CN112240196A - 一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置及方法 - Google Patents

一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，包括：分布式光纤声音、温度监测集成系统、井筒与储层模拟系统、供液与控制系统和集液系统；所述分布式光纤声音、温度监测集成系统通过管外光缆和管内光缆与井筒与储层模拟系统相连；在所述井筒与储层模拟系统的轴向外壁上对称设置有左侧流体入口和右侧流体入口分别与所述供液系统相连；所述集液系统通过排液管线与井筒与储层模拟系统相连。本发明实现模拟多层段直井、水平井、多分支井以及斜井的生产剖面连续、实时的产液状况监测，还可以模拟不同液量、不同含水率、不同温度和不同生产层位情况下井筒生产的温度和声音响应情况，为井筒生产剖面测试提供技术思路。

Description

一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模 拟实验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置及方法，属于油气开采的技术领域。
背景技术
随着井下生产控制技术的进步和油田精细化生产管理要求的提高，实时掌握井下各层段生产动态已成为油田精准化、智能化生产的重要发展方向，特别是近年来随着智能井技术的发展，实时了解井筒生产剖面对于实时优化油藏注采参数、实时控制各井段生产已经变得越来越重要。
现有的井下生产剖面测试技术中常用涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计、电导式流量计等流量测量仪器配合集流伞来测试各层段流量，采用电容法、低能光子法等手段测试各层段含水率，上述方法测试过程中需要对生产井筒进行分段、单点测试，测试时间长、成本高，不能实现分布式测量。
近年来，随着分布式光纤温度监测(DTS)和分布式光纤声音监测(DAS)技术的发展，为井筒生产剖面的分布式、实时监测提供了一种重要手段。DTS技术的主要原理是利用光纤的反射原理和光纤的反向Roman散射的温度敏感性，依靠光在光纤中传播时与光纤介质周围温度变化的定量关系来确定光纤介质所在位置处的温度。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，使得其在井下动态实时监测方面具有更大的优越性。
由于储层地温差异、油水热学特性差异以及油水密度差异，当不同流量和组成的流体从储层流入井筒和在井筒中流动时，将呈现出不同的温度差异和声速差异。怎样具体利用高灵敏度和高精度的分布式光纤温度和声音传感技术可以感知这种温度差异和声速差异，再结合相应的数学模型即可获得井筒生产剖面。
因此，建立一套基于分布式光纤声音监测(DAS)和分布式光纤温度监测(DTS)的井筒生产剖面监测模拟实验装置及方法用于理论研究井筒生产剖面监测显得尤为必要。
作者刘均荣等人发表的中国文献《分布式光纤声音传感技术在油田中的应用及发展前景》公开了在深水油气田开发过程中，基于分布式光纤声音传感技术的工作原理，结合国外在智能井、气举井、结蜡、水力压裂等方面的现场应用情况，分析了该技术在井筒实时监测方面的特点和优势，指出了其在数据处理、定量分析、标准声音数据库建设等方面亟待研究的问题。
其中，在智能井生产监测过程中记载：由于节流效应将产生不同的声音信号，利用DAS技术对声音的敏感性实时监测到ICV的开/关过程以及工作状态，还通过声速分析实时获得各井段/分支井的流量，从而为智能井生产的实时优化提供可靠的数据。
在人工举升系统监测中记载：DAS技术监测的声音中包含了不同频率的信号，不同的井下事件对应着特定的声音频率，如何选择正确的频率对DAS声音信号进行分析以提取准确的井下事件信息也是当前亟需研究的课题之一。
在井筒流动保障监测中记载：DAS技术能够实时“听到”这些固态物质的沉积或流动过程，时效性好，在井筒流动保障预警监测中极具应用潜力。
在水力压裂监测中记载：当DAS技术部署在压裂井中时，通过查看声音的位置和强度，能够帮助现场工程师确定吸入流体、支撑剂的层段和孔眼及其吸入量。
该文献中提及：若将DAS技术与DTS技术相结合，则能更准确地确定被压开层段，从而为压裂施工提供可靠的决策支持。
该文献仅仅是对DAS技术和DTS技术的应用领域进行了综述讨论，并未涉及在各个应用领域中如何实施DAS技术和DTS技术的具体方案、设备和方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置。
本发明还公开上述模拟实验装置的工作方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，其特征在于，包括：
分布式光纤声音、温度监测集成系统1、井筒与储层模拟系统2、供液与控制系统3和集液系统4；
所述分布式光纤声音、温度监测集成系统1通过管外光缆FO1和管内光缆FO2与井筒与储层模拟系统2相连；
在所述井筒与储层模拟系统2的轴向外壁上对称设置有左侧流体入口和右侧流体入口分别与所述供液系统3相连；所述集液系统4通过排液管线301与井筒与储层模拟系统2相连。
根据本发明优选的，所述分布式光纤声音、温度监测集成系统1包括：温度信号接收器105、声音信号接收器106、激光光源107、管外光缆FO1、管内光缆FO2、管外光缆声音信号光纤线1021、管外光缆温度信号光纤线1022、管内光缆声音信号光纤线1031、管内光缆温度信号光纤线1032、计算机数据处理与显示系统109、温度数据通信线1091和声音数据通信线1092；
所述管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度单模感声光纤的一端分别与激光光源107相连，管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度多模感温光纤的一端分别与激光光源107相连，作为激光信号输入端；
所述管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度单模感声光纤和高灵敏度、高精度多模感温光纤同时作为信号传输介质，将反射信号分别通过管外光缆声音信号光纤线1021和管内光缆声音信号光纤线1031传输到声音信号接收器106以及通过管外光缆温度信号光纤线1022和管内光缆温度信号光纤线1032传输到温度信号接收器105；计算机数据处理与显示系统109通过温度数据通信线1091和声音数据通信线1092分别与温度信号接收器105和声音信号接收器106相连，将从声音信号接收器106和温度信号接收器105上得到的沿管外光缆FO1和管内光缆FO2的声音分布数据和温度分布数据进行处理，并利用内置的产液剖面解释模块进行监测数据解释，以图形和数据方式显示井筒中各井段的流量和含水分布。
根据本发明优选的，所述的产液剖面解释模块包括数据预处理模块和产液剖面解释模块；
所述数据预处理模块用于得到与生产过程中流体进入井筒流动相关的去噪以后的声音数据和温度数据，包括步骤1-1)-1-4)：
1-1)采用频率-空间反褶积滤波器对模拟生产过程监测过程中采集的声音数据进行处理，得到去除随机尖峰噪声的声音数据；
1-2)采用带通滤波器将声音数据的频率范围限制在流体进入井筒流动的冲击能量范围内，从而消除数据中无关的噪声信号；
1-3)得到与生产过程中流体进入井筒流动相关的去噪以后的声音数据；
1-4)采用Pavel Holoborodko滤波方法对模拟生产过程监测过程中采集的温度数据进行处理，得到去除噪声的温度数据；
所述产液剖面解释模块包括：建立声强坐标系和生成声强“瀑布图”，包括：
2-1)建立声强坐标系，模拟井筒长度为横坐标、对流体进入井筒流动的声音监测的时间为纵坐标；
2-2)利用与模拟生产过程中流体进入井筒流动相关的声音数据在上述声强坐标系中绘制声强“瀑布图”：
2-3)定义产液层段：
由于已知模拟井筒中所有生产层段的位置，也即知道模拟井筒中生产层段所覆盖的位置范围，因此，从声强“瀑布图”上在生产层段所覆盖的位置范围内提取任意时刻的声强随模拟井筒长度变化的曲线，如图4中实线所示；以在生产层段所覆盖的位置范围内所提取的任意时刻的声强随模拟井筒长度变化曲线的最小声强值为基础作一条水平线，如图4中虚线所示；
根据各个生产层段所覆盖的位置范围，采用面积法计算各个生产层段所覆盖的位置范围内由最小声强值为基础作的水平线与声强随模拟井筒长度变化的曲线所包围形成的图形的面积；
然后，计算面积方差：将生产层段所对应的曲线所包围形成的图形的面积大于1倍面积方差的生产层段判断为产液层段；
2-4)计算各个产液层段的流体流量：
利用经数据预处理模块处理得到的去噪以后的温度数据和声音数据，结合井筒温度场数学模型和声速场数学模型，采用马尔科夫链——蒙特卡洛方法进行反演，计算井筒中各产液层段的流量和含水分布；
所述井筒温度场数学模型为
Figure BDA0002131756070000041
其中，
Figure BDA0002131756070000042
为温度梯度，℃/m；Uat为油管与环空热交换的总传热系数，W/(m2·℃)；Rti为油管内径，m；cp为井筒中流体比热容，J/(kg·℃)；KJT为焦耳-汤姆逊系数，℃/Pa；w为油管中流体质量流量，kg/s；
Figure BDA0002131756070000043
为井筒压力梯度，Pa/m；g为重力加速度，m/s2；hlat，jj′为环空中流体的焓，kJ；waj′为环空中流体质量流量，kg/s；ρtj、ρtj′为油管中计算单元流入和流出的流体密度，kg/m3；
Figure BDA0002131756070000044
为油管中溶解气油比相对于压力的变化梯度；
所述井筒声速场数学模型为
c＝0.5(c++c-) (2)
其中，c+为声波传播方向与介质流动方向相同时的声速，m/s；c-为声波传播方向与介质流动方向相逆时的声速，m/s。
所述的c+和c_通过对时间-空间域的声强“瀑布图”进行频率-波数域转换后求得；根据c+和c-计算结果，利用下述公式计算油管内流体流速
v＝0.5(c+-c-) (3)
其中，v为油管内流体流速，m/s；
根据油管内流体流速和油管截面积计算油管内流体流量。
根据本发明优选的，所述的含水数据根据油管中混合流体的声速以及流体流入井筒时的焦耳-汤姆逊系数进行计算得到；所述的油管中混合流体的声速采用公式(4)计算；所述的流体流入井筒时的焦耳-汤姆逊系数采用公式(5)计算；所述混合流体中各相组成比例之和等于1，如公式(6)所示：
Figure BDA0002131756070000045
Figure BDA0002131756070000046
αo+αg+αw＝1 (6)
其中，cm为混合流体声速，m/s；co为油相声速，m/s；cw为水相声速，m/s；cg为气相声速，m/s；αo为油相比例，小数；αw为水相比例，小数；αg为气相比例，小数；ρo为油相密度，kg/m3；ρw为水相密度，kg/m3；ρg为气相密度，kg/m3；E是管材的杨氏模量；t是管壁厚度，m；d为油管内径，m；cp，o为油相比热容，J/(kg·℃)；cp，w为水相比热容，J/(kg·℃)；cp，g为气相比热容，J/(kg·℃)；βo为油相热膨胀系数，1/℃；βw为水相热膨胀系数，1/℃；Twell为井壁温度，℃；Z为气体压缩因子，小数；
Figure BDA0002131756070000051
为压缩因子随井壁温度的变化梯度。
根据本发明优选的，所述井筒与储层模拟系统2包括：套管串11、筛管串22、下密封堵头33、上密封堵头44、模拟储层岩体108和活络节66；所述筛管串22套设在所述套管串11的内部，所述筛管串22与套管串11之间的环形空间布设模拟储层岩体108；筛管串22内部中空的空间构成供流体流动的井筒101；
所述下密封堵头33和上密封堵头44分别与套管串11连接，起到密封作用；所述上密封堵头44设置有上密封接头光缆穿越孔55，供管外光缆FO1穿越进入井筒与储层模拟系统2的模拟储层岩体108和筛管串22之间的空间中；所述活络节66穿过上密封堵头44与井筒101连通；活络节66周向布设有活络节光缆穿越孔104；
所述井筒与储层模拟系统2可以水平放置、垂直放置或倾斜放置，以分别模拟水平井、直井或斜井。
根据本发明优选的，所述管外光缆FO1通过上密封堵头光缆穿越孔55进入井筒与储层模拟系统2，布设在模拟储层岩体108和筛管串22之间，与模拟储层岩体108内壁和筛管串22外壁紧密配合，以模拟分布式光纤管外永久性安装监测储层流体流动；
所述管内光缆FO2穿越活络节光缆穿越孔104进入井筒与储层模拟系统2，布设在筛管串22内部的井筒101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；所述管外光缆FO1在模拟储层岩体108和筛管串22之间采用直线方式布设，所述管内管缆FO2在筛管串22内部的井筒101空间中采用直线形状或螺旋形状布设；所述管内管缆FO2在筛管串22内部的井筒101空间中布设在井筒101的底部、中部、上部或者井筒101中的任意位置。
根据本发明优选的，所述排液管线301与活络节66相连；排液管线301上安装有排液控制阀302；通过调节排液控制阀302控制施加在井筒与储层模拟系统2上的回压以实现井筒与储层模拟系统2的生产压差调节；从井筒与储层模拟系统2中流出的流体通过活络节66并经排液管线301进入集液罐304。
根据本发明优选的，所述供液与控制系统3包括供液组和数据采集与控制系统PC10组成；如图1所示布置了3组供液组381、供液组382和供液组383；供液与控制系统3可以包含1组、10组、100组供液组，也可以包含任意多组供液组；
每组所述供液组381包括储液罐、变频柱塞泵和闸阀组；
所述闸阀组包括多路供液管，每路供液管包括加热器和两通阀，所述两通阀分别连通对称设置的流体入口；在所述供液管还设置有流量计和温度压力集成传感器。以供液组381为例，所述供液组381中的储液罐G1通过储液罐流体流出管线91与变频柱塞泵M91相连，变频柱塞泵M91通过变频柱塞泵流体流出管线911与闸阀组C1相连，闸阀组C1上的手动闸阀V1通过闸阀流体流出管线9111与加热器H1连接，加热器H1通过加热器流体流出管线91111与两通阀W1相连，两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1相连；闸阀组C1上的手动闸阀V3通过闸阀流体流出管线9112与加热器H2连接，加热器H2通过加热器流体流出管线91112与两通阀W2相连，两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3相连；变频柱塞泵M91通过变频柱塞泵信号控制线KP1与数据采集与控制系统PC10相连；安装在闸阀流体流出管线9111上的流量计R1通过流量计信号线KH2与数据采集与控制系统PC10相连；安装在闸阀流体流出管线9112上的流量计R2通过流量计信号线KH2与数据采集与控制系统PC10相连；安装在加热器流体流出管线91111上的温度压力集成传感器PT1通过温度压力集成传感器信号线KPT1与数据采集与控制系统PC10相连；安装在加热器流体流出管线91112上的温度压力集成传感器PT2通过温度压力集成传感器信号线KPT2与数据采集与控制系统PC10相连。
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测一种单相流体从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上，以模拟各层段均产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
优选的，还包括步骤7：
步骤7：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，还包括步骤8：
步骤8：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G2底部的四通阀上，以模拟各层均产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到各层均产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况；
优选的，还包括步骤10：
步骤10：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G3底部的四通阀上，以模拟各层均产气的情况；将储液罐流体流出管线91、92、93和变频柱塞泵流体流出管线911、921、931分别跨过变频柱塞泵M91、M92、M93进行直接对接；重复步骤3到步骤8，得到各层均产气情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测两种单相流体从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G2底部的四通阀上，以模拟两个层段出水、三个层段产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
优选的，该方法还包括步骤7：
步骤7：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤8：
步骤8：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G3底部的四通阀上；将储液罐流体流出管线92和变频柱塞泵流体流出管线921跨过变频柱塞泵M92进行直接对接，以模拟两个层段产气、三个层段产油的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产气、三个层段产油情况下水平井井筒的产液剖面分布情况；
优选的，该方法还包括步骤10：
步骤10：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G2底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端分别接到储液罐G3底部的四通阀上；将储液罐流体流出管线92和变频柱塞泵流体流出管线921跨过变频柱塞泵M92进行直接对接，以两个层段产气、三个层段产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产气、三个层段产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测单相流体和油水混合物从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中加入适量油水混合物；
步骤2：将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G3底部的四通阀上，以模拟两个层段产油水混合物、三个层段产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
优选的，所述方法还包括步骤7：
步骤7：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，所述方法还包括步骤8：
步骤8：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，所述方法还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G2底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G3底部的四通阀上，以模拟两个层段产油水混合物、三个层段产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产油水混合物、三个层段产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测单相流体交替从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
优选的，该方法还包括步骤7：
步骤7：快速将储液罐流体流出管线92的入口端连接到储液罐G2底部的四通阀上，保持储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端与储液罐G1底部四通阀的连接不变，以模拟水平井边水或底水突进情况；重复步骤5到步骤6，得到水平井边水或底水突进井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤8：
步骤8：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤7，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤8，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤10：
步骤10：快速将储液罐流体流出管线92的入口端连接到储液罐G3底部的四通阀上，保持储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端与储液罐G1底部四通阀的连接不变，将储液罐流体流出管线92和变频柱塞泵流体流出管线921跨过变频柱塞泵M92进行直接对接，以模拟水平井气体突进情况；重复步骤3到步骤8，得到水平井气体突进井筒的产液剖面分布。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明所述基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，可以实现模拟多层段直井、水平井、多分支井以及斜井的生产剖面监测。
2、本发明所述装置还可以实现对整个井筒连续、实时的产液状况监测。
3、本发明所述装置还可以模拟不同液量、不同含水率、不同温度和不同生产层位情况下井筒生产的温度和声音响应情况，为实际生产过程中的井筒生产剖面测试提供技术思路。
附图说明
图1为本发明所述一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置的结构示意图；
图2为本发明上密封堵头I-I剖面示意图；
图3为本发明井筒与储层模拟系统II-II剖面示意图；
图4为利用本发明所述方法在某一时刻所监测到的模拟井筒生产剖面监测结果的示意图。
在图1、2、3中，1、分布式光纤声音、温度监测集成系统，2、井筒与储层模拟系统，3、供液与控制系统，4、集液系统，101、井筒，FO1、管外光缆，FO2、管内光缆，104、活络节光缆穿越孔，105、温度信号接收器，106、声音信号接收器，107、激光光源，108、模拟储层岩体，109、计算机数据处理与显示系统，1091、DTS温度数据通信线，1092、DAS声音数据通信线，1021、管外光缆声音信号光纤线，1022、管外光缆温度信号光纤线，1031、管内光缆声音信号光纤线，1032、管内光缆温度信号光纤线，11、套管串，22、筛管串，33、下密封堵头，44、上密封堵头，55、上密封堵头光缆穿越孔，66、活络节；
A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A18、A19、A20均为左侧流体入口；
B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B18、B19、B20均为右侧流体入口；
L1、L3、L5、L7、L9均为右侧流体流入管线；
L2、L4、L6、L8、L10均为左侧流体流入管线；
301、排液管线，302、排液控制阀，304、集液罐；
381、382、383分别为供液组；
W1、W2、W3、W4、W5分别为两通阀；
PT1、PT2、PT3、PT4、PT5分别为温度压力集成传感器；
H1、H2、H3、H4、H5分别加热器；
R1、R2、R3、R4、R5分别为流量计；
V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9分别为手动闸阀；
C1、C2、C3分别为闸阀组；
M91、M92、M93分别为变频柱塞泵；
G1、G2、G3分别为储液罐；PC10、数据采集与控制系统；
91、92、93分别为储液罐流体流出管线；
911、921、931分别为变频柱塞泵流体流出管线；
9111、9112、9211、9212、9311分别为闸阀流体流出管线；
91111、91112、92111、92112、93111分别为加热器流体流出管线；KPT1、KPT2、KPT3、KPT4、KPT5分别为温度压力集成传感器信号线；KR1、KR2、KR3、KR4、KR5分别为流量计信号线；
KH1、KH2、KH3、KH4、KH5分别为加热器温控线；
KP1、KP2、KP3分别为变频柱塞泵信号控制线。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，包括：
分布式光纤声音、温度监测集成系统1、井筒与储层模拟系统2、供液与控制系统3和集液系统4；
所述分布式光纤声音、温度监测集成系统1通过管外光缆FO1和管内光缆FO2与井筒与储层模拟系统2相连；
在所述井筒与储层模拟系统2的轴向外壁上对称设置有左侧流体入口和右侧流体入口分别与所述供液系统3相连；所述集液系统4通过排液管线301与井筒与储层模拟系统2相连。
所述分布式光纤声音、温度监测集成系统1由温度信号接收器105、声音信号接收器106、激光光源107、管外光缆FO1、管内光缆FO2、管外光缆声音信号光纤线1021、管外光缆温度信号光纤线1022、管内光缆声音信号光纤线1031、管内光缆温度信号光纤线1032、计算机数据处理与显示系统109、温度数据通信线1091和声音数据通信线1092组成。所述管外光缆FO1由一根高灵敏度、高精度单模感声光纤和一根高灵敏度、高精度多模感温光纤共两根光纤经无缝不锈钢管铠装而成；所述管内光缆FO2由一根高灵敏度、高精度单模感声光纤和一根高灵敏度、高精度多模感温光纤共两根光纤经无缝不锈钢管铠装而成；管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度单模感声光纤的一端分别与激光光源107相连，管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度多模感温光纤的一端分别与激光光源107相连，作为激光信号输入端；管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度单模感声光纤和高灵敏度、高精度多模感温光纤同时作为信号传输介质，将反射信号分别通过管外光缆声音信号光纤线1021和管内光缆声音信号光纤线1031传输到声音信号接收器106以及通过管外光缆温度信号光纤线1022和管内光缆温度信号光纤线1032传输到温度信号接收器105；计算机数据处理与显示系统109通过温度数据通信线1091和声音数据通信线1092分别与温度信号接收器105和声音信号接收器106相连，将从声音信号接收器106和温度信号接收器105上得到的沿管外光缆FO1和管内光缆FO2的声音分布数据和温度分布数据进行处理，并利用内置的产液剖面解释模块进行监测数据解释，以图形和数据方式显示井筒中各井段的液量和含水分布；
所述管外光缆FO1和管内光缆FO2中的高灵敏度、高精度单模感声光纤和高灵敏度、高精度多模感温光纤同时作为信号传输介质，将反射信号分别通过管外光缆声音信号光纤线1021和管内光缆声音信号光纤线1031传输到声音信号接收器106以及通过管外光缆温度信号光纤线1022和管内光缆温度信号光纤线1032传输到温度信号接收器105；计算机数据处理与显示系统109通过温度数据通信线1091和声音数据通信线1092分别与温度信号接收器105和声音信号接收器106相连，将从声音信号接收器106和温度信号接收器105上得到的沿管外光缆FO1和管内光缆FO2的声音分布数据和温度分布数据进行处理，并利用内置的产液剖面解释模块进行监测数据解释，以图形和数据方式显示井筒中各井段的流量和含水分布。
所述的产液剖面解释模块包括数据预处理模块和产液剖面解释模块；
所述数据预处理模块用于得到与生产过程中流体进入井筒流动相关的去噪以后的声音数据和温度数据，包括步骤1-1)-1-4)：
1-1)采用频率-空间反褶积滤波器对模拟生产过程监测过程中采集的声音数据进行处理，得到去除随机尖峰噪声的声音数据；
1-2)采用带通滤波器将声音数据的频率范围限制在流体进入井筒流动的冲击能量范围内，从而消除数据中无关的噪声信号；
1-3)得到与生产过程中流体进入井筒流动相关的去噪以后的声音数据；
1-4)采用Pavel Holoborodko滤波方法对模拟生产过程监测过程中采集的温度数据进行处理，得到去除噪声的温度数据；
所述产液剖面解释模块包括：建立声强坐标系和生成声强“瀑布图”，包括：
2-1)建立声强坐标系，模拟井筒长度为横坐标、对流体进入井筒流动的声音监测的时间为纵坐标；
2-2)利用与模拟生产过程中流体进入井筒流动相关的声音数据在上述声强坐标系中绘制声强“瀑布图”：
2-3)定义产液层段：
由于已知模拟井筒中所有生产层段的位置，也即知道模拟井筒中生产层段所覆盖的位置范围，因此，从声强“瀑布图”上在生产层段所覆盖的位置范围内提取任意时刻的声强随模拟井筒长度变化的曲线，如图4中实线所示；以在生产层段所覆盖的位置范围内所提取的任意时刻的声强随模拟井筒长度变化曲线的最小声强值为基础作一条水平线，如图4中虚线所示；
根据各个生产层段所覆盖的位置范围，采用面积法计算各个生产层段所覆盖的位置范围内由最小声强值为基础作的水平线与声强随模拟井筒长度变化的曲线所包围形成的图形的面积；
然后，计算面积方差：将生产层段所对应的曲线所包围形成的图形的面积大于1倍面积方差的生产层段判断为产液层段；
2-4)计算各个产液层段的流体流量：
利用经数据预处理模块处理得到的去噪以后的温度数据和声音数据，结合井筒温度场数学模型和声速场数学模型，采用马尔科夫链——蒙特卡洛方法进行反演，计算井筒中各产液层段的流量和含水分布；
所述井筒温度场数学模型为
Figure BDA0002131756070000151
其中，
Figure BDA0002131756070000152
为温度梯度，℃/m；Uat为油管与环空热交换的总传热系数，W/(m2·℃)；Rti为油管内径，m；cp为井筒中流体比热容，J/(kg·℃)；KJT为焦耳-汤姆逊系数，℃/Pa；w为油管中流体质量流量，kg/s；
Figure BDA0002131756070000153
为井筒压力梯度，Pa/m；g为重力加速度，m/s2；hlat，jj′为环空中流体的焓，kJ；waj′为环空中流体质量流量，kg/s；ρtj、ρtj′为油管中计算单元流入和流出的流体密度，kg/m3；
Figure BDA0002131756070000154
为油管中溶解气油比相对于压力的变化梯度；
所述井筒声速场数学模型为
c＝0.5(c++c_) (2)
其中，c+为声波传播方向与介质流动方向相同时的声速，m/s；c-为声波传播方向与介质流动方向相逆时的声速，m/s。
所述的c+和c_通过对时间-空间域的声强“瀑布图”进行频率-波数域转换后求得；根据c+和c-计算结果，利用下述公式计算油管内流体流速
v＝0.5(c+-c-) (3)
其中，v为油管内流体流速，m/s；
根据油管内流体流速和油管截面积计算油管内流体流量。
所述的含水数据根据油管中混合流体的声速以及流体流入井筒时的焦耳-汤姆逊系数进行计算得到；所述的油管中混合流体的声速采用公式(4)计算；所述的流体流入井筒时的焦耳-汤姆逊系数采用公式(5)计算；所述混合流体中各相组成比例之和等于1，如公式(6)所示：
Figure BDA0002131756070000161
Figure BDA0002131756070000162
αo+αg+αw＝1 (6)
其中，cm为混合流体声速，m/s；co为油相声速，m/s；cw为水相声速，m/s；cg为气相声速，m/s；αo为油相比例，小数；αw为水相比例，小数；αg为气相比例，小数；ρo为油相密度，kg/m3；ρw为水相密度，kg/m3；ρg为气相密度，kg/m3；E是管材的杨氏模量；t是管壁厚度，m；d为油管内径，m；cp，o为油相比热容，J/(kg·℃)；cp，w为水相比热容，J/(kg·℃)；cp，g为气相比热容，J/(kg·℃)；βo为油相热膨胀系数，1/℃；βw为水相热膨胀系数，1/℃；Twell为井壁温度，℃；Z为气体压缩因子，小数；
Figure BDA0002131756070000163
为压缩因子随井壁温度的变化梯度。
所述管外光缆FO1通过上密封堵头光缆穿越孔55进入井筒与储层模拟系统2，布设在模拟储层岩体108和筛管串22之间，与模拟储层岩体108内壁和筛管串22外壁紧密配合，以模拟分布式光纤管外永久性安装监测储层流体流动；所述管内光缆FO2穿越活络节光缆穿越孔104进入井筒与储层模拟系统2，布设在筛管串22内部的井筒101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；所述管外光缆FO1在模拟储层岩体108和筛管串22之间采用直线方式布设，所述管内管缆FO2在筛管串22内部的井筒101空间中可以采用直线形状或螺旋形状布设；所述管内管缆FO2在筛管串22内部的井筒101空间中可以布设在井筒101的底部、中部、上部或者井筒101中的任意位置。
所述井筒与储层模拟系统2由套管串11、筛管串22、下密封堵头33、上密封堵头44、模拟储层岩体108和活络节66组成；所述套管串11上对称布设有20个左侧流体入口A1至A20和20个右侧流体入口B1至B20，以模拟流体从不同层段流入井筒101；如图1所示布置了左侧流体入口A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A18、A19、A20和右侧流体入口B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B18、B19、B20；所述的20个左侧流体入口A1至A20和20个右侧流体入口B1至B20之间位置一一对应，位置对应的一个左侧流体入口和一个右侧流体入口组成1组供液通道，为模拟储层岩体108提供对称的20组供液通道；所述的20组供液通道之间的距离可以是等间距，也可以是不等间距；所述的20组供液通道之间的距离可以是1米、2米、5米，也可以是任意米；所述的供液通道可以是1组、10组、100组，也可以是任意多组；所述套管串11上的供液通道之间沿着套管串11周向上可以是直线排列，也可以是任意角度螺旋排列；所述井筒与储层模拟系统2可以水平放置、垂直放置或倾斜放置，以分别模拟水平井、直井或斜井；所述套管串11由不同长度的等内径、等壁厚钢管通过内插密封连接而成；套管串11的总长度可以是10米、20米、50米，也可以在10米至50米之间调节；
所述筛管串22由不同长度的等直径中空割缝钢管通过内插密封连接而成；筛管串22长度与套管串11长度相等；筛管串22外径小于套管串11内径并置于套管串11内，筛管串22与套管串11之间的环形空间布设模拟储层岩体108；筛管串22内部中空的空间构成供流体流动的井筒101；
所述模拟储层岩体108为中空圆柱体，其内壁轴向方向上预置可供管外光缆FO1贯穿的通道；模拟储层岩体108内壁与筛管串22外壁之间以及模拟储层岩体108外壁与套管串11内壁之间可以紧密配合，也可以留有一定空隙以模拟层间窜流情况；模拟储层岩体108可以是一个整体的胶结模型、烧结模型或者3D打印模型，或者是由多个分段的胶结模型、烧结模型或者3D打印模型拼接组成；模拟储层岩体108的渗透率沿轴向方向上可以是等渗透率均匀分布，也可以是不等渗透率非均匀分布；不等渗透率非均匀分布情况下各渗透率段可以是等长度，也可以是不等长度；模拟储层岩体108的总长度、筛管串22的总长度和套管串11的总长度三者之间相等；
所述下密封堵头33通过螺纹连接方式与套管串11下端连接，起到密封作用；所述上密封堵头44通过螺纹连接方式与套管串11上端连接，起到密封作用；所述上密封堵头44设置有上密封接头光缆穿越孔55，供管外光缆FO1穿越进入井筒与储层模拟系统2的模拟储层岩体108和筛管串22之间的空间中；所述活络节66穿过上密封堵头44与井筒101连通；活络节66周向等间隔布设有8个活络节光缆穿越孔104，以供不同封装方式和不同布设方式的光缆穿越后进入井筒101中，用以评价不同封装方式和不同布设方式的光缆对温度和声音的响应情况；
所述下密封堵头33和上密封堵头44将套管串11拧紧密封后，挤压筛管串22以及筛管串22和套管串11环形空间中的模拟储层岩体108，形成封闭的井筒与储层模拟系统2；所述套管串11、筛管串22、下密封堵头33、上密封堵头44、活络节66和模拟储层岩体108处于同轴心线上。
所述排液管线301与活络节66相连；排液管线301上安装有排液控制阀302；通过调节排液控制阀302控制施加在井筒与储层模拟系统2上的回压以实现井筒与储层模拟系统2的生产压差调节；从井筒与储层模拟系统2中流出的流体通过活络节66并经排液管线301进入集液罐304；
所述供液与控制系统3由供液组381、382、383和数据采集与控制系统PC10组成；如图1所示布置了3组供液组381、供液组382和供液组383；供液与控制系统3可以包含1组、10组、100组供液组，也可以包含任意多组供液组。
所述供液与控制系统3包括供液组和数据采集与控制系统PC10组成；如图1所示布置了3组供液组381、供液组382和供液组383；供液与控制系统3可以包含1组、10组、100组供液组，也可以包含任意多组供液组；
每组所述供液组381包括储液罐、变频柱塞泵和闸阀组；
所述闸阀组包括多路供液管，每路供液管包括加热器和两通阀，所述两通阀分别连通对称设置的流体入口；在所述供液管还设置有流量计和温度压力集成传感器。所述供液组381由储液罐G1、变频柱塞泵M91、闸阀组C1、加热器H1、加热器H2、两通阀W1、两通阀W2、温度压力集成传感器PT1、温度压力集成传感器PT2、流量计R1、流量计R2组成；所述闸阀组C1包含有手动闸阀V1、手动闸阀V2、手动闸阀V3；所述闸阀组C1可以包含1个、10个、100个手动闸阀，也可以包含任意多个手动闸阀；
所述供液组381中的储液罐G1通过储液罐流体流出管线91与变频柱塞泵M91相连，变频柱塞泵M91通过变频柱塞泵流体流出管线911与闸阀组C1相连，闸阀组C1上的手动闸阀V1通过闸阀流体流出管线9111与加热器H1连接，加热器H1通过加热器流体流出管线91111与两通阀W1相连，两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1相连；闸阀组C1上的手动闸阀V3通过闸阀流体流出管线9112与加热器H2连接，加热器H2通过加热器流体流出管线91112与两通阀W2相连，两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3相连；变频柱塞泵M91通过变频柱塞泵信号控制线KP1与数据采集与控制系统PC10相连；安装在闸阀流体流出管线9111上的流量计R1通过流量计信号线KH2与数据采集与控制系统PC10相连；安装在闸阀流体流出管线9112上的流量计R2通过流量计信号线KH2与数据采集与控制系统PC10相连；安装在加热器流体流出管线91111上的温度压力集成传感器PT1通过温度压力集成传感器信号线KPT1与数据采集与控制系统PC10相连；安装在加热器流体流出管线91112上的温度压力集成传感器PT2通过温度压力集成传感器信号线KPT2与数据采集与控制系统PC10相连；
如图1所示布置了闸阀流体流出管线9111与闸阀组C1上的手动闸阀V1相连、闸阀流体流出管线9112与闸阀组C1上的手动闸阀V3相连；所述的与闸阀组C1上的手动闸阀相连的闸阀流体流出管线可以是1条、10条、100条，也可以是任意多条，每1条闸阀流体流出管线仅与闸阀组C1上的1个手动闸阀相连；
如图1所示布置了右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1相连，也可以右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与左侧流体入口A1和右侧流体入口B1相连，右侧流体入口B1和左侧流体入口A1构成第1组供液通道；右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2可以与其它组供液通道相连，但每1次仅连1个供液通道；
所述供液组381中的储液罐G1中存储的流体通过储液罐流体流出管线91进入变频柱塞泵M91，经过变频柱塞泵M91增压和流量调节后流体从变频柱塞泵流体流出管线911流入闸阀组C1；通过调节闸阀组C1上的手动闸阀V1和手动闸阀V3的开度来分别控制从手动闸阀V1和手动闸阀V3流入闸阀流体流出管线9111和闸阀流体流出管线9112的流体的流量和压力；从闸阀流体流出管线9111流出的流体进入加热器H1进行加热，以模拟不同温度的储层流体；经加热后的流体通过加热器流体流出管线91111进入两通阀W1，流体通过连接到两通阀W1上的右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别流经右侧流体入口B1和左侧流体入口A1进入模拟储层岩体108中；流体流过模拟储层岩体108后通过筛管串22进入井筒101，然后通过与活络节66连接的排液管线流入储液罐304中；所述的加热器H1的加热温度由数据采集与控制系统PC10通过加热器温控线KH1进行自动控制；数据采集与控制系统PC10通过温度压力集成传感器信号线KPT1从温度压力集成传感器PT1上实时采集从加热器H1流出流体的温度和压力数据、通过流量计信号线KH1从流量计R1上实时采集从手动闸阀V1流出流体的流量数据；从闸阀流体流出管线9112流出的流体进入加热器H2进行加热，以模拟不同温度的储层流体；经加热后的流体通过加热器流体流出管线91112进入两通阀W1，流体通过连接到两通阀W1上的右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别流经右侧流体入口B3和左侧流体入口A3进入模拟储层岩体108中；流体流过模拟储层岩体108后通过筛管串22进入井筒101，然后通过与活络节66连接的排液管线流入储液罐304中；所述的加热器H2的加热温度由数据采集与控制系统PC10通过加热器温控线KH2进行自动控制；数据采集与控制系统PC10通过温度压力集成传感器信号线KPT2从温度压力集成传感器PT2上实时采集从加热器H2流出流体的温度和压力数据；数据采集与控制系统PC10通过流量计信号线KH2从流量计R2上实时采集从手动闸阀V3流出流体的流量数据；变频柱塞泵M91的运转频率由数据采集与控制系统PC10通过变频柱塞泵信号控制线KP1进行控制。
所述储液罐G1、G2、G3中存储的流体可以单相油、单相水、单相气体或者油水两相混合物；所述储液罐G1、G2、G3底部安装有四通阀，可分别单独或同时与储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93连接；
所述集液罐304中收集的流体可以是单相油、单相水、单相气体或、油水两相混合物、油气两相混合物或气水两相混合物。
实施例2、
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测一种单相流体从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，包括步骤如下：
以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟5个流体流入井段为例，但本发明并不限于模拟5个流体流入井段，
步骤1：安装本发明所述监测模拟实验装置，模拟储层岩体108为均质模型或非均质模型，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上，以模拟各层段均产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
步骤7：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤8：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G2底部的四通阀上，以模拟各层均产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到各层均产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况；
步骤10：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92、储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G3底部的四通阀上，以模拟各层均产气的情况；将储液罐流体流出管线91、92、93和变频柱塞泵流体流出管线911、921、931分别跨过变频柱塞泵M91、M92、M93进行直接对接；重复步骤3到步骤8，得到各层均产气情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
实施例3、
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测两种单相流体从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，包括步骤如下：
以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟5个流体流入井段为例，但本发明并不限于模拟5个流体流入井段，
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，模拟储层岩体108为均质或非均质模型，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G2底部的四通阀上，以模拟两个层段出水、三个层段产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
步骤7：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤8：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G3底部的四通阀上；将储液罐流体流出管线92和变频柱塞泵流体流出管线921跨过变频柱塞泵M92进行直接对接，以模拟两个层段产气、三个层段产油的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产气、三个层段产油情况下水平井井筒的产液剖面分布情况；
步骤10：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G2底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端分别接到储液罐G3底部的四通阀上；将储液罐流体流出管线92和变频柱塞泵流体流出管线921跨过变频柱塞泵M92进行直接对接，以两个层段产气、三个层段产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产气、三个层段产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
实施例4、
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测单相流体和油水混合物从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，包括步骤如下：
以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟5个流体流入井段为例，但本发明并不限于模拟5个流体流入井段；
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，模拟储层岩体108为均质或非均质模型，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中加入适量油水混合物；
步骤2：将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G3底部的四通阀上，以模拟两个层段产油水混合物、三个层段产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
步骤7：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤8：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，将储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G2底部的四通阀上、储液罐流体流出管线92的入口端接到储液罐G3底部的四通阀上，以模拟两个层段产油水混合物、三个层段产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产油水混合物、三个层段产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
实施例5
利用上述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测单相流体交替从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟5个流体流入井段为例，但本发明并不限于模拟5个流体流入井段，
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，模拟储层岩体108为均质或非均质模型，在井筒101底部、中部和上部的同一位置处分别布置直线形状和螺旋形状的2种管内光缆FO2共计6条，在筛管外面布置直线形状的管外光缆FO1共计1条，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组381、供液组382、供液组383的管线，将供液组381中的两通阀W1通过右侧流体流入管线L1和左侧流体流入管线L2分别与右侧流体入口B1和左侧流体入口A1连接，将供液组381中的两通阀W2通过右侧流体流入管线L3和左侧流体流入管线L4分别与右侧流体入口B3和左侧流体入口A3连接，将供液组382中的两通阀W3通过右侧流体流入管线L5和左侧流体流入管线L6分别与右侧流体入口B5和左侧流体入口A5连接，将供液组382中的两通阀W4通过右侧流体流入管线L7和左侧流体流入管线L8分别与右侧流体入口B7和左侧流体入口A7连接，将供液组383中的两通阀W5通过右侧流体流入管线L9和左侧流体流入管线L10分别与右侧流体入口B19和左侧流体入口A19连接；将排液管线301放入集液罐304中；向储液罐G1中加入适量单相模拟原油、储液罐G2中加入适量单相水、储液罐G3中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线91、储液罐流体流出管线92和储液罐流体流出管线93的入口端分别接到储液罐G1底部的四通阀上；
步骤3：调节排液控制阀302，打开加热器W1、W2、W3、W4、W5以及变频柱塞泵M91、M92、M93，手动调节手动闸阀V1、V3、V4、V5、V8，打开流量计R1、R2、R3、R4、R5，启动数据采集与控制系统PC10；在数据采集与控制系统PC10中分别设置加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度以及变频柱塞泵M91、M92、M93的频率；加热器W1、W2、W3、W4、W5的温度可以设置相同，也可以设置不同；变频柱塞泵M91、M92、M93的频率可以设置相同，也可以设置不同；
步骤4：打开温度信号接收器105和声音信号接收器106，打开激光光源107和计算机数据处理与显示系统109；
步骤5：待温度压力集成传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统109上观察温度信号接收器105和声音信号接收器106测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统109中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计R1、R2、R3、R4、R5获取的数据进行比较验证；
步骤7：快速将储液罐流体流出管线92的入口端连接到储液罐G2底部的四通阀上，保持储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端与储液罐G1底部四通阀的连接不变，以模拟水平井边水或底水突进情况；重复步骤5到步骤6，得到水平井边水或底水突进井筒的产液剖面分布；
步骤8：改变变频柱塞泵M91、M92、M93的频率，重复步骤5到步骤7，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤9：停止变频柱塞泵M91、M92、M93，停止温度信号接收器105和声音信号接收器106，停止激光光源107，改变供液组381、供液组382、供液组383中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤8，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
步骤9：快速将储液罐流体流出管线92的入口端连接到储液罐G3底部的四通阀上，保持储液罐流体流出管线91和储液罐流体流出管线93的入口端与储液罐G1底部四通阀的连接不变，将储液罐流体流出管线92和变频柱塞泵流体流出管线921跨过变频柱塞泵M92进行直接对接，以模拟水平井气体突进情况；重复步骤3到步骤8，得到水平井气体突进井筒的产液剖面分布。
本发明利用所述监测模拟实验装置并不限于水平井筒，依然适用于直井、多分支井和斜井等各种生产井的模拟，监测方法如实施例2-4对应所示。

Claims (9)

1.一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，其特征在于，包括：
分布式光纤声音、温度监测集成系统(1)、井筒与储层模拟系统(2)、供液与控制系统(3)和集液系统(4)；
所述分布式光纤声音、温度监测集成系统(1)通过管外光缆(FO1)和管内光缆(FO2)与井筒与储层模拟系统(2)相连；
在所述井筒与储层模拟系统(2)的轴向外壁上对称设置有左侧流体入口和右侧流体入口分别与所述供液系统(3)相连；所述集液系统(4)通过排液管线(301)与井筒与储层模拟系统(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，其特征在于，所述分布式光纤声音、温度监测集成系统(1)包括：温度信号接收器(105)、声音信号接收器(106)、激光光源(107)、管外光缆(FO1)、管内光缆(FO2)、管外光缆声音信号光纤线(1021)、管外光缆温度信号光纤线(1022)、管内光缆声音信号光纤线(1031)、管内光缆温度信号光纤线(1032)、计算机数据处理与显示系统(109)、温度数据通信线(1091)和声音数据通信线(1092)；
所述管外光缆(FO1)和管内光缆(FO2)中的高灵敏度、高精度单模感声光纤的一端分别与激光光源(107)相连，管外光缆(FO1)和管内光缆(FO2)中的高灵敏度、高精度多模感温光纤的一端分别与激光光源(107)相连，作为激光信号输入端；
所述管外光缆(FO1)和管内光缆(FO2)中的高灵敏度、高精度单模感声光纤和高灵敏度、高精度多模感温光纤同时作为信号传输介质，将反射信号分别通过管外光缆声音信号光纤线(1021)和管内光缆声音信号光纤线(1031)传输到声音信号接收器(106)以及通过管外光缆温度信号光纤线(1022)和管内光缆温度信号光纤线(1032)传输到温度信号接收器(105)；计算机数据处理与显示系统(109)通过温度数据通信线(1091)和声音数据通信线(1092)分别与温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)相连，将从声音信号接收器(106)和温度信号接收器(105)上得到的沿管外光缆(FO1)和管内光缆(FO2)的声音分布数据和温度分布数据进行处理，并利用内置的产液剖面解释模块进行监测数据解释，以图形和数据方式显示井筒中各井段的流量和含水分布。
3.根据权利要求2所述的一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，其特征在于，所述的产液剖面解释模块包括数据预处理模块和产液剖面解释模块；
所述数据预处理模块用于得到与生产过程中流体进入井筒流动相关的去噪以后的声音数据和温度数据，包括步骤1-1)-1-4)：
1-1)采用频率-空间反褶积滤波器对模拟生产过程监测过程中采集的声音数据进行处理，得到去除随机尖峰噪声的声音数据；
1-2)采用带通滤波器将声音数据的频率范围限制在流体进入井筒流动的冲击能量范围内，从而消除数据中无关的噪声信号；
1-3)得到与生产过程中流体进入井筒流动相关的去噪以后的声音数据；
1-4)采用Pavel Holoborodko滤波方法对模拟生产过程监测过程中采集的温度数据进行处理，得到去除噪声的温度数据；
所述产液剖面解释模块包括：建立声强坐标系和生成声强“瀑布图”，包括：
2-1)建立声强坐标系，模拟井筒长度为横坐标、对流体进入井筒流动的声音监测的时间为纵坐标；
2-2)利用与模拟生产过程中流体进入井筒流动相关的声音数据在上述声强坐标系中绘制声强“瀑布图”：
2-3)定义产液层段：
根据各个生产层段所覆盖的位置范围，采用面积法计算各个生产层段所覆盖的位置范围内由最小声强值为基础作的水平线与声强随模拟井筒长度变化的曲线所包围形成的图形的面积；
然后，计算面积方差：将生产层段所对应的曲线所包围形成的图形的面积大于1倍面积方差的生产层段判断为产液层段；
2-4)计算各个产液层段的流体流量：
利用经数据预处理模块处理得到的去噪以后的温度数据和声音数据，结合井筒温度场数学模型和声速场数学模型，采用马尔科夫链——蒙特卡洛方法进行反演，计算井筒中各产液层段的流量和含水分布；
所述井筒温度场数学模型为
Figure FDA0002131756060000021
其中，
Figure FDA0002131756060000022
为温度梯度，℃/m；Uat为油管与环空热交换的总传热系数，W/(m2·℃)；Rti为油管内径，m；cp为井筒中流体比热容，J/(kg·℃)；KJT为焦耳-汤姆逊系数，℃/Pa；w为油管中流体质量流量，kg/s；
Figure FDA0002131756060000023
为井筒压力梯度，Pa/m；g为重力加速度，m/s2；hlat，jj′为环空中流体的焓，kJ；waj′为环空中流体质量流量，kg/s；ρtj、ρtj′为油管中计算单元流入和流出的流体密度，kg/m3；
Figure FDA0002131756060000024
为油管中溶解气油比相对于压力的变化梯度；
所述井筒声速场数学模型为
c＝0.5(c++c-) (2)
其中，c+为声波传播方向与介质流动方向相同时的声速，m/s；c-为声波传播方向与介质流动方向相逆时的声速，m/s；
所述的c+和c-通过对时间-空间域的声强“瀑布图”进行频率-波数域转换后求得；根据c+和c-计算结果，利用下述公式计算油管内流体流速
v＝0.5(c+-c-) (3)
其中，v为油管内流体流速，m/s；
根据油管内流体流速和油管截面积计算油管内流体流量。
4.根据权利要求3所述的一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，其特征在于，所述的含水数据根据油管中混合流体的声速以及流体流入井筒时的焦耳-汤姆逊系数进行计算得到；所述的油管中混合流体的声速采用公式(4)计算；所述的流体流入井筒时的焦耳-汤姆逊系数采用公式(5)计算；所述混合流体中各相组成比例之和等于1，如公式(6)所示：
Figure FDA0002131756060000031
Figure FDA0002131756060000032
αo+αg+αw＝1 (6)
其中，cm为混合流体声速，m/s；co为油相声速，m/s；cw为水相声速，m/s；cg为气相声速，m/s；αo为油相比例，小数；αw为水相比例，小数；αg为气相比例，小数；ρo为油相密度，kg/m3；ρw为水相密度，kg/m3；ρg为气相密度，kg/m3；E是管材的杨氏模量；t是管壁厚度，m；d为油管内径，m；cp，o为油相比热容，J/(kg·℃)；cp，w为水相比热容，J/(kg·℃)；cp，g为气相比热容，J/(kg·℃)；βo为油相热膨胀系数，1/℃；βw为水相热膨胀系数，1/℃；Twell为井壁温度，℃；Z为气体压缩因子，小数；
Figure FDA0002131756060000033
为压缩因子随井壁温度的变化梯度。
5.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤声音、温度监测的井筒生产剖面监测模拟实验装置，其特征在于，所述井筒与储层模拟系统(2)包括：套管串(11)、筛管串(22)、下密封堵头(33)、上密封堵头(44)、模拟储层岩体(108)和活络节(66)；所述筛管串(22)套设在所述套管串(11)的内部，所述筛管串(22)与套管串(11)之间的环形空间布设模拟储层岩体(108)；筛管串(22)内部中空的空间构成供流体流动的井筒(101)；
所述下密封堵头(33)和上密封堵头(44)分别与套管串(11)连接，起到密封作用；所述上密封堵头(44)设置有上密封接头光缆穿越孔(55)，供管外光缆(FO1)穿越进入井筒与储层模拟系统(2)的模拟储层岩体(108)和筛管串(22)之间的空间中；所述活络节(66)穿过上密封堵头(44)与井筒(101)连通；活络节(66)周向布设有活络节光缆穿越孔(104)；
优选的，所述管外光缆(FO1)通过上密封堵头光缆穿越孔(55)进入井筒与储层模拟系统(2)，布设在模拟储层岩体(108)和筛管串(22)之间，与模拟储层岩体(108)内壁和筛管串(22)外壁紧密配合，以模拟分布式光纤管外永久性安装监测储层流体流动；
所述管内光缆(FO2)穿越活络节光缆穿越孔(104)进入井筒与储层模拟系统(2)，布设在筛管串(22)内部的井筒(101)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；所述管外光缆(FO1)在模拟储层岩体(108)和筛管串(22)之间采用直线方式布设，所述管内管缆(FO2)在筛管串(22)内部的井筒(101)空间中采用直线形状或螺旋形状布设；所述管内管缆(FO2)在筛管串(22)内部的井筒(101)空间中布设在井筒(101)的底部、中部、上部或者井筒(101)中的任意位置；
优选的，所述排液管线(301)与活络节(66)相连；排液管线(301)上安装有排液控制阀(302)；通过调节排液控制阀(302)控制施加在井筒与储层模拟系统(2)上的回压以实现井筒与储层模拟系统(2)的生产压差调节；从井筒与储层模拟系统(2)中流出的流体通过活络节(66)并经排液管线(301)进入集液罐(304)；
优选的，所述供液与控制系统(3)包括供液组和数据采集与控制系统(PC10)组成；
每组所述供液组(381)包括储液罐、变频柱塞泵和闸阀组；
所述闸阀组包括多路供液管，每路供液管包括加热器和两通阀，所述两通阀分别连通对称设置的流体入口；在所述供液管还设置有流量计和温度压力集成传感器。
6.利用如权利要求1-5任意一项所述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测一种单相流体从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒(101)布置管内光缆(FO2)，在筛管外面布置管外光缆(FO1)，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)的管线；将排液管线(301)放入集液罐(304)中；向储液罐(G1)中加入适量单相模拟原油、储液罐(G2)中加入适量单相水、储液罐(G3)中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线(91)、储液罐流体流出管线(92)、储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G1)底部的四通阀上，以模拟各层段均产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀(302)，打开加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，手动调节手动闸阀(V1)、(V3)、(V4)、(V5)、(V8)，打开流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)，启动数据采集与控制系统(PC10)；在数据采集与控制系统(PC10)中分别设置加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)的温度以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率；
步骤4：打开温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，打开激光光源(107)和计算机数据处理与显示系统(109)；
步骤5：待温度压力集成传感器(PT1)、(PT2)、(PT3)、(PT4)、(PT5)上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统(109)上观察温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统(109)中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)获取的数据进行比较验证；
优选的，还包括步骤7：
步骤7：改变变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，还包括步骤8：
步骤8：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，改变供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，将储液罐流体流出管线(91)、储液罐流体流出管线(92)、储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G2)底部的四通阀上，以模拟各层均产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到各层均产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况；
优选的，还包括步骤10：
步骤10：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，将储液罐流体流出管线(91)、储液罐流体流出管线(92)、储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G3)底部的四通阀上，以模拟各层均产气的情况；将储液罐流体流出管线(91)、(92)、(93)和变频柱塞泵流体流出管线(911)、(921)、(931)分别跨过变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)进行直接对接；重复步骤3到步骤8，得到各层均产气情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
7.利用如权利要求1-5任意一项所述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测两种单相流体从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒(101)布置管内光缆(FO2)，在筛管外面布置管外光缆(FO1)，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)的管线，将排液管线(301)放入集液罐(304)中；向储液罐(G1)中加入适量单相模拟原油、储液罐(G2)中加入适量单相水、储液罐(G3)中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G1)底部的四通阀上、储液罐流体流出管线(92)的入口端接到储液罐(G2)底部的四通阀上，以模拟两个层段出水、三个层段产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀(302)，打开加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，手动调节手动闸阀(V1)、(V3)、(V4)、(V5)、(V8)，打开流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)，启动数据采集与控制系统(PC10)；在数据采集与控制系统(PC10)中分别设置加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)的温度以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率；
步骤4：打开温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，打开激光光源(107)和计算机数据处理与显示系统(109)；
步骤5：待温度压力集成传感器(PT1)、(PT2)、(PT3)、(PT4)、(PT5)上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统(109)上观察温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统(109)中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)获取的数据进行比较验证；
优选的，该方法还包括步骤7：
步骤7：改变变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤8：
步骤8：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，改变供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，将储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G1)底部的四通阀上、储液罐流体流出管线(92)的入口端接到储液罐(G3)底部的四通阀上；将储液罐流体流出管线(92)和变频柱塞泵流体流出管线(921)跨过变频柱塞泵(M92)进行直接对接，以模拟两个层段产气、三个层段产油的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产气、三个层段产油情况下水平井井筒的产液剖面分布情况；
优选的，该方法还包括步骤10：
步骤10：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，将储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G2)底部的四通阀上、储液罐流体流出管线(92)的入口端分别接到储液罐(G3)底部的四通阀上；将储液罐流体流出管线(92)和变频柱塞泵流体流出管线(921)跨过变频柱塞泵(M92)进行直接对接，以两个层段产气、三个层段产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产气、三个层段产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
8.利用如权利要求1-5任意一项所述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测单相流体和油水混合物从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒(101)布置管内光缆(FO2)，在筛管外面布置管外光缆(FO1)，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)的管线；将排液管线(301)放入集液罐(304)中；向储液罐(G1)中加入适量单相模拟原油、储液罐(G2)中加入适量单相水、储液罐(G3)中加入适量油水混合物；
步骤2：将储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G1)底部的四通阀上、储液罐流体流出管线(92)的入口端接到储液罐(G3)底部的四通阀上，以模拟两个层段产油水混合物、三个层段产油的情况；
步骤3：调节排液控制阀(302)，打开加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，手动调节手动闸阀(V1)、(V3)、(V4)、(V5)、(V8)，打开流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)，启动数据采集与控制系统(PC10)；在数据采集与控制系统(PC10)中分别设置加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)的温度以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率；
步骤4：打开温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，打开激光光源(107)和计算机数据处理与显示系统(109)；
步骤5：待温度压力集成传感器(PT1)、(PT2)、(PT3)、(PT4)、(PT5)上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统(109)上观察温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统(109)中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)获取的数据进行比较验证；
优选的，所述方法还包括步骤7：
步骤7：改变变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率，重复步骤5到步骤6，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，所述方法还包括步骤8：
步骤8：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，改变供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤7，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，所述方法还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，将储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G2)底部的四通阀上、储液罐流体流出管线(92)的入口端接到储液罐(G3)底部的四通阀上，以模拟两个层段产油水混合物、三个层段产水的情况；重复步骤3到步骤8，得到两个层段产油水混合物、三个层段产水情况下水平井井筒的产液剖面分布情况。
9.利用如权利要求1-5任意一项所述模拟实验装置在均质或非均质储层水平井多井段监测单相流体交替从不同层段流入时井筒生产剖面的监测模拟实验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：安装所述监测模拟实验装置，在井筒(101)布置管内光缆(FO2)，在筛管外面布置管外光缆(FO1)，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)的管线，将排液管线(301)放入集液罐(304)中；向储液罐(G1)中加入适量单相模拟原油、储液罐(G2)中加入适量单相水、储液罐(G3)中充入适量氮气；
步骤2：将储液罐流体流出管线(91)、储液罐流体流出管线(92)和储液罐流体流出管线(93)的入口端分别接到储液罐(G1)底部的四通阀上；
步骤3：调节排液控制阀(302)，打开加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，手动调节手动闸阀(V1)、(V3)、(V4)、(V5)、(V8)，打开流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)，启动数据采集与控制系统(PC10)；在数据采集与控制系统(PC10)中分别设置加热器(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)的温度以及变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)的频率；
步骤4：打开温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，打开激光光源(107)和计算机数据处理与显示系统(109)；
步骤5：待温度压力集成传感器(PT1)、(PT2)、(PT3)、(PT4)、(PT5)上的温度和压力读数稳定后，在计算机数据处理与显示系统(109)上观察温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)测得的温度剖面数据和声音剖面数据，待温度剖面数据和声音剖面数据稳定后，记录下该温度剖面数据和声音剖面数据；
步骤6：利用计算机数据处理与显示系统(109)中内置的产液剖面解释模块对采集的温度和声音数据进行处理和解释，得到水平井井筒的产液剖面分布；将产液剖面解释模块解释获得的流量和含水数据与流量计(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)获取的数据进行比较验证；
优选的，该方法还包括步骤7：
步骤7：快速将储液罐流体流出管线(92)的入口端连接到储液罐(G2)底部的四通阀上，保持储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端与储液罐(G1)底部四通阀的连接不变，以模拟水平井边水或底水突进情况；重复步骤5到步骤6，得到水平井边水或底水突进井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤8：
步骤8：改变变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93(的频率，重复步骤5到步骤7，得到不同流量下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤9：
步骤9：停止变频柱塞泵(M91)、(M92)、(M93)，停止温度信号接收器(105)和声音信号接收器(106)，停止激光光源(107)，改变供液组(381)、供液组(382)、供液组(383)中左侧流体流入管线和右侧流体流入管线与左侧流体入口和右侧流体入口的连接位置，以模拟不同层间距的储层生产过程，重复步骤3到步骤8，得到不同层间距情况下水平井井筒的产液剖面分布；
优选的，该方法还包括步骤10：
步骤10：快速将储液罐流体流出管线(92)的入口端连接到储液罐(G3)底部的四通阀上，保持储液罐流体流出管线(91)和储液罐流体流出管线(93)的入口端与储液罐(G1)底部四通阀的连接不变，将储液罐流体流出管线(92)和变频柱塞泵流体流出管线(921)跨过变频柱塞泵(M92)进行直接对接，以模拟水平井气体突进情况；重复步骤3到步骤8，得到水平井气体突进井筒的产液剖面分布。
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