分布式光纤传感技术作为生产测井工具比常规井下金属传感器具有更多的优势。国外自2011年开始就开展了分布式声波传感(DAS)产液剖面与常规PLT产液剖面解释结果的对比。较为著名的案例是壳牌与OptaSense公司于2013年对比了DAS与PLT的产液剖面解释结果,两者结果较为吻合(van der Horst et al., 2013)。
01—双相流产液剖面解释:选DAS还是DTS?
目前,北美双相流(油水、油气、气水)分布式光纤产剖解释以DAS为主,而国内产液剖面测井以分布式温度测井(DTS)为主,造成这种现象的原因在笔者看来主要有2方面:
- DAS是新兴的革命性的技术,国内缺少数据处理解释软件工具,国外DAS设备供应商虽然有其产液剖面解释软件,但目前均不对中国市场销售,而国内是可以采购到以PLATO为代表的DTS产液剖面解释软件;
- 绝大多数技术人员并不掌握DAS双相流产液剖面解释原理,导致对利用DAS解释双相流的可靠性和准确度存在质疑(其实在笔者看来,DAS的多解性要远远小于DTS)。
DAS或DTS单独应用,均可解释单相流和两相流,但不可以解释三相流;DAS和DTS联合应用,可解释单相流和两相流,比单独应用效果更好,同时可以解释三相流。
在笔者看来,DAS和DTS在产液剖面应用场景中,DTS测量时间要远远长于DAS测量时间,并且DTS产剖解释多解性要远高于DAS多解性。
PLATO软件及以往的DTS产液剖面方法利用温度剖面基于能量方程建立反演模型估算流动速率(Li, 2010; Wang2012; Yoshioka, 2007),这类方法:
- 可解释单相流和两相流
- 不可解释三相流
- 难以与DAS数据联合解释
- 仅能获得总流动速率,不能估算各相流体单独的流动速率
DTS双相流产剖解释最新的方法基于流体由储层流出至井筒经历的热膨胀,核心是根据DTS温度剖面估算焦耳-汤姆逊系数。
02—纯DAS双相流产液剖面解释原理
DAS双相流产液剖面解释是基于流体有关的声学(DAS)响应。具体步骤是:
- 对DAS数据进行f-k变换预处理,关键技术是沿深度轴截取一定时间段内的DAS数据做二维FFT变换;
- 根据f-k数据估计混合流体介质中的声波速度,关键技术是基于N幅f-k图像全自动提取出混合流体的上行和下行声波速度(如果不能实现全自动,在多个产层存在的情况下手动解释f-k图像中的上行和下行波声速工作量很大);
- 根据上行和下行声波速度,计算出混合流体在井筒内的流动速度V和在静止的混合流体中的声波速度SoS;
- 根据静止的混合流体中的声波速度SoS,计算双相流中各相流体的体积百分比。
步骤2最为关键,可以说只要能从DAS数据中提取出各产层深度处对应的混合流体上行和下行声波速度,就一定能做出来DAS双相流产液剖面。成功的关键也依赖于目标井产量的大小,笔者的经验是有些极低产井的DAS响应不明显,步骤2是无能为力的。
步骤3中SoS计算其实很简单,这里不上公式,直接用最通俗的话表达:
- 上行声波速度SoS_up = 静止混合流体声波速度SoS + 混合流体流动速度V
- 下行声波速度SoS_down = 静止混合流体声波速度SoS – 混合流体流动速度V
上面这两个公式相加除以2,就得到SoS,相减除以2,就得到V。
有了SoS就可以根据公式计算出相比例,公式很复杂,但笔者在此用最通俗的话解释,以油水两相产液剖面为例:
- 静止的纯油声波速度是550m/s
- 静止的纯水声波速度是1525m/s
- 油水混合在一起,声波速度 550<SoS_mixture<1525,即介于纯油和纯水之间
- 如果根据步骤3从DAS数据中计算获得的SoS = 1400m/s,这个速度值介于纯油和纯水之间,说明产液是油水混合,速度值更接近纯水,表明含水量很高,直观地理解含水率可能高达90%以上(公式会计算得更准确)
以上就是利用DAS解释双相流的全部原理,当你理解上述原理后,想做DAS双相流解释还缺少一个软件工具。
03—Optix软件DAS双相流产液剖面解释演示
光软光纤测井技术团队通过技术攻关,自主研发了OptixProduction双相流产液剖面解释模块,目前已经集成并发布基于DAS数据的双相流产液剖面功能。在发布软件操作培训视频之前,笔者先展示几张软件抓图方便读者理解上面所述《02纯DAS双相流产液剖面解释原理》。



