專利名稱：用于監(jiān)測井中流體流量的示蹤物釋放法的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測井下井管道中流體流速的示蹤物釋放法。這種方法從歐洲專利申請NO.0816631中已知。
在已知的示蹤物釋放法中，是將不同類型的示蹤物沿著井下流入?yún)^(qū)的長度埋在包層中。包層可以是油溶性物質，該物質緩慢地溶于井流體中，并且所釋放的示蹤物量因此是在一特定位置進入井中的油和/或氣體量的指示。
已知方法的缺點是為監(jiān)測井流出物的流量，需要大量示蹤物和包層；為了在示蹤物耗盡之后更換包層的壁管道，需要大量的修井操作；和所釋放的示蹤物量不是流過井的流體量的準確反映，而且還視井流出物的溫度和組成而定。
已知美國專利NO.4,846,279公開了一種方法，該方法利用一個袋將一種處理流體注入一口井的下端，該袋被井的下游位置和上游位置之間的壓力差壓縮。美國專利NO.5,544,785公開了一種方法，該方法用于用一個容器將一種硬化劑井下注入水泥漿中，通過文丘里效應將硬化劑從容器注入水泥漿。
美國專利NO.4,166,216公開了一種方法，該方法通過一個注射工具用于將各種油和/或水可混合的示蹤物材料注入生產(chǎn)管道中，該注射工具是臨時在井中懸掛在一根鋼絲繩上。
本發(fā)明的目的是減少已知示蹤物注射法的缺點，并提供一種示蹤物釋放法，該示蹤物釋放法能更準確地反映流體流速，能更容易更換，能將一種準確計量的最少量示蹤物材料釋放到井流出物中和能將流體流速之外的其它井數(shù)據(jù)傳送到地面處的井流體流量監(jiān)測和測量系統(tǒng)中。
發(fā)明內容
按照本發(fā)明所述的示蹤物釋放法，利用一種可變形容器和一個文丘里管，可變形容器包括示蹤物材料，而文丘里管設在井管道中，文丘里管與上述容器這樣成流體連通，以便在使用時，將適當量的示蹤物材料通過容器的出口釋放到管道中，釋放的示蹤物材料量與文丘里管頸部和管道較寬部分之間的壓力差有關，因此在文丘里管的下游，如在井口附近，測量每單位時間釋放到文丘里管中的示蹤物量，而所測得的量是文丘里管區(qū)域中流體速度和/或密度的指示。
優(yōu)選地，可變形容器的至少一部分壁易受到上述管道較寬部分內靜壓力的影響，并且容器的出口通向文丘里管的頸部中。
因為如在文丘里管入口處，在頸部和上述較寬部分之間的靜壓力差，按照Bernouilli定律，是與1/2ρ·v2成正比，式中ρ是流體密度，而v是流體速度，所以在那種情況下，所釋放的示蹤物量與流體密度和流體速度的平方成正比。
或者，可變形容器用一個彈簧壓縮，和壁易受到頸部處較低靜流體壓力的影響，及示蹤物出口通向管道的較寬部分比如文丘里管的下游，因此當流體密度ρ和/或速度v降低時，所釋放的示蹤物的量也減少。
優(yōu)選地，可變形容器安裝在一個鄰近文丘里管的基本上是管狀的側袋內，容器至少一部分是軟袋，該軟袋以可收回式安裝在上述側袋內，及文丘里管和容器安裝在一個套管內，該套管裝配在井流入?yún)^(qū)之內或附近的井管道的內壁之內，并可以固定在井管道的內壁上。
可任選地，容器的出口裝備有一個閥，該閥在選定的時間間隔中打開出口。閥可以用一個時鐘或用一個按預定圖形按順序打開和關閉閥的裝置啟動，使得脈動式釋放示蹤物材料代表一個信號，該信號相當于用一傳感器測得的物理參數(shù)，如壓力、溫度或流體流速和/或成分，上述傳感器放在文丘里管中或文丘里管附近。優(yōu)選實施例說明本發(fā)明將參照附圖通過例子更詳細地加以說明，附圖中
圖1是按照本發(fā)明所述示蹤物釋放系統(tǒng)第一實施例縱向剖視圖；圖2是圖1系統(tǒng)的橫剖視圖；圖3是按照本發(fā)明所述示蹤物系統(tǒng)第二實施例縱向剖視圖；和圖4是圖3的系統(tǒng)橫斷面視圖。
現(xiàn)在參見圖1和2，圖1和2示出了一種連續(xù)示蹤物注射系統(tǒng)，該注射系統(tǒng)包括一個細長的袋1，該袋1裝滿一種液體示蹤物，如關于遺傳密碼組成的一種放射性物質或熒光劑。
袋1安裝在一個管狀空腔2中，該管狀空腔2鄰近井下文丘里管4的頸部3，該頸部3安裝在一個井套管5內，該井套管5可以可回收式安裝在一個井(未示出)流入?yún)^(qū)內的一個井管(未示出)中。
空腔2通過一個流體通道6，與文丘里管4入口處的較寬部分9成流體連通。
袋1在其上端處具有一個流體出口7，該流體出口7通過一個徑向出口通道8，與文丘里管4的頸部3成流體連通。在使用時，流體流將在文丘里管4的入口處，以一個流體速度v流過套管5，并且在頸部3處將增加到一個更高的速度，按照Bernouilli定律，這種情況將產(chǎn)生一個靜壓差，該靜壓差與1/2ρ·v2成正比，式中ρ是流體密度，而v是流體速度。
因為袋1的流體壓力等于頸部3中的流體壓力，而在袋1下面的空腔2中的流體壓力等于文丘里管4的寬入口9內的流體壓力，所以袋1的底部將被一個壓力P～1/2ρ·v2往上推，該壓力開始壓縮袋并擠出示蹤物材料的一個流量T，該流量T與壓力差p成正比，并因此與流體密度ρ和速度v的平方成正比。
因此，通過用地面處的一個檢測裝置，檢測每單位時間釋放的示蹤物量T，可以獲得有關井下流體速度v和/或密度ρ，上述檢測裝置如果采用放射性示蹤物的話可以是蓋革(Geiger)計數(shù)器，或者采用熒光示蹤物的光源和反射裝置。
現(xiàn)在參見圖3和4，圖3和4示出了一種不連貫的示蹤物注射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個袋10，袋10裝滿一種液體示蹤物材料。
袋10安裝在一個管狀空腔11中，該空腔11平行于文丘里管13的頸部12，文丘里管13安裝在一個套管14中，該套管14可以可收回式插入油和/或氣體生產(chǎn)井(未示出)流入?yún)^(qū)內的井管(未示出)中。
袋10具有一個出口15，該出口15間歇式將示蹤物材料釋放到示蹤物注射口16中，該注射口16通過一個閥17通向文丘里管13的頸部12。
閥17裝有一個電池組18和一個轉向裝置19，該電池組18供給電力以便啟動閥17，而轉向裝置19包括一個時鐘和/或溫度、流體成分傳感器20，轉向裝置19按照一個圖形以一定的時間間隔促使閥打開和關閉，該圖形代表反映由傳感器20所檢測的溫度和/或其它物理數(shù)據(jù)的信號。不連貫的打開閥17使示蹤物材料T間歇地注入流體流中，注射圖形可以用地面處的示蹤物檢測裝置檢測。
與圖1的系統(tǒng)中一樣，施加到袋10上的壓力p與1/2ρ·v2成正比，因此每單位時間所釋放的示蹤物量，提供有關井下流體速度v和/或密度p的信息。
因此，按照本發(fā)明所述的示蹤物釋放系統(tǒng)可以用作一個井中的混合速度測量和無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該示蹤物釋放系統(tǒng)可以工作幾年，直至袋10和電池18耗盡為止。
套管14可以可松脫式安裝在油和/或氣體生產(chǎn)井流入?yún)^(qū)中開槽的井襯里的無槽部分內。在這種情況下，優(yōu)選的是，上述無槽部分可以裝備一個外部可膨脹的密封圈，該密封圈將圍繞襯里無槽部分的環(huán)形空間密封，以便促使井流出物流過套管14內部。
權利要求
1.一種用于監(jiān)測井下井管道中流體流速的方法，該方法包括-在井中插入一個可變形的容器，該可變形的容器包括示蹤物材料，容器這樣與井管道中形成的文丘里管成流體連通，以便在使用時，適量的示蹤物材料通過容器的出口釋放到管道中，釋放量與文丘里管頸部和管道較寬部分之間的靜壓差有關-在釋放系統(tǒng)下游的一個位置處，檢測每單位時間流過管道的示蹤物材料量；-在文丘里管下游的一個位置處，測量流過管道的釋放示蹤物材料量；和-根據(jù)上述測量確定在文丘里管附近管道中的流體速度和/或密度。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于可變形容器的至少一部分壁易受到上述管道較寬部分內的靜壓力作用，并且容器的出口通向文丘里管的頸部。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于可變形的容器安裝在鄰近文丘里管的管道壁中一個空腔內。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于空腔是一種基本上是管狀的側袋，而可變形的容器至少一部分是軟袋，該軟袋以可收回式安裝在上述側袋內部。
5.按照權利要求3所述的方法，其特征在于文丘里管和可變形容器安裝在一個套管中，該套管裝配在井的流入?yún)^(qū)內或附近的井管道內壁內，并可以固定到井管道的該內壁上。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于井具有多個流入?yún)^(qū)，并且在一個或一個以上流入?yún)^(qū)的下游端處或下游端附近，設置至少一個示蹤物釋放系統(tǒng)。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于在井中安裝多個示蹤物釋放系統(tǒng)，該示蹤物釋放系統(tǒng)包括多個裝有示蹤物材料的可變形容器，上述多個示蹤物釋放系統(tǒng)裝有不同的示蹤物材料，如放射性示蹤物，熒光劑示蹤物或加遺傳標記的示蹤物。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于容器的出口裝備一個閥，該閥適合于在一個或一個以上選定的時間間隔中打開出口。
9.按照權利要求8所述的方法，其特征在于閥通過一個時鐘啟動，該時鐘適合于以一預先設定的時刻和在一預定的時間間隔中打開閥。
10.按照權利要求6和9所述的方法，其特征在于井設置多個示蹤物釋放系統(tǒng)，這些系統(tǒng)設置多個用時鐘啟動的閥，以使閥在不同的時刻打開。
11.按照權利要求8所述的方法，其特征在于啟動閥以便在選定的時間間隔中按順序打開和關閉，并且上述時間間隔的長度和圖形代表一個信號，該信號相當于由放入示蹤物釋放系統(tǒng)中的測量探頭所測得的一個或一個以上的物理參數(shù)，如壓力、溫度和/或密度。
12.按照權利要求5所述的方法，其特征在于套管以可松脫式固定在一段井襯里中，該段井襯里裝備有一個外部可膨脹的密封圈，該密封圈禁止井流出物在套管位置處流過圍繞襯里的環(huán)形空間。
全文摘要
用于監(jiān)測井中流體流量的示蹤物釋放法，利用一種可變形的容器，該可變形的容器包括液體示蹤材料，可變形容器具有一個出口，該出口通向井管道內的文丘里管頸部中。容器具有一個壁，該壁至少一部分易受文丘里管比較寬的入口或出口處流體壓力的影響，因此將適當量示蹤物連續(xù)或不連續(xù)地注入井流出物中，示蹤物量與文丘里管兩頭的壓力差(p)成正比，該壓力差(p)與流體密度(ρ)和流體速度(v)平方有關。
文檔編號E21B47/10GK1432098SQ01810460
公開日2003年7月23日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權日2000年5月31日
發(fā)明者弗洛爾·A·哈爾托赫, 烏爾弗特·C·克隆普, 讓·E·內格爾, 道弗·J·倫尼亞, 伊夫·韋朗 申請人:國際殼牌研究有限公司