基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统及方法，属于油气田井下多相流量监测技术领域。该模拟系统包括多相流量测控装置和光纤光栅流量监测装置，多相流量测控装置包括混合罐，混合罐的入口端分别连通有空气压缩机、油罐和水罐；光纤光栅流量监测装置包括测试管道，测试管道通过增压泵与混合罐的出口端连接，测试管道的外壁上设有光纤光栅流量传感器。本发明专利技术可以实现井下任意比例油气水三相的混合控制，然后利用光纤光栅流量传感器在线测控管道多相流体油气水比例和流速，更加直观将光纤光栅流量传感器采集的数据与物理实验中多相流量测控装置的多相流量控制比例的数据进行对比，进一步判断光纤光栅技术的测控准确率。技术的测控准确率。技术的测控准确率。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统及方法


[0001]本专利技术属于油气田井下多相流量监测
，涉及一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统及方法，可实现智能化多相流测控系统的模拟。

技术介绍

[0002]在油田生产中，实时获取井下多相流数据，对于优化采油工艺，特别是对于成本高昂的深水油井开发具有重要价值。油气水三相流是油气田开发过程中最典型的多相流形式，其中油相指单井产出液中的液态烃部分，气相主要指单井产出的天然气、轻烃、非轻烃气体等，水相主要指油田的矿化水。在油气水三相流动中，由于各相的相对速度有所差异，致使发生了界面效应，相界面在时间上和空间上都是随机可变的，从而导致了其流动特性比单相流动时复杂许多。同时油气水多相流的流动特征除了受各相介质物理性质的影响外，还受到压力、温度、流量以及管道尺寸、结构等多种因素的影响。
[0003]传统的方法是进行室内化学分析，提取刚开采的石油样本分析原油品质，再根据这些结果修正现有的采油工艺。采样分析过程需要耗费一定的时间，而且原油中的烃类气体(包括溶解气)在此期间会不断挥发，因此利用滞后的分析数据制定采油工艺显然准确性不高，实时性差。生产中急需要一种在线测试装置，完成对油、气、水的实时检测。由于光纤传感技术具有寿命长、传输与监测距离长、耐高温高压、不受电磁干扰、可靠性高、井下无电等技术优点，近年来逐渐应用于井下多相流量实时监测技术的工程领域。
[0004]目前，基于光纤技术的油气井多相流量测控技术的相关专利文献有三个。中国专利公开文献CN112031743A公开了一种基于分布式光纤传感技术的井下流体识别装置，通过井下布设在套管外或套管内或固定在油管外或油管内的铠装光缆，测量井下流体电性参数的三分量光纤电场传感器和三分量光纤磁场传感器，以及地面光纤传感信号的复合调制解调仪器，在线实时测量或监测井下流体的电阻率变化，准确识别井下多相流体中油、气和水的比例。
[0005]中国专利公开文献CN105114052A公开了一种井下多相流流量计及监测方法，该井下多相流流量计包括井下采集设备和井上处理设备；井下采集设备包括光纤声波传感器、光纤压力传感器和光纤温度传感器分别用于采集井下温度、压力、声波等数据；井上处理设备主要用于解调采集到的数据，以得到井下分布式多相流量，相持率、井下压力、温度等信息。
[0006]中国专利公开文献CN113431553A公开了一种水平井多相流体测量装置，包括井下可视化成像测试仪，用以测量井下流体的产出剖面，万向转接头用以旋转井下可视化成像测试仪；丢手，其与万向转接头连接，丢手内部设置有弱点；光信号适配器，其用以将接收到的电信号转换为光信号，并经光纤进行传输；电子压力计设置在光信号适配器的下方，用以监测井底流压，并将监测到的数据传输至光信号适配器；分布式光纤温度传感器用以测量井筒的温度并将测量的温度传输至光信号适配器；光纤连接头与光信号适配器连接；连续油管连接头和中控单元。中控单元通过对流速、持水率、持气率计算出注采参数对石油的注
水参数进行确定，提高注水效率，从而提高石油开采效率。
[0007]但是，以上三个中国专利公开文献主要是根据光纤实时测试的数据进行油气井实际生产中的油、水、气三者分相含率的推算，由于并不能确定光纤传感器测试的准确性，有一定的误差。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统及方法，通过多相流量测控系统可以实现井下任意比例油气水三相的混合控制，然后利用光纤光栅流量传感器在线测控管道多相流体油气水比例和流速，更加直观将光纤光栅流量传感器采集的数据与物理实验中多相流量测控装置的多相流量控制比例的数据进行对比，可以进一步判断光纤光栅技术的测控准确率。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]本专利技术的第一个方面，提供一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统，包括多相流量测控装置和光纤光栅流量监测装置，
[0011]所述多相流量测控装置包括混合罐，混合罐的入口端分别连通有空气压缩机、油罐和水罐；
[0012]光纤光栅流量监测装置包括测试管道，测试管道通过增压泵与混合罐的出口端连接，测试管道的外壁上设有光纤光栅流量传感器。
[0013]本专利技术的进一步改进在于：
[0014]光纤光栅流量传感器包括缠绕在测试管道外壁上的第一光纤和第二光纤，第一光纤和第二光纤上均设有多个光纤布拉格光栅传感器传感单元。
[0015]本专利技术的进一步改进在于：
[0016]第二光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元的数量和位置与第一光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元的数量和位置相同。
[0017]本专利技术的进一步改进在于：
[0018]第一光纤和第二光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元为2个，其在测试管道上的周间距为180度。
[0019]本专利技术的进一步改进在于：
[0020]第一光纤和第二光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元为4个，其在测试管道上的周间距为90度。
[0021]本专利技术的进一步改进在于：
[0022]光纤光栅流量传感器还包括设置在测试管道外壁上的温度补偿光纤，温度补偿光纤上设有一光纤布拉格光栅传感器传感单元；
[0023]温度补偿光纤及温度补偿光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元都与测试管道外壁之间有一定间隙。
[0024]本专利技术的进一步改进在于：
[0025]测试管道外套接有一密封套管，测试管道与密封套管之间形成一空腔，第一光纤、第二光纤和温度补偿光纤位于空腔内。
[0026]本专利技术的进一步改进在于：
[0027]光纤光栅流量监测装置还包括光纤光栅解调仪，第一光纤、第二光纤和温度补偿光纤伸出密封套管外，与光纤光栅调节仪连接；
[0028]光纤光栅解调仪还与数据接收显示设备连接。
[0029]本专利技术的进一步改进在于：
[0030]空气压缩机与混合罐之间通过管道连接有冷干机和稳压罐；
[0031]油罐和混合罐之间通过管道连接有油泵；
[0032]水罐和混合罐之间通过管道连接有水泵。
[0033]本专利技术的第二个方面，提供一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟方法，所述方法采用上述油气井多相流量测控模拟系统来实现；
[0034]所述方法，具体包括以下步骤：
[0035]油气水三相流体在混合罐内充分混合后，由增压泵送入光纤光栅流量监测装置，实时采集光纤布拉格光栅传感器传感单元反射光的中心波长的漂移量和时刻值，采集到的数据经光纤光栅解调仪解调后，送入数据接收显示设备进行数据处理，得到油气水三相流体的流量和油气水各相所占的比例。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0037]本专利技术提供一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统及方法通过多相流量测控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅技术的油气井多相流量测控模拟系统，其特征在于，所述模拟系统包括多相流量测控装置和光纤光栅流量监测装置；所述多相流量测控装置包括混合罐，所述混合罐的入口端分别连通有空气压缩机、油罐和水罐；所述光纤光栅流量监测装置包括测试管道，所述测试管道通过增压泵与所述混合罐的出口端连接，所述测试管道的外壁上设有光纤光栅流量传感器。2.根据权利要求1所述的油气井多相流量测控模拟系统，其特征在于，所述光纤光栅流量传感器包括缠绕在测试管道外壁上的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤和第二光纤上均设有多个光纤布拉格光栅传感器传感单元。3.根据权利要求2所述的油气井多相流量测控模拟系统，其特征在于，所述第二光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元的数量和位置与所述第一光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元的数量和位置相同。4.根据权利要求3所述的油气井多相流量测控模拟系统，其特征在于，所述第一光纤和第二光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元为2个，其在所述测试管道上的周间距为180度。5.根据权利要求3所述的油气井多相流量测控模拟系统，其特征在于，所述第一光纤和第二光纤上设置的光纤布拉格光栅传感器传感单元为4个，其在所述测试管道上的周间距为90度。6.根据权利要求4或5所述的油气井多相流量测控模拟系统，其特征在于，所述光纤光栅流量传感器还包括设置在所述测试管道外壁上的温度补偿光纤，所述温度补偿光纤上设有一光纤布拉格光栅传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭汉修，刘承诚，孙鹏，何同，曹海涛，秦星，曹明琛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：