基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法及系统与流程

1.本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法及系统。


背景技术：

2.光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。
3.井下光纤传感系统可以用于井下进行压力、温度、噪声、振动、声波、地震波、流量、组分分析、电场和磁场的测量。该系统以全铠装光缆结构为基础，传感器和连接及数据传输缆都用光纤制成。目前有多种井下铠装光缆的布设方法，比如安放在井下控制管线内、投放到连续油管内、直接集成到复合材料制成的连续油管管壁中、捆绑固定在连续油管外侧、投放在套管内和捆绑在套管外侧并用固井水泥进行永久性固定等布设方法。
4.光纤中的散射过程主要有三种，分别是布里渊散射、拉曼散射与瑞利散射。布里渊散射属于拉曼效应，即光在介质中受到各种元激发的非弹性散射，其频率变化表征了元激发的能量。与拉曼散射不同的是，在布里渊散射中是研究能量较小的元激发，如声学声子和磁振子等。
5.布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时互相作用而产生的散射。布里渊散射是一种非弹性散射(光的散射频率不等于入射频率)，经过散射后会发生频移，称为布里渊频移，散射可以分为自发布里渊散射和受激布里渊散射，而受激布里渊散射往往建立在自发布里渊散射的基础上。
6.前向受激布里渊散射(f-sbs)是光纤中重要的三阶非线性效应，是进行外界物质识别和分析研究光纤物理特性的有力手段，随着f-sbs传感器的逐渐实用化，对于f-sbs的高精度、高空间分辨力分布式测量的需求愈发显著，这将是未来光纤中前向受激布里渊散射的主要研究方向。前向受激布里渊散射的产生由于增益系数低,需要较高的脉冲功率(w级)进行激发,由于读取脉冲光与散射光同向传输特性,高功率脉冲将诱发前向受激布里渊散射传感系统中各种非线性效应.借鉴前人激活-读取分离技术,可有效避免激活脉冲非线性效应的影响,然而读取脉冲非线性效应对传感性能仍存在直接影响。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法及系统，通过将铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧、油气生产管柱外侧和/或布放在油气生产管柱内，构建了一个可以实时原位快速测量分析的井下传感单元，把井口地面的布里渊调制解调仪器与井下铠装光缆在井口附近相连接，组成了一个基于前向布里渊散射的地下流体组分实时原位测量及监测系统，能够在套管外地层中、套管和油气生产管柱之间
的环空、油气生产管柱内实时原位快速测量分析三相流体(油、气、水)的组分和其比例或其在储层中的饱和度，同时也能在油气井的生产过程中实时监测每个产层或每个油气生产井段的三相流体(油、气、水)的动态变化情况，分析地下地层中的三相流体(油、气、水)的组分和其比例或其在储层中的饱和度。
8.为实现上述目的，本发明的具体技术方案为：
9.本技术一方面，基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，包括以下步骤：
10.s1、获取布里渊调制解调仪器用双频读取脉冲方法读取的声波场，所述声波场为在铠装光缆内的特种光纤内注入多频强调制激光后，特种光纤的横截面内预激发出的稳态的横向声波场；
11.s2、通过连续探测光读取声波场中的脉冲能量分布，并记录特种光纤沿长度累计的能量转移过程，获得特种光纤沿线的分布式f-sbs增益谱；
12.s3、获取布里渊调制解调仪器实时测量特种光纤沿线的共振谱宽信号，共振谱宽信号反映横向声波场的波阻抗，用于识别横向声波场影响范围内不同的物质；
13.s4、对所述共振谱宽信号进行井下各类噪声的压制处理，得到井下三相流体的共振谱宽数据，对三相流体的共振谱宽数据进行反演，识别出特种光纤周围流体的组分及类型；
14.s5、根据特种光纤沿线的分布式f-sbs增益谱，对特种光纤周围的各流体组分进行识别，得到特种光纤周围三相流体各流体的体积占比。
15.进一步地，步骤s4中，识别出特种光纤周围的流体的组分及类型的过程为：
16.对井下三相流体的共振谱宽数据进行反演，得到多个井下实测的各流体对应的共振谱宽数据，其中，三相流体包括液体和气体，液体包括水和油，共振谱宽数据包括共振谱强度以及对应的共振谱宽度；
17.根据在实验室测量和标定的各流体分别对应的标准共振谱宽数据，将多个井下实测的共振谱宽数据与标准共振谱宽数据进行比较，分别识别出每个共振谱宽数据对应的流体组分；
18.对所有共振谱宽数据按流体组分进行聚类分析，比较每种流体组分中的各个共振谱宽数据的共振谱强度以及对应的共振谱宽度，识别出每个共振谱宽数据对应的流体类型。
19.进一步地，识别出流体组分的过程为：
20.将多个共振谱宽数据两两分组比较，
21.在两个共振谱宽数据中，若共振谱强度较大且对应的谱宽度较小且符合气体对应的标准共振谱宽数据，则判断该共振谱宽数据对应流体的组分为气体；
22.若共振谱强度较小且对应的谱宽度较大且符合液体对应的标准共振谱宽数据，则判断该共振谱宽数据对应流体的组分为液体。
23.进一步地，识别出共振谱宽数据对应的流体类型的过程为：
24.比较液体组分对应的所有共振谱宽数据，将所有共振谱宽数据两两分组比较，其中，若共振谱强度较大且对应的谱宽度较窄，则判断该共振谱宽数据对应的流体类型为油；若共振谱强度较小且对应的谱宽度较宽，则判断该共振谱宽数据对应的流体类型为水。
25.第二方面，本技术提供基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，应用第一
方面所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，包括：
26.油气资源钻孔和放置于井口周围的布里渊调制解调仪器，其中，油气资源钻孔内布设有铠装光缆，所述铠装光缆包括用于地下流体组分测量的特种光纤，布里渊调制解调仪器与所述特种光纤相连接。
27.进一步地，所述特种光纤外铠装有高强度耐高温透明复合材料加工出来的连续细管，且所述复合材料的声波阻抗与特种光纤的声波阻抗相匹配。
28.进一步地，所述油气资源钻孔内布放有套管，所述套管外侧固定有用于测量油气资源钻孔内套管周围地层中的三相流体的组分和长期实时监测周围地层中的三相流体组分及其比例随时间的变化的铠装光缆。
29.进一步地，所述油气资源钻孔内布放有套管，所述套管内安装有油气生产管柱，所述油气生产管柱外侧捆绑固定有用于测量套管和油气生产管柱之间的环空中的三相流体组分和长期实时监测环空中的三相流体组分及其比例随时间的变化的铠装光缆。
30.进一步地，所述油气资源钻孔内布放有套管，所述套管内安装有油气生产管柱，所述油气生产管柱内布设有用于测量油气生产管柱内的三相流体的组分和长期实时监测油气生产管柱内的三相流体组分及其比例随时间的变化的铠装光缆，特种光纤位于井底的尾端连接有配重金属棒。
31.本发明具有的有益效果：
32.本发明提供的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统及其测量方法，由于前向散射可以产生径向传播的声波，其频率在不同的介质里面不相同，即频移现象，可以用来识别不同的介质或流体。为了能在套管外地层中、套管和油气生产管柱之间的环空、油气生产管柱内实时原位快速测量分析三相流体(油、气、水)的组分和其比例或其在储层中的饱和度，同时也为了能在油气井的生产过程中实时监测每个产层或每个油气生产井段的三相流体(油、气、水)的动态变化情况。通过把铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧、油气生产管柱外侧和/或布放在油气生产管柱内，构建了一个可以实时原位快速测量分析地下地层中的三相流体(油、气、水)的组分和其比例或其在储层中的饱和度，以及对油气生产井的三相流体进行长期动态监测的井下传感单元。把井口地面的布里渊调制解调仪器与井下铠装光缆在井口附近相连接，就组成了一个基于前向布里渊散射的地下流体组分实时原位测量及监测系统，实现了低成本、高精度、高可靠性的地下储层内或油气生产管柱内外流体组分测量方法及其分布动态变化监测的方法和技术。为油气藏开发生产过程的精准评价、优化调整开发方案、科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。
附图说明
33.图1是本发明基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统井下布设铠装光缆示意图。
34.图2是本发明井下铠装光缆的结构示意图。
35.图3是本发明一种实施方式中套管外布设铠装光缆示意图。
36.图4是本发明一种实施方式中油气生产管柱外布设铠装光缆示意图。
37.图5是本发明一种实施方式中油气生产管柱内布放铠装光缆示意图。
38.图6是本发明的气体和液体的横向声波强度和频谱或频带宽度的特征示意图。
39.图7是本发明的前向受激布里渊散射于水、油、气中的增益谱强度和谱宽的特征示意图。
40.附图标记：
41.1-油气资源钻孔，2-套管，3-油气生产管柱，4-铠装光缆，5-特种光纤，6-配重金属棒，7-布里渊调制解调仪器，8-连续细管。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
44.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
45.另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。
46.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
47.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
48.在介绍本技术的技术方案之前，先对需要涉及的概念进行说明：
49.光纤中的散射过程主要有三种，分别是布里渊散射、拉曼散射与瑞利散射。其中布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时互相作用而产生的散射。布里渊散射是一种非弹性散射(光的散射频率不等于入射频率)，经过散射后会发生频移，称为布里渊频移，散射可以分为自发布里渊散射和受激布里渊散射，而受激布里渊散射往往建立在自发布里渊散射的基础上。
50.一束频率为w的泵浦光通过光纤由于电致伸缩效应，产生弹性声波。弹性声波会使光纤折射率在时间和空间上发生周期性改变，可看做是一个动态光纤光栅。泵浦光受声子对光栅调制，产生ws的相干声波，同时产生频率为wp的散射光波又称为stokes光。受激布里渊散射的过程实质可描述为，一个泵浦光子的湮灭，同时产生了一个散射光子和一个声学声子，该过程相互作用的量子间同时满足能量和动量守恒定律。
51.在光纤中传播的光波，其大部分是前向传播的，但由于光纤的非结晶材料在微观空间存在不均匀结构，有一小部分光会发生散射。光纤中的散射过程主要有三种：瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射，它们的散射机理各不相同。其中，布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程，在不同的条件下，布里渊散射又分别以自发散射和受激散射两种形式表现出来。
52.入射的声子能够转化为一个具有更低能量的散射声子，通常是背向传播，还有另一个声子。光场与声波通过电致伸缩发生相互耦合。即使在很低的光功率情况下，光纤材料分子的布朗运动将产生声学噪声，当这种声学噪声在光纤中传播时，其压力差将引起光纤材料折射率的变化，从而对传输光产生自发散射作用，同时声波在材料中的传播将使压力差及折射率变化呈现周期性，导致散射光频率相对于传输光有一个多普勒频移，这种散射称为自发布里渊散射。自发布里渊散射可用量子物理学解释如下：一个泵浦光子转换成一个新的频率较低的斯托克斯光子并同时产生一个新的声子；同样地，一个泵浦光子吸收一个声子的能量转换成一个新的频率较高的反斯托克斯光子。因此在自发布里渊散射光谱中，同时存在能量相当的斯托克斯和反斯托克斯两条谱线，其相对于入射光的频移大小与光纤材料声子的特性有直接关系。
53.由于构成光纤的硅材料是一种电致伸缩材料，当大功率的泵浦光在光纤中传播时，其折射率会增加，产生电致伸缩效应，导致大部分传输光被转化为反向传输的散射光，产生受激布里渊散射。具体过程是：当泵浦光在光纤中传播时，其自发布里渊散射光沿泵浦光相反的方向传播，当泵浦光的强度增大时，自发布里渊散射的强度增加，当增大到一定程度时，反向传输的斯托克斯光和泵浦光将发生干涉作用，产生较强的干涉条纹，使光纤局部折射率大大增加。这样由于电致伸缩效应，就会产生一个声波，声波的产生激发出更多的布里渊散射光，激发出来的散射光又加强声波，如此相互作用，产生很强的散射，这就是受激布里渊散射(sbs)。相对于光波而言，声波的能量可忽略，因此在不考虑声波的情况下，这种sbs过程可以概括为频率较高的泵浦光的能量向频率低的斯托克斯光转移的过程。这样受激布里渊散射可以看成仅仅是在有泵浦光存在的情况下在电致伸缩材料中传播的斯托克斯光经历了一个光增益的过程。在受激布里渊散射中，虽然理论上反斯托克斯和斯托克斯光都存在，一般情况下只表现为斯托克斯光。
54.反射光的频率略小于入射光的频率，频率差νb等于辐射声子的频率。该频率差称为布里渊频移，由相位匹配条件决定。只存在背向布里渊散射时，布里渊频移可以通过折射率n，声学速度υa，以及真空波长λ计算得到：νβ＝2nυa/λ(计算光纤中的布里渊散射，需要采用有效折射率)，光纤中主要存在背向的布里渊散射。但是，由于声学波导效应也会产生很弱的前向布里渊散射。布里渊频率与介质材料组分有关，并且在一定程度上依赖于介质的温度和压力。这种相关性在光纤传感器中会用到。受激布里渊散射另一个很重要的应用是光学相位共轭。例如，在高功率调q激光器中的相位共轭反射镜能够使激光晶体中前向和后向产生的热畸变相互抵消。
55.一般而言，前向散射产生径向传播的声波，其频率在不同的介质里面不相同，即频移现象，可以用来识别不同的介质或流体。而后向布里渊散射不产生径向传播的声波，因此在对低下流体组分进行测量时，可以直接利用前向布里渊散射的频移现象直接测量识别地下的油、水、气三相流体。
56.实施例1
57.本实施1提供基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，如图1所示，包括油气资源钻孔1，铠装光缆4内有特种光纤5，所述的特种光纤5为耐高温抗氢损地下流体组分测量光纤，还包括放置于井口附近的布里渊调制解调仪器7；布里渊调制解调仪器7与铠装光缆4内的特种光纤5相连接。
58.如图2所示，基于前向布里渊散射的井下铠装光缆4的结构示意图所示，所述的特种光纤5外有高强度耐高温透明复合材料加工出来的连续细管8对其进行铠装，复合材料的声波阻抗与特种光纤5的声波阻抗相一致或十分接近，连续细管8的外径可达数毫米。
59.在一种具体实施方式中，如图1所示，油气资源钻孔1内布放有套管2，套管2内安装有油气生产管柱3，在套管2外侧、油气生产管柱3外侧固定、油气生产管柱3内均布放有铠装光缆4。
60.在一种具体实施方式中，如图3所示，可以仅在套管2外侧永久固定的铠装光缆4，用于测量油气资源钻孔1内套管2周围地层中的三相流体的组分和长期实时监测周围地层中的三相流体组分及其比例随时间的变化。
61.或者在一种具体实施方式中，如图4所示，可以仅在油气生产管柱3外侧捆绑固定的铠装光缆4，用于测量套管2和油气生产管柱3之间的环空内的三相流体组分和长期实时监测环空中的三相流体组分及其比例随时间的变化。
62.在一种具体实施方式中，如图5所示，可以仅在所述油气生产管柱3内布设的铠装光缆4通过其尾端连接的细长配重金属棒6下放到井底，用于测量油气生产管柱3内的三相流体的组分和长期实时监测油气生产管柱3内的三相流体组分及其比例随时间的变化。
63.实施例2
64.为了实现上述实施例中基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统对于三相流体组分的测量，本实施例提供一种基于前向布里渊散射的地下流体组分测量施工过程及测量方法，包括以下步骤：
65.1、前期施工安装过程：
66.(a)在油气资源钻孔1完钻后，把铠装光缆4捆绑固定在套管2外侧，随后同步缓慢的下入完钻的井孔里；
67.或者完井固井结束后的套管2井内安装油气生产管柱3时，把铠装光缆4捆绑固定在油气生产管柱3外侧，随后同步缓慢的下入到套管2井内；
68.或者在铠装光缆4尾端连接细长配重金属棒6，将其缓慢下放到油气生产管柱3内的井底；
69.(b)将永久固定在套管2外侧的铠装光缆4和/或捆绑固定在油气生产管柱3外侧的铠装光缆4和/或用细长配重金属棒6拉到井底的铠装光缆4的首端特种光纤5与放置于井口附近的布里渊调制解调仪器7相连接；
70.(c)启动布里渊调制解调仪器7，向铠装光缆43内的流体组分测量特种光纤5内注入多频强调制激光，在特种光纤5的横截面内预激发横向声波场至稳态；
71.2、测量识别过程：
72.(d)布里渊调制解调仪器7随后用双频读取脉冲读取声波场，通过连续探测光测量读取脉冲能量分布，记录并分析沿特种光纤5长度累计的能量转移过程，获得特种光纤5沿线的分布式f-sbs增益谱；
73.(e)布里渊调制解调仪器7实时测量特种光纤5沿线的共振谱宽信号，共振谱宽信号反映横向声波场的波阻抗，用于识别横向声波场影响范围内不同的物质；如图6所示，横向声波的强度和频谱或频带宽度在气体和和流体中是有很大差别的，气体中的横向声波的强度远远大于其在液体中的强度，但是气体中横向声波的频谱或频带宽度远远低于其在液
体中的频谱或频带宽度；
74.(f)对布里渊调制解调仪器7测量到的局部特种光纤5上的共振谱宽数据进行井下各类噪声的压制处理：前向受激布里渊散射于水、油、气中的增益谱强度和谱宽在气体和液体中的差异很大。气体的共振谱强度最大但是其谱宽度最窄，液体比如水或油的共振谱强度很小但是其谱宽度就比气体的共振谱的宽度大很多(如图7所示)，因此我们可以根据三相流体的共振谱强度和谱宽数据反演特种光纤5周围的三相流体的组分，识别流体类型(油、气或水)；
75.具体地，得到特种光纤5周围的三相流体的组分及类型的过程为：
76.sa、对井下三相流体的共振谱宽数据进行反演，得到多个井下实测的共振谱宽数据对应的三相流体，其中，三相流体包括液体和气体，液体包括水和油，共振谱宽数据包括共振谱强度以及对应的谱宽度；
77.sb、根据在实验室测量和标定的各流体分别对应的标准共振谱宽数据，将多个井下实测的共振谱宽数据与标准共振谱宽数据进行比较，分别识别出每个共振谱宽数据对应的流体组分；
78.将多个共振谱宽数据两两分组比较，
79.在两个共振谱宽数据中，若共振谱强度较大且对应的谱宽度较小且符合气体对应的标准共振谱宽数据，则判断该共振谱宽数据对应流体的组分为气体；
80.若共振谱强度较小且对应的谱宽度较大且符合液体对应的标准共振谱宽数据，则判断该共振谱宽数据对应流体的组分为液体。
81.sc、对所有共振谱宽数据按流体组分进行聚类分析，比较每种流体组分中的各个共振谱宽数据的共振谱强度以及对应的共振谱宽度，识别出每个共振谱宽数据对应的流体类型。
82.比较液体组分对应的所有共振谱宽数据，将所有共振谱宽数据两两分组比较，其中，若共振谱强度较大且对应的谱宽度较窄，则判断该共振谱宽数据对应的流体类型为油；若共振谱强度较小且对应的谱宽度较宽，则判断该共振谱宽数据对应的流体类型为水。
83.(g)根据前向受激布里渊散射于水、油、气中的f-sbs增益谱宽，对步骤(f)反演出来的三相流体的组分数据进行进一步处理，求取特种光纤5周围三相流体的体积占比或比例；
84.(h)用布放在油气生产管柱3内的铠装光缆4和井口附近的布里渊调制解调仪器7测量并识别油气生产管柱3里面的三相流体(油、气、水)类型，并在油气生产井的生产过程中进行长期实时的监测，可以了解油气生产管柱3内三相流体的变化，及时发现油气产层内三相流体的比例变化，并据此优化调整生产制度，大幅度降低油气生产井的产水率；
85.(i)用捆绑固定在油气生产管柱3外侧的铠装光缆4和井口附近的布里渊调制解调仪器7测量并识别套管2和油气生产管柱3之间的环空里面的三相流体(油、气、水)组分和类型以及长期实时监测环空中的三相流体组分及其比例随时间的变化，并据此及时发现油气生产管柱3的破损和漏失情况；
86.(j)用套管2外侧永久固定的铠装光缆4和井口附近的布里渊调制解调仪器7测量并识别井筒周围地层里面的三相流体(油、气、水)类型，在油气生产井的生产过程中进行长期实时的监测，可以了解井筒周围地层中三相流体的变化，进而了解地下油气资源在生产
过程中的动用情况；
87.(k)根据步骤(j)获得的地下油气资源的动用情况，可以识别油气生产井周围的残余油气或剩余油气资源的分布，针对残余油气或剩余油气资源部署调整井、加密井、分支井，调优化开发方案，调整油气生产制度，大幅度增加油气生产井的产量，提高油气田的最终采收率。
88.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取布里渊调制解调仪器用双频读取脉冲方法读取的声波场，所述声波场为在铠装光缆内的特种光纤内注入多频强调制激光后，特种光纤的横截面内预激发出的稳态的横向声波场；s2、通过连续探测光读取声波场中的脉冲能量分布，并记录特种光纤沿长度累计的能量转移过程，获得特种光纤沿线的分布式f-sbs增益谱；s3、获取布里渊调制解调仪器实时测量特种光纤沿线的共振谱宽信号，共振谱宽信号反映横向声波场的波阻抗，用于识别横向声波场影响范围内不同的物质；s4、对所述共振谱宽信号进行井下各类噪声的压制处理，得到井下三相流体的共振谱宽数据，对三相流体的共振谱宽数据进行反演，识别出特种光纤周围流体的组分及类型；s5、根据特种光纤沿线的分布式f-sbs增益谱，对特种光纤周围的各流体组分进行识别，得到特种光纤周围三相流体各流体的体积占比。2.根据权利要求1所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，其特征在于，步骤s4中，识别出特种光纤周围的流体的组分及类型的过程为：对井下三相流体的共振谱宽数据进行反演，，得到多个井下实测的各流体对应的共振谱宽数据，其中，三相流体包括液体和气体，液体包括水和油，共振谱宽数据包括共振谱强度以及对应的共振谱宽度；根据在实验室测量和标定的各流体分别对应的标准共振谱宽数据，将多个井下实测的共振谱宽数据与标准共振谱宽数据进行比较，分别识别出每个共振谱宽数据对应的流体组分；对所有共振谱宽数据按流体组分进行聚类分析，比较每种流体组分中的各个共振谱宽数据的共振谱强度以及对应的共振谱宽度，识别出每个共振谱宽数据对应的流体类型。3.根据权利要求2所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，其特征在于，识别出流体组分的过程为：将多个共振谱宽数据两两分组比较，在两个共振谱宽数据中，若共振谱强度较大且对应的谱宽度较小且符合气体对应的标准共振谱宽数据，则判断该共振谱宽数据对应流体的组分为气体；若共振谱强度较小且对应的谱宽度较大且符合液体对应的标准共振谱宽数据，则判断该共振谱宽数据对应流体的组分为液体。4.根据权利要求2所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，其特征在于，识别出共振谱宽数据对应的流体类型的过程为：比较液体组分对应的所有共振谱宽数据，将所有共振谱宽数据两两分组比较，其中，若共振谱强度较大且对应的谱宽度较窄，则判断该共振谱宽数据对应的流体类型为油；若共振谱强度较小且对应的谱宽度较宽，则判断该共振谱宽数据对应的流体类型为水。5.基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，其特征在于，应用如权利要求1-4任一所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法，包括：油气资源钻孔(1)和放置于井口周围的布里渊调制解调仪器(7)，其中，油气资源钻孔(1)内布设有铠装光缆(4)，所述铠装光缆(4)包括用于地下流体组分测量的特种光纤(5)，布里渊调制解调仪器(7)与所述特种光纤(5)相连接。
6.根据权利要求5所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，其特征在于，所述特种光纤(5)外铠装有高强度耐高温透明复合材料加工出来的连续细管(8)，且所述复合材料的声波阻抗与特种光纤(5)的声波阻抗相匹配。7.根据权利要求5所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，其特征在于，所述油气资源钻孔(1)内布放有套管(2)，所述套管(2)外侧固定有用于测量套管(2)周围地层中的三相流体的组分和长期实时监测周围地层中的三相流体组分及其比例随时间的变化的铠装光缆(4)。8.根据权利要求5所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，其特征在于，所述油气资源钻孔(1)内布放有套管(2)，所述套管(2)内安装有油气生产管柱(3)，所述油气生产管柱(3)外侧捆绑固定有用于测量套管(2)和油气生产管柱(3)之间的环空中的三相流体组分和长期实时监测环空中的三相流体组分及其比例随时间的变化的铠装光缆(4)。9.根据权利要求5所述的基于前向布里渊散射的地下流体组分测量系统，其特征在于，所述油气资源钻孔(1)内布放有套管(2)，所述套管(2)内安装有油气生产管柱(3)，所述油气生产管柱(3)内布设有用于测量油气生产管柱(3)内的三相流体的组分和长期实时监测油气生产管柱(3)内的三相流体组分及其比例随时间的变化的铠装光缆(4)，铠装光缆(4)位于井底的尾端连接有可将铠装光缆(4)带入井底的配重金属棒(6)。

技术总结
本发明公开基于前向布里渊散射的地下流体组分测量方法及系统，包括油气资源钻孔和放置于井口周围的布里渊调制解调仪器，油气资源钻孔内布设有铠装光缆，铠装光缆包括用于地下流体组分测量的特种光纤，布里渊调制解调仪器与特种光纤连接。通过将铠装光缆捆绑在套管外侧、油气生产管柱外侧和/或布放在油气生产管柱内，构建了一个可以实时原位快速测量分析的井下传感单元，把井口地面的布里渊调制解调仪器与井下铠装光缆在井口附近相连接，组成了基于前向布里渊散射的地下流体组分实时原位测量及监测系统，能够实时原位快速测量分析套管外地层中、套管和油气生产管柱之间的环空、油气生产管柱内的三相流体组分和其比例或其在储层中的饱和度。储层中的饱和度。储层中的饱和度。


技术研发人员：余刚 张少华 董永康 苟量 王熙明 夏淑君 安树杰 蔡志东 吴俊军 陈沅忠
受保护的技术使用者：中油奥博（成都）科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/10/15