[发明专利]分布式流速传感器及相关方法

说明书

技术领域

石油和天然气工业非常依赖于钻井孔测量技术，以提供有关钻井孔深处实际发生了什么的信息。在石油或天然气生产之前需做多项调查，包括地层和岩层孔隙度、含水量及微地层。但是，进行钻井整个长度上的行为的广泛测量以获得数据的方法是很少的。

背景技术

自从1940年以来，点压力和温度传感器已被经常使用，而目前生产日志工具也是常用的。在石油和天然气工业中经常在钻井中运行光学分布温度传感系统，以测量钻井孔整个长度上的温度曲线。

点传感器只提供与该传感器所在位置所发生的事情有关的指示。日志工具对整个钻井孔进行测量，但不是实时测量，而只能周期性地运行。当钻井孔中有多个泵时，日志工具难以运行。分布式温度测量受到以下事实的限制：虽然可以解读温度曲线、以给出与钻井孔内的其它行为有关的信息，但是原始状态的温度信息不能立即用来确定产出（或注入）的流体，或者更重要地，不能用来确定流体流速。

石油和天然气工业受到要获得更高效率和增加产率的压力，所有这些需要对储层储藏和生产行为有更多的了解。这就产生了对储层行为进行更多的二维和三维测量的需求。

发明内容

因此本发明的一个目标是解决以上的一个或多个问题。

在本发明的第一个方面中，提供了一种用于进行分布式流速测量的长形设备，该设备沿其长度包括：

加热芯部，

围绕所述芯部的至少一个外层，该至少一个外层的外表面界定所述设备的外表面，及

分布式温度传感器，

其中，所述分布式温度传感器位于所述加热芯部和所述设备的外表面之间。

用这种设备可以测量从所述芯部丧失到环境中的热量，例如，用加热芯部加热前后丧失的热量。

所述分布式温度传感器可包括光纤分布式温度传感器。所述分布式温度传感器可围绕所述加热芯部螺旋卷绕。所述分布式温度传感器可嵌入在围绕所述芯部的保温层中。在具有嵌入其中的分布式温度传感器的保温层与所述加热芯部之间可设有至少一个中间层。具有嵌入其中的分布式温度传感器的所述保温层可以是所述设备的所述外层，或者所述外层可以是不同于具有所述分布式温度传感器的保温层的额外的层。

所述设备可包括电缆。

所述加热芯部可包括电阻丝。

所述设备还可包括用于控制所述加热芯部的加热并对获自所述分布式温度传感器的结果进行处理的控制和处理装置。

所述设备还可包括用于在设备的多个测量点中的每个点处识别浸没该设备的流体的分布式流体识别装置。

所述设备还可包括用于在设备的整个长度上连续地识别浸没该设备的流体的分布式流体设别装置。

所述设备可被操作用于：在沿设备长度的多个测量点处测量浸没该设备的流体的周围温度；打开加热芯部、加热一段预定的时间，以及在相同测量点再次进行温度测量。所述设备还可操作来使用获得的或预先设定的合适流体特征的知识，以便对获自分布式温度传感器的结果进行处理，以获得针对流过所述设备的表面的流体的分布式和/或点流速测量。所述设备还可操作来使用获得的或预先设定的多个流体特征的知识，以便根据所述预定的加热时间之后在所述特定测量点处测得的温度，直接识别在任一测量点处浸没设备的是所述多种流体中的哪种流体。

所述设备可具有半刚性结构，以允许其连接至钻井孔；例如所述设备可具有刚性元件如沿其长度的碳纤维。

在本发明的第二个方面中，提供多个所述设备，这些设备可操作提供浸没这些设备的流体内的测量点的三维阵列。

在本发明的另一方面中，提供一种用根据本发明的以上任一方面所述的设备或多个设备进行分布式冷却测量的方法，该方法包括以下步骤：

将所述设备沿其长度浸没在一种或多种流体中；

在沿其长度的多个测量点处测量所述流体的周围温度；

将加热芯部打开一预定的加热时间；和

在相同测量点处再次测量温度。

所述方法还可包括用获得的或预先安装的合适流体特征的知识，以便对所述分布式冷却测量值进行处理，从而获得针对流过所述设备表面的流体的分布式和/或电流速测量值。所述方法可包括进一步的根据所述分布式和/或点流速测量值确定实时分布式和/或流体流量信息的步骤。

所述方法还包括获得信息、以在进行所述分布式冷却测量的同时识别所述流体的步骤。

所述方法还包括用获得的或预先安装的多个流体特征的知识，以便根据预定的加热时间之后在所述测量点处测得的温度，识别浸没所述设备的是多种流体中的哪种流体。