[发明专利]增强材料的调查

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于使用电磁能来调查流体的特性的方法和系统，以及更特别地而非限制地涉及用于测量井眼流体的一个或多个特性、多相流的特性、生产流体的特性、管线/通道中的流体流的特性、地球地层中的流体的特性等的调查方法与系统。仅通过实例，所描述的方法和系统可以被用于增强材料内所发射的电磁能的穿透以增强调查深度，并且在一些实例中，所增强的调查可以被用于井眼中以增强对井眼和/或流进/流出井眼的流体的所述一个或多个特性的测量。

背景技术

当前，各种工具和设备被用于井眼和管线/通道内以测量在其中流动的流体的特性。确定诸如流速、不同相的百分比/比率、相的体积流率等的井眼和管线/通道中流动的多相混合物的流特性可以被用于确定诸如井眼/管线/通道中输送的或地球地层等中包含的油相、水相、气相、固相的相含量，验明沿井眼/管线/通道等的位置等处的相的存在/数量，等等。

射频(“RF”)天线、微波天线等已经被用作多相流计量系统的一部分。例如，美国专利第7,624,652号和美国专利第8,224,588号公开了诸如多个电偶极天线的电磁天线的使用，用于多相流的相分数和/或水传导率的测量。美国专利第6,915,707号公开了具有充当用于提供多相流的电容率测量结果的微波谐振式传感器的集成机械结构的多相流传感器管段，其测量结果可以被用于确定多相流的特性/多相流的相(机械结构还起用于提供流率测量的压差元件的作用)。

发射-接收电磁天线已被开发用于多相流相分数和/或含水率的测量(参见，例如美国专利第7,908,930号和美国专利公开第20110267074号)，以及用于层析成象的流体成像(参见，例如美国专利第5,485,743号)，和/或用于基于多普勒感测(参见，例如英国专利第2 359 435号和美国专利第7,712,380号)或互相关测量(参见，例如美国专利第7,908,930号)的相速度的测量。RF/微波反射探针和/或发射天线也已经被用于测量多相流的水传导率(参见，例如美国专利第6,831,470号)。电磁系统也已经被用于调查地层流体，例如，欧洲专利/专利申请EP2 015 109号中所描述的。一种用于确定井下地层的特性的装置可以包括具有能够通过地层传播电磁波的多个发射机与接收机的阵列。此外，电磁调查系统可以被用于调查包含在或输送在液体中的固体相/流体相的特性。为了所有目的，上面所引用专利的内容通过参考被合并于本文中。

发明内容

在本公开的一个实施例中，提供了一种用于测量在诸如例如井孔、管线、管、通道等的通道中流动的流体的、包含在地球地层中的流体的特性以及包含在流体中的固体的特性的电磁测量系统。在该实施例中，超材料用于充当透镜并且将电磁能聚焦到流体中，使得能够确定流体的特性。在本发明的各个方面，超材料透镜在流体/流体流中/内提供电磁调查。流体/流体流可以是多相混合物，并且超材料电磁调查系统可以被用于获得多相流的特性、多相流的相、多相的相的组成等。在本发明的实施例中，超材料可以包括具有负折射率的材料。在本发明的一些方面，超材料的折射率的幅度可以与正被调查的流体的折射率的幅度相匹配。

在本公开的一个实施例中，提供了一种用于增强用于调查通道、井孔、管等中的流体的特性的电磁系统的感测特性的方法，其中，超材料被用于增大调查深度和/或增大电磁系统的灵敏度。

附图说明

结合附图描述本公开：

图1示出根据本发明的一个实施例的包含偶极天线和超材料透镜的用于调查流体的电磁系统；

图2(a)-(d)示出非超材料聚焦电磁系统和图1中所述的超材料聚焦系统的通过建模确定的管道中所产生的场分布；

图3示出根据本发明的一个实施例的当系统包括常规材料和超材料时对图1的电磁系统来说能量如何沿垂直于管道的方向随半径消散；

图4示出根据本发明的一个实施例的包含超材料元件的用于调查管道中的流体的电磁系统；

图5示出根据本发明的一个实施例的用于使用超材料元件调查管道中流体的特性的电磁系统；

图6A-C示出根据本发明的实施例的用在电磁系统中的超材料透镜的实例；以及

图7是使用超材料来增强管道中流体/流体流的特性的电磁测量的方法的流类型说明。

在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的参考标号。此外，可以通过参考标号后面的破折号和区分相似部件的第二标号来区分相同类型的各个部件。如果在说明书中仅使用第一参考标号，则该描述可应用于具有相同第一参考标号而不考虑第二参考标号的任一相似部件。