[实用新型]用于测量井中流体过程变量的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及在井中进行测量。更具体地，本实用新型涉及对井中的井底位置的流体的过程变量的测量。 

背景技术

深井是用于从地层抽取流体的一种已知技术。钻井技术是一种先导技术，且许多技术已经被研制用于增加井的深度及其结构。 

在深井(例如油井)操作和钻探过程中，经常期望测量流体在井的“井底”位置处的过程变量。这种过程变量包括压力和温度。然而，深井的井底位置可能是尤其恶劣的环境。压力可以超过15000psi，温度可以达到375华氏度。而且，从地面到井的深井底位置的距离可以很大，例如在15000英尺以上。因此，难以将测量装备置于深的井底位置处，且任何这种装备必须具有足够稳固的设计以抵抗恶劣的环境条件。另外，任何在井底位置处进行的测量值必须之后被传回地面。 

井用于从地面下的深位置处抽取流体，例如原油。在钻井及其它操作的过程中，测量在“井底”位置处的流体的性质(“过程变量”)可能是有益的。过程变量包括压力和温度。然而，这些性质的测量可能是重大的工程挑战。可以将电子装备放置在井底位置处，但是其可能是昂贵的并且不可靠的。电子装置经常不能承受在许多井中所存在的高温和高压。封装应当被配置成为电子装置免于高压提供保护。高温使电池不可用或导致很短的电池寿命。用于动力和通信的来自地面的布线是昂贵的并且不可靠。 

实用新型内容

为了解决如以上阐述的测量井底位置处的流体的性质所导致的设备昂贵且具有危险性的问题，本实用新型提出了一种用于测量井中流体过 程变量的设备，该设备包括：可变谐振器，所述可变谐振器设置在井底位置处，具有响应于所述流体的过程变量而变化的谐振频率，并在所述谐振频率下响应地提供指示所述过程变量的谐振声信号；声学传感器，所述声学传感器设置成与所述可变谐振器间隔开，并被构造成接收从所述可变谐振器发送的谐振声信号；和测量电路，所述测量电路连接至所述声学传感器，并被构造成响应于接收到的所述谐振声信号提供与所述流体的过程变量相关的过程变量输出。 

该用于测量井中流体过程变量的设备还包括声源，所述声源在与所述可变谐振器间隔开的位置处连接到管，并且被构造成将声信号发送至所述井底。 

所述流体的过程变量包括压力。 

所述可变谐振器包括具有内部空间的细长元件。 

该用于测量井中流体过程变量的设备还包括隔离膜，所述隔离膜被构造成使所述细长元件的内部与所述流体隔离。 

所述流体的过程变量包括温度。 

所述可变谐振器包括形成为双金属材料的细长元件。 

所述可变谐振器包括悬臂梁。 

所述可变谐振器包括音叉。 

所述可变谐振器包括与所述流体隔离的谐振元件。 

所述谐振元件承载在与所述流体分离的真空空间中。 

所述真空空间建立在输送所述流体的管的壁中。 

所述可变谐振器响应于所述流体的流动而谐振。 

所述可变谐振器包括多个谐振元件，所述谐振元件中每一个被构造成在不同的频率范围中谐振。 

所述谐振元件被构造成测量所述流体不同的过程变量。 

所述流体包括井底流体。 

根据本实用新型，提供一种用于测量井中流体过程变量的设备。在一种构造中，将可变谐振器设置在井底位置处，所述可变谐振器具有基于井底流体的过程变量而变化的谐振频率。该谐振频率可以使用任何合 适的技术来进行测量。在一个示例中，在地面或远程位置处的声源将声能沿着井引导到井底位置。在另一个示例中，声能在井自身中生成，例如通过井中的流体流来生成。谐振声信号然后从可变谐振器传递至地面。谐振声信号具有与可变谐振器的谐振频率有关的频率分量。在地面位置处的声学传感器接收谐振声信号。测量电路配置成测量谐振声信号，例如谐振声信号的频率或振幅，并提供与井底流体的过程变量相关的输出。该构造允许在钻井过程中和井的操作过程中对井底流体性质进行实时测量。 

附图说明

图1是井的剖视图的简化视图； 

图2是示出同步共振的视图； 

图3是示出根据本实用新型的一个实施例的用于测量井中井底位置处的流体参数的设备的框图； 

图4是可变谐振器的一个示例性实施例的剖视图； 

图5是建于管壁中的可变谐振器的另一示例的图；和 

图6是音叉的视图。 

具体实施方式