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確定儲層中相變的改進(jìn)方法與流程

文檔序號:11995316閱讀:391來源:國知局
確定儲層中相變的改進(jìn)方法與流程
確定儲層中相變的改進(jìn)方法本發(fā)明涉及烴的生產(chǎn),尤其非限制性地涉及一種確定產(chǎn)油和/或氣井中的氣/油和/或油/鹽水界面位置的方法。大多數(shù)烴的密度低于巖石或水/鹽水的密度。因此,烴在到達(dá)不可滲透的巖石層之前通過可滲透巖石向上遷移,在該不可滲透的巖石層之下,聚集了烴儲層形式的烴。這些儲層受到地下水和/或鹽水流的影響。油和鹽水的非混合性導(dǎo)致儲層內(nèi)油和鹽水層或相的形成。出現(xiàn)在儲層中的流體通常與在油相之下的水/鹽水相,以及在油相之上的氣相進(jìn)行組織。這些相的體積以及因此的深度在不同的儲層之間發(fā)生變化。確定儲層中氣、油和鹽水相的相對和絕對深度具有許多實(shí)際和商業(yè)的好處。使用時(shí)域反射儀來測量槽中的流體,如ReviewofScientificInstruments76,095107(2005)中的名稱為"Timedomainreflectometry-basedliquidlevelsensor"中所述,該文章的內(nèi)容在此整個參考性地引入。在上述公開中,證實(shí)了可使用TDR來測量槽中的液體水平。US20050083062中同樣描述了TDR在槽中的使用,并在其中同樣提及所聲稱的確定井中流體水平的應(yīng)用。然而,本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)許多

背景技術(shù):
的TDR系統(tǒng),對上述文章中系統(tǒng)的能力表示懷疑,是否可以在井內(nèi)充分發(fā)揮,特別是電纜系統(tǒng)本身就復(fù)雜的深井孔內(nèi)。本申請發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的問題包括:(i)在電纜中升高的溫度以不可預(yù)知的方式改變了傳感器電纜的傳播行為,該不可預(yù)知的方式在測量中產(chǎn)生了不確定性和錯誤。(ii)有必要使用幾種類型的電纜來將傳感電線傳遞到井孔內(nèi)感興趣的區(qū)域,引起傳感系統(tǒng)的兩者的聯(lián)結(jié),以及進(jìn)一步的來自整個電纜系統(tǒng)的不可預(yù)知的響應(yīng)。(iii)在深井中,電纜需要在管柱上傳遞,或很可能被中斷,但相對于接地鋼套管或鉆孔壁的傳感器方向?qū)㈦S著鉆孔的長度發(fā)生變化,并非常難以預(yù)測。(iv)在非常長傳感電纜一端的測量分別率僅僅由于從TDR脈沖源的距離而非常差。(v)安裝過程機(jī)械上相當(dāng)困難,而電纜很可能再次承受擠壓和擦傷損害,以不可預(yù)知的方式改變了電纜的特性。(vi)在復(fù)雜電纜系統(tǒng)中的注入脈沖的響應(yīng)包括許多反射,以及來自密集和難以說明的特性的特別復(fù)雜反射模式;以及(vii)在長的電纜系統(tǒng)中,響應(yīng)變得不清楚,并難以確定電纜系統(tǒng)中的任何固定點(diǎn)來提供已知深度參考。WO2011/044023中描述了一種用于監(jiān)控鉆孔中流體水平的系統(tǒng),方法和裝置。該系統(tǒng)包括脈沖發(fā)生器,以產(chǎn)生電磁能脈沖,朝著流體表面沿著鉆孔傳播;檢測器,用于檢測從流體表面反射的以及沿著鉆孔朝向檢測器傳播的電磁脈沖部分,處理器,用于分析所檢測的信號,來確定流體表面的水平。在一個實(shí)施例中,該系統(tǒng)包括泵控制器,用于基于流體表面水平來控制位于鉆孔的泵的操作。該系統(tǒng)承受著同樣的缺點(diǎn)和其它問題,因?yàn)樗鼉?yōu)先地教導(dǎo)將脈沖進(jìn)行導(dǎo)向,穿過套管或鉆柱。本發(fā)明的目的在于減輕或解決背景技術(shù)的某些問題。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面,提供了一種確定包含烴的流體儲層中相變的相對和/或絕對位置,所述方法包括以下步驟:(a)在所述儲層內(nèi)提供鉆孔中提供第一電線;(b)在鉆孔內(nèi)提供所述第一電線的參考系統(tǒng);(c)通過所述第一電線傳送電磁信號;(d)檢測第一電線電磁信號所測得的響應(yīng);(e)產(chǎn)生來自參考系統(tǒng)的參考響應(yīng);(f)使用參考響應(yīng)來改正所檢測的響應(yīng);以及(g)使用來自糾正響應(yīng)的數(shù)據(jù)來確定相變的位置。通過這種方法,能識別并去除環(huán)境因素,以及鉆孔中的幾何與不需要界面,這些都會影響電磁信號。這提供了更精確的相變位置確定,因?yàn)槿サ袅思纳?yīng)。在一個實(shí)施例中,該參考系統(tǒng)包括第二電線,該第二電線同樣設(shè)置在鉆孔內(nèi),其中,與第二電線對比,所述第一電線以更直接接觸環(huán)境的方式設(shè)置。優(yōu)選地,該方法包括傳輸電磁信號通過所述第二電線,并檢測來自第二電線的電磁信號的參考響應(yīng)的步驟。優(yōu)選地,該第二電線的響應(yīng)從第一電線響應(yīng)中扣除。該第一和第二電線優(yōu)選地平行使用。通過這樣,意味著該第一和第二電線并排設(shè)置,但可分開測量,并相互獨(dú)立。此外,該第一和第二電線同時(shí)進(jìn)行測量,以在讀數(shù)時(shí)提供基于井內(nèi)環(huán)境狀況的響應(yīng)的兩組同時(shí)的讀數(shù)。該第一電線和第二電線優(yōu)選地在一條電纜中結(jié)合,該電纜具有第一末端和第二相對末端,該電纜包括至少第一和第二電線,每條電線從第一末端延伸至第二末端,該第一電線僅部分地封裝到絕緣材料內(nèi),使得在使用時(shí),該第一電線與第一和第二末端之間的電纜的暴露面為電通信。第一電線可為外線,第二電線可為內(nèi)線。優(yōu)選地,該第一電線與第一和第二末端之間電纜的暴露面為電通信,該暴露面至少為電纜長度的20%,優(yōu)選為至少50%,更有選為至少90%。優(yōu)選地,該第一電線與基本沿著整個電纜長度的第一和第二末端之間電纜的暴露面電通信。優(yōu)選地,該第二電線大致封裝在絕緣材料內(nèi)。該電纜可包括第三導(dǎo)線。優(yōu)選地,該第三導(dǎo)線提供了從電纜的第一至第二末端的連續(xù)電連接。該第三導(dǎo)線可用于提供電力至與該電纜任一端連接的裝置。優(yōu)選地,該第一和/或第二電線螺旋地纏繞。優(yōu)選地,每條電線與其它電線絕緣。更優(yōu)選地,該第一和第二電線纏繞,并與第三電線絕緣。優(yōu)選地,該第一和第二線螺旋地纏繞,其中該第二線的螺旋狀具有的直徑為第一線的螺旋環(huán)狀直徑的一半。當(dāng)更少的導(dǎo)線材料環(huán)繞著該第二電線時(shí),導(dǎo)電材料可設(shè)置在第一電線和電纜表面之間。對于這種實(shí)施例,沒有任意電線直接暴露于環(huán)境,但該第一電線與周圍環(huán)境電連接,但是該第二電線與環(huán)境的電連接較少,由此基本是絕緣的。優(yōu)選地,該電纜封裝在絕緣材料內(nèi),并具有一個或多個槽,這些槽沿著其長度,來將至少部分的第一電線暴露到其周圍的環(huán)境中。優(yōu)選地,該電纜包括特別設(shè)置在所述電纜相對側(cè)的兩個槽。該槽可直接將所述第一電線暴露到其周圍的環(huán)境中,或該槽可包括在第一電線和流體之間的絕緣層,其中該第一電線和流體之間的絕緣層具有較低的電阻,使得第二電線和流體之間絕緣。該第一電線可包括向外延伸的部分,以提供第一電線和其周圍環(huán)境之間的至少部分的電接觸。該電纜可為平坦或可同樣具有圓形或橢圓的外部形狀,以允許通過移動密封到加壓井孔內(nèi)來部署。該第二電線優(yōu)選地為絕緣,直到電纜的末端,在該電纜的末端處,該第二電線為開路的,或通過某些導(dǎo)電殼與末端終點(diǎn)連接,以致可展示短路終端。優(yōu)選地,另一條電線螺旋地纏繞著電纜,用作保護(hù)層。優(yōu)選地,所述另一條線的直徑大于該第一或第二條電線。優(yōu)選地,該電纜為半剛性的。半剛性的電纜具有優(yōu)點(diǎn),因?yàn)樗艽龠M(jìn)電纜進(jìn)入井孔中。這是因?yàn)橄鄬τ诜莿傂噪娎|來說,半剛性的電纜更容易推進(jìn)井孔。優(yōu)選地,該電纜包括碳纖維和/或凱夫拉爾。碳纖維和/或凱夫拉爾增加了電纜的硬度。每根電線可獨(dú)立地為銅,不銹鋼或其它任何導(dǎo)電材料。優(yōu)選地,該第一和第二電線為不銹鋼,而第三電線為銅。該電纜可被導(dǎo)電套管包圍,該導(dǎo)電套管提供了地面反射。優(yōu)選地,該導(dǎo)電套管為井孔套管。電纜的直徑在3到50cm之間,優(yōu)選地為15到20之間。優(yōu)選地,該電纜包括一系列絕緣層。優(yōu)選地,該電纜包括多個電纜部分,所述多個電纜部分沿著電纜的長度分布。優(yōu)選地,該電纜包括兩個電纜部分之間連接的繼續(xù)和中斷的開關(guān)。優(yōu)選地,該電纜包括多個與電線電連接的終端。這些終端優(yōu)選地包括第一終端和第二終端,其中該第一終端的阻抗與第二終端的阻抗不一樣。理想地,該電纜包括四個終端。該四個終端優(yōu)選地包括位于電線一端的第一和第二終端,以及位于電線相對端的第一和第二終端。優(yōu)選地,該電纜包括將終端與電線電連接或脫離的開關(guān)。優(yōu)選地,該終端位于電子儀表處,該電子儀表安裝在電線的頂部和底部,而開關(guān)用分開的電線來控制,該分開的電線容納在來自表面的傳統(tǒng)的電纜內(nèi)??蛇x擇地,該電纜包括增加質(zhì)量的部分,來限制電纜部分的運(yùn)動,該電纜部分在使用時(shí)為井孔和/或儲層中的最低位置。優(yōu)選地,該具有增加體重的該電纜部分從電纜外部表面的方向徑向地向外延伸。優(yōu)選地,該電纜可與傳統(tǒng)電纜拼接或接合。優(yōu)選的實(shí)施例需要外部電線與周圍環(huán)境的更直接的電通信,來僅僅在儲層中基本提供。一般來說,傳統(tǒng)的電纜可減少鉆孔,這些鉆孔例如,與套管或生產(chǎn)管連接,并如此處所述的,一旦位于儲層之上便與電纜連接。這樣可因?yàn)樗韪痰拈L度而減少電纜的成本,并改善了方法的精確性,因?yàn)閮蓷l電線都與儲層之上的鉆孔內(nèi)的寄生環(huán)境條件絕緣。在另一個實(shí)施例中,該參考系統(tǒng)包括傳輸線和電子等效電路仿真模型。優(yōu)選地,該方法包括產(chǎn)生參考響應(yīng)的步驟,其通過使用傳輸線路仿真模型來獲得期望的響應(yīng)。優(yōu)選地,該方法包括從傳輸線路仿真模型中確定相變的相對和/或絕對位置。優(yōu)選地,該方法包括用數(shù)據(jù)校準(zhǔn)仿真模型的步驟,該數(shù)據(jù)通過對比期望響應(yīng)和檢測響應(yīng)得到。優(yōu)選地,反復(fù)進(jìn)行這些步驟,直到期望響應(yīng)大致與檢測響應(yīng)一致。優(yōu)選地,糾正檢測響應(yīng)的步驟包括在期望響應(yīng)和檢測響應(yīng)之間制造數(shù)值相關(guān)性。該數(shù)值相關(guān)性可通過產(chǎn)生仿真波形以及將實(shí)時(shí)跟蹤從仿真中減去,或使用仿真脈沖并進(jìn)行時(shí)間相移法來得到匹配。該仿真可與單個響應(yīng)要素相關(guān),通過使用預(yù)計(jì)位置,并處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來識別這些響應(yīng)的真實(shí)位置。優(yōu)選地,該傳輸線路仿真重復(fù)進(jìn)行從氣相到油相,以及油相到鹽水相的的可能轉(zhuǎn)變位置,直到獲得模型響應(yīng)和檢測響應(yīng)的“最佳”相關(guān)性。這一般在軟件和數(shù)值匹配中進(jìn)行。相關(guān)性一般不太好,匹配也較差,具有40-60%的相關(guān)性。優(yōu)選地,該傳輸線路仿真模型從電線中模擬由于電線電磁特性的任何改變引起的電線響應(yīng)的振幅,極性和時(shí)期。優(yōu)選地,該傳輸線路仿真模型使用一套算數(shù)學(xué),該特定的一套算數(shù)學(xué)可選擇用于特定種類的電線??蓪?shí)時(shí)進(jìn)行來自電線的響應(yīng)的仿真。在另一個實(shí)施例中,該參考系統(tǒng)包括第一電線和鉆孔的電模型。優(yōu)選地,該方法包括產(chǎn)生參考響應(yīng)的步驟,其基于第一電線和鉆孔的已知特性來產(chǎn)生該第一電線和鉆孔的預(yù)測響應(yīng)。該已知的特性可包括實(shí)際的電纜長度,管徑,運(yùn)輸電纜性能以及電纜的電感,電容,共振行為等。通過這種方式,該相關(guān)性幫助隔離檢測響應(yīng)的元素,這種元素由于儲層中流體的相變引起。該數(shù)據(jù)可隨后用于確定相變的相對和/或絕對位置。優(yōu)選地,該電子模型通過提供電路模型來產(chǎn)生,該電路模型電力地等同于電線和鉆孔。優(yōu)選地,從檢測響應(yīng)而來的數(shù)據(jù)用于校正電力模型。優(yōu)選地,電磁信號在電纜的第一末端傳遞,并在電纜的第一末端檢測到響應(yīng)。傳輸電磁信號可包括傳輸電磁脈沖,而檢測響應(yīng)可包括檢測電磁脈沖的反射。優(yōu)選地,該脈沖由阻抗驅(qū)動產(chǎn)生,該阻抗驅(qū)動具有少于100ohms的阻抗。該脈沖的振幅可為5伏到100伏之間,優(yōu)選為5伏到20伏之間,特別為15伏。該脈沖具有10nS-100μS的寬度,且優(yōu)選地,兩個反向響應(yīng)通過發(fā)送前沿,以及后來的10-20μS的下降沿來獲得。這些特征確保了從電纜組件一端傳輸?shù)拿}沖具有足夠大小的的持續(xù)時(shí)間(寬度)和振幅,使得脈沖到達(dá)電纜組件的另一端,并且在電纜最初傳輸?shù)囊欢朔瓷浜徒邮軙r(shí)仍然可檢測。脈沖的上升和下降時(shí)間在100nS以下,優(yōu)選地在10nS以下。優(yōu)選地,電磁脈沖反射的檢測包括記錄反射的電磁脈沖的特性。優(yōu)選地,該記錄的特性包括一個或多個頻率,強(qiáng)度,波形,振幅的曲折變化和反射,傳輸和反射的次數(shù)和/或它們之間的時(shí)間延遲,脈沖斜率,和振幅。其它數(shù)據(jù)可同樣從反射信號中獲得,優(yōu)選為傳導(dǎo)性數(shù)據(jù)。優(yōu)選地,該其它數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生關(guān)于鹽水/油邊界深度的信息。通過電線傳輸電磁信號同樣包括產(chǎn)生具有電線的共振電路,檢測響應(yīng)可包括測量共振電路頻率的響應(yīng)。優(yōu)選地,測量頻率響應(yīng)包括提取電線的復(fù)雜阻抗。這可非限制性地通過檢測低頻行為,共振頻率行為,峰值振幅,以及高頻的駐波行為的出現(xiàn)的方法獲得。這反過來可用于計(jì)算對地電阻和電纜系統(tǒng)的介電常數(shù)。一般的頻率在100Khz和1MHz之間,但可延伸到幾個Mhz,取決于電纜長度和感應(yīng)的流體。優(yōu)選地,通過電線傳輸電磁信號包括傳輸電磁脈沖和產(chǎn)生包括電線的共振電路。優(yōu)選地,用于傳輸電磁脈沖的電線同樣用于產(chǎn)生共振電路。可替代地,可設(shè)置分開的電路,至少一個用于傳輸電磁脈沖,而至少另一個用于產(chǎn)生共振電路。優(yōu)選地,來自電線的響應(yīng)的測量經(jīng)過窗口化,以集中在期待響應(yīng)的時(shí)間或頻率區(qū)域??蛇x擇地,可在電線上測量信號或多頻率。通過電線傳輸電磁信號可同樣包括在電線處應(yīng)用電壓,而檢測響應(yīng)可包括測量通過電線流向地面的電流。確定氣體到鹽水相變,或油到鹽水相變的位置優(yōu)選地包括使用已知的電纜參數(shù)。優(yōu)選地,重復(fù)數(shù)次來進(jìn)行對包括烴的流體儲層中相對和/或絕對相變位置的確定,以獲得儲層中一點(diǎn)的讀數(shù)。優(yōu)選地,儲層中一點(diǎn)的確定重復(fù)10-1000次之間,優(yōu)選為20-50次,理想地為20次。優(yōu)選地,對確定的每個重復(fù),傳輸單個電磁脈沖。可替代地,可周期性地發(fā)送脈沖。優(yōu)選地,該方法包括確定電線多個部分中一個部分的響應(yīng)。優(yōu)選地,一個部分響應(yīng)的確定包括將該部分從另一部分處電力斷開,并測量另一部分的響應(yīng),來確定該部分參考點(diǎn)。優(yōu)選地,該方法包括將該部分電力連接至另一部分,并測量與另一部分連接的該部分的響應(yīng),從結(jié)果中確定該另一部分的參考點(diǎn)。優(yōu)選地,使用開關(guān)與該部分電力連接或斷開。優(yōu)選地,該方法包括確定終端與電線連接的電線的響應(yīng),該方法包括以下步驟:(a)提供第一終端和第二終端;(b)用與電線電連接的第一終端來確定流體儲層中相對和/或絕對的相變位置,該流體儲層包括烴;以及(c)用與電線電力連接的第二終端確定流體儲層中相對和/或絕對相變的位置,該流體儲層包括烴。優(yōu)選地,該第一終端具有的阻抗不同于第二終端的阻抗。理想地,提供有四個終端,該四個終端優(yōu)選地包括位于電線一端的第一和第二終端,以及位于電線相對端的第一和第二終端。優(yōu)選地,重復(fù)多次步驟(b)和(c),優(yōu)選地,使用開關(guān)來將終端與電線進(jìn)行電連接和斷開。優(yōu)選地,與具有高阻抗終端電力連接的電線的響應(yīng)從與低阻抗終端電力連接的所述相同電線的響應(yīng)中扣除。優(yōu)選地,該響應(yīng)盡可能地以接近的時(shí)間測量,這樣它們代表相同的流體狀況。通過這種方式,意味著同樣的會產(chǎn)生不同的響應(yīng),取決于在電纜的任一點(diǎn)放置到地面的阻抗。通過將已知的阻抗置于頂部和底部,響應(yīng)會改變,這種改變精確地定位到阻抗的放置點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面,提供了一種確定烴儲層中相變的相對和/或絕對位置的裝置,該裝置包括第一電線、電磁脈沖發(fā)生器、檢測電磁脈沖的檢測器、參考信號發(fā)生器、處理裝置,用于將檢測信號與參考信號對比,并確定相變的位置。優(yōu)選地,本發(fā)明的第一方面為參考信號發(fā)生器。優(yōu)選地,該裝置包括第二電線。更優(yōu)選地,該第一電線和第二電線都在電纜內(nèi),其中所述電纜具有上述第一方面的特征。本發(fā)明實(shí)施例將僅通過示例和附圖來說明。圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電纜的部分截面圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鉆孔,孔下管狀物和電纜的剖透視圖。圖3為烴儲層的代表圖。圖4為圖2的第二視圖,展示了鉆孔和沿著生產(chǎn)管的電纜,以及電動潛水泵(EPS)。圖5展示了與電力系統(tǒng)電連通的電纜。圖6a展示了綁在鋼管上的電纜,圖6b展示了穿過井孔并固定到機(jī)動錨狀物的電纜。圖7展示了電纜在非垂直井狀態(tài)的部署。圖8展示了電纜處于非垂直井狀態(tài)的部署。圖9A-9G展示了本發(fā)明的不同實(shí)施例。圖10為隨著時(shí)間的信號反射強(qiáng)度圖。圖11展示了本發(fā)明可選擇實(shí)施例的電纜。圖12a和12b展示了使用“窗口化”的技術(shù)。圖13a和13b展示了多個多芯電纜。圖14展示了包括具有凸起珠的電纜。圖15展示了包括電線和保險(xiǎn)杠電線的電纜圖16A展示了橢圓外部輪廓的電纜,圖16B展示了圓形外部輪廓的電纜。圖17展示了具有方形外部輪廓的電纜。圖18為圖17截面所示的電纜的透視圖。圖19為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例方法的分解圖。圖20代表了本發(fā)明的從微處理器而來或發(fā)送至微處理器的可能的輸入和輸出。圖21代表了根據(jù)本發(fā)明的時(shí)間測量電路的(TDC)。圖22代表了根據(jù)本發(fā)明的比較儀。圖23代表了根據(jù)本發(fā)明的時(shí)域反射計(jì)(TDR)界面。圖24為使用具有鹽水的塑料軟管進(jìn)行的TDR測量圖。圖25為單用鹽水和用油與鹽水的TDR測量圖。圖26為在不同的流體深度上終端返回的移動圖;以及圖27為恢復(fù)信號,展示了鹽水水平改變的效果。圖1展示了電纜10,該電纜特別用于確定相變位置,并包括第一外部傳導(dǎo)電線17,第二內(nèi)部傳導(dǎo)電線15和第三最內(nèi)傳導(dǎo)電線11。該第一和第二電線17,15螺旋環(huán)繞,且該第一電線通過槽19顯著地暴露在電纜10的外部面上。該最內(nèi)電線11被包在絕緣材料12中;當(dāng)絕緣材料16將內(nèi)部電線15從外部電線17處分開時(shí),其它層絕緣材料13和14使內(nèi)部電線15與電線11絕緣。外部保護(hù)層18部分地,并不完全地覆蓋外部電線17。與傳統(tǒng)電纜進(jìn)行顯著對比,本發(fā)明的電纜10包括電線,第一電線17,該第一電線17在該電線兩端之間與電纜10的暴露面電連通,即:除了傳統(tǒng)電纜在兩端的任一端的導(dǎo)電元件的暴露。因?yàn)榈谝煌獠總鲗?dǎo)電線17相對于第二電線15來說,一般更多受到環(huán)境影響,這允許了來自第一電線的響應(yīng)元素的提取,這是因?yàn)樵摰谝浑娋€與其環(huán)境電連通。通過這種方式,可去掉例如,溫度,電纜接線,以及在表面安裝電纜的領(lǐng)域等的影響。因此得到不同的讀數(shù),這些讀數(shù)大致從基于最終長度的接口測量中處去除了電纜接頭和溫度效應(yīng),以及機(jī)械安裝效應(yīng)。因此,對于這種實(shí)施例,由于所述槽19,電線暴露在該電纜10上,第一電線17與電纜10的暴露面電連通。與電纜10相比,如果該第一和/或第二電線17,15螺旋環(huán)繞,便增加了電線17,15的長度,并因此增加了電磁輻射脈沖穿過電纜10的時(shí)間。因此,可獲得更精確的結(jié)果,以及/或用于計(jì)算脈沖和接收返回反射之間的周期的裝置與其中電線17,15為直線時(shí)所需裝置相比,需要較小的敏感性。在電纜外層的槽19使得外部電線17與外部介質(zhì)電接觸,該外部介質(zhì)例如為:鹽水,油或氣體。鹽水引起電磁輻射,而油和氣體則不會。圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的鉆孔60和在鉆孔60的最低端處延伸到加重扶正器59的電纜10。電纜10穿過井口57,并與鎧裝電纜46的表面連接??蛇x擇地,該電纜10包括加重扶正器59,來限制電纜10的部分的移動,該部分在使用時(shí)為井孔60的最低處。在使用中,電纜10通過鉆孔,例如井孔下降進(jìn)入儲層,并在套管或管道內(nèi)支撐。可選擇地,生產(chǎn)完成時(shí),該電纜可與井管道的外部連接,用于在鉆孔和/或儲層的離散深度處的部署。該表面安裝的鎧裝電纜46穿過電動潛水泵(ESP)電纜接合箱47,并提供數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)記錄器45。該計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)45包括微處理器57和其它裝置,如以下圖22,23和23所示。在使用中,電纜10暴露于任何在井口57下的流體,并用于確定儲層的相變邊界。圖3展示了烴儲層,該烴儲層包括巖床21和氣體22,油23和鹽水24相。該氣/油界面以25表示,而油/鹽水界面由26表示。鉆孔40延伸穿過巖床21。鉆孔套管41延伸進(jìn)入流體儲層中,而氣22和油23可穿過鉆孔套管41。電纜10從表面延伸,穿過井孔套管41,與氣22,油23和鹽24相接觸,并在與巖床21接近的儲層的底部附近終止。因此,該電纜10從表面延伸,穿過氣22,油23和鹽水24相,并在儲層底部附近,接近巖床21的加重物處,例如加重扶正器(未圖示)處終止。與圖1有關(guān)的上述內(nèi)容中,外部電線(未圖示)為暴露的,與來自內(nèi)部電線(未圖示)所檢測的反射相比,任何來自外部電線的所檢測到的反射一般更受到提供電纜的環(huán)境影響。確實(shí),考慮到從內(nèi)部和外部電線所檢測的反射的差別可提供電線的環(huán)境信息,因?yàn)閷τ趦?nèi)部和外部電線來說,影響反射的其它因素一般都是一樣的。主要或唯一的差別是外部電線周圍環(huán)境有更直接的電接觸。當(dāng)電磁能量脈沖供應(yīng)至電纜10的外部電線(未圖示)時(shí),儲層中材料的不同相的邊界將影響脈沖信號如何沿著電線傳輸。例如,氣/油邊界25引起小反射或曲折變化。然而,對于穿過外部電線的脈沖來說,當(dāng)電纜10延伸穿過氣22和油23相時(shí),該脈沖基本在外部電線內(nèi)繼續(xù)傳輸。此外,該脈沖的速度在不同的相中不一樣??墒褂脧姆瓷涿}沖速度而來的數(shù)據(jù)來確定氣/油相邊界的位置。當(dāng)脈沖達(dá)到周圍流體界電性能的突然改變,或達(dá)到鹽水相24時(shí),該脈沖大量地穿過鹽水24(即:短路),并不再繼續(xù)穿過電纜10。這是因?yàn)榕c電纜10的電線相比,通過穿過鹽水可以更容易地到達(dá)地面大地。在這點(diǎn)上,少量部分的脈沖朝著可檢測的電纜10的第一末端反射回來??蓮姆瓷涿}沖處獲得參數(shù),并用于確定鹽水/油相邊界26的相對和/或絕對位置。特別地,使用脈沖傳輸和檢測以及電纜10特性之間的時(shí)間延遲,計(jì)算出沿著電纜10的鹽水/油相邊界26的位置。圖4展示了圖2中電纜和鉆孔的選擇性實(shí)施例。圖中展示了生產(chǎn)管61和電動潛水泵(ESP)63。該電纜10在包裝機(jī)52下用四分之一英寸的多心DH電纜51來拼接。電纜10穿過電纜保護(hù)器55,并在電纜10的最低端具有多點(diǎn)測量儀56和測量儀載體53。傳統(tǒng)的電纜51通過不銹鋼帶49來固定至生產(chǎn)管,并通過保護(hù)器50免受損害。在使用中,圖4中的實(shí)施例與圖2和3中的實(shí)施例以相同的方式起作用。圖5展示了電纜10與電子系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集器45,和氣體層22,油層23和水層24的連通。該電纜包括幾個部分,第一部分70將電子系統(tǒng)45與第一接線盒71連接。第二部分72同樣與第一接線盒71連接,并穿過井口73至第二接線盒74。該第二部分72為非感應(yīng)電纜。部分72裝在金屬護(hù)套內(nèi),使得沒有流體可以接觸15電線(未圖示)。電纜的第三部份75為“帶電的”,并因此在與流體接觸的地方與該流體連通。電纜75在第三接線盒76處終止。該電纜10的電力性質(zhì)可在電纜20的部分70,72和75之間發(fā)生變化。這些電纜10形成的部分的電力性質(zhì)變化將影響信號如何沿著內(nèi)部和外部電線傳輸。例如,部分的使用會導(dǎo)致信號在部分70,72和75之間的接線盒71,72處發(fā)生反射。因此,使用開關(guān)(未圖示)來將一部分與另一部分連接或者斷開。這使得一部分與其下的一部分隔離,并可隨后確定該部分的響應(yīng)。這些參考點(diǎn)可用作參考點(diǎn),來確定往下的下一部分的響應(yīng)。這些參考點(diǎn)可用于進(jìn)一步去除不確定性,并實(shí)現(xiàn)長度的精確補(bǔ)償。例如,第一部分70可在第一接線盒71處與第二部分72斷開。該第一部分70的響應(yīng)可隨后用電脈沖來確定,并用作參考點(diǎn)。該第一部分70可隨后重新在第一接線盒71處與第二部分72連接。當(dāng)脈沖傳輸通過這些部分時(shí),由于該第一和第二部分70,72之間的連接的反射可從參考點(diǎn)處得到認(rèn)定。此外,“帶電”部分75(或確實(shí)的前述實(shí)施例的電纜)可同樣由多個部分組成。當(dāng)由于鹽水24引起的短路發(fā)生時(shí),可通過斷開短路發(fā)生的電纜的部分來去除短路,以此隔絕因?yàn)樘幱邴}水24相中而具有反射信號的電線的電纜部分。這提供了電纜終端精確位置的進(jìn)一步相關(guān)性。該第一,第二和第三接線盒71,74和76可同樣包括測試設(shè)備,用于測量例如,周圍流體的壓力和溫度的參數(shù)。通過該測試設(shè)備收集的數(shù)據(jù)通過使用電纜10內(nèi)的備用傳導(dǎo)電線(未圖示)傳送到表面上。此外,提供了多個終端,具有阻抗的一個終端,比另一個終端的阻抗要高。通過對比鉆孔具有高阻抗終端的電線的響應(yīng)與電纜底部或頂部的具有低阻抗的電線的響應(yīng),電線的頂部或底部響應(yīng)的位置可容易確定。此外,該方法促進(jìn)了響應(yīng)中特點(diǎn)或噪音的去除。同樣不需要完成響應(yīng)過程,因?yàn)榱黧w界面發(fā)生的區(qū)域可被清楚地確定,因?yàn)殚_關(guān)阻抗部分產(chǎn)生了阻抗跟蹤,該阻抗跟蹤明確地限定了感興趣區(qū)域的頂部和底部。在使用中,獲得的數(shù)據(jù)用于清楚地確定電纜的末端和接合,使得從這些接合而來的響應(yīng)可容易地被識別,并不會與流體響應(yīng)混亂。此外,通過將已知的阻抗在關(guān)鍵接合點(diǎn)處置于地面時(shí),可展示出從總系統(tǒng)的響應(yīng)到一般的油/水響應(yīng),并可幫助更精確地確定流體界面的位置。如果兩個傳感電線的其中之一有問題,該方法可同樣有用,因?yàn)闇y量依賴于單個感應(yīng)電線。圖6a展示了電纜10與用固定夾78綁在鋼管77上的電子系統(tǒng)45連通。圖6b展示了電纜10穿過井孔60,并固定到機(jī)動錨狀物79處。在一個選擇性的實(shí)施例中,該錨狀物79為彈簧25啟動的。在另一個實(shí)施例中,該彈簧為加重物。圖7和8展示了電纜10在非垂直井內(nèi)的部署。在這些實(shí)施例中,氣,油和鹽水層的真實(shí)垂直深度可用井軌跡模型來計(jì)算。電纜10在這些井內(nèi)的部署十分困難,并需要將該電纜10包入碳纖維外殼(未圖示)來協(xié)助。這些外殼使得電纜足夠硬,從而可以推進(jìn)井孔內(nèi)。在一個選擇性的實(shí)施例中,該電纜在盤繞油管中部署。在圖8中,所展示的電纜10不止一次地穿過不同的層。所得的信號與從垂直井獲得的信號相比更復(fù)雜,但信號經(jīng)過解碼來提供關(guān)于不同層相對量的有用信息。圖9A至G展示了本發(fā)明的不同實(shí)施例。在圖9A中,所展示的電纜10穿入包含三種流體的槽80。在圖9B中,所展示的電纜10穿入地下儲氣洞81。在圖9C中,所展示的電纜10用于測量礦藏82中的地下水的水平。電纜10同樣將有關(guān)水純度的數(shù)據(jù)傳送到表面。圖9D展示的電纜10用于測量分離器84,水處理系統(tǒng)85以及混合流體處理系統(tǒng)86中的流體水平。在各種情況下,水上都具有一層油質(zhì)材料。圖10展示了流體“t”引起的隨時(shí)間的信號反射強(qiáng)度。標(biāo)記“t”表示流體水平改變的效果。通過使用螺旋電線,t1-t的基本測量通過與螺旋環(huán)繞引起的長度增加的相同因素而增加。圖11展示了上述電纜10和根據(jù)本發(fā)明選擇性實(shí)施例的電纜90,該電纜90包括傳感電線91,環(huán)繞成螺旋狀。這增加了測量的空間分別率。在流體傳感區(qū)中傳感器電線91可成螺旋狀以增加測量的空間分別率(圖11)。這些電線在絕緣主體中模塑或壓縮,來控制流體與電線的接觸。這可為搪瓷涂層,塑料成型或其它任何控制電線從流體處電隔離的方式。電纜可通過一個或更多的不同電纜來傳輸?shù)絺鞲袇^(qū),從而在復(fù)雜的井結(jié)構(gòu)中部署(如圖7和8所展示),或簡單地防止系統(tǒng)對測量系統(tǒng)和所感興趣的流體體系之間的流體接觸的敏感。“傳輸電纜”屬于至少兩個相同核心的正常結(jié)構(gòu)。圖13a,13b,14-18展示了電纜的實(shí)施例。圖12a和12b展示了“窗口化的測量”技術(shù)的使用。僅對選定的結(jié)果采集數(shù)據(jù),如圖12b所示,這是因?yàn)闆]有使用其它的外圍信息。數(shù)據(jù)采集通過第一反射引發(fā)。窗口化比較有利,因?yàn)槭褂么翱趤斫档蜁r(shí)間周期或所測量的頻率范圍可允許樣品的最大數(shù)量,可通過分配給捕獲電路的記憶來捕獲的樣品,使得在電磁信號按發(fā)送之后可集中在窗口之內(nèi),而不是散開遍布整個時(shí)間或頻率范圍,以此增加測量的分別率。該分辨率可進(jìn)一步通過提供更多的記憶至捕獲電流來允許其它樣品的儲存來提高。此外,由于樣品為速度,窗口化否定了收集大量不使用的數(shù)據(jù)的需要。在圖13a和13b中展示了多芯電纜100。該多芯電纜包在絕緣材料106內(nèi),并包括五個傳感電線101-105。所述五個傳感電線101-105中的至少其中之一為“帶電的”,并在使用中,與任意周圍流體的有物理接觸。其它電線或“非-帶點(diǎn)”電線基本與周圍流體絕緣(未圖示)。該五條電線如下使用:電線101為參考導(dǎo)體;電線102為帶電導(dǎo)體,與流體具有增加的接觸;電線103為接地回路;電線104為安裝中的額外傳感器,例如:壓力傳感器;電線105同樣用于額外的傳感器。在選擇性的實(shí)施例中,每條電線的使用都進(jìn)行不同的分配。其它絕緣材料106為保護(hù)層,該保護(hù)層具有一個暴露電線102的槽(未圖示)。內(nèi)部絕緣材料107將傳感器電線101-105相互絕緣。圖14展示了包括具有凸起珠111的電線110a和110b。該珠111的直徑比電線直徑更大,并提供了與流體增加的接觸。所展示的電纜10具有兩條電線110a和110b,在每條電線上的珠111交錯設(shè)置來增加電纜的空間分別率。圖15展示了電纜10,該電纜10包括電線112和環(huán)繞著模型114的保險(xiǎn)杠電線113。該保險(xiǎn)杠電線113在相同的高度上環(huán)繞著模型114,但具有更大的直徑,因此突出以提供具有機(jī)械保護(hù)的電線112。這有助于增加TDR的測量分別率。圖16A展示了具有橢圓外部輪廓的電纜10。圖16B展示了具有圓形外部輪廓的電纜10。如果電纜在絞車上下降至儲層或井內(nèi),該電纜需要通過壓力壁壘來插入井孔內(nèi)。該壓力壁壘必須因此在電纜的外部表面上封閉。具有矩形或方形輪廓的靜態(tài)或動態(tài)(移動的)電纜難以形成壓力封閉。通過提供具有橢圓或圓形外部輪廓的電纜,發(fā)現(xiàn)這種電纜可具有應(yīng)用在其外部表面的較高壓力封閉環(huán),使得該電纜在進(jìn)入流體測量的儲層或井內(nèi)的點(diǎn)處能提供壓力壁壘。因此,橢圓和圓形電纜輪廓提高了電纜可穿過壓力壁壘的容易度。此外,圖16A和16B所展示的電纜10需要纏繞導(dǎo)體的螺旋形。該橢圓和圓形輪廓使得在允許直線壓力封閉在外部表面進(jìn)行的同時(shí),該電纜有效地在鼓狀物上纏繞。電纜10的部件可為碳纖維構(gòu)造。電纜10的可選擇性構(gòu)件可為凱夫拉爾構(gòu)造。這些材料提供了可推進(jìn)井孔(未圖示)的剛性或半剛性的電纜。圖17展示了具有方形外部輪廓的電纜10。該電纜10具有外部塑料套管115,帶電導(dǎo)體116,槽117,該槽用于增加流體與帶電導(dǎo)體116和沒有槽的參考導(dǎo)體118之間的接觸。使用額外的電線119來與其它傳感器連通,與帶電和參考電線116和118相比,該額外的電線119在表面提供了進(jìn)一步的來自終端的深度相關(guān)性。在一個實(shí)施例中,該帶電導(dǎo)體116和參考導(dǎo)體118是直的。在一個選擇性的實(shí)施例中,該帶電導(dǎo)體116和參考導(dǎo)體118為螺旋狀。圖18為圖20截面所展示的電纜10的透視圖。圖19-23展示了表面裝置的不同內(nèi)部連接。上述的電纜可與以下所述的任何方法/裝置一起使用,來進(jìn)一步提高井內(nèi)絕對/相對相變測量的精確性。圖19展示了電纜10與不同表面裝置的內(nèi)部連接。傳導(dǎo)性測量電路29和tor信號調(diào)理電路30監(jiān)控電纜10。并提供時(shí)間測量電路28來計(jì)時(shí)脈沖離開和收回反射之間的延遲。圖19所展示的時(shí)間測量電路28為延時(shí)電路(TDC)。在圖21中所詳細(xì)展示的TDC時(shí)間測量電路28能夠進(jìn)行皮秒時(shí)間分辨率。從電纜10中同樣采用商業(yè)TDR測量31。電磁輻射沿著作為單一電磁組件的電纜10的電線,和周圍管進(jìn)行傳輸和反射。該測量系統(tǒng)因此隱含地被認(rèn)為是帶電電線或電線組和其環(huán)境,包括圍繞著電纜組件的任何管或管道,并特別地包含在該管中所含有的流體的結(jié)合。該反射或彎曲變化因此由整個系統(tǒng)性質(zhì)在沿著電纜10的某些點(diǎn)處的改變產(chǎn)生,相變在這些點(diǎn)處發(fā)生。所形成的模型模仿了電纜組件,環(huán)繞該電纜組件的管,以及在這些官內(nèi)的流體。該傳輸線路仿真模型使用傳輸線理論和一套算數(shù)法。利用該電纜系統(tǒng)特性的模型使用傳輸線路分析,通用電路模擬,和新穎算術(shù)法來獲得可能的行為模型。通過使用傳輸線路理論來處理數(shù)據(jù)(以及模仿該系統(tǒng)),基于當(dāng)電纜穿過不同的流體相時(shí)電纜系統(tǒng)中阻抗特點(diǎn)的改變,可獲得流體水平的進(jìn)一步信息。通過使用已知的流體和電纜特點(diǎn),并在數(shù)學(xué)模型中重復(fù)未知之處,直到模型響應(yīng)與事實(shí)響應(yīng)匹配,便可獲得井孔內(nèi)的流體水平。在使用中,從第一電線的反射,該反射發(fā)生在第一電線與鹽水接觸的點(diǎn)處,一般相對于來自第二電線的反射來說在更早,更高的點(diǎn)上。因此,來自兩條電線的兩個反射信號一般不必要在相同的路徑上傳輸,因此,兩個反射之間的差別一般不會僅由于他們與環(huán)境電接觸的不同量而引起。然而,從第一電線減去第二電線的數(shù)據(jù)一般提高整體結(jié)果。這種方法比較有利,因?yàn)樗軌虼_定相變的相對和/或絕對位置,尤其是相對和/或絕對深度。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可用于確定任何鹽水,油和氣相之間的界面。本發(fā)明特別地適用于確定井孔中氣/油和油/鹽水相變的位置。傳輸線路理論不能覆蓋電線系統(tǒng)本身的復(fù)雜和物理特點(diǎn),并克服這些問題。傳輸線路仿真模型包括一套算數(shù)法來處理這些問題。此外,當(dāng)脈沖穿過不同的流體界面時(shí),響應(yīng)不但在振幅還在時(shí)間上隨著反射和曲折變化而改變。這引起了時(shí)間失真或延伸,以及脈沖響應(yīng)的壓縮。因此,使用仿真模型和隔絕電纜部分(作為終端電阻)的對比則比較優(yōu)選,來更好地確定流體引起的相對失真。該電纜結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu),以及具有來自使用電纜較長長度的大量電容,而有相當(dāng)多的電感。因此,來自電纜的響應(yīng)可非常復(fù)雜,并具有許多共振節(jié)點(diǎn)。即使使用具有短上升/下降時(shí)間的脈沖會激發(fā)電纜系統(tǒng)的許多共振方面,并因此產(chǎn)生振鈴。盡管振鈴衰變非???,它仍然對反射響應(yīng)具有影響。為了克服該問題,研制了一種電路(電模型)。該電模型電力等同于電纜結(jié)構(gòu),并可用于精確模仿許多電纜結(jié)構(gòu)(包括螺旋形電纜結(jié)構(gòu))的電力行為。該電模型可用于產(chǎn)生電纜的期望響應(yīng)。該期望響應(yīng)可隨后從接受響應(yīng)中扣除由于氣/油或油/鹽水相變引起的效應(yīng)。例如,電纜經(jīng)歷的振鈴在脈沖傳輸之后可被模仿。該模仿的振鈴可素后用于從電纜系統(tǒng)處去除共振方面。由于氣/油,或油/鹽水相的改變,來自電纜系統(tǒng)的接受信號方面將隨后更容易被提取。該電力模型可經(jīng)過調(diào)節(jié)來考慮到電纜系統(tǒng)的已知特性,例如,電纜長度,管徑,傳輸電纜性質(zhì)以及電纜的電感,電容,共振行為等。此外,來自檢測響應(yīng)的數(shù)據(jù)用于校正電力模型。所接受的反射脈沖穿至TDR信號調(diào)理電路30,該TDR信號調(diào)理電路包含濾掉噪音和放大所接受信號的電路。該TDC電路28為精密計(jì)時(shí)電路,該精密記時(shí)電路能測量反射脈沖邊沿和斜率的準(zhǔn)確計(jì)時(shí),以及真實(shí)的在反射跟蹤中最大和最小的準(zhǔn)確時(shí)間。該TDC電路28與微處理器27連接,使得從TDC電路28獲得的數(shù)據(jù)可用于微處理器27。所接受的反射脈沖同樣穿過商業(yè)TDR測量電路31。這包含了用于恢復(fù)完全反射脈沖波形(或其窗口化的分段),以及用于對恢復(fù)波形進(jìn)行計(jì)時(shí)和形狀分析的電路。該商業(yè)TDR測量電路31同樣提供了時(shí)間校正數(shù)學(xué),來校正傳播速度和電纜參數(shù)的變化。該獲得的數(shù)據(jù)通過TDR界面32發(fā)送到微處理器27。導(dǎo)電測量電路29用于測量本地和接地回路電線的接地電線電阻,并具有大量的設(shè)置來覆蓋不同的電阻范圍。該導(dǎo)電測量電路29與微處理器27連接,使得從導(dǎo)電測量電路29而來的數(shù)據(jù)可用于微處理器27。該電阻測量可檢測鹽水水平,并主要受到鹽水之上的第二流體的存在的影響。由于電線在鹽水/油邊界處為短路,所檢測的電阻將僅為鹽水之上的電線的電阻。這可隨后用于獨(dú)立地計(jì)算鹽水/油的邊界。確定鹽水/油界面的位置,可以計(jì)算油相的深度。沿著電纜任意電線傳輸?shù)碾姶判盘柌粫跉?油界面中斷。然而,這些信號的特點(diǎn)受到相變的影響。例如,信號穿過內(nèi)部電線(未圖示),通過油和氣相的速度與其穿過外部電線(未圖示)的速度不一樣,因?yàn)閮?nèi)部電線沒有暴露于井內(nèi)的流體。油/氣邊界的水平通過監(jiān)控來自任意的內(nèi)部或外部環(huán)繞電線(未圖示)的短路終端的移動,使用時(shí)域反射法(TDR)和計(jì)算的鹽水/油邊界位置來確定。所測量的任何運(yùn)動都是由于井內(nèi)油量的改變所引起。知道油的介電常數(shù),以及由于水平改變的相應(yīng)效果,確定浸在油內(nèi)的電纜的長度。微處理器處理不同的輸入,并產(chǎn)生指示儲層中油/水邊界位置的輸出。來自微處理器27的輸出可發(fā)送到用于在顯示裝置34上顯示的嵌入式PC33,或在遙測線路35上傳輸。該嵌入式PC33與提供人類界面和顯示信息的檢測系統(tǒng)接口,并通過遙測線路35與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫相通。該顯示器34提供圖示和文本顯示的本地?cái)?shù)據(jù)。該遙測線路35使用一系列通信協(xié)議,例如:ModbusTM。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控站(未圖示)發(fā)送信息。圖20展示了不同的發(fā)送至微處理器27輸入和來自該微處理器27的輸出,并展示了定制設(shè)計(jì)電路。該電路控制不同的測量電路,對接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,并將信息輸送到圖19所示的嵌入式PC33處。圖21所展示的電路進(jìn)行兩個測量功能,其可測量從電纜接受的脈沖之間的時(shí)間達(dá)到高分別率,并同樣測量電阻達(dá)到高分辨率。在圖22中,比較儀可進(jìn)行皮秒對比-第一階段擴(kuò)大器38和第二階段擴(kuò)大器39能擴(kuò)大高頻,例如:視頻。注意在圖20中,可使用處理器來改變TDC中比較儀水平,因此可調(diào)節(jié)測量來滿足流體狀況。通過改變引發(fā)斜率和檢測水平的設(shè)置可從同一個電路中獲得多于一個測量。電阻測量的繼電器驅(qū)動使得處理器改變電阻測量的電阻范圍,并再次適應(yīng)出現(xiàn)的流體狀況,增加了固定范圍裝置的精確性和靈活性。圖22詳細(xì)展示的電路包括兩個獨(dú)立的驅(qū)動電路來將脈沖注入到每個完全的電纜,以及需要從彎曲中恢復(fù)信號的放大器。該驅(qū)動電路包括“AC”類TTL邏輯門。該門通過快速上升時(shí)間輸送20mA的電流。該門平行地連接,來提高驅(qū)動至必要的1OOmA,并驅(qū)動5伏特的脈沖到50Ohm的線路中。脈沖的寬度通過來自TDC電路的火線來控制。來自線路的信號,包括最初的火脈沖,在兩個階段放大器中經(jīng)過放大,并注入高速對比儀29中,來使脈沖在發(fā)送至TDC芯片之前定型。所使用的擴(kuò)大器為寬頻帶放大器,其需要維護(hù)返回脈沖的邊緣位置。脈沖的上升時(shí)間(和下降時(shí)間)是重要的考慮。系統(tǒng)的響應(yīng)事實(shí)上與脈沖的上升時(shí)間連接。反射和彎曲變化突出較小的上升和下降時(shí)間(即:脈沖改變更快)。如果脈沖的上升(和下降)時(shí)間太大(即:脈沖改變太慢),將會在通用電力電路響應(yīng)中失去響應(yīng)。優(yōu)選地,該上升和下降時(shí)間為允許可用硬件的最小上升和下降時(shí)間。圖23展示了一種電路,在該電路內(nèi)的測量以雙通道時(shí)域反射計(jì),例如:MeggerTDR2000TM內(nèi)進(jìn)行并儲存。該測量可在反射儀中儲存,并遠(yuǎn)程下載,但引起該記錄的操作通過反射儀的鍵盤進(jìn)行。該電路包括模擬開關(guān),在MeggerTDR2000TM的開關(guān)矩陣上進(jìn)行連接。微處理器“遠(yuǎn)程”地將必要的密鑰傳送記錄并儲存讀數(shù)。隨后發(fā)出一系列指令,來引起儲存讀數(shù)的下載。除了TDR測量之后,可測量第一和第二電線15,17之間的共振響應(yīng)的差別。因?yàn)榕c第二電線15相比,該第一電線17與周圍環(huán)境有著更直接的電連接,當(dāng)影響頻率響應(yīng)(例如:非限制性實(shí)施例的溫度)的其它因素對第一和第二電線15,17來說是一樣時(shí),這種差別會與周圍環(huán)境相關(guān)。因此,在第一和第二電線15,17之間的復(fù)雜阻抗的差值一般清楚地指示井孔60內(nèi)流體水平。這種分析使用的事實(shí)是,現(xiàn)對于另一條電線,圍繞電纜10的流體的介電和導(dǎo)電性質(zhì)對一條電線具有更明顯的影響,所以兩個響應(yīng)之間的差別下降至周圍流體,并不是電纜的一般性質(zhì),或任何接合等。鹽水24在井孔底部的水平以及在較低流體之上的油23的量同樣可進(jìn)行確定,因此,系統(tǒng)將確定多于一種流體水平。此外,鹽水24在井孔60底部的水平以及油23的量同樣可同時(shí)進(jìn)行確定。一般來說,圍繞在感應(yīng)電線的鹽水24將增加兩者的電阻加載,并提高頻率響應(yīng)的介電常數(shù),因此,共振峰通過鹽水24的電阻特性來變細(xì),而電容增加。油23對響應(yīng)的影響用于提高介電常數(shù),但沒有看到鹽水24的電阻加載。監(jiān)控電纜10的反射響應(yīng)和頻率響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)在于,可使用從其中一個得到的結(jié)構(gòu)來核實(shí)或確定來自另一個的結(jié)果。因此,通過測量共振頻率,可確定圍繞電纜的介電常數(shù),通過研究脈沖反射,可獨(dú)立地確定電纜附近的鹽水24的量。監(jiān)控電纜10的反射響應(yīng)和頻率響應(yīng),使用內(nèi)部和外部電線。因?yàn)槭褂猛粚﹄娋€,不需要提供多套電線對。使用不同的實(shí)施例來測試本發(fā)明的方法。在不同的條件下往下發(fā)送脈沖電磁信號,并隨著時(shí)間監(jiān)控反射信號的振幅。結(jié)果展示在圖24-27。圖24展示了在長傳感電線上接觸的鹽水的典型反射,向下跳變脈沖展示了鹽水引起的部分短路。在圖中,以伏特測量振幅,以納米秒來測量時(shí)間。圖25展示了隨著鹽水水平在傳感電線上的改變的相同反射移動。在該圖中,以伏特測量振幅,以秒測量時(shí)間。圖26展示了通過油的更高阻抗和電容特性引起的曲折變化,因?yàn)樵撚偷母咦杩购碗娙萏匦杂绊懥司畠?nèi)的傳感電線。在該圖中,以伏特測量振幅,以納米秒來測量時(shí)間。圖27展示了隨著響應(yīng)改變,通過鹽水對傳感電線的增加的覆蓋是如何引起短出現(xiàn)的增加的低阻抗。在該圖中,振幅以伏特測量,時(shí)間以秒來測量。本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于,它們能使電磁輻射在油和/或氣體儲層的整個深度上傳播。在整個深度上的監(jiān)控產(chǎn)生儲層的更精確的模型。如果出現(xiàn)了三相鹽水,油和氣,隨后這三相可被檢測。所確定的信息可用于優(yōu)化流體的提取,特別是烴類的提取,并同樣可以用于其它目的,例如:確定儲層內(nèi)流體的量和運(yùn)動。方法的實(shí)施例可同樣提供構(gòu)造井的完整長度的虛擬模型。該模型可隨后用于計(jì)劃更有效地從井中去除流體。這個可作為響應(yīng)當(dāng)做電纜系統(tǒng)阻抗特點(diǎn)的連續(xù)映射來模仿的形式,并隨后處理以提供圍繞電纜系統(tǒng)的流體的流體特點(diǎn)連續(xù)測量。在不偏離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi),可進(jìn)行改善和修改。
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