CN114876443A - 一种基于dts/das剖面响应监测的实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，包括：(1)对现场井布置DTS/DAS光纤，通过DTS/DAS光纤获取得到井筒的温度/声波的实际剖面响应参数；(2)基于相似原理，利用现场实际数据设计对应的室内实验参数，并进行实验，测试得到室内实验的相应参数；(3)比较步骤(2)中的实验参数与现场测试的参数，利用室内实验的测试结果验证或修正理论模型。本发明基于相似原理，提出了一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，通过室内测试与现场测试数据的相互印证，能够对理论模型的结果进行验证或者修正，弥补现有技术中缺乏分布式光纤实验研究的空白。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探与开发技术领域，特别涉及一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法。
背景技术
分布式光纤传感技术主要包括分布式光纤声波传感(DAS)、分布式光纤温度传感(DTS)、分布式光纤应变传感(DSS)。近年来，由于分布式光纤技术在工程上具有轻便、抗电磁干扰、耐温耐压、能够适应极端复杂条件的特点，在测井领域得到了广泛应用，极大地提高了油气田动态监测与管理水平。
在现有技术中，目前已经有学者利用分布式光纤技术监测水力压裂过程中的泵噪反演裂缝位置及宽度，进行水力压裂的影响范围的评估，但是上述研究大多基于理论模型的推导与反演，其模型准确性难以验证，且缺乏关于分布式光纤剖面响应的相关实验研究。
发明内容
基于此，本发明提供一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，能够与理论模型或者现场实际数据进行相互验证，以弥补现有技术中缺乏相关实验研究的缺陷。
本发明实施例的具体技术方案是：
一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，包括以下步骤:
(1)对现场井布置DTS/DAS光纤，通过DTS/DAS光纤获取得到井筒的温度/声波的实际剖面响应参数；
(2)基于相似原理，利用现场实际数据设计对应的室内实验参数，并进行实验，测试得到室内实验的相应参数；
(3)比较步骤(2)中的实验参数与现场测试的参数，利用室内实验的测试结果验证或修正理论模型。
进一步地，将步骤(1)的响应参数代入理论模型，反演求取地层参数。
进一步地，所述响应参数包括温度/流量参数。
进一步地，所述地层参数包括裂缝参数。
进一步地，所述相似原理具体包括
其中π1为几何相似系数，无量纲；π2为残余气饱和度与可动气饱和度之比，无量纲；π3为初始含气饱和度，无量纲；π4为束缚水饱和度与可动气饱和度之比，无量纲；π5为初始含水饱和度，无量纲；π6为储层原始状态下的平均孔隙度，无量纲；π7为初始含水饱和度，无量纲；π8为气相的重力和驱动力之比，无量纲；π9为水相的重力和驱动力之比，无量纲。
进一步地，步骤(2)中还包括通过室内实验的温度数据获取井筒流量数据，其关系式为：
Q＝aebΔT+c
其中，Q为井筒流量数据；ΔT为温度差值；a，b，c为通过室内实验获取的相关参数。
进一步地，步骤(2)中还包括通过室内实验的声波数据获取井筒流量数据，其关系式为：
Q＝xeyΔA+z
其中，Q为井筒流量数据；△A为声波强度差值；x，y，z为通过室内实验获取的相关参数。
进一步地，步骤(3)中对理论模型进行验证，还包括：比较理论模型反演得到的地层参数F1与室内实验的地层参数F2，若F1与F2越接近，则表明理论模型准确性越高。
进一步地，步骤(3)中对理论模型进行修正，还包括：利用理论模型反演得到的地层参数F1与室内实验的地层参数F2，修正理论模型的假设条件或边界预设情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于相似原理，提出了一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，通过室内测试与现场测试数据的相互印证，能够对理论模型的结果进行验证或者修正，弥补现有技术中缺乏分布式光纤实验研究的空白。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的方法步骤图。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
如图1所示，本申请提供了一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，包括以下步骤:
(1)对现场井布置DTS/DAS光纤，通过DTS/DAS光纤获取得到井筒的温度/声波的实际剖面响应参数；
在布置井下光纤时，本领域技术人员可以根据需求选择井下永久安装式的分布式光纤，也可以选取临时使用的分布式光纤。通过DTS/DAS光纤测量得到井筒相关的温度/声波信息，进一步还可以获取得到井下产层的产气/产液信息。例如可以利用DTS测量数据判断产层流体性质，当产层流体为液体时，井筒温度一般呈现上升趋势；当产层流体为气体时，井筒温度则呈现下降趋势。对于产液情况，其产油层温度上升趋势大于产水层温度上升趋势。且产量越大，温度变化幅度越大。
此外，还可以通过DAS测量数据获取井筒的产量分布情况，例如可以获取水平井中的产量沿井筒方向的分布情况。进一步地，利用测试得到的温度/流体结果，还可以对井下参数进行反演，例如可以利用测量得到的温度/流量沿水平井筒的分布情况来反演压裂水平井的裂缝参数，包括裂缝位置、裂缝长度等情况。
在现场测试时，为了获取不同工作制度下的DTS/DAS井下数据，可以在布置好DTS/DAS光纤后先进行关井，进行初始关井阶段井筒温度/声波数据采集，从而得到测取井筒环境静温、声波数据。在初始关井阶段井筒温度、声波数据采集完成后，进行不同油嘴尺寸的工作制度开井温度/声波测试，获取得到调整后的工作制度条件下的井温/声波测井数据。通过比较不同工作制度下的井筒温度/声波数据，可以得到某一时间段内井筒的温度/声波参数变化值。
(2)基于相似原理，利用现场实际数据设计对应的室内实验参数，并进行实验，测试得到室内实验的相应参数。
通过相似原理，根据实际储层的情况设计室内实验的实验参数，进行室内实验，通过分布式光纤测试得到井筒温度参数以及声波参数。室内实验的测试装置包括：流体供给装置，流体供给装置包括气体供给装置和/或液体供给装置；地层模拟装置，地层模拟装置包括一个或多个岩心夹持器，岩心夹持器中装入岩心；井筒模拟装置，井筒模拟装置包括圆管，圆管为钢制绕管或光滑直管；测试装置，测试装置包括分布式光纤，分布式光纤用于测试井筒模拟装置中的参数。测试装置中的分布式光纤类型包括DTS光纤，此外还可以选DSS、DAS和DCS中的一种或几种。在优选的实施例中，通过在井筒中设置DTS光纤以及DAS光纤，从而获取得到井下温度信息与井下声波信息。
对于含裂缝的情况，在圆柱形岩心的端面上设置剖缝，剖缝面与岩心中心线在同一平面中，剖面参数与裂缝参数满足相似原理，例如剖面高度与模拟裂缝长度满足相似原理。当模拟支撑缝时，在岩心剖面中填充支撑剂。
相似原理具体包括
其中π1为几何相似系数，无量纲；π2为残余气饱和度与可动气饱和度之比，无量纲；π3为初始含气饱和度，无量纲；π4为束缚水饱和度与可动气饱和度之比，无量纲；π5为初始含水饱和度，无量纲；π6为储层原始状态下的平均孔隙度，无量纲；π7为初始含水饱和度，无量纲；π8为气相的重力和驱动力之比，无量纲；π9为水相的重力和驱动力之比，无量纲。
相似原理原理表达式及物理意义如表1所示。
表1相似原理表达式及物理意义
申请人通过室内相似实验测试表明井筒内的流量参数与温度/声波参数之间存在如下关系：
Q＝aebΔT+c
Q＝xeyΔA+z
其中，Q为井筒流量数据，ΔT为温度差值，△A为声波强度差值，a，b，c，x，y，z为通过室内实验获取的相关参数。
由于室内实验采用的是相似原理，因此将现场测试得到的温度/声波数据代入上述关系式，可以快速得到井筒的流量参数。
目前现有技术中采用分布式光纤进行测量时，由于测试数据量庞大，数据量通常都是以T为单位，因此测量的数据的保存、传输具有较高的要求，而通过室内实验测试获取的上述经验关系式，采用DTS/DAS测量的数据间接获取得到井筒的流量数据，也避免了分布式光纤涉及的庞大数据量的传输、处理，其获取的速度更快，相对工程人员来说使用也更加便捷。
(3)比较步骤(2)中的实验参数与现场测试的参数，利用室内实验的测试结果验证或修正理论模型。
在现有技术中，通常利用理论模型对裂缝参数进行反演。例如，不考虑井下温度场的变化，利用压裂水平井的产量情况进行试井分析，来获取得到井下裂缝参数。又譬如，建立考虑井下温度场与压力场耦合的产量试井理论模型，来获取井下裂缝参数情况。但是由于地下情况复杂，井筒深入地层深度达到数千米，反演得到准确性难以验证。
而在本申请中，由于步骤(2)中通过相似原理，建立了室内的DTS/DAS剖面响应的监测实验系统，通过室内实验的测试结果，则可以对采用的理论模型进行验证或者修正。譬如，获取某井的基础参数，获取的基础参数是用于理论模型模拟的基础参数，也是用于室内实验设计的基础参数。通过步骤(1)中获取的实际剖面相应参数，可以得到井筒的温度/产量分布情况，将井筒的温度/产量分布情况代入理论模型中进行反演，可以反演得到所求的地层参数，例如可以反演得到一套裂缝参数F1(裂缝位置，缝长，缝宽，导流能力···)。同样地，基于室内实验，设计了一套裂缝参数F2(裂缝位置，缝长，缝宽，导流能力···)，室内实验也能够测试得到相似条件下的井筒温度/流量参数，通过室内实验与理论模型的相互印证，即可验证理论模型的准确性。
此外，也可以通过室内实验获取的参数F2(裂缝位置，缝长，缝宽，导流能力···)，对理论模型的假设条件、边界预设情况等进行修正。当F1与F2越接近时，则说明修正的理论模型更加准确，其适用性越高。由于理论模型在现有技术中模型众多，因此在此不再一一列举。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，包括以下步骤:
(1)对现场井布置DTS/DAS光纤，通过DTS/DAS光纤获取得到井筒的温度/声波的实际剖面响应参数；
(2)基于相似原理，利用现场实际数据设计对应的室内实验参数，并进行实验，测试得到室内实验的相应参数；
(3)比较步骤(2)中的实验参数与现场测试的参数，利用室内实验的测试结果验证或修正理论模型。
2.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，还包括：将步骤(1)的响应参数代入理论模型，反演求取地层参数。
3.如权利要求2所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，所述响应参数包括温度/流量参数。
4.如权利要求2所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，所述地层参数包括裂缝参数。
5.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，所述相似原理具体包括
π6＝φo，
其中π1为几何相似系数，无量纲；π2为残余气饱和度与可动气饱和度之比，无量纲；π3为初始含气饱和度，无量纲；π4为束缚水饱和度与可动气饱和度之比，无量纲；π5为初始含水饱和度，无量纲；π6为储层原始状态下的平均孔隙度，无量纲；π7为初始含水饱和度，无量纲；π8为气相的重力和驱动力之比，无量纲；π9为水相的重力和驱动力之比，无量纲。
6.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，所述步骤(2)中还包括通过室内实验的温度数据获取井筒流量数据，其关系式为：
Q＝aebΔT+c
其中，Q为井筒流量数据；ΔT为温度差值；a，b，c为通过室内实验获取的相关参数。
7.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，所述步骤(2)中还包括通过室内实验的声波数据获取井筒流量数据，其关系式为：
Q＝xeyΔA+z
其中，Q为井筒流量数据；△A为声波强度差值；x，y，z为通过室内实验获取的相关参数。
8.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，所述步骤(3)中对理论模型进行验证，还包括：比较理论模型反演得到的地层参数F1与室内实验的地层参数F2，若F1与F2越接近，则表明理论模型准确性越高。
9.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，步骤(3)中对理论模型进行修正，还包括：利用理论模型反演得到的地层参数F1与室内实验的地层参数F2，修正理论模型的假设条件或边界预设情况。
10.如权利要求1所述的一种基于DTS/DAS剖面响应监测的实验方法，还包括：利用岩心模拟地层裂缝，在圆柱形岩心的端面上设置剖缝，剖缝面与岩心中心线在同一平面中，剖面参数与裂缝参数满足相似原理。
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|---|---|---|---|
| CN202210518362.4A CN114876443A (zh) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | 一种基于dts/das剖面响应监测的实验方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115749762A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-03-07 | 中国石油大学(北京) | 一种基于分布式光纤的多裂缝参数反演方法和装置 |
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2022
- 2022-05-12 CN CN202210518362.4A patent/CN114876443A/zh active Pending
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| CN115749762A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-03-07 | 中国石油大学(北京) | 一种基于分布式光纤的多裂缝参数反演方法和装置 |
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