本發(fā)明涉及油氣開采，尤其是涉及一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、兩相流流體流動(dòng)廣泛存在于石油工業(yè)、化工工程等許多行業(yè)，其涵蓋領(lǐng)域之廣以及特性研究的重要性大大促進(jìn)了多相流體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。在油田生產(chǎn)過程中，尤其是在中后期高含水和低產(chǎn)液的情況下，油水兩相流是其中一種非常典型的多相流。水平井具有較好的增產(chǎn)效果，適用于低滲透、低壓力、稠油及其它類型的油層，為實(shí)現(xiàn)稀油高產(chǎn)，降低開采成本提供了良好的條件。與垂直井相比，水平井中油水兩相流體的流動(dòng)參數(shù)有較大差異，且流動(dòng)情況也更加復(fù)雜。

2、在油田開發(fā)和生產(chǎn)的過程中，如果油層局部出現(xiàn)水淹情況，則整個(gè)油層的含水率將迅速升高，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的停頓或癱瘓。由此帶來的巨大損失，會(huì)直接威脅到油井的正常生產(chǎn)，甚至引起安全事故，給企業(yè)和人民財(cái)產(chǎn)帶來極大的損失。

3、在水平井生產(chǎn)中，油水兩相流的流型、流量、流速、相含率是評(píng)價(jià)油水兩相流的主要指標(biāo)，在生產(chǎn)中精確地測(cè)量油水兩相流的各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)于了解和掌握油井各產(chǎn)層的產(chǎn)能、串槽、水淹情況，分析地下各個(gè)儲(chǔ)層的油水含量，然后獲得油井、油藏的動(dòng)態(tài)特征等體現(xiàn)油層情況的多種信息，并對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行綜合描述和預(yù)測(cè)具有十分重要的意義。

4、因此，亟待需要一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬系統(tǒng)及方法，通過油水兩相聲波響應(yīng)分析水平井筒內(nèi)的油水兩相流在不同流態(tài)下的分布式光纖聲波傳感(distributed?acoustic?sens?ing,das)監(jiān)測(cè)規(guī)律，能夠建立不同流態(tài)das響應(yīng)與井筒兩相流量定量關(guān)系，為水平井產(chǎn)出剖面定量解釋分析提供支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬系統(tǒng)及方法，可以準(zhǔn)確的得出das在油水兩相流的不同油水比和不同流型下的響應(yīng)規(guī)律，為現(xiàn)場(chǎng)的井下監(jiān)測(cè)提供參考依據(jù)。本發(fā)明提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果詳見下文闡述。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬系統(tǒng)，包括：

4、分布式光纖聲波傳感單元，包括激光發(fā)射器；

5、模擬管柱，包括管柱本體和設(shè)置于所述管柱本體內(nèi)的光纖，所述管柱本體內(nèi)設(shè)置流道，所述管柱本體的側(cè)壁設(shè)置多個(gè)連通所述管柱本體內(nèi)外且垂直于所述流道內(nèi)液體流向的垂向孔；所述光纖與所述激光發(fā)射器連接；

6、供液?jiǎn)卧?，包括?chǔ)液罐、供液管線以及恒速恒壓泵，其中，所述儲(chǔ)液罐包括儲(chǔ)水罐和儲(chǔ)油罐，所述儲(chǔ)液罐的出口通過供液管線分別連接多個(gè)所述垂向孔和所述管柱本體的進(jìn)液端，所述供液管線上設(shè)置所述恒速恒壓泵；

7、油水分離單元，一端通過出液管線與所述管柱本體的出液端連通，另一端通過連接管線與所述供液?jiǎn)卧倪M(jìn)口連通；

8、攝像單元，設(shè)置于所述模擬管柱的一側(cè)。

9、優(yōu)選地，所述光纖呈“u”型，包括依次設(shè)置的第一段、回轉(zhuǎn)段和第二段，其中：

10、所述第一段沿所述管柱本體的出液端進(jìn)入所述管柱本體，所述第一段的一端與所述激光發(fā)射器連接；

11、所述回轉(zhuǎn)段的一端連接于所述第一段的另一端，并且所述回轉(zhuǎn)段在所述管柱本體的進(jìn)液端延伸出所述管柱本體；

12、所述第二段連接于所述回轉(zhuǎn)段的另一端，并且所述第二段沿所述管柱本體的進(jìn)液端進(jìn)入所述管柱本體，由所述管柱本體的出液端伸出所述管柱本體。

13、優(yōu)選地，所述油水分離單元包括回收罐和油水分離組件，其中：

14、所述回收罐的入口通過所述出液管線連通所述管柱本體的出液端；所述回收罐的出口與所述油水分離組件的入口連接；

15、所述油水分離組件的出口通過所述連接管線與所述供液?jiǎn)卧倪M(jìn)口連通。

16、優(yōu)選地，還包括加熱裝置，所述加熱裝置用于對(duì)所述儲(chǔ)液罐加熱。

17、優(yōu)選地，所述供液管線、所述出液管線上均設(shè)置閥門。

18、優(yōu)選地，所述光纖為鎧裝高精度單模光纖。

19、優(yōu)選地，相鄰的所述垂向孔之間的間距大于所述光纖的最小空間分辨率。

20、優(yōu)選地，所述模擬管柱的外側(cè)為透明玻璃管。

21、一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬方法，采用上述的油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬系統(tǒng)，包括如下步驟：

22、s1：模擬系統(tǒng)準(zhǔn)備，包括連接模擬系統(tǒng)中的管線，向供液系統(tǒng)的儲(chǔ)油罐和儲(chǔ)水罐中分別加入油和水；

23、s2：分別設(shè)置與所述儲(chǔ)油罐和所述儲(chǔ)水罐連接的恒速恒壓泵的初始流量，確保模擬管柱和用于模擬分簇射孔的垂向孔段的油和水注入流量的持液率一致，通過分布式光纖聲波傳感單元記錄聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)及持液率；

24、s3：改變所述恒速恒壓泵的流量，確保模擬管柱和用于模擬分簇射孔的垂向孔段的油和水注入流量的持液率一致，通過分布式光纖聲波傳感單元記錄聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)及持液率；

25、s4：重復(fù)步驟s3，得到第一組持液率方案下，不同流量的聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

26、s5：更換持液率方案，重復(fù)步驟s1-s4，獲得多組持液率方案下不同流量的聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

27、s6：根據(jù)步驟s5得到的聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)，建立不同持液率情況下聲波能量與流量的關(guān)系模型。

28、優(yōu)選地，所述更換持液率方案包括，改變射孔簇的孔密、射孔相位和簇長(zhǎng)度。

29、本發(fā)明提供的一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬系統(tǒng)，包括分布式光纖聲波傳感單元、模擬管柱、供液?jiǎn)卧?、油水分離單元以及攝像單元，模擬管柱，包括管柱本體和設(shè)置于管柱本體內(nèi)的光纖，管柱本體內(nèi)設(shè)置流道，管柱本體的側(cè)壁設(shè)置多個(gè)連通管柱本體內(nèi)外且垂直于流道內(nèi)液體流向的垂向孔，垂向孔用于模擬分簇射孔方案，分簇射孔參數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整。光纖與激光發(fā)射器連接，供液?jiǎn)卧▋?chǔ)液罐、供液管線以及恒速恒壓泵，儲(chǔ)液罐通過供液管線和出液管線分別連接模擬管柱和油水分離單元，可實(shí)現(xiàn)工作液的循環(huán)使用，通過分布式光纖聲波傳感單元、模擬管柱、供液?jiǎn)卧?、油水分離單元以及攝像單元的配合，通過模擬不同油水兩相狀態(tài)下的das相應(yīng)情況及其規(guī)律，建立不同完井方式和持液率情況下的兩相流水平井聲波響應(yīng)與流量之間關(guān)系回歸模型，為解決油水兩相流水平井基于das監(jiān)測(cè)的產(chǎn)出剖面定量解釋難題提供新的技術(shù)思路和方法。

30、本發(fā)明提供的一種油水兩相水平井聲波響應(yīng)物理模擬方法，通過設(shè)置與儲(chǔ)油罐和儲(chǔ)水罐連接的恒速恒壓泵的初始流量，確保模擬管柱和用于模擬分簇射孔的垂向孔段的油和水注入流量的持液率一致，通過分布式光纖聲波傳感單元記錄聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)及持液率，而后通過改變所述恒速恒壓泵的流量，確保模擬管柱和用于模擬分簇射孔的垂向孔段的油和水注入流量的持液率一致，通過分布式光纖聲波傳感單元記錄聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)及持液率，得到第一組持液率方案下，不同流量的聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)，再通過更換持液率方案，獲得多組持液率方案下不同流量的聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)，采用得到的聲波信號(hào)響應(yīng)數(shù)據(jù)，建立不同持液率情況下聲波能量與流量的關(guān)系模型，可以準(zhǔn)確的得出das在油水兩相流的不同油水比和不同流型下的響應(yīng)規(guī)律，為現(xiàn)場(chǎng)的井下監(jiān)測(cè)提供參考依據(jù)。