[發明專利]基于連續光柵光纖的地下流體壓力測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202110989796.8
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113605881A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 余剛;茍量;楊明紅;安樹杰;王熙明;夏淑君;吳俊軍;冉曾令;肖夢雄
• 申請（專利權）人: 中油奧博(成都)科技有限公司
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B47/13;E21B47/135
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 王悅

1.基于連續光柵光纖的地下流體壓力測量系統，其特征在于，包含金屬套管(1)，金屬套管(1)內安置有管柱(2)，還包括鎧裝光纜，所述的鎧裝光纜包括外鎧裝光纜(31)和內鎧裝光纜(32)；

所述的外鎧裝光纜(31)固定在金屬套管(1)外側，用于測量每個光柵位置處的地下巖層孔隙中的流體壓力；

所述的內鎧裝光纜(32)固定在管柱(2)外側，用于測量井中每個光柵位置處的井內的流體壓力；

所述鎧裝光纜均包括兩條連續光柵光纖，分別為第一光柵光纖(4)和第二光柵光纖(5)；

還包括放置于井口附近的復合調制解調儀器(6)，復合調制解調儀器(6)分別與兩條鎧裝光纜的第一連續光柵光纖(4)和第二連續光柵光纖(5)相連接；

所述的管柱(2)為井下套管內的油管或氣管；

所述的第一光柵光纖(4)為測量地下流體溫度的耐高溫高靈敏度抗氫損的連續光柵光纖；

所述的第二光柵光纖(5)為測量地下流體壓力的耐高溫高靈敏度抗氫損的連續光柵光纖；

所述的復合調制解調儀器(6)為DTS/DPS復合調制解調儀器。

2.根據權利要求1所述的基于連續光柵光纖的地下流體壓力測量系統，其特征在于，所述的鎧裝光纜內至少包含有一根連續不銹鋼鋼絲(8)；

所述的第一連續光柵光纖(4)外面有至少一層連續不銹鋼細管(10)對其進行封裝，連續不銹鋼細管(10)內充填耐高溫光纖膏(11)；所述的第二連續光柵光纖(5)外擠壓有一層高強度耐高溫復合材料(9)，使其外徑達到1毫米到2毫米，第一連續光柵光纖(4)、第二連續光柵光纖(5)內的光柵按照等間距分布，其間距在10米到50米之間。

3.根據權利要求1所述的基于連續光柵光纖的地下流體壓力測量系統，其特征在于，所述的外鎧裝光纜(31)用等間距的環形金屬卡子(7)固定在金屬套管(1)外側，并用固井水泥將其與金屬套管(1)和地下的巖層密封固定在一起；所述的內鎧裝光纜(32)布設在管柱(2)的外側，用等間距的環形金屬卡子(7)固定。

4.根據權利要求1所述的基于連續光柵光纖的地下流體壓力測量系統，其特征在于，所述的環形金屬卡子(7)安裝固定在每根金屬套管(1)靴處。

5.根據權利要求1到4任一項所述的基于連續光柵光纖的地下流體壓力測量系統的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)把金屬套管(1)和外鎧裝光纜(31)同步緩慢的下入完鉆的井孔里；

(b)在井口把所述的環形金屬卡子(7)安裝在兩根金屬套管(1)的連接處，固定并保護外鎧裝光纜(31)在下套管過程中不會旋轉移動和/或被損壞；

(c)在井口用環形金屬卡子(7)把內鎧裝光纜(32)和管柱(2)固定在一起，保護內鎧裝光纜(32)在下管柱(2)的過程中不會旋轉移動和/或被損壞；

(d)用高壓泵車從井底泵入水泥漿，使水泥漿從井底沿金屬套管(1)外壁和鉆孔之間的環空區返回到井口，水泥漿固結后，把金屬套管(1)、外鎧裝光纜(31)和地層巖石永久性的固定在一起；

(e)在井口處把第一連續光柵光纖(4)連接到復合調制解調儀器(6)的DTS信號輸入端，把第二連續光柵光纖(5)連接到復合調制解調儀器(6)的DPS信號輸入端；

(f)復合調制解調儀器(6)測量外鎧裝光纜(31)內的第二連續光柵光纖(5)上的每個光柵所處位置或深度的巖層孔隙內的流體壓力，并且用外鎧裝光纜(31)內的第一連續光柵光纖(4)上的每個光柵同步測量其所處位置或深度的溫度；

(g)復合調制解調儀器(6)測量內鎧裝光纜(32)內的第二連續光柵光纖(5)上的每個光柵所處位置或深度的井內的流體壓力，并且用內鎧裝光纜(32)內的第一連續光柵光纖(4)上的每個光柵同步測量其所處位置或深度的溫度；

(h)利用第一連續光柵光纖(4)和復合調制解調儀器(6)實時監測和測量的全井段的金屬套管(1)外側的地下巖層溫度的變化或井筒內流體溫度的變化，根據監測和測量到的金屬套管(1)內外測量井段內的實測溫度數據，利用公式：

Δλ/λ＝-Δυ/υ＝K_TΔt+K_εε

其中，λ和υ分別為平均光波長和頻率；K_T和K_ε分別為溫度和應變標準常數；

使用具體測量位置的溫度值進行因溫度變化而導致的光纖中散射光光譜的漂移對巖層孔隙內流體或井筒內流體壓力測量的數據進行改正，獲得消除了溫度影響的真實的金屬套管(1)外側測量井段的地下巖層孔隙內流體壓力值或井筒內測量井段的流體壓力值；

(i)在油氣生產井投產后，利用鎧裝光纜和與之相連接的復合調制解調儀器(6)，實時連續測量第一連續光柵光纖(4)上每個光柵位置的溫度數據，同步實時連續測量第二連續光柵光纖(5)上每個光柵位置的儲層孔隙流體壓力值或井筒內測量井段的流體壓力值，利用多參數綜合反演方法計算出井下每個油氣產出井段的油、氣、水的流量及其變化或產液剖面，或井下每個注水或注蒸汽或注二氧化碳或注聚合物井段的注入量及其變化或吸水剖面，從而實現對油氣井開發生產過程及其井液產量變化的長期實時動態監測。