Application of Algorithms for Filtering and Processing the Initial Signal in the Technology of Distributed Acoustic Sensing

In recent years, fiber optic technologies have been increasingly used in the oil and gas industry, the advantage of which is the ability to continuously monitor events in real time along the entire length of the well. Analysis of modern production experience shows that abroad in the oil and gas industry the direction of using fiber-optic distributed acoustic sensor systems (DAS technology) is actively developing. The domestic complex "Gorizont" allows, unlike most foreign analogues, to synchronize DAS field studies with the fiber-optic well temperature logging (Distributed Temperature Sensing - DTS) method, which is widely used in industrial geophysics. The main problem with the introduction of the DAS method into production is its insufficiently high sensitivity, i.e. a low ratio of the useful signal to interference waves. Research aimed at testing software algorithms to improve the signal-to-noise ratio (SNR) is presented. When developing a signal filtering algorithm for the hardware complex "Gorizont", a program was developed that sequentially displays signals in the form of wave patterns, performs frequency filtering and constructs a signal spectrum. Then the extended time series is decomposed to obtain the components of symplectic geometry (SGMD method), the useful signal is separated from the noise based on the calculation of the Pearson correlation coefficient. The developed algorithm shows high efficiency in isolating long-term periodic oscillations at SNR > 1. The tested method is applied to DAS production data from an oil production well, where distributed temperature monitoring (DTS) is recorded in parallel. It is found that the DTS and DAS methods synchronously record the pump operation in the well. At the same time, a number of anomalies observed by the DAS and DTS methods do not coincide, which shows the potential of combining the results of fiber-optic methods.

Применение алгоритмов фильтрации и обработки исходного сигнала в технологии распределенного оптоволоконного акустического мониторинга

В последние годы в нефтегазовой отрасли все активнее начинают применяться оптоволоконные технологии, преимуществом которых является возможность непрерывно по всей длине скважины осуществлять мониторинг событий в реальном времени. Анализ современного производственного опыта показывает, что за рубежом в нефтегазовой отрасли активно развивается направление применения волоконно-оптических систем распределенных акустических датчиков (технология DAS). Отечественный комплекс «Горизонт» позволяет, в отличие от большинства иностранных аналогов, синхронизировать промысловые исследования DAS с методом оптоволоконной термометрией скважин (DTS), который имеет широкое применение в промысловой геофизике. Основной проблемой внедрения метода DAS в производство является его недостаточно высокая чувствительность, т.е. низкое отношение полезного сигнала к волнам помехам. Представлены исследования, направленные на тестирование программных алгоритмов для улучшения соотношения «сигнал/шум» (SNR). При разработке алгоритма фильтрации сигнала применительно к аппаратному комплексу «Горизонт» разработана программа, которая последовательно отображает сигналы в виде волновых картин, проводит частотную фильтрацию и построение спектра сигнала. Затем расширенный временной ряд разлагается для получения компонентов симплектической геометрии (метод SGMD), отделение полезного сигнала от шума производится на основе расчета коэффициента корреляции Пирсона. Разработанный алгоритм показывает высокую эффективность выделения длительных периодических колебаний при SNR > 1. Тестируемый метод применен к промысловым данным DAS с нефтяной добывающей скважины, на которой параллельно проведена запись распределенного температурного мониторинга (DTS). Установлено, что по методам DTS и DAS синхронно фиксируется работа насоса в скважине. Вместе с тем ряд аномалий, наблюдаемых методами DAS и DTS, не совпадают, что показывает перспективность комплексирования результатов оптоволоконных методов.