專利名稱：測井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在井下包含外壁且具有縱向延伸的套管中的用于確定環(huán)繞其周圍的流體特性的測井儀。該測井儀具有基本上縱向的圓柱形，其具有縱軸和當(dāng)在剖面中看時的外圍。
背景技術(shù)：
為了優(yōu)化生產(chǎn)，在石油工業(yè)中進(jìn)行了許多嘗試來確定在井下套管中流動的流體的特性，例如體積流率，在井流體中的烴油、水和/或天然氣含量等。最常見的做法是將樣本提取到地面(surface)上。然而，能夠確定流體特性的測井儀也獲得了發(fā)展。EP0372598中示出了測井儀的一個示例，其中為了能夠確定油中的氣體成分(fraction)從而能夠更精確地確定體積流量，兩個具有八個電極的電極集合圍繞測井儀的圓周分布。為了計算體積流量，計算第一和第二電極集合進(jìn)行的基本相等的電容測量之間的時間間隔。在電極之間設(shè)置防護(hù)板(guard)形式的其他電極。防護(hù)板被接地以保證在八個部分中的任一個電場僅徑向地從電極到套管外壁分布。這些防護(hù)板確保測量獨(dú)立于氣相如何在液相中分布，即以小氣泡的形式，一個大氣泡，在套管的頂部等。因此，僅測量相對于液體成分的氣體成分，因而電容測量提供了在一個部分中的電容率平均值。此后，在八個電容測量中測量到的氣體成分被用來確定第一和第二電極集合進(jìn)行的基本相等電容測量之間的時間間隔以估計體積流量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于全部或部分克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺點(diǎn)，并提供一種改進(jìn)的測井儀，其能夠確定是否發(fā)生泄漏或是否水從套管中的穿孔中流過，和假如這樣的話，從哪里流過，以便密封泄露或穿孔。本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于提供一種這樣的測井儀，其能夠進(jìn)行足夠的電容測量以生成比現(xiàn)有技術(shù)的解決方案更高分辨率的流體中的油、氣和/或水的分布圖像，以便比現(xiàn)有技術(shù)的測井儀更加精確得多地確定觀測結(jié)果例如泄漏的位置。因此，本發(fā)明的目的也在于提供一種這樣的測井儀，其能夠比現(xiàn)有的系統(tǒng)更精確地確定流體中的油、氣和/或水相的分布，例如在大小和位置方面的分布。從下述描述中將變得顯而易見的上述目的，以及眾多的其他目的，優(yōu)點(diǎn)和特征，由根據(jù)本發(fā)明的解決方案通過一種測井儀完成，該測井儀設(shè)置在井下包含外壁且具有縱向延伸的套管中，用于確定環(huán)繞其周圍的流體特性，該測井儀基本上具有縱向圓柱形，其具有縱軸和當(dāng)在剖面中看時的外圍，其中該測井儀包括多個在測井儀外圍圍繞縱軸在空間上分隔設(shè)置的電極，從而使流體在電極和套管外壁之間流過，以及用于測量在所有可能組合中的兩個電極之間的電容從而對于η個電極給出η(n-l)/2個電容測量的測量裝置，
其中測井儀在電極之間具有使用非導(dǎo)電裝置基本上充滿的空間。當(dāng)測量所有可能組合中的兩個電極之間的電容時，足夠的數(shù)據(jù)被搜集以產(chǎn)生流體的剖面圖像，其中有可能看到每個相的大小和位置，例如與氣相和/或油相分離的水相，從而確定是否發(fā)生泄漏。使工具測量所有可能組合中的兩個電極之間的電容從而對于η個電極給出η女(n_lV2個電容測量，這使獲得為生成流的斷層圖(tomogram)或剖面圖像所需的足夠數(shù)量的測量成為可能。非導(dǎo)電裝置保證了電極固定在一定位置，但是因為非導(dǎo)電裝置不具有防護(hù)板的功能，它們不會以接地防護(hù)板或具有固定電位的防護(hù)板那樣的方式影響測井儀的測量。通過使用放置在電極之間的已接地的或保持在某個固定電位值的肋板(rib)/防護(hù)板，電容測量在較小的區(qū)域內(nèi)是靈敏的并且因此可以被僅僅少量的流體特性所影響。使用肋板/防護(hù)板的效果因此在于測量可以集中在某個區(qū)域并且可以避免其他區(qū)域的影響。這對于兩個位置之間的相關(guān)性是非常有用的，但缺點(diǎn)是有關(guān)流在其他區(qū)域的信息是不可得的且因而在測量中不存在。因此，使用防護(hù)板作出的電容測量僅表示圍繞測井儀的套管中的流體的平均分布。使用被防護(hù)的電極，電容測量的處理因此需要有關(guān)在不影響測量的區(qū)域中的分布的假設(shè)。在測量被處理之前，這樣的假設(shè)必須在計算設(shè)備中設(shè)定。有關(guān)分布僅依賴于角度或高度的假設(shè)是常見的。有關(guān)在一個角度上的平均分布的假設(shè)意味著假設(shè)在油中的氣體分布在從電極到套管的一個徑向方向上的分布相同。有關(guān)在某個高度上的平均分布的假設(shè)意味著假設(shè)在某個高度，只有一種物質(zhì)存在，即假定流是分層的。高度是從在剖面視圖中觀察的套管的底部測量的。這可能是處于不發(fā)生干擾的水平井中的情況。然而，水以泄漏的形式?jīng)_入套管將破壞這樣的假設(shè)。在本發(fā)明中，肋板/防護(hù)板被替換為非導(dǎo)電空間使這樣的假設(shè)不是必要的。斷層圖因而能夠顯示所有井流體的任何分布，以及例如顯示是否水正從套管中的洞流入。斷層圖，即在井流體中各相的分布圖像，能從電容測量中計算得出。每兩個電極之間存在空間。該空間是當(dāng)從剖面視圖中看時，沿測井儀的圓周設(shè)置的兩個相鄰電極之間的圓周空間。在一個實(shí)施例中，測井儀可被設(shè)置用于確定環(huán)繞其周圍的流體特性，該測井儀被設(shè)置在井下包含外壁和縱向延伸的套管中，該測井儀基本上具有縱向圓柱形，其具有縱軸且當(dāng)在剖面中看時的外圍，其中該測井儀可以包括多個在測井儀外圍中圍繞縱軸在空間上分隔設(shè)置的電極，從而流體在電極和套管外壁之間流動，以及用來測量所有可能組合中的兩個電極之間的電容從而對于η個電極給出η(n-l)/2個電容測量的測量裝置，其中測井儀沒有接地的電裝置或在電極(6)之間作為防護(hù)板設(shè)置的具有固定電位的電裝置。這樣，測井儀沒有防護(hù)板或肋板，因而具有上文提及的優(yōu)點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，非導(dǎo)電裝置可以是基本非導(dǎo)電的固體材料和/或非導(dǎo)電氣體，例如空氣。
這樣，非導(dǎo)電裝置可以是非導(dǎo)電材料，例如塑料，陶瓷，或者由氣體或非導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電氣體的混合物構(gòu)成的類似材料。在現(xiàn)有技術(shù)中的測井儀中，電容測量沒有被用于產(chǎn)生井流體中的相的分布圖像，而僅用于在計算流體的體積流量前確定流體中的氣體成分。在另一個實(shí)施例中，測井儀可以包含一個用于確定測井儀沿套管縱向延伸的位置的定位設(shè)備。斷層圖顯示在特定時間流體中的油、氣和/或水的分布；然而，生成每張斷層圖的確切位置不能從該圖像得出。定位設(shè)備使得有可能確定斷層圖的確切位置和/或范圍，且因而確定泄露或相分布中的類似的極端變化(例如水而不是油通過套管中的穿孔流入)的位置。當(dāng)能夠比任何可用的現(xiàn)有技術(shù)解決方案更精確地確定泄露的位置時，更易于插入和更便宜的較小的內(nèi)襯(liner)或補(bǔ)丁(patch)可以被用來密封泄露。進(jìn)一步地，當(dāng)使用較小的補(bǔ)丁時，不得不將一個補(bǔ)丁放置在另一個補(bǔ)丁上從而減小井的內(nèi)徑的風(fēng)險降低了。另外，當(dāng)泄露被補(bǔ)丁密封后，根據(jù)本發(fā)明的測井儀可以再次浸入井中以記錄在補(bǔ)丁區(qū)域的流的新圖像，以確保補(bǔ)丁操作是成功的。定位設(shè)備可以是套管接箍定位器或驅(qū)動單元，例如井下拖拉器(tractor)或絞盤(winch)ο在一個實(shí)施例中，測井儀可以包括一個用來使套管中的測井儀居中的居中設(shè)備。因此，可以獲得更精確的測量從而獲得更精確的圖像。居中設(shè)備可以是驅(qū)動單元，例如井下拖拉器、或從測井儀側(cè)面伸出的錨或臂。另外，電極可以設(shè)置在測井儀前端距離測井儀頂端少于測井儀全部長度25%的位置，優(yōu)選少于20%，并更優(yōu)選少于15%。當(dāng)電極被設(shè)置于接近測井儀頂端時，被測量的流基本上不受影響并且測量因而更準(zhǔn)確，因為對流的干擾增加了生成在斷層圖或圖像中可能難于發(fā)現(xiàn)的微小氣泡的風(fēng)險。在一個實(shí)施例中，測井儀可以另外包括一個用來確定在套管中的測井儀的方向的定向設(shè)備。該定向設(shè)備可以是一個加速儀。另外，測井儀可以包括至少八個電極。測量裝置可以提供在電極之間的持續(xù)的電容測量。在一個實(shí)施例中，測量裝置可以以每秒至少一次電容測量的速率測量在兩個電極之間的電容，優(yōu)選每秒至少5次測量，并且更優(yōu)選每秒10次測量。在另一個實(shí)施例中，測量裝置可以以每秒至少20次電容測量的速率測量每兩個電極之間的電容，優(yōu)選每秒至少25次測量，并且更優(yōu)選每秒30次測量。在另外一個實(shí)施例中，測量裝置可以以每秒至少1次測量在所有電極之間的電容來實(shí)施斷層掃描，優(yōu)選每秒至少5次，并且更優(yōu)選每秒至少10次。另外，在兩個電極之間的電容測量可以以在兩個電極上的電位(V)和使用至少IMHz的頻率完成。測井儀也可以包含一個不使用軟線(cord)或電纜(cable)直接連接電極的打印電路。另外，電極可以放置于測井儀的頂端和定位設(shè)備之間，或環(huán)繞測井儀的外圍且相鄰的兩個電極之間距離相等。本發(fā)明進(jìn)一步涉及根據(jù)本發(fā)明的測井儀的使用方法，包括以下步驟-測量兩個電極的所有組合之間的電容；-計算電容率分布，以及-生成在測井儀周圍流動的流體的圖像，作為橫截于測井儀的縱向延伸的剖面視 圖。另外，本發(fā)明涉及一種測井儀的使用方法，包括以下步驟-測量兩個電極的所有組合之間的電容；-從下列方程和線性反投影(LinearBack Projection)計算電容率
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置在包含外壁(4)且具有縱向延伸的井下套管(3)中的測井儀(1)，用于確定環(huán)繞測井儀的流體O)的特性，該測井儀基本上具有縱向圓柱形，其具有縱軸以及當(dāng)在剖面中看時的外圍(5)，其中該測井儀包括多個在測井儀外圍中圍繞縱軸在空間上分隔設(shè)置的電極(6)，從而流體在電極和套管外壁之間流動，以及用來測量所有組合中的兩個電極之間的電容從而對于η個電極給出η * (η-1)/2種電極測量的測量裝置，其中測井儀在每兩個電極之間具有使用非導(dǎo)電裝置基本上充滿的空間。
2.如權(quán)利要求1所述的測井儀，其中非導(dǎo)電裝置由基本上非導(dǎo)電的固體材料和/或非導(dǎo)電氣體制成。
3.如權(quán)利要求1所述的測井儀，進(jìn)一步包括用于確定沿套管縱向延伸的測井儀位置的定位設(shè)備。
4.如權(quán)利要求3所述測井儀，其中定位設(shè)備為驅(qū)動單元，例如井下拖拉器或絞盤。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的測井儀，其中電極被設(shè)置在測井儀前端距離測井儀頂端少于測井儀全部長度25%的位置，優(yōu)選少于20%，且更優(yōu)選少于15%。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的測井儀，其中測量裝置提供電極之間的電容的連續(xù)測量。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的測井儀，其中測量裝置以每秒至少1次電容測量的速率測量兩個電極之間的電容，優(yōu)選每秒至少5次測量，并更優(yōu)選每秒至少10次測量。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的測井儀，其中兩個電極之間的電容測量使用至少IMHz的頻率以兩個電極上的電位(V)完成。
9.如權(quán)利要求3-8中任意一項所述的測井儀，其中電極被置于測井儀頂端和定位設(shè)備之間。
10.一種用于確定在井中的環(huán)帶中的流體的剖面視圖的電容率分布圖的方法，該方法使用形式為沿著根據(jù)權(quán)利要求3-9中的任何一個所述的圓柱形測井儀的外圍設(shè)置的電極集合的電極設(shè)置，該方法包括以下步驟將測井儀插入井，實(shí)施由來自電極集合的兩個電極的每一組合的一個電容測量構(gòu)成的電容測量集合，通過以下方式確定電容率分布圖-當(dāng)環(huán)帶被第一已知流體所充滿時，提供由來自電極集合的兩個電極的每一組合的電容測量集合構(gòu)成的第一校準(zhǔn)集合(ε min，Cfflin)，-當(dāng)環(huán)帶被不同于第一已知流體的第二已知流體所充滿時，提供由來自電極集合的兩個電極的每一組合的電容測量集合構(gòu)成的第二校準(zhǔn)集合(ε _，Cfflax)，-提供與電極設(shè)置相關(guān)聯(lián)的靈敏度矩陣，以及-從如下方程中計算靈敏度
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上存儲由來自電極集合的兩個電極的每一組合的一個電容測量構(gòu)成的電容測量集合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測井儀的井下用途，該測井儀用于確定環(huán)繞設(shè)置于井下套管(3)中的測井儀的流體(2)特性。
13.—種檢測系統(tǒng)，包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的測井儀和用于處理通過電極測量的電容測量的計算單元。
14.一種井下系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的測井儀和驅(qū)動工具，例如井下拖拉器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在井下包含外壁(4)且具有縱向延伸的套管(3)中的測井儀(1)，用于確定環(huán)繞其周圍的流體(2)特性。該測井儀基本上具有縱向圓柱形，其具有縱軸和當(dāng)在剖面中看時的外圍(5)。此外，測井儀包括多個在測井儀外圍圍中繞縱軸在空間上分隔設(shè)置的電極(6)，從而流體在電極和套管外壁之間流動，以及用來測量所有可能組合中的兩個電極之間的電容從而對于n個電極給出n＊(n-1)/2種的電極測量的測量裝置。
文檔編號G01V3/18GK102597811SQ201080049017
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者J·哈倫德巴克, J·謝爾高-拉斯穆森 申請人:韋爾泰克有限公司