用于产生信号的探针、测量探测仪、及信号产生方法技术

一种用于产生表示在井(51)中流动的流体(10)的局部相组成(O，W)的信号(u(t))的探针(11)，其包括：电绝缘材料的本体(13)，所述本体具有尖端(15)，所述尖端适于与所述流体(10)接触；至少两个导电材料的电极(14a，14b，14c，14d)，所述电极相对于本体(13)的中心轴线(XX’)位于所述本体(13)中的相对两侧上并且相互绝缘，所述电极(14a，14b，14c，14d)具有位于所述尖端(15)的任一侧上的端部，所述端部暴露于流体(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于产生表示在井中流动的流体的局部相组成的信号的探针、探测仪和方法。本专利技术涉及通过局部测量来识别在井中流动的流体的相和电性质特征。特别地，本专利技术可以应用于通过局部测量来识别在油气井中流动的包含水的多相流体的相，还可以应用于注入井的背景，其中，在井中流动的流体包括注入的淡水和源自地下的盐水。
技术介绍
在油气井中的多相流非常难以评估和测量，这是因为根据流体性质、保持率、速率，多相流会遭遇复杂的流态(例如气泡、段塞、雾或分离流)。因为油气井通常是斜井，有时高度倾斜乃至呈水平，所以构成在井中流动的流体的相(油、气体、水)的比例跨越井的给定区段并不均匀并且希望跨越该区段进行绘制。为了绘制井区段，需要局部传感器以进行流体识别，即，评估井区段的每个位置处的相浓度。现有技术公开了一种电阻率传感器，其用于确定在油气井中流动的流体内的局部相浓度。文献US3,792,347公开了使用多个针状感测尖电极。该文件描述了一种用于测量井内油/水混合物中油的百分比的工具。多个电极以大体共同延伸的阵列布置在产生的混合物的流动路径中的不同水平高度处。提供电极布置方案，因而可以基于接通/非接通集成有对给定时刻浸入在油中的电极数目的统计分析，电极在处于油中时绝缘或者在处于水中接地传导。被油滴如此绝缘的电极的数目被转换成模拟电信号。因水中的电阻和电流偏移电压变化导致的错误得到补偿。文献US5,661,237公开了一种包括多个局部电阻率探针的测量探测仪。该文献描述了用于在油气井中产生表示多相流体的局部流参数的信号的方法，该方法包括将至少一个局部传感器放置在流体中的步骤和产生信号的步骤，其中，所述信号的级表征传感器浸入其中的相，在峰值处产生信号，所述峰值的曲率半径小于100微米。该方法可以用于确定流体的不同相的保持率。文献US5,661,237中公开的电探针具有同轴结构。在图1a、1b、1c和1d中示出了根据现有技术的这种探针。探针1由外部金属管2和中心金属电极4构成，外部金属管和中心金属电极由绝缘体3分隔开。探针1的末端5成形为圆锥形，以便形成尖端从而有助于流体10界面穿刺。通过测量外部电极2(接地电极)和中心电极4之间的阻抗进行测量，所述阻抗与流体10的电阻率、电容率和探针几何结构有关。图1a是这种电极的外部视图。测量结果使得能够检测在油气井中流动的多相流体10中的水。图1b是针对这种电极的末端5构造的横截面图。图1c是示出了从探针末端大量延伸的电流线6的横截面图，探针末端对气泡/液滴尺寸和连续介质性质有较大敏感度。图1d示出了针对这种电探针(实线u1)和针对具有延伸的接地针的替代电探针(虚线u2)的运动流体界面的探针响应u(t)。运动流体界面对应于电极穿入水中的油滴。不同流体界面Fla(在穿入之前)、Flb(在末端端部处穿入)、Flc(末端穿入一半)和Fld(末端全部穿入)处的探针响应u(t)。以下是这种探针结构的缺点：·敏感度从探针末端向远延伸，从而导致多相条件中的不稳定测量。特别地，从水到油或气体的连续介质的变化对测量造成较大影响。·测量取决于电极电阻率和金属与其浸入其中的流体之间的接触电阻。在高盐度盐水中，流体电阻率对信号的贡献会变得较小，从而导致测量结果不准确。·外部电场能够在探针的外部管中产生寄生电流。特别地，在测量探测仪中产生的接地电流难以与探针的外部管隔离，并且在测量中产生噪音。·由于上述限制，不能准确地测量流体的电性质。特别地，这种探针用于从油和气体中区分出水，从而给出数字类信号。特别地，其不能解释水盐度。·化学和机电效应会导致金属表面处的绝缘层增长，从而降低探针的机械完整性并且改变测量结果。·响应较慢，这是因为过渡需要探针完全浸入水中直到外部管金属接触以便限定电流的返电路径。·探针的金属末端面向流，并且在其尖端处具有最大流速。因此，在高流量条件下，传感器的敏感元件因固体颗粒(例如流携带的砂砾)而受到磨损，从而导致随时间场中探针退化和信号改变。·油或水滴会粘附在探针的末端，特别是粘附在绝缘体－金属界面处。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于产生表示在管道中流动的流体的局部相组成的信号的探针和/或探测仪和/或方法，该探针和/或探测仪和/或方法客服了现有方法和/或设备的限制中的一个或多个。根据一个方面，提供一种探针，其用于产生表示在井中流动的流体的局部相组成的信号，所述探针包括：电绝缘材料的本体，所述本体具有适于与流体接触的末端；至少两个导电材料的电极，所述电极相对于本体的中心轴线位于所述本体中的相对两侧上并且相互绝缘，所述电极具有端部，所述端部暴露于位于所述末端的任一侧上的流体。探针可以包括同时作为激励电极和检测电极的两个电极，所述电极适于连接到测量电路，所述测量电路包括与测量模块并联的激励模块，由测量模块测量的电极中的信号与表示接触末端的流体的局部相组成的电参数有关。探针可以包括第一对电极和第二对电极，所述第一对电极是激励电极并且位于第一平面中，所述第一平面与本体的中心轴线相交，所述第二对电极是检测电极并且位于第二平面中，所述第二平面与本体的中心轴线相交并且相对于第一平面成一角度，所述第一对电极适于连接到激励模块，所述第二对电极适于连接到测量模块。激励模块可以包括通过第一分流电阻器连接到第一电极的第一交流电压发生器，和通过第二分流电阻器连接到第二电极的第二交流电压发生器，所述第一和第二交流电压发生器产生反相的激励信号。探针可以包括金属管，所述金属管包围所述本体并且作为护罩。每个电极可以具有绝缘材料的护套。本体的末端可以呈圆锥形以便限定末端圆锥表面，暴露于流体的电极端部从本体露出在末端圆锥表面中、在末端端点的侧部。本体的末端可以包括两个平表面，所述两个平表面相对于本体的中心轴线成不同角度，暴露于流体的电极端部从本体露出在平表面中、在末端端部线的侧部。探针可以包括光学元件，所述光学元件位于本体的中心部分中，所述光学元件的端部部分形成探针末端的端部。探针可以包括电子板，所述电子板连接到本体并且与测量电路和处理模块集成，以便在输出电缆上输送数字测量结果。根据另一方面，提供一种测量探测仪，所述测量探测仪适于沿着井并在井中移位，所述测量探测仪包括多个根据本专利技术的探针，所述探针相对于测量探测仪的中心轴线位于成角度分布的位置处。井是油气井，并且测量探测仪承载定中器，多个探针固定到定中器。根据另一方面，提供一种用于产生表示在井中流动的流体的局部相组成的信号的方法，该方法包括以下步骤：-将探针插入在井中，所述探针包括：电绝缘材料的本体，所述本体具有末端，所述末端适于与流体接触；至少两个导电材料的电极，所述电极相对于本体的中心轴线位于所述本体中的相对两侧上并且相互绝缘，所述电极具有端部，所述端部暴露于位于所述末端的任一侧上的流体；-将激励信号施加在两个电极上，所述电极是激励电极；-测量与表示接触两个电极上的末端的流体的局部相组成的电参数有关的检测信号，所述电极是检测电极。根据另一方面，提供一种根据本专利技术的方法的应用，其用于产生表示在油气井中流动的多相流体的局部相组成的信号。利用本专利技术，能够准确地测量流体的电性质，即从油和气体区分出水、解释水盐度，提高空间分辨，减小测量信号干扰等。相较于现有技术的探针本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生表示在井(51)中流动的流体(10)的局部相组成(O，W)的信号(u(t))的探针(11)，其包括：电绝缘材料的本体(13)，所述本体具有末端(15)，所述末端适于与所述流体(10)接触；至少两个导电材料的电极(14a，14b，14c，14d)，所述电极相对于所述本体(13)的中心轴线(XX’)位于所述本体(13)中的相对两侧上并且相互绝缘，所述电极(14a，14b，14c，14d)具有端部，所述端部暴露于位于所述末端(15)的任一侧上的流体(10)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 EP 14162506.11.一种用于产生表示在井(51)中流动的流体(10)的局部相组成(O，W)的信号(u(t))的探针(11)，其包括：电绝缘材料的本体(13)，所述本体具有末端(15)，所述末端适于与所述流体(10)接触；至少两个导电材料的电极(14a，14b，14c，14d)，所述电极相对于所述本体(13)的中心轴线(XX’)位于所述本体(13)中的相对两侧上并且相互绝缘，所述电极(14a，14b，14c，14d)具有端部，所述端部暴露于位于所述末端(15)的任一侧上的流体(10)。2.根据权利要求1所述的探针(11)，其包括两个电极(14a，14c)，所述两个电极同时是激励电极和检测电极，所述电极(14a，14c)适于连接到测量电路(20，20c，20d)，所述测量电路包括与测量模块(22)并联的激励模块(21)，由所述测量模块(22)测量的所述电极中的信号(u(t))与表示接触所述末端(15)的流体(10)的局部相组成(O，W)的电参数有关。3.根据权利要求1所述的探针(11)，其包括第一对电极(14a，14c)和第二对电极(14b，14d)，所述第一对电极是激励电极并且位于第一平面(P1)中，所述第一平面与所述本体(13)的所述中心轴线(XX’)相交，所述第二对电极是检测电极并且位于第二平面(P2)中，所述第二平面与所述本体的所述中心轴线(XX’)相交并且相对于所述第一平面(P1)成一角度，所述第一对电极(14a，14c)适于连接到激励模块(21)，所述第二对电极(14b，14d)适于连接到测量模块(22)。4.根据权利要求2和3中的任意一项所述的探针(11)，其中，所述激励模块(21)包括通过第一分流电阻器(25a)连接到第一电极(14a)的第一交流电压发生器(24a)，和通过第二分流电阻器(25b)连接到第二电极(14d)的第二交流电压发生器(24b)，所述第一交流电压发生器(24a)和所述第二交流电压发生器(24b)产生反相的激励信号(u1(t)，u2(t))。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的探针(11)，其还包括金属管(12)，所述金属管包围所述本体(13)并且作为护罩。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的探针(11)，其中，每个电极(14a，14b，14c，14d)具有绝缘材料的护套。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的探针(11)，其中，所述本体(13)的所述末端(15)呈圆锥形以便限定末端圆锥表面(16)，暴露于所述流体(10)的所述电极(14a，14b，14c，14d)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·东齐耶，E·塔韦尼耶，L·阿巴西，
申请(专利权)人：欧芬菲尔德公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR