[发明专利]采用X射线确定流相分数的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采用X射线确定流相分数(fluid phasefraction)的装置和方法。更具体地，本发明涉及一种用于采用引导通过感兴趣样品的双峰辐射谱和检测所产生的辐射信号的辐射检测器来确定流相分数的系统。

背景技术

在石油工业中知道流相分数可提供重要的信息。分数确定对确定多相流速有用。多相流测量可以在永久监控、例如Schlumberger的相监视器工具和周期性测试、例如Schlumberger的相测试器方面为石油工业提供高性能的石油和天然气测试服务。

典型地，地层流体包括某组合形式的油、气和水。某些钻井作业包括将流体泵入相邻的井或者井眼中以帮助促使地下流体离开主井眼。相分数计将实时地有用于显示何时贯穿主井眼以及不需要的流体何时泄漏到感兴趣流体中。该信息在优化储蓄器的制造方面也是有用的。水液比非常重要，而持续的监控能够允许最佳地利用井资源。

另外，含水量高的流体将比其它组分之一高的流体货币价值低。通过在收集过程中及早确定该分数，可以迅速估计任何给定操作的价值。通过测试由未知源输送的流体，能够确定约定的流体分数是否是所提供的。

现有技术中的一种方法将所采用的分离器或者大罐用于物理存储某一数量的来自油井的流体并且通过基于重力的过程分离相。这需要分离器内的可能花费数小时获得的稳定条件。因为在测试过程中流动必须被停止，所以该稳定性可能是难以或者甚至不可能获得的并产生瓶颈。基于分离器的系统在存在相的某一混合时还导致错误。另外，粘性流体、例如重油使精确的分离和测试变得困难。

后来，某些所设想的系统尝试缓和这些问题并考虑采用辐射源和检测器进行实时相分数确定。这些分数计采用化学辐射源并且常常在未被注意的位置长时间被使用。这些位置通常不安全而且可能遇到波动的环境条件。这种不稳定性产生将非化学源用于辐射输入的需要。但是，采用化学源有一定的好处。特别地，化学源的输出辐射随着时间的退化是稳定的，从而允许它们提供高度可预测的辐射信号。电辐射发生器将缓和这些关心问题中的一些，但大多数电光子发生器(例如X射线发生器)常遭受例如电压或者射束电流波动的问题。

其它现有技术设想采用X射线发生器来产生辐射。在Stephenson等人的并被转让给与本主题申请共同转让的Schlumberger技术公司的美国专利5,689,540中示出了这种方法的一个实例。该专利的公开内容在此就好像被详细阐述一样通过参考被引入。此发明描述了一种用于发送通过流体样品的单辐射谱并检测衰减辐射以确定流体分数的系统。

尽管Stephenson等人的系统如在该专利中直接而固有地描述的那样具有许多优点，但是仍有改进的空间。首先，期望提供一种多相流体分数计，其能够被用于大量的位置中，包括被安装在远程位置处、实验室中和便携式设置中。第二，期望通知一种辐射谱，其包括高能级部分和低能级部分以允许确定感兴趣的三流相分数。第三，期望提供一种能够随着时间的过去而维持稳定的电压和射束电流的系统。变化的电压可改变X射线发生器的输出谱并使所产生的辐射信号有用性降低。

发明内容

由于上述背景技术以及在流体分数确定领域中已知的其它因素，申请人认识到对用于确定流体样品的相分数的装置和方法的需要。申请人认识到具有精细受控的加速电压和射束电流的X射线发生器可以与一个或多个辐射检测器一起被用于提供油、水和气的样品相分数的可靠测量。

一个实施例包括用于确定流体的油、水和气分数的方法和装置。在一个方面中，X射线发生器提供辐射输入，该辐射输入被过滤以产生具有不同高能和低能区的谱。过滤后的辐射被引入到两个通道中，一个通过被容纳在测量单元中的流体并被传递到第一辐射检测器，另一个直接被传递到第二辐射检测器。两个辐射检测器的测量值在分析时被使用以确定样品流体的相分数并且可能提供关于成分变化的洞察。另外，第二辐射检测器的输出被用于控制X射线发生器的加速电压和射束电流以便随着时间的过去而保证精确的信号。

附图说明

附图示出本发明的实施例并且是说明书的一部分。附图和下面的描述一起说明和解释本发明的原理。

图1是能够有利地使用本装置和方法的操作环境的示意图；

图2是由X射线发生器输出的辐射能谱的图示；

图3是本发明的一个实施例的示意性表示；

图4是包括基准检测器的本发明另一个实施例的示意性表示；

图5是包括基准检测器和基准通道的本发明另一个实施例的示意性表示；