录光纤上高温点的位置数据为Ph1，记录所述长度计数器的值为D1；
步骤C：将光缆及工具串组件下放至油气井井底，在第一次加热实验中同样的固定位置上做第二次加热实验，分布式光纤测温仪记录光纤上高温点的位置数据为Ph2，记录所述长度计数器的值为D2；
步骤D：计算得到光纤长度与钢管长度的比值为R：R＝(Ph1-Ph2)/(D2-D1)；
步骤E：计算得到第一次加热实验时工具串组件末端到分布式光纤测温仪的距离为L3：L3＝(Lf/2)-(Ph1-Ph2)，其中Lf为光纤的总长度；
步骤F：计算得到光纤温度曲线上任意一点X对应的井深位置为Dw：
其中X为分布式光纤测温仪所测得的光纤温度曲线上任意一个位置。
进一步地，还包括步骤G：对分布式光纤测温仪所测得的光纤温度曲线按照公式
进行转换，得到井深位置关于光纤温度的曲线图。
本发明还提供了一种系统，所述系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如前所述的在线校准方法。
进一步地，所述系统包括分布式光纤测温仪、绞车滚筒、光缆、加热装置、地滑轮以及天滑轮，分布式光纤测温仪设置有双端口，绞车滚筒上设置有长度计数器，光缆缠绕于绞车滚筒上并包括钢管以及设置于钢管内的光纤，所述光缆通过所述地滑轮、天滑轮垂直悬空放置，所述加热装置用于给所述光纤进行加热。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如前所述的在线校准方法。
本发明技术方案具有的有益效果：
本发明的油气井井深与温度的在线校准方法，能够校准光纤温度与油气井井深的对应关系，从而精确定位产出层位置，消除光纤长度与钢管长度之间的偏差对测量油气井内温度的影响，为油气井工作人员对油气井内具体位置温度变化的判断提供更可靠有力的依据。
附图说明
图1是本发明系统第一次加热实验时的示意图；
图2是本发明系统第二次加热实验时的示意图；
图3是本发明油气井井深与温度的在线校准方法第一实施例的流程示意图；
图4是本发明第一次加热实验光纤采集的温度数据剖面示意图；
图5是本发明第一次加热实验光纤采集的部分温度数据剖面示意图；
图6是本发明第二次加热实验光纤采集的温度数据剖面示意图；
图7是本发明第二次加热实验光纤采集的部分温度数据剖面示意图；
图8是本发明L1、L2、L3、Lf之间对应关系的示意图；
图9是本发明光纤采集的原始温度数据剖面示意图；
图10是本发明转换后的油气井井深对应的温度数据剖面示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
请参考图1和图2，为本发明油气井井深与温度的在线校准方法应用的分布式光纤温度测量系统，所述分布式光纤温度测量系统包括分布式光纤测温仪、绞车滚筒、加热装置以及光缆，分布式光纤测温仪设置有双端口，绞车滚筒上设置有长度计数器，光缆缠绕于绞车滚筒上并包括钢管以及设置于钢管内的光纤，所述光缆先后经过地滑轮、天滑轮垂直悬空于油气井正上方，所述绞车滚筒拉动所述光缆以实现所述光缆伸入或者拉出油气井，所述分布式光纤测温仪可以通过网络连接计算机实现数据的实时监测和分析；
如图3所示，为本发明的油气井井深与温度的在线校准方法的流程，包括以下步骤：
步骤A：如图8所示，在光缆末端安装工具串组件，光纤末端到工具串末端的长度为L1，将光缆及工具串组件垂直悬空放置在油气井井口处，记录工具串组件进入油气井内的长度为L2；
本发明的光纤末端焊接后安装在密封套管内，再接上工具串组件，所述工具串组件可包括压力计、伽马仪、电池以及配重等，使得所述钢管保持拉直状态。
步骤B：在绞车滚筒前方选择一个固定位置对光缆进行第一次加热实验，待温度传导至所述光纤后，分布式光纤测温仪记录光纤上高温点的位置数据为Ph1，记录所述长度计数器的值为D1，所述长度计数器可在进行第一次加热试验时重置清零，即D1的值为0；
步骤C：将光缆及工具串组件下放至油气井井底，在第一次加热实验中同样的固定位置上做第二次加热实验，待温度传导至所述光纤后，分布式光纤测温仪记录光纤上高温点的位置数据为Ph2，记录所述长度计数器的值为D2；
本发明的第一次加热实验和第二次加热实验均通过所述加热装置在固定的位置上进行加温以制造温度突变，而所述分布式光纤测温仪采集光纤上的温度得到光纤温度分布曲线(如图4、图6所示)，在该光纤温度分布曲线上可以明显看到高温位置，通过放大该高温位置可获取高温点的具体位置数据Ph1和Ph2(如图5、图7所示)。由于所述分布式光纤测温仪采用双端口测量方式，因此只需要取左边的位置数据即可。
步骤D：计算得到光纤长度与钢管长度的比值为R：R＝(Ph1-Ph2)/(D2-D1)，其中(D2-D1)为钢管下放的长度，(Ph1-Ph2)为光纤下放的长度。由于光纤在钢管中具有一定蜷缩，因此光纤长度大于钢管的长度，计算得到的R>1，计算得到R后便可确定了光纤长度与钢管长度之前的关系，可以通过光纤长度以及所得到的比值R来求得钢管的长度；
步骤E：计算得到第一次加热实验时工具串组件末端到分布式光纤测温仪的距离为L3：L3＝(Lf/2)-(Ph1-Ph2)，其中Lf为光纤的总长度。由于所述分布式光纤测温仪采用双端口测量方式，因此第二次加热实验时光纤末端到所述分布式光纤测温仪的距离为Lf/2；
步骤F：计算得到光纤温度曲线上任意一点X对应的井深位置为Dw：
从而得到了井深位置上对应的光纤温度，精确定位产出层位置。其中X为分布式光纤测温仪所测得的光纤温度曲线上任意一个位置，
为钢管下放的长度。该公式通过L1和L2的加、减，可以进一步提高所测得结果的精确性，减小误差。
本发明的油气井井深与温度的在线校准方法，能够校准光纤温度与油气井井深的对应关系，从而精确定位产出层位置，消除光纤长度与钢管长度之间的偏差对测量油气井内温度的影响，为油气井工作人员对油气井内具体位置温度变化的判断提供更可靠有力的依据。
在本实施方式中，所述光缆可以是铠装钢丝光缆结构，也可以是连续油管结构等其它形式的光缆结构；所述加热装置可以是热毛巾，或者加热电缆等其它加热装置。
进一步地，本发明的油气井井深与温度的在线校准方法还包括步骤G：对分布式光纤测温仪所测得的光纤温度曲线按照公式
进行转换，得到井深位置关于光纤温度的曲线图(如图10所示)。从光纤温度曲线上不能直观反映油气井井中各个位置的温度状态，而通过转换得到的曲线图能够更直观地看到油气井井下整体的温度剖面，为所述分布式光纤测温仪测量油气井温度提供了更精准的温度剖面图。
本发明还提供了一种系统，所述系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如前所述的在线校准方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述异步消息处理终端设备中的执行过程。
所述系统可包括但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述部件仅仅是基于系统的示例，并不构成对系统的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Dig ita l Sig na l Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
进一步地，所述系统包括分布式光纤测温仪、绞车滚筒、光缆、加热装置、地滑轮以及天滑轮，分布式光纤测温仪设置有双端口，绞车滚筒上设置有长度计数器，用于记录钢管下放的长度，光缆缠绕于绞车滚筒上并包括钢管以及设置于钢管内的光纤，所述绞车滚筒实现所述光缆的伸进和拉出，所述光缆通过所述地滑轮、天滑轮垂直悬空放置，保持所述钢管处于拉直状态，所述加热装置用于给所述光纤进行加热，以制造突变位置，有助于获取具体的高温点位置数据。
本发明的油气井井深与温度的在线校准方法和系统，具有如下有益效果：
1.经过第一次加热实验和第二次加热实验确定光纤长度和钢管长度的比值R。
2.能够将双端口温度曲线转换成井深-温度曲线。
3.能够实时显示油气井井内温度分布曲线。
4.本发明的油气井井深与温度的在线校准方法和系统不限于钢管下井，也可以应用于其它下井方式，如连续油管下井等。
5.本发明的油气井井深与温度的在线校准方法和系统不限于双端口分布式光纤测温仪，也可应用于单端口分布式光纤测温仪。
6.本发明的油气井井深与温度的在线校准方法和系统不限于分布式光纤温度传感器也可以应用到其它的分布式传感器，如应力、振动和其它种类的分布式光纤传感器。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如前所述的在线校准方法。
本发明的油气井井深与温度的在线校准方法集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。本发明计算机可读存储介质具体实施方式与上述用于油气井井深与温度的在线校准方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
需说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种油气井井深与温度的在线校准方法，应用于分布式光纤温度测量系统，所述分布式光纤温度测量系统包括分布式光纤测温仪、绞车滚筒、加热装置以及光缆，分布式光纤测温仪设置有双端口，绞车滚筒上设置有长度计数器，光缆缠绕于绞车滚筒上并包括钢管以及设置于钢管内的光纤，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：在光缆末端安装工具串组件，光纤末端到工具串末端的长度为L1，将光缆及工具串组件垂直悬空放置在油气井井口处，记录工具串组件进入油气井内的长度为L2；
步骤B：在绞车滚筒前方选择一个固定位置对光缆进行第一次加热实验，分布式光纤测温仪记录光纤上高温点的位置数据为Ph1，记录所述长度计数器的值为D1；
步骤C：将光缆及工具串组件下放至油气井井底，在第一次加热实验中同样的固定位置上做第二次加热实验，分布式光纤测温仪记录光纤上高温点的位置数据为Ph2，记录所述长度计数器的值为D2；
步骤D：计算得到光纤长度与钢管长度的比值为R：R＝(Ph1-Ph2)/(D2-D1)；
步骤E：计算得到第一次加热实验时工具串组件末端到分布式光纤测温仪的距离为L3：L3＝(Lf/2)-(Ph1-Ph2)，其中Lf为光纤的总长度；
步骤F：计算得到光纤温度曲线上任意一点X对应的井深位置为Dw：
其中X为分布式光纤测温仪所测得的光纤温度曲线上任意一个位置。
2.根据权利要求1所述的在线校准方法，其特征在于，还包括步骤G：对分布式光纤测温仪所测得的光纤温度曲线按照公式
进行转换，得到井深位置关于光纤温度的曲线图。
3.一种系统，其特征在于，所述系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-2中任一项所述的在线校准方法。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括分布式光纤测温仪、绞车滚筒、光缆、加热装置、地滑轮以及天滑轮，分布式光纤测温仪设置有双端口，绞车滚筒上设置有长度计数器，光缆缠绕于绞车滚筒上并包括钢管以及设置于钢管内的光纤，所述光缆通过所述地滑轮、天滑轮垂直悬空放置，所述加热装置用于给所述光纤进行加热。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-2任一项所述的在线校准方法。
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