[发明专利]在生产中的油气井内采集数据的方法与设备

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种设计成能用于在生产的油气井的数据采集方法和设备。

更为准确地说，本发明的方法和设备设计成能确保油气井中的各生产参数得以监控，并能够在发生事故时作出诊断。

                         背景技术

为了确保生产中的油气井的监测和诊断功能，必须采集一定数量的数据，主要是物理数据。数据基本上涉及流动在井中的多相流体(流量、各相的比例、温度、压力，等等)。这也可能涉及井本身的某些特征(椭圆度、井斜度，等等)。

对于操作者来说特别重要的数据是平均流量和出现在多相流体之中的每一相的比例。

为采集所述数据，并一如文件FR-A-2,732,068具体所述，一种传统的解决办法在于，首先，借助于一安放在井轴上的转子流量计进行井中流动流体速度的全面测定，以及其次，进行能使要被测量的井的某一区域中流体各相的比例得以确定的局部测定。速度测定和一些局部测定是在不同井深处进行的。一些局部测定是借助于一些局部传感器进行的，后者可以是电阻率传感器、光学传感器，等等。

文件FR-A-2,761,111提出一项对于该类型设备的改进，其中流体速度的全面测定和各相比例的确定基本上是在同一井深处从事的。这样一种设备比传统设备较为轻便并可避免由于各测定点之间的不重合而造成的某些误差或不精确性。

为确定在井中流动流体各相的流量，通过井的截面的流体流量可以根据由所述已有各种设备所取得的测量结果以以下方式计算出来，即在井的中心处测得的总体速度乘以从事所述测定的位置处的井的截面。由各局部传感器确定的所考查相的比例然后应用于所述总体流量。

同样已知，在一油井中流动流体各相的分布由于井是铅直的、倾斜的或水平的而有所改变。由于流体各相的密度不同，所述各相随着井斜的不断增大而逐步变得更加成层化。因而，在一包含水、油和气的一种三相流体的情况下，当井是水平的或大为倾斜时此三相趋向于彼此分出上下地流动的。

考虑到这种现象，并一如在文件GB-A-2,294,074和G-A-2,313,196之中具体所述，已经提出一些数据采集设备，其配有一定量的局部传感器，当钻具被送到一倾斜或水平井中的作业位置上时它们分布在井的铅直中面内。

这些文件中提出的局部传感器的配置能使倾斜或水平井中各相的成层化予以考虑，以便以比较可靠的方式确定各相的比例。不过，用以确定每一相流量的技术仍然不变并且是基于确定井中流体的总体流量。

文件GB-A-2,307,047提出了一种数据采集设备，旨在用于水平或大斜度井，井中液相与较大的气相一起流动。这种设备具有多种位于气相之中的传感器和一些位于(各)液相之中的传感器。此外，它可以分别地测定气和液相的速度。它还通过一电容系统从事一种井深(levelmeasurement)测定，以便确定气和液各相的比例。

此种设备只能用在与水平或大斜度井中。换句话说，它不能用在铅直或小斜度井中。此外，所采用的井深测定技术并不确定流体各相的真实比例。在气体与液体混杂的地方一般存在一个中间区域，从而导致所进行的井深测定极为不准。其次，经常存在两个液相-诸如水和油的这种情况未加以考虑。

                      发明内容

本发明的目的是提供一种数据采集方法和设备，其使得能够以比现有各种设备更为精确和更为可靠的方式确定油井中流动的流体各相的流量，特别是在油井为倾斜或水平的时候。

本发明基于以下观测，即在一倾斜或水平井中，流体任何一相的流量不等于流体整体(或平均)速度与井的截面以及在流动流体中所述相的比例的乘积，而是所考查的那一相的速度乘以截面和乘以所述相的比例的乘积。

因而，本发明提供一种在油气井中采集数据的方法，此方法的特征是，它在于确定井中流动的多相流体的局部速度和平行于井轴、彼此偏离的井的至少两个不同区域内每一个之中所述流体各相的局部比例这两方面。

进行测定的各区域优选地是全都位于包含井轴的同一平面内，或者在所述平面附近。

更为准确地说，所述各区域优选地是穿过井的整个宽度而分布的。

为了确保倾斜或水平井中测定的有效性，各测定区域所在的平面优选地是取向在一基本上铅直的方向上。

所述各区域之一因而优选地是位于井的一条顶部母线附近。