CN114562251A - 基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统及监测方法，涉及井中地球物理和测井技术领域，其可至少部分解决现有技术中急需在井下布设安全、低成本、不干扰井下作业和油气生产的光纤测量和监测系统的问题，本发明实施例一的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，包括复合调制解调仪，还包括连续管本体，连续管本体内嵌设有均与复合调制解调仪相连的直形光纤和螺旋形光纤；直形光纤用于实时监测和测量井下连续管本体内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据；螺旋形光纤用于实时监测和测量井下连续管本体内外的温度数据、连续管本体外侧的三分量应力数据以及三分量微地震数据。
Description
技术领域
本发明属于井中地球物理和测井技术领域，具体涉及基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统及监测方法。
背景技术
目前在套管内外布放或在连续油管或气管外侧捆绑铠装光缆或在连续油管内布设铠装光缆进行全井段分布式声波传感(DAS)和分布式温度传感(DTS)测量已经在油气资源开发中得到了广泛的应用，但是目前主要以DAS-VSP数据采集、微地震监测和被动地震数据采集以及井温测量为主。
但是在金属套管外布设永久式铠装光缆面临施工作业难度大、成本高、光缆方位探测困难、井下避射工艺不成熟导致射孔作业时铠装光缆被射断等问题。在套管内布设的铠装光缆只能进行临时性的数据采集工作。因为套管内布设的铠装光缆将影响或干扰井下的其它作业，无法将铠装光缆长期布设在套管内进行监测作业。虽然用连续油管内布设铠装光缆可以进行水平井段的微地震监测和产液剖面测量，也只能是临时性的，不可能把内置铠装光缆的连续油管长期布放在水平井里而不影响井下油气的生产。因此我们急需在井下布设安全、低成本、不干扰井下作业和油气生产的长期稳定可靠不易损坏的光纤测量和监测系统。
发明内容
本发明提出了一种基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统及监测方法，目的是为了解决急需在井下布设安全、低成本、不干扰井下作业和油气生产的光纤测量和监测系统的难题；
利用嵌设了直形光纤和螺旋形光纤的连续管本体，并将连续管本体下放至井下后，就构建了一个长期动态监测系统的井下光纤传感单元，将不同的光纤与复合调制解调仪相连接，即可构建一个基于复合材料连续管和分布式光纤传感技术的井下和地下流体动态分布长期综合监测系统；为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法；
分布式光纤传感技术是井下永久式监测的最佳选择，是实现真正的油气田生产信息化、智能化的基础。分布式井下光纤传感的优势有：
能提供油气田开发全生命周期的实时、高密度、多参量的参数，为精细油气藏描述提高决策的科学水平与效率；无需中断生产进行井下作业，无产量损失，无作业成本，无人员风险，无环境污染风险；可替代并超越常规测井，不仅提供更实时、高质量的数据，而且性价比高，一次投入终身受益；无需专门装备，可方便应用于大斜度、水平井等，而且不影响套管内作业。
为了实现上述目的，本发明采用了以下方案：
基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，包括复合调制解调仪，还包括连续管本体，连续管本体内嵌设有均与复合调制解调仪相连的直形光纤和螺旋形光纤；
直形光纤用于实时监测和测量井下连续管本体内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据；
螺旋形光纤用于实时监测和测量井下连续管本体内外的温度数据、连续管本体外侧的三分量应力数据以及三分量地震数据。
可选的，所述复合调制解调仪包括DAS信号输入端、DTS信号输入端、DSS信号输入端和DPS信号输入端；
所述直形光纤包括直形单模光纤和直形多模光纤，直形单模光纤与DAS信号输入端相连，直形多模光纤与DTS信号输入端相连，直形光纤还包括与DPS信号输入端相连的直形连续光栅光纤或/和直形微结构光纤。
可选的，所述螺旋形光纤包括螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤，螺旋形单模光纤与DAS、DSS信号输入端相连，螺旋形多模光纤与DTS信号输入端相连；
螺旋形单模光纤用于实时监测和测量连续管本体外侧的三分量应力数据、连续管本体周围地层中的三分量微地震数据以及时移三分量井中地震数据；
螺旋形多模光纤用于实时监测和测量连续管本体内外的温度数据。
可选的，所述螺旋形单模光纤包括三组螺旋角度不同的螺旋形单模光纤，所述螺旋形多模光纤包括三组螺旋角度不同的螺旋形多模光纤，螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤的三种螺旋角度均为30度、45度和60度。
可选的，还包括定期激发的人工震源，人工震源设于地面上，通过螺旋形单模光纤和复合调制解调仪监测并采集人工震源定期激发的时移三分量井中地震数据。
可选的，还包括用于采集地面地震数据的检波器，检波器按照二维或三维的方式布设于地面上，利用检波器采集常规地面地震或时移地面地震数据时，同时通过螺旋形单模光纤采集常规三分量井中或时移三分量井中地震数据，实现井-地联合立体勘探。
可选的，所述连续管本体包括芯材和保护层，所述直形光纤和螺旋形光纤均嵌设于芯材和保护层之间，直形光纤平行于连续管本体的轴线设置，螺旋形光纤绕设于芯材上。
可选的，所述连续管本体通过但不限于以下任意一种方式加工成型：
第一种，卧式干法缠绕成型；
第二种，卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型；
第三种，卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型；
第四种，立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型；
第五种，立式低熔点金属芯模式缠绕成型。
基于复合材料连续管的井下流体光纤监测方法，适用于以上任一所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统的监测系统，具体包括以下步骤：
步骤S1：将嵌设有直形光纤和螺旋形光纤的连续管本体下入完钻的井孔里；
步骤S2：将直形光纤和螺旋形光纤与复合调制解调仪相连，具体包括：
将直形单模光纤与DAS信号输入端相连，
将直形多模光纤与DTS信号输入端相连，
将直形连续光栅光纤或直形微结构光纤与DPS信号输入端相连，
将螺旋形单模光纤与DAS和DSS信号输入端相连，
将螺旋形多模光纤与DTS信号输入端相连；
步骤S1：油气生产时，通过复合调制解调仪实时监测和测量连续管本体外侧的DSS信号，通过复合调制解调仪实时监测和测量连续管本体内外两侧的DAS信号、DTS信号和DPS信号；
步骤S2；对步骤S1中测得的DTS信号和DSS信号进行调制解调，获得连续管本体外侧不同深度和不同方位的温度数据和三分量应力数据，并通过温度数据对三分量应力数据进行校正，获得真实的井下不同深度和不同方位的三分量应力数据；同时监测和井下的三分量微地震数据；
在步骤S2中，应变ε或温度t响应得到光谱漂移类似于共振波的漂移Δλ或布喇格光栅的光谱漂移Δυ，利用公式对数据进行校正：
Δλ/λ＝-Δυ/υ＝KTΔt+Kεε
其中，λ和υ分别为平均光波长和频率；KT和Kε分别为温度和应变标准常数；
步骤S3：根据步骤S2中获得的不同深度位置和方位角的应力数据，绘制地下各深度和各方位的地下应力场三维分布图，获得地下应力场沿井轨迹的分布变化特征，根据地下应力场三维分布图建立地下三维应力场模型；
步骤S4：将井轨迹投影至步骤S3中的地下三维应力场模型中，根据地下应力场沿井轨迹的分布变化特征设计井下连续管本体的优化射孔位置和压裂段；
步骤S5：根据步骤S2中的监测和测量的微地震数据在井轨迹周围三维空间中的分布、发生时间、能量大小和震源点的破裂机理，实时评价储层改造效果，及时调整优化步骤S4中的压裂参数，优化调整多分支水平井的井间距和压裂段的段间距。
可选的，还包括以下具体步骤：
步骤Sa：对步骤S3中的DAS信号、DTS信号和DPS信号进行调制解调，获得井下分布的噪声数据、温度数据和压力数据；
步骤Sb：根据步骤Sa中的井下分布的噪声数据、温度数据和压力数据，通过多参数综合反演方法计算出井下每个产液或产气剖面及其变化和每个吸水或吸气剖面及其变化；
步骤Sc：定期激发设于地面上的人工震源，通过螺旋形单模光纤采集时移变偏移距垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据；
步骤Sd：对步骤Sc中不同期次采集的时移变偏移距垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据行地表一致性振幅补偿处理、地表一致性反褶积处理和相对保持振幅的波场分离处理；
步骤Se：对步骤Sd中处理后的时移垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据，分期次采用相同的流程进行保幅叠前深度偏移处理，提取偏移处理后地震数据体中的流体敏感属性参数，结合S变换获得的高亮体数据，计算并监测井周围油水两相流体边界或油气水三相流体边界的分布和随时间的变化；
步骤Sf：根据步骤Sb中获得的井下每个产液或产气剖面及其变化和每个吸水或吸气剖面及其变化，以及步骤Se中获得的井周围油水两相或油气水三相流体边界的变化，实现对井下和井周围油水两相或油气水三相流体边界变化的实时测量和监测，及时优化调整开发方案和生产制度。
本发明具有的有益效果：
本发明中的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，包括复合调制解调仪，还包括连续管本体，连续管本体内嵌设有均与复合调制解调仪相连的直形光纤和螺旋形光纤；
直形光纤用于实时监测和测量井下连续管本体内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据；
螺旋形光纤用于实时监测和测量井下连续管本体内外的温度数据、连续管本体外侧的三分量应力数据以及三分量地震数据。
其作用是：通过嵌设于连续管本体内的直形光纤和螺旋形光纤，并将直形光纤和螺旋形光纤与复合调制解调仪相连，即可构建一个低成本、高精度、高可靠性的井下和地下流体分布动态综合光纤监测系统。
通过对连续管本体内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据的实时监测与测量，可以计算并监测油气生产井的产液或产气剖面或吸水或吸气剖面及其变化，实现对油气生产井的长期实时动态监测，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。
利用螺旋形光纤和复合调制解调仪可以长期实时连续记录连续管周围地层中的三分量应力数据，根据获得的三分量应力数据建立三维应力场模型，从而优化设计井下连续管本体的射孔位置和压裂段；记录微地震数据，优化设计多分支水平井的井间距和压裂段的段间距。
附图说明
图1为本发明实施例一连续管本体内直形光纤和螺旋形光纤的结构示意图；
图2为本发明实施例一的结构示意图；
图3为本发明实施例一采集连续管本体周围地层中微地震数据时的示意图；
图4为本发明实施例二激发人工震源时采集井中地震数据的示意图；
图5为本发明实施例二进行井-地联合立体勘探的示意图；
图6为本发明实施例三的监测方法示意图。
附图标记：
1-保护层，2-芯材，3-连续管本体，4-直形单模光纤，5-直形多模光纤，6-直形连续光栅光纤，7-直形微结构光纤，8-直形光纤，9-螺旋形光纤，10-复合调制解调仪，11-微地震，12-人工震源，13-检波器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过参考附图并结合实施例来详细说明本发明：
实施例一：
如图1、图2和图3，基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，包括复合调制解调仪10，还包括连续管本体3，连续管本体3内嵌设有均与复合调制解调仪10相连的直形光纤8和螺旋形光纤9；
直形光纤8用于实时监测和测量井下连续管本体3内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据；
螺旋形光纤9用于实时监测和测量井下连续管本体3内外的温度数据、连续管本体3外侧的三分量应力数据以及三分量地震数据。
本实施例中的复合调制解调仪10为具有分布式声波传感(DAS)、分布式温度传感(DTS)、分布式应力传感(DSS)、准分布式或阵列式压力传感(DPS)的复合调制解调仪10，复合调制解调仪10安置在井口附近，便于与连续管本体3内的各种光纤相连接。
本实施例中的直形光纤8和螺旋形光纤9均为耐高温抗氢损的裸光纤。
本实施例中，通过直形光纤8对井下连续管本体3内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据的实时监测和测量，可以计算并监测油气生产井的产液或产气剖面或吸水或吸气剖面及其变化，实现对油气生产井的长期实时动态监测，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。
通过螺旋形光纤9对连续管本体3内外的温度数据和三分量应力数据的实时监测和测量，可以获得消除了温度影响后的真实三分量应力数据分布，再根据真实的三分量应力数据分布图建立三维应力场模型，从而优化设计井下连续管本体3的射孔位置和压裂段，通过螺旋形光纤9对三分量微地震11数据的实时监测和测量，从而可记录连续管周围地层中的三分量微地震11数据，从而根据三分量微地震数据在地下三维空间的分布特征及时调整优化压裂参数，优化设计多分支水平井的井间距和压裂段的段间距。
具体的，所述复合调制解调仪10包括DAS信号输入端、DTS信号输入端、DSS信号输入端和DPS信号输入端；
所述直形光纤8包括直形单模光纤4和直形多模光纤5，直形单模光纤4与DAS信号输入端相连，直形多模光纤5与DTS信号输入端相连，直形光纤8还包括与DPS信号输入端相连的直形连续光栅光纤6或/和直形微结构光纤7。
具体的，所述螺旋形光纤9包括螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤，螺旋形单模光纤与DAS、DSS信号输入端相连，螺旋形多模光纤与DTS信号输入端相连；
螺旋形单模光纤用于实时监测和测量连续管本体3外侧的三分量应力数据、连续管本体3周围地层中的三分量微地震11数据以及时移三分量井中地震数据；
螺旋形多模光纤用于实时监测和测量连续管本体3内外的温度数据。
具体的，所述螺旋形单模光纤包括三组螺旋角度不同的螺旋形单模光纤，所述螺旋形多模光纤包括三组螺旋角度不同的螺旋形多模光纤，螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤的三种螺旋角度均为30度、45度和60度。
本实施例中，选择三组螺旋角不同的螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤，在实时监测和测量三分量应力信号、三分量微地震事件和三分量井中地震信号时，可以选择三种螺旋角度中实时监测和测量效果最好的螺旋角度光纤进行记录和运算，使得本系统中的螺旋形光纤9面对三分量应力信号、三分量微地震事件和三分量井中地震信号均可以达到较好的监测和测量效果。
实施例二：
在上述实施例的基础上，具体的，如图4和图5，还包括定期激发的人工震源12，人工震源12设于地面上，通过螺旋形单模光纤和复合调制解调仪10采集人工震源12定期激发的时移三分量井中地震数据。
具体的，如图5，还包括用于采集地面地震数据的检波器13，检波器13按照二维或三维的方式布设于地面上，利用检波器13采集常规地面地震或时移地面地震数据时，同时通过螺旋形单模光纤采集常规三分量井中或时移三分量井中地震数据，实现井-地联合立体勘探。
具体的，如图1，所述连续管本体3包括芯材2和保护层1，所述直形光纤8和螺旋形光纤9均嵌设于芯材2和保护层1之间，直形光纤8平行于连续管本体3的轴线设置，螺旋形光纤9按照不同的螺旋角度绕设于芯材2上。
具体的，所述连续管本体3通过但不限于以下任意一种方式加工成型：
第一种，卧式干法缠绕成型；
第二种，卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型；
第三种，卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型；
第四种，立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型；
第五种，立式低熔点金属芯模式缠绕成型。
本实施例中，以上五种加工成型工艺均为生产连续管本体3的现有工艺。
本实施例中，连续管本体3的加工工艺还可以使用热塑性和热固性复合结构管连续生产工艺(EPF法工艺)，由挤出、拉挤和缠绕相结合的连续制管方法，采用紫外线辐射引发固化。这种方法是以挤出成型的塑料管为芯材2(内衬)，沿轴向铺设拉挤成型的热固性玻璃钢层，而后在周向方向上用纤维缠绕法铺设热固性玻璃钢层，最后在管材表面涂层热固性或热塑性的富树脂层，形成光滑平整的表面外观。整个过程是连续进行的。
在连续管本体3的生产过程中，先挤出成型的塑料管为芯材2(内衬)，沿轴向铺设拉挤成型的热固性玻璃钢层作为内衬层的底层，随后沿轴向连续铺设直形光纤8和缠绕螺旋形光纤9、动力电缆、辅热电缆、信号线等，而后在周向方向上用纤维缠绕法铺设热固性玻璃钢层作为纤维增强层，最后在管材表面涂层热固性或热塑性的富树脂层作为外保护层，形成光滑平整的表面外观。
本实施例中，通过在地面设置人工震源12和检波器13，可以单独采集常规地面的地震数据，同时采集常规三分量井中地震数据(常规井-地联采)；也可以在激发人工震源12时，单独采集常规三分量井中或时移三分量井中地震数据，还可以在采集时移地面地震数据的同时采集时移三分量井中地震数据(时移井-地联采)，实现井-地时移联合立体勘探，实现对地下油水两相或油气水三相流体界面动态变化的监测。
实施例三：
在上述实施例的基础上，如图6所示，基于复合材料连续管的井下流体光纤监测方法，适用于以上任一所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，具体包括以下步骤：
步骤S1：油气生产时，通过复合调制解调仪10实时监测和测量连续管本体3外侧的DSS信号，通过复合调制解调仪10实时监测和测量连续管本体3内外两侧的DAS信号、DTS信号和DPS信号；
在步骤S1之前，如图6，还需要：
将嵌设有直形光纤8和螺旋形光纤9的连续管本体3下入完钻的井孔里；
将连续管本体3下入井孔之后，需要用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿连续管本体3的外壁与井孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，连续管本体3即和地层岩石永久性的固定在一起。
将直形光纤8和螺旋形光纤9与复合调制解调仪10相连，具体包括：
将直形单模光纤4与DAS信号输入端相连，
将直形多模光纤5与DTS信号输入端相连，
将直形连续光栅光纤6或直形微结构光纤7与DPS信号输入端相连，
将螺旋形单模光纤与DAS和DSS信号输入端相连，
将螺旋形多模光纤与DTS信号输入端相连；
步骤S2；对步骤S1中测得的DTS信号和DSS信号进行调制解调，获得连续管本体3外侧不同深度和不同方位的温度数据和三分量应力数据，并通过温度数据对三分量应力数据进行校正，获得真实的井下不同深度和不同方位的三分量应力数据；同时监测和测量井下的三分量微地震数据；
在步骤S2中，应变ε或温度t响应得到光谱漂移类似于共振波的漂移Δλ或布喇格光栅的光谱漂移Δυ，利用以下公式对数据进行校正：
Δλ/λ＝-Δυ/υ＝KTΔt+Kεε
其中，λ和υ分别为平均光波长和频率；KT和Kε分别为温度和应变标准常数；
使用具体测量位置的温度值对螺旋形单模光纤中散射光光谱漂移影响的DSS信号测量数据进行改正，从而获得测量井段内连续管本体3外侧消除了温度影响的真实三分量应力数据和三维应力场变化。
步骤S3：根据步骤S2中获得的不同深度位置和方位角的三分量应力数据，绘制地下各深度和各方位的地下应力场三维分布图，获得地下三维应力场沿井轨迹的分布变化特征，根据地下应力场三维分布图建立地下三维应力场模型；
步骤S4：将井轨迹投影至步骤S3中的地下三维应力场模型中，根据地下三维应力场沿井轨迹的分布变化特征优化设计井下连续管本体3的射孔位置和压裂段；
步骤S5：根据步骤S1中监测和测量地震数据在井轨迹周围三维空间中的分布范围、发生时间、能量大小和震源点的破裂机理，实时评价储层改造效果，及时调整优化步骤S4中的压裂参数，优化设计多分支水平井的井间距和压裂段的段间距。通过长期实时监测产液或产气剖面和吸水或吸气剖面段周围的地下流体的三维空间分布变化情况，可以发现和识别井周围的残余油气和剩余油气资源，及时调整优化开采方案和生产制度，提高油气采收率。
具体的，还包括具体以下步骤：
步骤Sa：对步骤S1中的DAS信号、DTS信号和DPS信号进行调制解调，获得井下分布的噪声数据、温度数据和压力数据；
通过复合调制解调仪10可以解调出DAS信号噪声数据和DTS信号中的温度数据以及DPS信号中连续光栅光纤或微结构光纤上每个光栅或微结构位置处的压力数据，进而可以得到井下噪声数据、温度数据和压力数据的分布情况。
步骤Sb：根据步骤Sa中的井下分布的噪声数据、温度数据和压力数据，通过多参数综合反演方法计算出井下每个产液或产气剖面及其变化和每个吸水或吸气剖面及其变化；
步骤Sc：定期激发设于地面上的人工震源12，通过螺旋形单模光纤采集时移变偏移距垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据；
步骤Sd：对步骤Sc中不同期次采集的时移变偏移距垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据行地表一致性振幅补偿处理、地表一致性反褶积处理和相对保持振幅的波场分离处理；
步骤Se：对步骤Sd中处理后的时移垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据，分期次采用相同的流程进行保幅叠前深度偏移处理，提取偏移处理后地震数据体中的流体敏感属性参数，结合S变换获得的高亮体数据，计算并监测井周围油水两相或油气水三相流体边界在三维空间的分布范围和随时间的变化；
本实施例中，流体敏感属性参数包括但不限于纵波和横波速度、纵横波速度比、泊松比、纵波波阻抗、横波波阻抗、纵横波波阻抗比、杨氏弹性模量、剪切弹性模量和孔隙内流体密度等。
步骤Sf：根据步骤Sb中获得的井下产油产气井段的每个产液或长期剖面(油气水的流量剖面)和吸水或吸气剖面(注入水、水蒸气、二氧化碳或聚合物井段的注入流量剖面)及其变化，以及步骤Se中获得的井周围油水两相或油气水三相流体边界在三维空间的变化，实现对井下和井周围油水两相流体或油气水三相流体变化的实时测量和监测，及时优化调整开发方案和生产制度，从而实现提高油气采收率的目的。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变形和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，包括复合调制解调仪(10)，其特征在于，还包括连续管本体(3)，连续管本体(3)内嵌设有均与复合调制解调仪(10)相连的直形光纤(8)和螺旋形光纤(9)；
直形光纤(8)用于实时监测和测量井下连续管本体(3)内外的流体噪声数据、温度数据与流体压力数据；
螺旋形光纤(9)用于实时监测和测量井下连续管本体(3)内外的温度数据、连续管本体(3)外侧的三分量应力数据以及三分量地震数据。
2.根据权利要求1所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，所述复合调制解调仪(10)包括DAS信号输入端、DTS信号输入端、DSS信号输入端和DPS信号输入端；
所述直形光纤(8)包括直形单模光纤(4)和直形多模光纤(5)，直形单模光纤(4)与DAS信号输入端相连，直形多模光纤(5)与DTS信号输入端相连，直形光纤(8)还包括与DPS信号输入端相连的直形连续光栅光纤(6)或/和直形微结构光纤(7)。
3.根据权利要求2所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，所述螺旋形光纤(9)包括螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤，螺旋形单模光纤与DAS、DSS信号输入端相连，螺旋形多模光纤与DTS信号输入端相连；
螺旋形单模光纤用于实时监测和测量连续管本体(3)外侧的三分量应力数据、连续管本体(3)周围地层中的三分量微地震(11)数据以及时移三分量井中地震数据；
螺旋形多模光纤用于实时监测和测量连续管本体(3)内外的温度数据。
4.据权利要求3所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，所述螺旋形单模光纤包括三组螺旋角度不同的螺旋形单模光纤，所述螺旋形多模光纤包括三组螺旋角度不同的螺旋形多模光纤，螺旋形单模光纤和螺旋形多模光纤的三种螺旋角度均为30度、45度和60度。
5.根据权利要求3所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，还包括定期激发的人工震源(12)，人工震源(12)设于地面上，通过螺旋形单模光纤和复合调制解调仪(10)采集人工震源(12)定期激发的时移三分量井中地震数据。
6.根据权利要求5所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，还包括用于采集地面地震数据的检波器(13)，检波器(13)按照二维或三维的方式布设于地面上，利用检波器(13)采集常规地面地震或时移地面地震数据时，同时通过螺旋形单模光纤采集相应的常规三分量井中或时移三分量井中地震数据，实现井-地联合立体勘探。
7.根据权利要求1所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，所述连续管本体(3)包括芯材(2)和保护层(1)，所述直形光纤(8)和螺旋形光纤(9)均嵌设于芯材(2)和保护层(1)之间，直形光纤(8)平行于连续管本体(3)的轴线设置，螺旋形光纤(9)绕设于芯材(2)上。
8.根据权利要求1所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，所述连续管本体(3)通过但不限于以下任意一种方式加工成型：
第一种，卧式干法缠绕成型；
第二种，卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型；
第三种，卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型；
第四种，立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型；
第五种，立式低熔点金属芯模式缠绕成型。
9.基于复合材料连续管的井下流体光纤监测方法，适用于权利要求1-8任一所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测系统，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1：油气生产时，通过复合调制解调仪(10)实时监测和测量连续管本体(3)外侧的DSS信号，通过复合调制解调仪(10)实时监测和测量连续管本体(3)内外两侧的DAS信号、DTS信号和DPS信号；
步骤S2；对步骤S1中测得的DTS信号和DSS信号进行调制解调，获得连续管本体(3)外侧不同深度和不同方位的温度数据和三分量应力数据，并通过温度数据对应力数据进行校正，获得井下不同深度和不同方位的真实三分量应力数据；同时监测和测量井下的三分量微地震数据；
步骤S3：根据步骤S2中获得的不同深度位置和方位的应力数据，绘制地下各深度和各方位的地下应力场三维分布图，获得地下应力场沿井轨迹的分布变化特征，根据地下应力场三维分布图建立地下三维应力场模型；
步骤S4：将井轨迹投影至步骤S3中的地下三维应力场模型中，根据地下应力场沿井轨迹的分布变化特征设计井下连续管本体(3)的射孔位置和压裂段；
步骤S5：根据步骤S2中监测和测量的三分量微地震数据在井轨迹周围三维空间中的分布情况和震源点的破裂机理，调整步骤S4中压裂段的段间距和多分支水平井的井间距。
10.根据权利要求9所述的基于复合材料连续管的井下流体光纤监测方法，其特征在于，还包括以下具体步骤：
步骤Sa：对步骤S1中的DAS信号、DTS信号和DPS信号进行调制解调，获得井下分布的噪声数据、温度数据和压力数据；
步骤Sb：根据步骤Sa中的井下分布的噪声数据、温度数据和压力数据，通过多参数综合反演方法计算出井下每个产液或产气剖面和每个吸水或吸气剖面；
步骤Sc：定期激发设于地面上的人工震源(12)，通过螺旋形单模光纤采集时移变偏移距垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据；
步骤Sd：对步骤Sc中不同期次采集的时移变偏移距垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据进行地表一致性振幅补偿处理、地表一致性反褶积处理和相对保持振幅的波场分离处理；
步骤Se：对步骤Sd中处理后的时移垂直地震剖面(Walkaway DAS-VSP)数据或时移三维垂直地震剖面(3-D DAS-VSP)数据，分期次采用相同的流程进行保幅叠前深度偏移处理，并提取偏移处理后地震数据体中的流体敏感属性参数，结合S变换获得的高亮体数据，计算并监测井周围油水两相或油气水三相流体边界的三维空间分布范围和随时间的变化；
步骤Sf：根据步骤Sb中获得的井下每个产液或产气剖面和吸水或吸气剖面，以及步骤Se中获得的井周围油水两相或油气水三相流体界面变化，实现同时对井下和井周围油水两相或油气水三相流体界面变化的实时测量和监测。
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