CN105705911A - 科里奥利直接井口测量设备和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了科里奥利直接井口测量设备和方法。设备和方法虑及连续监测、更高频率的数据和在井性能的定量和定性测量方面的更高准确度。在实施例中：基于所确定的驱动增益阈值来确定井的夹带气体严重程度，基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量，并且输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。一种操作模式包括在预定时间间隔之上对至少一个变量连续平均，以及输出相应的单个平均数据值。另一种操作模式包括以预定且统一的时间间隔输出至少一个瞬时变量。还输出诊断信息和用户警报来向操作者提供可靠的决定制定信息。
Description
技术领域
本发明涉及科里奥利（Coriolis）直接井口测量设备和方法，并且更特别地，涉及在对井口性能的定量和定性测量方面提供连续监测和更高准确度的科里奥利直接井口测量设备和方法。
背景技术
问题陈述
直接井口测量是指用于连续测量单个井口或者一系列井口中的生产的能力。这种类型的特定测量是所期望的，因为所提供的数据与每日操作决定相关，包括确定哪些井在产地（field）中停止使用以及实现哪种技术来从特定井产生最多的油或者气体。
从测量的角度看，在不同地理位置中的井很大地不同。在中东，许多井以相对平稳和连续的方式使得液体（油和水）与少量气体一同流动，其中具有随着井被消耗而随时间逐渐减慢的稳定流速。在美国以及其他国家，通常必要的是，抽取井下的诸如水或者二氧化碳之类的液体来产生油或者气体，或者直接将油和气体抽取到表面。这趋向于导致高度可变的流速以及从0到100%循环的气体比值（fraction）。这些类型的井通常涉及与空-满-空分批类似的测量环境，其中测量计被吹出有在某一批的液体部分之前和之后的气体。另一种类型的井主要涉及自然气体流，其包括少量的油、水、或者冷凝物，从而导致“湿气”测量环境。
在不存在可靠并且成本高效的直接井口测量设备的情况下，最常见的变通方案（workaround）是使用“测试分离器”并间歇性地（即，每月一次）测试每一个井，并且然后假设在下一测试之前没有发生任何改变。
另一种可替换解决方案是在每一个井口处使用永久分离器或者多相流量计。然而，这些选项都极其昂贵，并且通常涉及基于每一个井的大量维护和/或定制。许多经营者在给定位置中具有上百或上千的小型井，并且其通常对于在每一个单独地点处考虑这些选项而言是成本上不允许并且时间上不允许的。
因此，存在对于是成本高效的、低维护的、并且提供可靠、准确且及时测量数据的直接井口测量设备的真实需要。存在对于提供关于井性能更高频率的数据（包括关于出水量和流速的数据）的需要。通过提供该信息，可以做出关于各种每日贮藏处管理问题的更好决定，诸如某个井是否应该被关闭或者关于特定井在生产技术方面的改变是否必要。
发明内容
本发明通过提供科里奥利直接井口测量设备和方法来克服上文略述的问题并且推进本领域，所述科里奥利直接井口测量设备和方法允许井测试方面的更好智能性，是足够可靠的，并且提供更高频率的数据，并且还比本领域中当前已知的设备和方法更加成本高效。
特别地，与已知测试分离器方法相比，本发明提供了井性能的更高频率测量。而且，本发明提供了对于若干每日操作问题的解决方案，其包括：哪些井仅仅产生水并且应该被关闭；历史记录中仅仅提供液体的井何时开始产生气体；从昨天起井的流速有没有显著改变；以及现在这个井是多相的吗？
发明方面
在本发明的一方面中，一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量；以及输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。
优选地，至少一个变量包括以下至少一项：流动变量、诊断信息和用户警报。
优选地，流动变量包括以下至少一项：质量流、体积流、密度、出水量和净采油量。
优选地，诊断信息包括以下至少一项：温度；多相条件的检测；在夹带气体高于所确定的驱动增益阈值的情况下的测量时间间隔内的持续时间；以及多相条件的信息，多相条件的信息包括以下至少一项：气隙（gasvoid）比值、连续夹带和段塞（slugging）气体夹带。
优选地，输出至少一个变量包括在预定时间间隔之上对至少一个变量连续平均，以及输出至少一个变量的相应单个平均数据值。
优选地，预定时间间隔由用户和流动条件之一来确定，流动条件包括间歇段塞和连续夹带之一。
优选地，预定时间间隔在持续时间方面是统一的（uniform）和非统一的之一。
优选地，如果夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值，则至少一个连续平均变量包括以下至少一项：流动变量、诊断信息和用户警报。
优选地，如果夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值，则至少一个连续平均变量包括以下至少一项：诊断信息和用户警报。
优选地，输出至少一个变量包括以预定且统一的时间间隔输出至少一个瞬时变量。
优选地，如果夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值，则输出至少一个瞬时变量包括以下至少一项：流动变量、诊断信息和用户警报。
优选地，如果夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值，则输出至少一个瞬时变量包括以下至少一项：诊断信息和用户警报。
优选地，输出至少一个瞬时变量进一步包括保持流动变量的最新数据值，以及输出与预定且统一的时间间隔相关的、所保持的最新数据值。
优选地，相应置信指示符基于在检测到气体夹带的情况下的测量时间间隔内的持续时间。
优选地，相应置信指示符基于与气体夹带一同发生的质量或者体积流之一的一部分和在测量时间间隔期间的总质量和总体积流之一的所计算的比较。
优选地，相应置信指示符基于流动条件的计算，流动条件包括间歇段塞和连续夹带之一。
优选地，相应置信指示符基于以下至少一项：在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下的预定时间间隔期间的质量百分比、在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下的时间百分比、以及总体积流。
优选地，相应置信指示符基于以下至少一项：夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的时间百分比的累积移动平均、在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下的质量流的百分比、在夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值的情况下的持续时间量、以及总体积流。
优选地，至少一个井包括电动潜水泵。
优选地，确定驱动增益阈值包括确定流动条件是否包括以下至少一项：气隙比值、连续夹带和段塞气体夹带。
优选地，确定驱动增益阈值包括：存储在测量计校准期间设置的至少一个工厂基线驱动增益值；计算其中所测量的驱动增益低且稳定的至少一个时间段；以及基于与至少一个时间间隔相关的所测量的驱动增益来设置驱动增益阈值。
优选地，基于所测量的出水量和粘度的增大而对驱动增益阈值进行校正。
在本发明的一方面中，一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：检测至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；以及基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量，其中输出至少一个变量包括在预定时间间隔之上对至少一个变量连续平均，以及输出至少一个变量的相应单个平均数据值。
在本发明的一方面中，一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；以及基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量，其中输出至少一个变量包括以预定且统一的时间间隔输出至少一个瞬时变量。
在本发明的一方面中，一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量，并且其中确定驱动增益阈值包括：存储在测量计校准期间设置的至少一个工厂基线驱动增益值；计算其中所测量的驱动增益低且稳定的至少一个时间段；以及基于与至少一个时间间隔相关的所测量的驱动增益来设置驱动增益阈值；以及基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量。
在一方面中，一种用于直接井口测量设备的测量计电子器件，所述测量计电子器件包括：接口，其被配置成与直接井口测量设备的流量计组装件通信，并且接收振动响应；以及处理***，其耦合到所述接口并且被配置成：确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量；以及输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。
在一方面中，一种科里奥利直接井口测量设备包括：流量计组装件，其用于生成振动响应；以及测量计电子器件，其连接到所述流量计组装件，被配置成接收和处理振动响应以生成至少一个变量的相应值；测量计电子器件进一步配置成：确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量；以及输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。
附图说明
图1示出了包括测量计组装件和测量计电子器件的直接井口测量设备。
图2示出了按照本发明的实施例的测量计电子器件的框图。
图3图示了按照本发明的实施例的本发明的实现方式。
图4是按照本发明的实施例的井口测量设备的方法的流程图。
图5是按照本发明的实施例的井口测量设备的方法的流程图。
具体实施方式
图1-5和以下描述描绘了具体示例来教导本领域技术人员如何做出和使用本发明的最佳模式。出于教导发明性原理的目的，一些常规方面已经被简化或者省略。本领域技术人员将从落入本发明的范围的这些示例领会到各种变型。本领域技术人员将领会到，以下描述的特征可以以各种方式组合来形成本发明的多个变型。因此，本发明不限于以下描述的具体示例，而仅仅由权利要求和其等价物所限制。
图1示出了按照本发明的直接井口测量设备5。直接井口测量设备5包括流量计组装件10和测量计电子器件20。测量计电子器件20经由导线100连接到测量计组装件10，并且被配置成提供以下一项或者多项的测量结果：密度、质量流速、体积流速、总质量流、温度或者在通信路径26之上的其他测量结果或者信息。井口测量设备5可以包括科里奥利质量流测量计。应该对于本领域技术人员而言显而易见的是，井口测量可以包括任何方式的井口测量设备，无论驱动器、采取传感器、流导管的数量或者振动的操作模式如何。
直接井口测量设备组装件10包括一对凸缘101和101'、支管（manifold）102和102'、驱动器104、采取传感器105和105'、以及流导管103A和103B。驱动器104和采取传感器105和105'连接到流导管103A和103B。
凸缘101和101'附接到支管102和102'。在一些实施例中，支管102和102'可以附接到隔板106的相对端。隔板106维持支管102和102'之间的间隔，以便阻止管道力传输到流导管103A和103B。当直接井口测量设备组装件10***到运载被测量的流动流体的管道（未示出）中时，流动流体通过凸缘101进入流量计组装件10，穿过其中流动流体的总量被引导进入流导管103A和103B的入口支管102，流过流导管103A和103B，并且回到出口支管102'中，在其中其通过凸缘101'离开测量计组装件10。
流动流体可以包括液体。流动流体可以包括气体。流动流体可以包括多相流体，诸如包括夹带气体和/或夹带固体的液体。流导管103A和103B被选择并且适当地安装到入口支管102并安装到出口支管102'，以使得分别关于弯曲轴W-W和W'-W'具有基本上相同的质量分布、惯性矩和弹性模量。流导管103A和103B以基本上平行的方式从支管102和102'向外延伸。
流导管103A和103B由驱动器104关于相应弯曲轴W和W'在相反方向上驱动，并且在被称为振动流量计5的第一异相弯曲模式处。驱动器104可以包括许多公知的布置之一，诸如安装到流导管103A的磁体和安装到流导管103B的反作用线圈。交变电流穿过反作用线圈，以使两个导管振荡。适当的驱动信号由测量计电子器件20经由导线110施加到驱动器104。其他驱动器设备也被考虑并且在本描述和权利要求的范围内。
测量计电子器件20分别接收导线111和111'上的传感器信号。测量计电子器件20在导线110上产生驱动信号，其使得驱动器104使流导管103A和103B振荡。其他传感器设备也被考虑并且在本描述和权利要求的范围内。
测量计电子器件20处理来自采取传感器105和105'的左和右速度信号，以便除了其他事物之外尤其计算流速。通信路径26提供允许测量计电子器件20与操作者或者与其他电子***对接的输入和输出装置。图1的描述仅仅作为直接井口测量设备的操作示例来提供，并且不打算限制本发明的教导。
在一个实施例中，测量计电子器件20被配置成使流管103A和103B振动。振动由驱动器104执行。测量计电子器件20进一步从采取传感器105和105'接收结果所得的振动信号。振动信号包括流管103A和103B的振动响应。测量计电子器件20处理振动响应并且确定响应频率和/或相差。测量计电子器件20处理振动响应并且确定一个或者多个流动测量结果，包括质量流速和/或流动流体的密度。其他振动响应特性和/或流动测量结果也被考虑并在本描述和权利要求的范围内。
在一个实施例中，流管103A和103B包括基本U形的流管，如所示的。可替换地，在其他实施例中，井口测量设备可以包括基本直的流管。附加的流量计形状和/或配置也可以被使用，并且在本描述和权利要求的范围内。
图2是按照本发明的直接井口测量设备5的测量计电子器件20的框图。在操作中，直接井口测量设备5提供可以被输出的各种测量值，包括出水量的测量值或者平均值、油流速、水流速和总流速，其例如包括体积和质量流两者。
直接井口测量设备5生成振动响应。振动响应由测量计电子器件20接收和处理，以生成一个或者多个流体测量值。这些值可以被监测、记录、总计和输出。
测量计电子器件20包括接口201、与接口201通信的处理***203、以及与处理***203通信的存储***204。虽然这些组件被示出为不同的框，但是应该理解的是，测量计电子器件20可以由集成和/或分立组件的各种组合构成。
接口201被配置成与测量设备5的流量计组装件10通信。接口201可以被配置成耦合到导线100（见图1），并且与驱动器104和采取传感器105和105'交换信号。接口201可以进一步配置成通过通信路径206诸如与外部设备进行通信。
处理***203可以包括任何方式的处理***。处理***203被配置成检索和执行所存储的例程205，以便操作直接井口测量设备5。存储***204可以存储例程，包括井口测量例程205、质量加权密度例程209、质量加权粘度例程210、质量加权温度例程211和气体夹带检测例程213。其他测量/处理例程也被考虑，并且在本描述和权利要求的范围内。存储***204可以存储测量结果、所接收的值、工作值和其他信息。在一些实施例中，存储***存储质量流（m）221、密度（p）222、粘度（μ）223、温度（T）224、质量密度积（mp）234、质量粘度积（mμ）235、质量温度积（mT）236、质量加权密度（p质量加权）241、质量加权粘度（μ质量加权）242、质量加权温度（T质量加权）243、气体夹带阈值244和气体夹带比值248。测量例程205可以产生和存储流体定量和流动测量结果。这些值可以包括基本瞬时的测量值或者可以包括总计或者累积的值。例如，测量例程205可以生成质量流测量结果，并且将其存储在质量流存储装置221中。测量例程205可以生成密度测量结果并且将其存储在密度存储装置222中。质量流和密度值根据振动响应来确定，如之前讨论的以及如本领域中已知的。质量流可以包括基本瞬时的质量流速值，可以包括质量流速样本，可以包括在某个时间间隔之上的平均质量流速，或者可以包括在某个时间间隔之上的累积质量流速。时间间隔可以被选择为对应于在其期间检测到某些流体条件（例如仅液体流体状态，或者可替换地包括液体和夹带气体的流体状态）的时间块。另外，其他质量流定量也被考虑并且在本描述和权利要求的范围内。
在图3中，在产地中示出了若干单独的井，其全部都输出一些量的油、水和天然气。这些井全部都流入到产地分离器中，其中气体和液体流被单独测量，然后重新组合并且向下游发送到生产分离器。较小的测试分离器还典型地用来基于间歇（例如每月一次）而测试单个井。利用该***，仅每月一次知晓单独的井的性能，并且条件可能在这之间显著改变。然而，按照包括直接井口测量设备5的直接井口测量的本发明，在每一个红圈处，对每一个井的持续监测是可能的，并且可以做出更好的每日操作决定。
按照示例实施例，科里奥利井口测量设备具有经由对管驱动功率的测量来检测液体流中甚至很小量的夹带气体的能力，其被已知为诊断驱动增益。驱动增益是对于保持科里奥利测量计的流管振动为恒定幅度所需的驱动功率量的量度。对于气体或者液体的单相测量而言，驱动增益是低且稳定的，因为需要相对少的功率来使结构以其自然频率进行振动。然而，当即便在液体中存在少量气体或者在气体中存在少量液体时，对于振动所需的驱动功率显著增大。这使得驱动增益成为对于夹带气体而言非常可靠的检测诊断。
然而，气体不是影响驱动增益的仅有条件。按照本实施例，例如，每一个直接井口测量设备具有在测量计中的流体是单相时确定的不同基线驱动增益。不同测量计基线归因于流管的大小和各种组件的阻尼（damping）。另外，在给定的测量设备内，每一个单独的单元或者序列号具有稍微不同的基线驱动增益。另外地，流体粘度也可以影响驱动增益。较高粘度液体导致稍微较高的驱动增益。虽然传感器模型和流体粘度两者都不会影响驱动增益到夹带气体影响驱动增益的程度，但是理想地，这些效果都应该被补偿，以便虑及对夹带气体的最敏感检测。
气体的存在被说成是在驱动增益超过阈值时存在。在一个实施例中，驱动增益阈值可以通过使用在工厂处测试期间或者测量计校准期间建立的工厂基线驱动增益值来确定。这消除了给定测量设备或者序列号在基线驱动增益上的变化。在另一个实施例中，驱动增益阈值可以通过用于在操作期间建立各种阈值水平的算法来确定。例如，约0%气体体积比值驱动增益可以在流动和密度参数稳定时建立，因为在以上提及的对驱动增益的影响中，只有多相条件典型地导致增大的噪声。在实现中，这可以涉及针对已知的粘度和/或所测量的出水量做出校正，因为这两者都可能对驱动增益具有小影响。此外，在使用基线驱动增益和驱动增益阈值算法对以上影响进行补偿之后，驱动增益阈值可以被降低，以更准确地检测非常低的气体体积比值的存在。这可以导致在报告仅有液体测量值时的更高准确度。在又另一个实施例中，驱动增益阈值可以通过在本测量设备的安装期间或者在每一个井处作为启动过程的一部分所建立的基线值而确定。
在驱动增益低且稳定时，气体不存在于管道中，并且可以假设所有测量在正常的流量计规范内是准确的。许多井仅仅涉及间歇的夹带气体（除了其他名称之外，尤其被称为“段塞”），并且在一小时或者一天的过程内，可能存在其中不存在气体的时间间隔。在该时间期间，驱动增益低且稳定，并且由测量计做出的流速、密度和任何其他测量结果可以是可信的，并被输出给用户或者被记录以用于统计分析。这将允许在低驱动增益的该时段处对出水量、油流速和水流速的准确确定，因为在该时间处满足针对以下等式的要求：
1.
2.
其中和是在流体中的油和水的相应的体积比值，并且和是水和油的相应的已知密度。第一等式说明了各相的体积比值总和为1，并且第二等式说明了所测量的密度是油和水分量的加权和。流量计电子器件可以使用以上等式来确定不存在气体情况下的相比值。如果夹带了气体，则实际存在三相比值，并且因此以上等式无效。不像相比值、出水量和单独的油/水流速（其可能在存在气体的情况下是不准确的），总混合质量或者体积流速可以在任何时间处以更合理的准确度输出，因为其不依赖于等式1和2。在实施例中，测量结果输出可以采用瞬时值的形式，或者采用在特定时间间隔之上的平均值的形式。
以示例而非限制的方式，直接井口测量设备可以具有两种输出模式。测量设备可以单独地或同时地在这些模式下进行操作。在示例实施例中，在这些模式的每一个模式下的输出变量可以是类似的；并且在其他实施例，可以包括变量被如何处理和输出方面的不同。例如，变量输出可以包括但不限于：流动变量、诊断信息和用户警报。在实施例中，流动变量（也被称为定量变量）可以包括但不限于：质量流、体积流、密度、出水量、和净采油量。在实施例中，诊断信息（也被称为定性变量）可以包括但不限于：温度、流动变量的准确度方面的置信水平、对多相条件的检测、在其期间可以检测气体（由流的质量、体积或者时间分量所加权）的快照（snapshot）时间间隔（如在以下段落中限定）的持续时间、以及关于多相条件的信息；例如，气隙比值、以及连续或者段塞气体夹带。
图4示出了按照示例实施例的第一输出模式的井口测量设备的方法的流程图。为了方便，第一输出模式将贯穿本描述被称为“快照”模式。按照图4，井口测量设备被并入到井口产地的单独井口上。作为设定的一部分，在401中，测量设备包括可定制的设置和配置，以有益于设备的操作者。例如，配置和设置可以由井位调查或者井测试、地理位置、井类型（例如，自由流动或者辅助提升（assistedlift））、流速、密度、以及在所测量流体中的夹带气体的行为所确定。因此，操作者可以确定测量设备的适合设定，包括什么输出对于特定井位是适当的。例如，按照快照模式，适当的设定可以包括但不限于：用于井性能测量的预定快照时间间隔（如下讨论的）、所确定的驱动增益阈值（如之前解释的）、用于多相条件的性质和严重程度的检测的阈值水平、以及由操作者所需的特定输出变量。
在402中，在各种配置和设置开始时，测量设备准备好进行操作。作为实施例，在快照模式下，启动快照时间间隔时钟（403）。在该模式下，例如，快照时间间隔由操作者确定，或由测量设备基于流动条件自动确定，并且可以在持续时间中是统一的或者非统一的。在快照时间间隔结束时，输出每一个变量的平均值。然而，为了改进流动变量的输出的准确度，平均可以仅仅在驱动增益低于驱动增益阈值时发生（404）。在其中驱动增益高于驱动增益阈值的快照时间间隔的持续时间期间，在405中，停止对流动变量的连续平均；然而，测量设备可以依然监测流，以便确定以上提及的诊断信息以及用户警报。在该实例中，测量设备操作来对其他变量或者定性变量（其不需要测量的高准确度，或者不由于夹带气体的存在而在本质上歪曲）的值进行连续平均。例如，这些变量可以包括但不限于：温度、气隙比值或者与当前快照时间间隔相关的置信指示符（405）。当快照时间间隔完成时（406）；例如，当所启动的快照时间间隔等于预定快照时间间隔时，分别输出针对每一个变量的单个平均数据值。在407中，如果贯穿整个快照时间间隔存在严重的多相条件，则在一个实施例中，例如流动变量的一些变量可能不被报告或者可能与低置信水平指示符一同报告。在该实例中，可以输出定性变量的平均值。而且，用户警报可以被生成为在相应快照时间间隔期间未获得针对流动变量的准确测量值的警告。
在快照模式方面，在确定置信水平指示符中的因素包括但不限于：在其中夹带气体严重程度超过驱动增益阈值的快照间隔期间行进通过测量设备的质量百分比、以及在其中夹带气体严重程度超过驱动增益阈值的快照间隔期间的时间百分比。在快照模式方面，置信测量可以在快照时间间隔过程之上被确定。例如，在快照时间间隔结束时，单个置信值针对特定快照时间间隔而输出。而且，在其中输出两个或者更多平均数据变量的实例中，单个置信值在快照时间间隔结束时分别针对每一个平均数据变量而输出。
有利地，使用快照模式可以允许用户仅仅查看在驱动增益低于驱动增益阈值时所测量的数据值，并且因此更加准确。因此，使用快照模式可以减少被输出的数据值的量，可以允许操作者视觉化数据值中更长期的趋势，并且可以过滤掉由多相条件创建的流数据值中的可变性和不准确性。
图5示出了按照示例实施例的第二输出模式的井口测量设备的方法的流程图。为了方便，贯穿本描述，第二输出模式可以被称为“瞬时”模式。按照图5，井口测量设备被并入在井口产地的单独的井口上。在501中，作为设定的一部分，测量设备包括可定制的设置和配置，以便有益于设备的操作者。例如，配置和设置可以由井位调查或者井测试、地理位置、井类型（例如，自由流动或者辅助提升）、流速、密度、以及在所测量流体中的夹带气体的行为所确定。因此，操作者可以确定测量设备的适当设定，包括什么输出对于特定井位是适当的。例如，按照瞬时模式，适当设定可以包括但不限于：用于井性能测量的瞬时模式（如下讨论的）的输出统一速率、所确定的驱动增益阈值（如之前解释的）、用于多相条件的性质和严重程度的检测的阈值水平、由操作者所需的特定输出变量、以及要在瞬时模式期间保持并且以预定速率输出的特定测量数据值（如果存在的话）。
在各种配置和设置开始时，测量设备准备好进行操作（502）。类似于快照模式，在瞬时模式下，数据输出的量可以由测量设备确定，或者可以由用户设置。然而，与快照模式相反，例如，每一个数据值是测量设备的瞬时读数。因此，在实施例中，瞬时模式下的输出量可以远远大于快照模式下。在瞬时模式下，当夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值时，所有变量以预定速率输出（503）。如果在流内存在多相条件，则瞬态气泡矫正（TransientBubbleRemediation，TBR）可以与测量设备同时使用，并且可以由测量设备自动启用或者可以由操作者手动启动。然而，如果井具有高气体比值以及连续夹带，则TBR对于操作者的需要而言不会良好地起效。在连续气体夹带的该场景下，瞬时模式将不再输出定量流动变量。在504中，当夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值时，瞬时模式输出不需要准确度或者未由于夹带气体的存在而在本质上歪曲的变量（也被称为定性变量），其包括但不限于：用户警报和诊断信息，包括置信指示符。而且，例如，在该实例中，关于需要测量中的准确度的流动变量，瞬时模式可以保持所期望的流动变量的最新值，并且以预定且统一的时间间隔输出这些值。
与保持所期望的流动变量的最新值（如本文解释的）相反，出于输出流动流的液体部分的体积流速（并且拒绝气体的体积流）的目的，TBR用来在驱动增益提高时保持密度的最新值。在TBR例程期间，允许质量流波动。在TBR中，意图在于使得质量流继续准确读出（例如，与气体量成比例地减少），而密度值被保持在仅有液体的值。因此，当将质量除以密度时，体积流速输出为仅有液体的体积流速。有关这一点的问题在于，去耦合导致了对质量流的少报，其可能是相当大的并且难以预测。考虑将10%的气体体积比值以100lb/min突然引入到水流的示例。密度通常将由于气体的引入而从1g/cc下降到约0.9g/cc，但是由于TBR，替代地，密度保持恒定在1g/cc。质量流应该从100lb/min下降至约90lb/min（由于可忽略的气体质量）。然而，去耦合可能导致质量流替代地下降至75lb/min，其然后导致气体段塞的通过期间的对液体体积流速的大的低预测。
此处，是在气体段塞期间所测量的质量流速，并且是从气体段塞之前所“保持”的密度值。由于可忽略的气体质量，真实的混合物质量流基本上等于液体质量流。
在本发明的示例实施例中，可以做出在TBR的已知实现方式之上改进的假设。假设说明了液体和气体的混合物的总体积流速在偶发的气体段塞通过测量设备的持续时间期间是恒定的。该假设可以针对直接井口测量而做出，因为整个管路***的总压力损失（或者压头损失）不被偶发的气体段塞的通过所影响。在管路***中的压头损失被许多事物所影响，其包括粘度，但是其被速度最大地影响，因为速度是针对管路流的压头损失等式中的平方项（见Darcy-Weisbach等式）。如果压头损失保持恒定（这在气体段塞通过测量计的相对短的持续时间之上被预期），则其遵循的是，速度可能在相同的持续时间期间保持相对恒定，并且因此，体积流速也可以保持相对恒定。
因此，假设恒定的总体积流速，我们可以使用在气体段塞的通过期间所测量的密度值（例如，混合物密度），以及在低驱动增益（其中夹带气体严重程度被检测为低于预定的驱动增益阈值）的持续时间期间找到的已知的仅有液体的密度来确定液体的相比值。该液体相比值可以乘以总体积流速（其被保持为恒定），以给出液体体积流速，其是所期望的量。在本发明的该方法和TBR之间的主要区别在于，在本发明的方面中，替代于质量流测量结果，我们在气体段塞期间使用密度测量结果来确定液体流量。类似于质量流，密度也可以被去耦合所影响，并且在气体段塞期间在某种程度上是有误差的。然而，密度误差可能不严重得多，并且可预测得多，从而导致在段塞的通过期间总的仅有液体流速方面的显著改进。本发明的该描述方面可能仅由于假设恒定体积流而可行，其特定于涉及长管路网络和至少在气体段塞通过测量计的时间量程上相对稳定流速的井口测量，
此处，是液体的相比值，是所“保持”的密度值，是在气体段塞期间所测量的密度值，并且可以按照压力来估计或者假设等于零。虽然由于去耦合而有误差，但是误差量值比（其是在标准TBR算法中使用的混合物质量流的测量值）中的误差小得多。去耦合对密度的影响也可预测得多，并且可以通过假设恒定的去耦合比率而被部分补偿。
因此，例如，在瞬时模式的实施例中，测量设备可以监测在任何流动条件中的流，不论是多相的还是单相的，以生成与所输出的测量变量相关的用户警报和诊断信息。以示例而不是限制的方式，虽然与保持所期望的流动变量的最新值相关的以上讨论的特征已经关于瞬时模式进行了描述，但是在本发明的其他实施例中，这些特征可以在快照模式下实现。
在操作中，使用瞬时模式允许操作者查看井的短期趋势，但是在一些实施例中，当多相条件严重或者持续时，该模式可能在期望的持续时间内不给出准确结果。在这些实例中，例如，可以为操作者提供与定量和定性变量和相应置信水平指示符相关的警报和警告。
在瞬时模式方面，在确定置信水平指示符中的因素包括但不限于：夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的时间百分比的累积移动平均、当夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值时流过测量设备的质量百分比、以及在夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值的情况下的持续时间量的量度。
在本发明的其他实施例中，置信指示符可以基于在其期间检测到气体夹带的给定时间间隔期间的时间量。可替换地，置信指示符可以基于与夹带气体一同出现的质量或者体积流在给定测量时间间隔期间相比于总质量或者体积流的比例来计算。可替换地，置信水平指示符可以基于流可变性的计算。可替换地，置信水平指示符可以基于以上方法的加权组合。置信指示符可以通过显示器、误差条、警告和/或任何已知比例来表示，以说明在测量中的相对置信度。
在示例实施例中，置信指示符可以配置成被周期性地测量和输出，以帮助操作者解释井的测量变量的相对改变。例如，如果测量设备确定严重的连续夹带气体，并且因此在测量中的置信度低，则在井的流速方面的小的相对改变可以被安全地忽略，直到获得更高的置信测量为止。然而，如果夹带气体是轻微的或者间歇的，其中在测量中具有对应的高置信度，则操作者可以将井的所测量流速方面的改变解释为在生产率方面的真实改变。相对改变和置信值可以针对每小时、每日和每周递增来确定。在其中确定了较大的相对改变的实例中，操作者可以确定更准确的测试是否是必需的。
在实施例的方面中，如果出水量流动变量已经超过预定阈值，则可以提供对操作者的警报。例如，如果出水量流动变量被测量为大于99%，则井不再产生足够的油来证明继续服务，并且提供警报来通知操作者。
在实施例的方面中，测量设备可以包括历史图，其示出了流动变量的测量值和对应时间戳来指示井输出随时间的相对改变。
在实施例的方面中，提供了测量变量的统计分析，以及分别关于那些测量的置信水平指示符。测量变量的统计分析和置信水平指示符将帮助操作者防止假警报。
在实施例的方面中，测量时间间隔可以随每小时、每日、和每周而变化；并且还可以可针对操作者的需要而可定制。
在实施例的方面中，如果井的流动变量基于夹带气体严重程度超过预定的驱动增益阈值而由于改变的流动条件剧烈地改变，则可以向操作者提供警报或者警告。
在一方面，由于在流动变量中所检测的主要改变，而提供警告以推荐利用测试分离器来分析井，所述流动变量包括：流速、出水量、或者其他测量或者计算的变量。
在其他方面，如果在预定持续时间期间记录了足够高置信流速值，则基于周期性给出油和水的总量。而且，可以提供总混合物流速的粗略指示，其包括对测量中的置信度的估计。
在实施例中，在井中可能需要电动潜水泵（ESP），以有效地将液体抽取到表面。泵可以井下式（down-hole）安装，并且在历史上，由于缺少流速信息而难以高效地控制。诸如ESP之类的泵被设计为以特定流速最高效地操作。如由本发明实施例提供的，在井口处直接取得的流速测量结果允许泵的操作以最优效率进行，从而减少电成本并非防止对泵的损坏。
进一步地，如果结合示例实施例使用了出水量探针、基于声纳的气体体积比值测量计或者第二井口测量设备，则即便在气体存在时，也可以提供出水量、气体体积比值、以及油和水流速的近似指示，以及置信指示符。在这样的实例中，可以提供基于这些测量结果的历史图和警报。另外，还可以提供指示相对于单相条件多相条件何时存在的时间长度的各种诊断。
有利地，在本发明的实施例中，单个直接井口测量测量计可以被配置在每一个井上或者一系列井上。有利地，本发明的发明方面提供了比一月一次井测试多得多的信息，以及比在本领域中所知晓的已知多相测量装置少得多的成本。
本领域普通技术人员将领会到，直接井口测量设备可以连续操作，或者仅仅基于所规定的驱动增益阈值或者流材料的条件在各种时间处操作。以示例而非限制的方式，在本发明范围内的是，允许操作者选择井口测试的哪种模式是最优的。以另一示例而非限制的方式，测量设备可以被预编程。以又另一示例的方式，可以针对不同类型的测量配置而需要不同测量诊断和指示符。
本描述描绘了具体示例，以教导本领域技术人员如何做出和使用本发明的最佳模式。出于教导发明原理的目的，一些常规方面已经被简化或者省略。本领域技术人员将从落入在本发明范围内的这些示例领会到各变型。
以上实施例的详细描述并非是由本发明者所考虑的落入在本发明范围内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，以上描述的实施例的某些元件可以被各种组合或者消除，以创建另外的实施例，并且这样的另外实施例落入在本发明的范围和教导内。对于本领域普通技术人员而言还将显而易见的是，以上描述的实施例可以整体地或者部分地组合，以创建在本发明的范围和教导内的附加实施例。
因此，虽然出于说明性的目的在本文中描述了本发明的具体实施例和示例，但是在本发明范围内，各种等效修改是可能的，如本领域技术人员将认识到的。本文提供的教导可以被应用到除了以上描述的和附图示出的那些实施例之外的其他实施例。因此，本发明的范围根据以下权利要求来确定。
Claims (27)
1.一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：
确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；
基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量；以及
输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。
2.权利要求1的方法，其中至少一个变量包括以下至少一项：流动变量、诊断信息和用户警报。
3.权利要求2的方法，其中流动变量包括以下至少一项：质量流、体积流、密度、出水量和净采油量。
4.权利要求2的方法，其中诊断信息包括以下至少一项：温度；多相条件的检测；在夹带气体高于所确定的驱动增益阈值的情况下的测量时间间隔内的持续时间；以及多相条件的信息，多相条件的信息包括以下至少一项：气隙比值、连续夹带和段塞气体夹带。
5.权利要求1的方法，其中输出至少一个变量包括在预定时间间隔之上对至少一个变量连续平均，以及输出至少一个变量的相应单个平均数据值。
6.权利要求5的方法，其中预定时间间隔由用户和流动条件之一来确定，流动条件包括间歇段塞和连续夹带之一。
7.权利要求5的方法，其中预定时间间隔在持续时间方面是统一的和非统一的之一。
8.权利要求5的方法，其中在夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值的情况下，至少一个连续平均变量包括以下至少一项：流动变量、诊断信息和用户警报。
9.权利要求5的方法，其中在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下，至少一个连续平均变量包括以下至少一项：诊断信息和用户警报。
10.权利要求1的方法，其中输出至少一个变量包括以预定且统一的时间间隔输出至少一个瞬时变量。
11.权利要求10的方法，其中在夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值的情况下，输出至少一个瞬时变量包括以下至少一项：流动变量、诊断信息和用户警报。
12.权利要求10的方法，其中在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下，输出至少一个瞬时变量包括以下至少一项：诊断信息和用户警报。
13.权利要求12的方法，其中输出至少一个瞬时变量进一步包括保持流动变量的最新数据值，以及输出与预定且统一的时间间隔相关的、所保持的最新数据值。
14.权利要求1的方法，其中相应置信指示符基于在检测到气体夹带的情况下的测量时间间隔内的持续时间。
15.权利要求1的方法，其中相应置信指示符基于与气体夹带一同发生的质量或者体积流之一的一部分和在测量时间间隔期间的总质量和总体积流之一的所计算的比较。
16.权利要求1的方法，其中相应置信指示符基于流动条件的计算，流动条件包括间歇段塞和连续夹带之一。
17.权利要求5的方法，其中相应置信指示符基于以下至少一项：在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下的预定时间间隔期间的质量百分比、在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下的时间百分比、以及总体积流。
18.权利要求10的方法，其中相应置信指示符基于以下至少一项：夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的时间百分比的累积移动平均、在夹带气体严重程度高于所确定的驱动增益阈值的情况下的质量流的百分比、在夹带气体严重程度低于所确定的驱动增益阈值的情况下的持续时间量、以及总体积流。
19.权利要求1的方法，其中至少一个井包括电动潜水泵。
20.权利要求1的方法，其中确定驱动增益阈值包括确定流动条件是否包括以下至少一项：气隙比值、连续夹带和段塞气体夹带。
21.权利要求1的方法，其中确定驱动增益阈值包括：
存储在测量计校准期间设置的至少一个工厂基线驱动增益值；
计算其中所测量的驱动增益低且稳定的至少一个时间段；以及
基于与至少一个时间间隔相关的所测量的驱动增益来设置驱动增益阈值。
22.权利要求21的方法，包括：
基于所测量的出水量和粘度的增大而对驱动增益阈值进行校正。
23.一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：
确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；以及
基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量，其中输出至少一个变量包括在预定时间间隔之上对至少一个变量连续平均，以及输出至少一个变量的相应单个平均数据值。
24.一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：
确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；以及
基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量，其中输出至少一个变量包括以预定且统一的时间间隔输出至少一个瞬时变量。
25.一种用于至少一个井的直接井口测量的方法，所述方法包括：
确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量，并且其中确定驱动增益阈值包括：
存储在测量计校准期间设置的至少一个工厂基线驱动增益值；
计算其中所测量的驱动增益低且稳定的至少一个时间段；以及
基于与至少一个时间间隔相关的所测量的驱动增益来设置驱动增益阈值；以及
基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量。
26.一种用于直接井口测量设备（5）的测量计电子器件（20），所述测量计电子器件（20）包括：接口（201），其被配置成与直接井口测量设备（5）的流量计组装件通信，并且接收振动响应；以及处理***（203），其耦合到所述接口（201），并且被配置成：
确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；
基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量；以及
输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。
27.一种科里奥利直接井口测量设备（5），包括：
流量计组装件（10），其用于生成振动响应；以及
测量计电子器件（20），其连接到所述流量计组装件，被配置成接收和处理振动响应，以生成至少一个变量；测量计电子器件进一步配置成：
确定至少一个井的夹带气体严重程度，其中夹带气体严重程度基于超过所确定的驱动增益阈值的夹带气体量；
基于所确定的夹带气体严重程度而输出至少一个变量；以及
输出与至少一个变量相关的相应置信指示符。
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