CN114075970B - 基于光纤声波的水平井出水位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，该装置包括：DAS单元，包括管外光缆和管内光缆；水平井筒与储层模拟单元，管内光缆和管外光缆的部分铺设在水平井筒与储层模拟单元的内部，管内光缆和管外光缆用于检测水平井筒与储层模拟单元的出水位置；供液单元，与水平井筒与储层模拟单元连通，供液单元中储存有原油和水；集液单元，与水平井筒与储层模拟单元连通。该方案利用管内光缆和管外光缆检测到的水平井筒与储层模拟单元内的流体的频率，确定了水平井筒与储层模拟单元是否出水以及出水的具体位置。

Description

基于光纤声波的水平井出水位置检测装置

技术领域

本申请涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置。

背景技术

水平井具有泄油面积大、穿透油层长以及经济效益显著等诸多优点，其产液量明显高于其它井，在油田开发中发挥着越来越重要的作用。但水平井在生产中也存在比常规直井更容易产水的缺点。水平井一旦见水，将导致含水急剧上升、产油量骤减，严重情况下有可能形成“水淹”，从而影响水平井开采效果。因此，准确找到出水部位并采取有效控水措施，是水平井生产中一个亟待解决的关键难题。

目前，常用的水平井找水技术有水平井分段生产找水技术、水平井井下取样找水技术、水平井单封拖动管柱找水技术、水平井双封拖动抽汲找水技术等，这些技术存在操作复杂、耗时长等问题。近年来，随着分布式光纤声音监测(DAS)技术的发展，DAS已用于井下生产过程监测中。分布式光纤声音监测技术采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。

一些研究表明，不同流体流动时，将产生不同的频率范围，如单相流流动频率范围为10Hz-100Hz之间，两相流动的频率范围为200Hz-600Hz之间。当水平井中出水时，流体组成发生变化，混合流体流动产生的振动和频率将显著区别于单相流体流动。因此，利用频率范围可以实现单相流体流动和两相流体流动的区别。目前，利用DAS技术检测水平井出水以及相应的实验研究鲜有涉及。

因此，建立一套基于分布式光纤声音监测(DAS)的水平井出水检测模拟实验装置及其方法用于理论研究水平井出水位置显得尤为必要。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，以解决现有技术中水平井出水位置检测装置的检测精度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，包括：DAS单元，包括管外光缆和管内光缆；水平井筒与储层模拟单元，所述管内光缆和所述管外光缆的部分铺设在所述水平井筒与储层模拟单元的内部，所述管内光缆和所述管外光缆用于检测所述水平井筒与储层模拟单元的出水位置；供液单元，与所述水平井筒与储层模拟单元连通，所述供液单元中储存有原油和水；集液单元，与所述水平井筒与储层模拟单元连通。

可选地，所述DAS单元还包括声音信号接收器和激光光源，所述管外光缆的一端分别与所述激光光源和所述声音信号接收器连接，所述管内光缆的一端分别与所述激光光源和所述声音信号接收器连接。

可选地，所述水平井筒与储层模拟单元包括套管、筛管、第一密封接头、第二密封接头和模拟储层岩体，所述套管靠近所述供液单元的管壁上开设有多个流体入流口，所述第一密封接头与所述套管的第一端连接，所述第二密封接头与所述套管的第二端连接，所述筛管的长度等于所述套管的长度，所述筛管的外径小于所述套管的内径并置于所述套管内，所述筛管与所述套管之间形成的环形空间布设所述模拟储层岩体，所述筛管内部的中空的空间构成供流体流动的水平井筒。

可选地，所述模拟储层岩体为中空圆柱体结构，所述模拟储层岩体的内壁的轴向方向上开设有供所述管外光缆贯穿的通道，所述模拟储层岩体的内壁与所述筛管的外壁紧密配合，所述模拟储层岩体外壁与所述套管的内壁紧密配合。

可选地，所述第二密封接头上开设有光缆穿越口，所述管外光缆穿过所述光缆穿越口布设在所述模拟储层岩体的内壁上的所述通道内，所述管内光缆穿过所述光缆穿越口布设在所述筛管的内部空间中。

可选地，所述集液单元包括流体排出管线、流体排出控制阀和集液罐，所述第二密封接头上开设有流体排出口，所述流体排出口与流体排出管线的一端连通，所述流体排出管线的另一端与所述集液罐连通，所述流体排出控制阀安装在所述流体排出管线上。

可选地，供液单元包括第一供液模块，所述第一供液模块由第一流体入流井筒管线、第一温度传感器、第一恒温装置、第一出泵管线、第一压力传感器、第一柱塞泵、第一供液管线、第一储液罐依次连接而成，所述套管靠近所述供液单元的管壁上开设有第一流体入流口、第二流体入流口、第三流体入流口、第四流体入流口和第五流体入流口，所述第一流体入流井筒管线的一端与所述第一流体入流口、所述第二流体入流口、所述第三流体入流口、所述第四流体入流口和所述第五流体入流口中的一个连通。

可选地，所述第一储液罐的底部开设有多个流体出口，所述第一供液管线与所述第一储液罐底部的其中一个所述流体出口相连。

可选地，所述供液单元还包括第二供液模块，所述第二供液模块由第二流体入流井筒管线、第二温度传感器、第二恒温装置、第二出泵管线、第二压力传感器、第二柱塞泵、第二供液管线、第二储液罐依次连接而成，所述第二流体入流井筒管线的一端与所述第一流体入流口、所述第二流体入流口、所述第三流体入流口、所述第四流体入流口和所述第五流体入流口中的一个连通。

可选地，所述DAS单元包括：接收模块，用于接收第一频率信号、第二频率信号、第三频率信号和第四频率信号，所述第一频率信号为所述管内光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的第一流体的频率信号，所述第二频率信号为所述管外光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的所述第一流体的频率信号，所述第一流体为单相流体，所述单相流体为原油或者水，所述第三频率信号为所述管内光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的第二流体的频率信号，所述第四频率信号为所述管外光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的所述第二流体的频率信号，所述第二流体为两相流体，所述两相流体为所述原油和水的混合物；确定模块，用于根据所述第一频率信号、所述第二频率信号、所述第三频率信号和所述第四频率信号，确定所述水平井筒与储层模拟单元的出水位置。

应用本申请的技术方案，供液单元与水平井筒与储层模拟单元连通，供液单元将储存的原油和水输送至水平井筒与储层模拟单元中，在水平井筒与储层模拟单元中不出水时，水平井筒与储层模拟单元中的流体为单相流体，即原油或者水，在水平井筒与储层模拟单元中出水时，水平井筒与储层模拟单元中流体为双相流体，即原油和水的混合物，由于双相流体流动产生的振动和频率与单相流体有明显的区别，因此，可以利用管内光缆和上述管外光缆检测到的水平井筒与储层模拟单元内的流体的频率，确定上述水平井筒与储层模拟单元是否出水以及出水的具体位置，相对于现有技术中的，水平井分段生产找水技术、水平井井下取样找水技术、水平井单封拖动管柱找水技术以及水平井双封拖动抽汲找水技术，本方案操作简单且测量精度高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例的基于光纤声波的水平井出水位置检测装置；

图2示出了根据本申请实施例的第一密封接头I-I剖面示意图；

图3示出了根据本申请实施例的水平井筒II-II剖面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、DAS单元；2、水平井筒与储层模拟单元；3、供液单元；4、集液罐；101、声音信号接收器；102、管外光缆；103、管内光缆；104、激光光源；109、水平井筒；110、模拟储层岩体；1001、第一流体入流口；1002、第二流体入流口；1003、第三流体入流口；1004、第四流体入流口；1005、第五流体入流口；201、套管；202、筛管；203、第一密封接头；204、第二密封接头；205、光缆穿越口；206、流体排出口；301、流体排出管线；302、流体排出控制阀；31、第一供液模块；32、第二供液模块；33、第三供液模块；3001、第一储液罐；3002、第二储液罐；3003、第三储液罐；401、第一流体入流井筒管线；402、第二流体入流井筒管线；403、第三流体入流井筒管线；404、第一出泵管线；405、第二出泵管线；406、第三出泵管线；501、第一供液管线；502、第二供液管线；503、第三供液管线；601、第一恒温装置；602、第二恒温装置；603、第三恒温装置；701、第一温度传感器；702、第二温度传感器；703、第三温度传感器；801、第一柱塞泵；802、第二柱塞泵；803、第三柱塞泵；901、第一压力传感器；902、第二压力传感器；903、第三压力传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

分布式光纤声音监测，(Distributed fiber Acoustic Sensing，简称DAS)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。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的水平井出水位置检测装置的检测精度较低，为了解决如上水平井出水位置检测装置的检测精度较低的问题，本申请提出了一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置。

根据本申请的实施例，提供了一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，如图1所示，该装置包括：

DAS单元1，包括管外光缆102和管内光缆103；

水平井筒与储层模拟单元2，上述管内光缆103和上述管外光缆102的部分铺设在上述水平井筒与储层模拟单元2的内部，上述管内光缆103和上述管外光缆102用于检测上述水平井筒与储层模拟单元2的出水位置；

供液单元3，与上述水平井筒与储层模拟单元2连通，上述供液单元3中储存有原油和水；

集液单元，与上述水平井筒与储层模拟单元2连通。

上述方案中，供液单元与水平井筒与储层模拟单元连通，供液单元将储存的原油和水输送至水平井筒与储层模拟单元中，在水平井筒与储层模拟单元中不出水时，水平井筒与储层模拟单元中的流体为单相流体，即原油或者水，在水平井筒与储层模拟单元中出水时，水平井筒与储层模拟单元中流体为双相流体，即原油和水的混合物，由于双相流体流动产生的振动和频率与单相流体有明显的区别，因此，可以利用管内光缆和上述管外光缆检测到的水平井筒与储层模拟单元内的流体的频率，确定上述水平井筒与储层模拟单元是否出水以及出水的具体位置，相对于现有技术中的，水平井分段生产找水技术、水平井井下取样找水技术、水平井单封拖动管柱找水技术以及水平井双封拖动抽汲找水技术，本方案操作简单且测量精度高。

具体地，单相流体的频率范围在10Hz-100Hz之间，两相流动的频率范围为200Hz-600Hz之间。

具体地，上述管内光缆和管外光缆由高灵敏度单模感声光纤经无缝不锈钢管铠装而成。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述DAS单元1还包括声音信号接收器101和激光光源104，上述管外光缆102的一端分别与上述激光光源104和上述声音信号接收器101连接，上述管内光缆103的一端分别与上述激光光源104和上述声音信号接收器101连接，激光光源104产生激光信号，激光信号在管外光缆102和管内光缆103中传输，管外光缆102和管内光缆103中的单模感声光纤同时作为信号传输介质，将反射信号分别传输到声音信号接收器101，声音信号接收器101对接收到的反射信号进行转换，得到沿管外光缆102和管内光缆103的声音分布数据，根据声音分布数据确定供液单元3与水平井筒与储层模拟单元2中的出水位置。

本申请的另一种实施例，如图1至图3所示，上述水平井筒与储层模拟单元2包括套管201、筛管202、第一密封接头203、第二密封接头204和模拟储层岩体110，上述套管201靠近上述供液单元3的管壁上开设有多个流体入流口，上述第一密封接头203与上述套管201的第一端连接，上述第二密封接头204与上述套管201的第二端连接，上述筛管202的长度等于上述套管201的长度，上述筛管202的外径小于上述套管201的内径并置于上述套管201内，上述筛管202与上述套管201之间形成的环形空间布设上述模拟储层岩体110，上述筛管202内部的中空的空间构成供流体流动的水平井筒109。上述套管201为油田常用套管，为了便于模拟水平井不同位置处的流体流入情况，套管201可以是由整根钢管组成，也可以是由不同长度的等直径钢管通过密封套连接而成；在上述套管201靠近上述供液单元3的管壁上开设有多个流体入流口，上述筛管202为油田常用割缝筛管，筛管202可以是由整根中空的割缝钢管组成，也可以是由不同长度的等直径中空割缝钢管通过密封套连接而成，第一密封接头203通过螺纹连接方式与套管201的第一端连接，起到密封作用；第二密封接头204通过螺纹连接方式与套管201的第二端连接，起到密封作用。

具体地，模拟储层岩体可以由不同粒径的砂粒或玻璃珠胶结而成，也可以由3D打印机利用砂、塑料等粉末材料打印而成；模拟储层岩体可以是由一个整体模型组成，也可以是由不同长度的小模型拼接组成；模拟储层岩体沿轴向方向上可以是等渗透率分布，也可以是不同渗透率分布，以模拟实际水平井地层情况；模拟储层岩体长度与筛管长度和套管长度相等。

需要说明的是，流体入流口的数量可以1个、5个、10个、100个，也可以是任意多个；流体入流口之间的距离可以等间距，也可以是不等间距。

本申请的再一种实施例，如图1所示，上述模拟储层岩体110为中空圆柱体结构，上述模拟储层岩体110的内壁的轴向方向上开设有供上述管外光缆102贯穿的通道，上述模拟储层岩体110的内壁与上述筛管202的外壁紧密配合，上述模拟储层岩体110外壁与上述套管201的内壁紧密配合。

具体地，如图1所示，上述第一密封接头203和第二密封接头204将套管201拧紧密封后，挤压筛管202以及筛管202和套管201环形空间中的模拟储层岩体110，形成密封的水平井筒与储层模拟单元2；上述套管201、筛管202、第一密封接头203、第二密封接头204、流体排出口206和模拟储层岩体110的圆心处在同一水平直线上。

本申请的一种实施例，如图1至图3所示，上述第二密封接头204上开设有光缆穿越口205，上述管外光缆102穿过上述光缆穿越口205布设在上述模拟储层岩体110的内壁上的上述通道内，上述管内光缆103穿过上述光缆穿越口205布设在上述筛管202的内部空间中，管内管缆在筛管202内部可以是直线方式布设，也可以是螺旋方式布设。

本申请的另一种实施例，如图1至图3所示，上述第二密封接头204上开设有光缆穿越口205，上述管外光缆102和管内光缆103穿越光缆穿越口205进入水平井筒与储层模拟单元2中。

本申请的另一种实施例，如图1所示，上述集液单元包括流体排出管线301、流体排出控制阀302和集液罐4，上述第二密封接头204上开设有流体排出口206，上述流体排出口206与流体排出管线301的一端连通，上述流体排出管线301的另一端与上述集液罐4连通，上述流体排出控制阀302安装在上述流体排出管线301上。集液罐4用于存储从上述流体排出口206流出的流体，通过调节流体排出控制阀302控制施加在水平井筒与储层模拟单元2上的回压以实现水平井筒与储层模拟单元2的生产压差调节；从水平井筒与储层模拟单元2中流出的流体通过流体排出口206并经流体排出管线301进入集液罐4中。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述供液单元3由第一供液模块31、第二供液模块32、第三供液模块33共3组供液模块组成；供液单元3可以由1组、10组、100组供液模块组成，也可以是任意多组供液模块组成。

本申请的一种具体的实施例中，如图1所示，供液单元3包括第一供液模块31，上述第一供液模块31由第一流体入流井筒管线401、第一温度传感器701、第一恒温装置601、第一出泵管线404、第一压力传感器、第一柱塞泵801、第一供液管线501、第一储液罐3001依次连接而成，上述套管201靠近上述供液单元3的管壁上开设有第一流体入流口1001、第二流体入流口1002、第三流体入流口1003、第四流体入流口1004和第五流体入流口1005，上述第一流体入流井筒管线401的一端与上述第一流体入流口1001、第二流体入流口1002、第三流体入流口1003、第四流体入流口1004和第五流体入流口1005中的一个连通。

本申请的再一种实施例，上述第一储液罐的底部开设有多个流体出口，上述第一供液管线与上述第一储液罐底部的其中一个上述流体出口相连，上述第一储液罐中存储的流体可以为单相模拟原油或单相水或油水混合物，以模拟水平井出水的各种情况。

本申请的另一种实施例中，上述套管上的任意一个流体入流口一次只能连接一条流体入流井筒管线。

本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述供液单元3还包括第二供液模块32，上述第二供液模块32由第二流体入流井筒管线402、第二温度传感器702、第二恒温装置602、第二出泵管线405、第二压力传感器902、第二柱塞泵802、第二供液管线502、第二储液罐3002依次连接而成，上述第二流体入流井筒管线402的一端与上述第一流体入流口1001、第二流体入流口1002、第三流体入流口1003、第四流体入流口1004和第五流体入流口1005中的一个连通。第三供液模块33由第三流体入流井筒管线403、第三温度传感器703、第三恒温装置603、第三出泵管线406、第三压力传感器903、第三柱塞泵803、第三供液管线503、第三储液罐依次连接而成，上述第三流体入流井筒管线403的一端与上述第一流体入流口1001、第二流体入流口1002、第三流体入流口1003、第四流体入流口1004和第五流体入流口1005中的一个连通。上述第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603为独立的自控电加热水浴装置，加热最高温度为100摄氏度；上述第一温度传感器701、第二温度传感器702、第三温度传感器703分别实时显示流经第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603的高压流体的温度；上述第一压力传感器901、第二压力传感器902、第三压力传感器903分别实时显示流出第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803的高压流体的压力；

具体地，如图1所示，上述第一储液罐3001中的流体通过第一供液管线501进入第一柱塞泵801增压，增压后的高压流体通过第一出泵管线404进入第一恒温装置601加热升温，温度升高后的高温高压流体通过第一流体入流井筒管线401流经套管201上的第一流体入流口1001后进入筛管202和套管201环形空间中的模拟储层岩体110，高温高压流体流经模拟储层岩体110后通过筛管202上的割缝进入水平井筒109中；从第一流体入流口1001处流入水平井筒109中的高温高压流体与来自其他流体入流口处流入水平井筒109中的不同的高温高压流体混合后通过第二密封接头204上的流体排出口206流入流体排出管线301，并进入集液罐4中。

具体地，如图1所示，上述第二储液罐3002中的流体通过第二供液管线502进入第二柱塞泵802增压，增压后的高压流体通过第二出泵管线405进入第二恒温装置602加热升温，温度升高后的高温高压流体通过第二流体入流井筒管线402流经套管201上的第三流体入流口1003后进入筛管202和套管201环形空间中的模拟储层岩体110，高温高压流体流经模拟储层岩体110后通过筛管202上的割缝进入水平井筒109中；从第三流体入流口1003处流入水平井筒109中的高温高压流体与来自其他流体入流口处流入水平井筒109中的不同的高温高压流体混合后通过第二密封接头204上的流体排出口206流入流体排出管线301，并进入集液罐4中。

具体地，如图1所示，上述第三储液罐3003中的流体通过第三供液管线503进入第三柱塞泵803增压，增压后的高压流体通过第三出泵管线406进入第三恒温装置603加热升温，温度升高后的高温高压流体通过第三流体入流井筒管线403流经套管201上的第五流体入流口1005后进入筛管202和套管201环形空间中的模拟储层岩体110，高温高压流体流经模拟储层岩体110后通过筛管202上的割缝进入水平井筒109中；从第五流体入流口1005处流入水平井筒109中的高温高压流体与来自其他流体入流口处流入水平井筒109中的不同的高温高压流体混合后通过第二密封接头204上的流体排出口206流入流体排出管线301，并进入集液罐4中。

本申请的再一种实施例中，上述DAS单元包括接收模块和确定模块，接收模块用于接收第一频率信号、第二频率信号、第三频率信号和第四频率信号，上述第一频率信号为上述管内光缆检测上述水平井筒与储层模拟单元内流动的第一流体的频率信号，上述第二频率信号为上述管外光缆检测上述水平井筒与储层模拟单元内流动的上述第一流体的频率信号，上述第一流体为单相流体，上述单相流体为原油，上述第三频率信号为上述管内光缆检测上述水平井筒与储层模拟单元内流动的第二流体的频率信号，上述第四频率信号为上述管外光缆检测上述水平井筒与储层模拟单元内流动的上述第二流体的频率信号，上述第二流体为两相流体，上述两相流体为上述原油和水的混合物；确定模块用于根据上述第一频率信号、上述第二频率信号、上述第三频率信号和上述第四频率信号，确定上述水平井筒与储层模拟单元的出水位置。由于双相流体流动产生的振动和频率与单相流体有明显的区别，因此，可以利用管内光缆和上述管外光缆检测到的水平井筒与储层模拟单元内的流体的频率，确定上述水平井筒与储层模拟单元是否出水以及出水的具体位置，相对于现有技术中的，水平井分段生产找水技术、水平井井下取样找水技术、水平井单封拖动管柱找水技术以及水平井双封拖动抽汲找水技术，本方案操作简单且测量精度高。

实施例1

本实施例涉及一种均质储层岩体单段单相水流入的基于分布式光纤声音监测(DAS)的水平井出水诊断模拟实验的方法，采用上述一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，以图1所示的本发明所设计的模拟实验装置模拟3个流体入流口或入流段为例，但本发明并不限于模拟3个入流口或入流段，对本发明所涉及的模拟实验装置的方法及其实施步骤进行详细说明，步骤如下：

步骤1：安装一种基于分布式光纤声音监测(DAS)的水平井出水诊断模拟实验装置，模拟储层岩体110为均质模型，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中第一供液模块31、第二供液模块32、第三供液模块33的管线，将第一供液模块31中的第一流体入流井筒管线401与第一流体入流口1001连接，将第二供液模块32中的第二流体入流井筒管线402与第三流体入流口1003连接，将第三供液模块33中的第三流体入流井筒管线403与第五流体入流口1005连接，向第一储液罐3001中加入适量单相模拟原油、第二储液罐3002中加入适量水，将第一供液管线501、第二供液管线502、第三供液管线503的入口端分别接到第一储液罐3001底部的3个流体出口上，然后将流体排出管线301放入集液罐4中；

步骤2：调节流体排出控制阀302，打开第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603以及第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，分别设置第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603的温度以及第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803的流量；第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603的温度可以设置相同，也可以设置不同；第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803的流量可以设置相同，也可以设置不同；

步骤3：打开DAS单元1，打开激光光源104；

步骤4：待第一温度传感器701、第二温度传感器702、第三温度传感器703上的温度读数以及第一压力传感器901、第二压力传感器902、第三压力传感器903上的压力读数稳定后，观察声音信号接收器101测得的声音剖面数据(即管内光缆103和管外光缆102测得的信号)，待声音剖面数据稳定后，记录下该声音剖面数据；

步骤5：停止第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，将第一供液管线501的入口端连接到第二储液罐3002底部的任意一个流体出口上，第二供液管线502、第三供液管线503与第一储液罐3001的连接保持不变，模拟单相水从第一流体入流口1001进入水平井筒109；

步骤6：打开第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，重复步骤4，测得单相水从第一流体入流口1001进入水平井筒109的声音剖面数据；

步骤7：将步骤6测得的声音剖面数据与步骤4测得的声音剖面数据进行对比，得到单相水从第一流体入流口1001进入水平井筒109的声音响应，实现均质储层岩体单段单相水流入水平井出水诊断；

步骤8：停止第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，调节第一柱塞泵801的流量，重复步骤6和步骤7，得到不同水流量情况下的声音响应，实现均质储层岩体单段单相水流入水平井出水诊断；

步骤9：停止第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，将第二供液管线502的入口端连接到第二储液罐3002底部的任意一个流体出口上，第一供液管线501、第三供液管线503与第一储液罐3001的连接保持不变，模拟单相水从第三流体入流口1003进入水平井筒109，重复步骤6到步骤8，得到单相水从第三流体入流口1003进入水平井筒109的声音响应，实现均质储层岩体单段单相水流入水平井出水诊断；

步骤10：停止第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，将第三供液管线503的入口端连接到第二储液罐3002底部的任意一个流体出口上，第一供液管线501、第二供液管线502与第一储液罐3001的连接保持不变，模拟单相水从第三流体入流口1003进入水平井筒109，重复步骤6到步骤8，得到单相水从第三流体入流口1003进入水平井筒109的声音响应，实现均质储层岩体单段单相水流入水平井出水诊断。

实施例2

本实施例涉及一种非均质储层岩体单段单相水流入的基于分布式光纤声音监测(DAS)的水平井出水诊断模拟实验的方法，采用上述一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，以图1所示的本发明所设计模拟实验装置模拟3个流体入流口或入流段为例，但本发明并不限于模拟3个入流口或入流段，对本发明所涉及的模拟实验装置的方法及其实施步骤进行详细说明，步骤如下：

步骤1：安装一种基于分布式光纤声音监测(DAS)的水平井出水诊断模拟实验装置，模拟储层岩体110为均质模型，连接该模拟实验装置中的光纤，连接该模拟实验装置中第一供液模块31、第二供液模块32、第三供液模块33的管线，将第一供液模块31中的第一流体入流井筒管线401与第一流体入流口1001连接，将第二供液模块32中的第二流体入流井筒管线402与第三流体入流口1003连接，将第三供液模块33中的第三流体入流井筒管线403与第五流体入流口1005连接，向第一储液罐3001中加入适量单相模拟原油、第二储液罐3002中加入适量水，将第一供液管线501、第二供液管线502、第三供液管线503的入口端分别接到第一储液罐3001底部的3个流体出口上，然后将流体排出管线301放入集液罐4中；

步骤2：调节流体排出控制阀302，打开第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603以及第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，分别设置第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603的温度以及第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803的流量；第一恒温装置601、第二恒温装置602、第三恒温装置603的温度可以设置相同，也可以设置不同；第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803的流量可以设置相同，也可以设置不同；

步骤3：打开DAS单元1，打开激光光源104；

步骤4：待第一温度传感器701、第二温度传感器702、第三温度传感器703上的温度读数以及第一压力传感器901、第二压力传感器902、第三压力传感器903上的压力读数稳定后，观察声音信号接收器101测得的声音剖面数据，待声音剖面数据稳定后，记录下该声音剖面数据；

步骤5：停止第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，将第一供液管线501、第三供液管线503的入口端分别连接到第二储液罐3002底部的任意一个流体出口上，第二供液管线502与第一储液罐3001的连接保持不变，模拟单相水从第一流体入流口1001和第五流体入流口1005同时进入水平井筒109；

步骤6：打开第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，重复步骤4，测得单相水从第一流体入流口1001和第五流体入流口1005同时进入水平井筒109的声音剖面数据；

步骤7：将步骤6测得的声音剖面数据与步骤4测得的声音剖面数据进行对比，得到单相水从第一流体入流口1001和第五流体入流口1005同时进入水平井筒109的声音响应，实现均质储层岩体间隔两段单相水流入水平井出水诊断；

步骤8：停止第一柱塞泵801、第二柱塞泵802、第三柱塞泵803，分别调节第一柱塞泵801、第三柱塞泵803的流量，重复步骤6和步骤7，得到不同水流量情况下的声音响应，实现均质储层岩体间隔两段单相水流入水平井出水诊断。

实施例3

如上述实施例1中模拟的单相水从第三流体入流口1003进入水平井筒109的声音响应，实施例2中模拟的单相水从第一流体入流口1001和第五流体入流口1005同时进入水平井筒109的声音响应，还可以模拟单相水从第二流体入流口1002和第四流体入流口1004同时进入水平井筒109的声音响应、单相水从第三流体入流口1003和第四流体入流口1004同时进入水平井筒109的声音响应、单相水从第一流体入流口1001进入水平井筒109的声音响应等各种情形，以模拟水平井的不同的位置出水时的声音响应，根据实验模拟的不同的位置出水时的声音响应，将分布式光纤声音监测应用于实际的水平井系统中，根据实验模拟的不同的位置出水时的声音响应对实际的声音响应进行分析，得到实际的水平井的精确的出水位置。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，供液单元与水平井筒与储层模拟单元连通，供液单元将储存的原油和水输送至水平井筒与储层模拟单元中，在水平井筒与储层模拟单元中不出水时，水平井筒与储层模拟单元中的流体为单相流体，即原油或者水，在水平井筒与储层模拟单元中出水时，水平井筒与储层模拟单元中流体为双相流体，即原油和水的混合物，由于双相流体流动产生的振动和频率与单相流体有明显的区别，因此，可以利用管内光缆和上述管外光缆检测到的水平井筒与储层模拟单元内的流体的频率，确定上述水平井筒与储层模拟单元是否出水以及出水的具体位置，相对于现有技术中的，水平井分段生产找水技术、水平井井下取样找水技术、水平井单封拖动管柱找水技术以及水平井双封拖动抽汲找水技术，本方案操作简单且测量精度高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于光纤声波的水平井出水位置检测装置，其特征在于，包括：

DAS单元，包括管外光缆和管内光缆；

水平井筒与储层模拟单元，所述管内光缆和所述管外光缆的部分铺设在所述水平井筒与储层模拟单元的内部，所述管内光缆和所述管外光缆用于检测所述水平井筒与储层模拟单元的出水位置；

供液单元，与所述水平井筒与储层模拟单元连通，所述供液单元中储存有原油和水；

集液单元，与所述水平井筒与储层模拟单元连通；

所述DAS单元包括：

接收模块，用于接收第一频率信号、第二频率信号、第三频率信号和第四频率信号，所述第一频率信号为所述管内光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的第一流体的频率信号，所述第二频率信号为所述管外光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的所述第一流体的频率信号，所述第一流体为单相流体，所述单相流体为原油或者水，所述第三频率信号为所述管内光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的第二流体的频率信号，所述第四频率信号为所述管外光缆检测所述水平井筒与储层模拟单元内流动的所述第二流体的频率信号，所述第二流体为两相流体，所述两相流体为所述原油和水的混合物；

确定模块，用于根据所述第一频率信号、所述第二频率信号、所述第三频率信号和所述第四频率信号，确定所述水平井筒与储层模拟单元的出水位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DAS单元还包括声音信号接收器和激光光源，所述管外光缆的一端分别与所述激光光源和所述声音信号接收器连接，所述管内光缆的一端分别与所述激光光源和所述声音信号接收器连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平井筒与储层模拟单元包括套管、筛管、第一密封接头、第二密封接头和模拟储层岩体，所述套管靠近所述供液单元的管壁上开设有多个流体入流口，所述第一密封接头与所述套管的第一端连接，所述第二密封接头与所述套管的第二端连接，所述筛管的长度等于所述套管的长度，所述筛管的外径小于所述套管的内径并置于所述套管内，所述筛管与所述套管之间形成的环形空间布设所述模拟储层岩体，所述筛管内部的中空的空间构成供流体流动的水平井筒。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述模拟储层岩体为中空圆柱体结构，所述模拟储层岩体的内壁的轴向方向上开设有供所述管外光缆贯穿的通道，所述模拟储层岩体的内壁与所述筛管的外壁紧密配合，所述模拟储层岩体外壁与所述套管的内壁紧密配合。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二密封接头上开设有光缆穿越口，所述管外光缆穿过所述光缆穿越口布设在所述模拟储层岩体的内壁上的所述通道内，所述管内光缆穿过所述光缆穿越口布设在所述筛管的内部空间中。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述集液单元包括流体排出管线、流体排出控制阀和集液罐，所述第二密封接头上开设有流体排出口，所述流体排出口与流体排出管线的一端连通，所述流体排出管线的另一端与所述集液罐连通，所述流体排出控制阀安装在所述流体排出管线上。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，供液单元包括第一供液模块，所述第一供液模块由第一流体入流井筒管线、第一温度传感器、第一恒温装置、第一出泵管线、第一压力传感器、第一柱塞泵、第一供液管线、第一储液罐依次连接而成，所述套管靠近所述供液单元的管壁上开设有第一流体入流口、第二流体入流口、第三流体入流口、第四流体入流口和第五流体入流口，所述第一流体入流井筒管线的一端与所述第一流体入流口、所述第二流体入流口、所述第三流体入流口、所述第四流体入流口和所述第五流体入流口中的一个连通。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一储液罐的底部开设有多个流体出口，所述第一供液管线与所述第一储液罐底部的其中一个所述流体出口相连。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述供液单元还包括第二供液模块，所述第二供液模块由第二流体入流井筒管线、第二温度传感器、第二恒温装置、第二出泵管线、第二压力传感器、第二柱塞泵、第二供液管线、第二储液罐依次连接而成，所述第二流体入流井筒管线的一端与所述第一流体入流口、所述第二流体入流口、所述第三流体入流口、所述第四流体入流口和所述第五流体入流口中的一个连通。