[发明专利]井筒中的流体测定

说明书

本发明涉及井筒测定技术，具体来说，涉及，但不限于，一种沿井筒的一段长度测定流动流体中的流体类型和混合物的系统和方法。

石油和天然气工业非常依赖井筒测定技术来提供井筒深处正在发生的实际情况的信息。在生产石油和天然气之前会进行许多调查，包括地震、岩石孔隙度、含水量和微震。但是，在井筒全长上进行宽泛测定以获得井下行为数据的方法却很少，尤其是在井筒进行生产时的方法。

自1940年代起，点压力和温度传感器便投入了常规应用；现在，通常还会用上生产测井工具。在石油和天然气工业中，非常常见的是，运行测定含水率和井筒电阻率的测井工具，以及在油井中运行光学分布式温度传感系统，以测定井筒全长上的温度曲线。

点式传感器仅提供传感器所在位置上所发生状况的提示。测井工具在井筒全长上进行测定，但却并非实时测定，且仅能周期运行。当井筒中有泵时，测井工具的运行也十分困难。分布式温度测定则受到限制，因为虽然解读温度曲线能获取井筒其他行为的信息，原始温度信息并不能马上用于所生产（或注入）流体类型的测定。

石油和天然气工业都面临着提高效率和增加产率的压力，而这些都要求增进对储油层和生产行为的理解，这就形成了对储油层行为进行更多二维和三维测定的需求。

使用传输线，根据传输线之间介电性能发生变化而测定流体之间的界面是已知的。这项技术可以用来测定静态、非流动的井筒中的流体水平，如美国雪佛龙公司（Chevron USA Inc）的专利WO2011/044023所述。WO2011/044023公开了一种系统，该系统中包括了脉冲发生器、探测器和处理器，所述脉冲发生器用于生成沿井筒朝流体表面传播的电磁能脉冲，所述探测器用于探测器自流体表面反射并沿井筒朝所述探测器传播的部分所述电磁能脉冲。所述处理器用于分析所测得的信号，以测定所述流体表面的水平。在一个实施例中，所述系统包括泵控制器，以根据流体表面水平控制设在井筒中的泵的运行。

该系统的一个缺点在于多余反射的存在数量，所述多余反射造成错误读数。这些反射发生在井筒中任一介质面上，且由于传输线优选为由套管和位于套管中充当中央导体的管道共同构成，因此，所有连接点，例如套管接箍，都将产生多余反射。

为了克服这一缺点，该系统提供了在已知深度产生反射的标记，以协助测定流体表面的真实反射。这可以采取同轴扼流圈或刮臂的形式，所述形式可局部降低所述标记在其覆盖的长度上的介电性能。不幸的是，所述标记无法工作。这是因为当所述脉冲到达所述标记时，以及所述脉冲由于该标记和流体之间的介电性质的变化而离开该标记时，会发生反射。每个反射会形成与该反射精确相反的响应，且在标记所在的短短长度上，所述响应将会彼此相互抵消。

为了克服多余反射的问题，该系统还提供了一项实施方式，采用了一对绕轴导体，所述导体可以作为排水系统的一部分进入井筒。该系统的一个缺点在于进入泵所在的深井而采用的长电缆长度。由于脉冲发生器位于地表，当脉冲传播至其预定测定的流体表面水平时，该脉冲将已经被分散且信号强度减弱。同样的效果也会发生在本质为反射响应的反射信号上，其信号强度将被减弱。如果在实践中，所述系统包括标记，或要求测定第二个流体的水平，则返回的响应在井筒地表处模糊不清。

在GB1017814.3中，描述了本发明申请者用参照电缆组件来除去井筒和装置的变化和影响，以及记录脉冲反射次数，从而改进对流体表面水平的测定。但是，由于脉冲穿过长电缆长度后的分散性质，该系统也在测定所需响应时遇到了困难。

这些缺点，将现有技术方法限制为仅测定静态井筒中的流体水平。在生产井中，流体处于流动中，不存在离散的水位，或在正在用泵抽吸的井中，泵吸入口的下方，流体从底层进入井筒处，主要存在的是连续而变化的流体和气体的混合物。因此，目前的技术不允许对移动而变化的流体混合物进行测定。

因此，本发明的目的之一，在于提供一种系统和方法，用于沿井筒长度测定流动混合流体中以二维形式（时间和深度）存在的流体类型和混合物

本发明的第一个方面，在于提供一种用于沿井筒中的一段取样长度测定移动流体的系统，包括：

电子模块，所述电子模块具有与绳索连接的第一端，且包括脉冲发生器，所述脉冲发生器可在井下操作以发生脉冲；

电缆，所述电缆从所述流体内的所述电子模块垂下，包括一对导体，所述导体的长度大致等同于所述取样长度；数据采集器，所述数据采集器对沿所述电缆注入脉冲的响应进行记录；以及

处理器，所述处理器根据所述响应对流体混合物进行测定。