[發明專利]用于流體性質測量的音叉的電容消除方法

在審

• 申請號: 201980034564.8
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN112188937A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: H.R.塞倫;M.岡扎萊茲;S.丘塔克;M.德芬鮑
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G01N11/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 胡琪

一種用于確定未表征的井下流體的性質的設備。該設備包括振蕩驅動器電路，該振蕩驅動器電路包括具有輸出和輸入的放大器、在放大器或邏輯門的輸出和輸入之間的反饋回路；設置在該反饋回路內的機電諧振器，使得該諧振器由振蕩驅動器電路驅動，其中諧振器的諧振頻率限定了振蕩器電路的振蕩頻率；以及開關裝置，其用于使所述振蕩器電路停止驅動所述諧振器，從而能夠觀察在未表征的流體中所述機電諧振器的振蕩的衰減率。機電諧振器被封裝在導電層中以保護諧振器免受井下流體的電容效應的影響。

技術領域

本發明總體上涉及石油工程領域，并且更具體地涉及一種用于消除機電設備中的寄生電容的影響的方法，該機電設備用于在地下井處獲得井下流體的粘度和密度的現場測量。

背景技術

多種烴、鹽水、其他液體和氣體以及超臨界流體、漿液、泡沫和乳液從地下井生產、在其中發現、在其構建中使用或被注入其中。這些流體將統稱為井下流體。這些流體的物理性質(例如密度和粘度)的了解對于鉆井、完井、操作和廢棄井至關重要。這些井可用于從地下儲層中開采烴，將流體注入地下儲層中，并監測地下儲層的狀況。

流體包括處于液態、氣態和超臨界狀態的物質。井下流體包括從地球產生的一種或多種流體，例如烴、鹽水和地下儲層中發生的其他流體，以及可以注入地下以提高烴的產量或用于處置目的的諸如鹽水、二氧化碳和甲烷之類的流體。井下流體還包括含有用于建造井的液體和固體成分(如鉆井泥漿和水泥)的漿液。可以在地下井中同時發現一種或多種井下流體，如在多相流中，并且它們可相互作用形成乳液和泡沫。井下流體也應理解為包括在儲層溫度和壓力下為流體的物質，即使它們在更靠近地表的較冷溫度下可能為固體。

井下流體性質包括各個流體相的粘度和密度，以及由多個流體相組成的聚集流體的有效粘度和密度。牛頓流體的特征在于單一粘度。在諸如漿液的非牛頓流體中，粘度可隨流動條件而變化，例如隨施加于流體的應力或剪切速率而變化。非牛頓流體的特性還包括流變參數，這些參數描述了速度對流動條件的這種依賴性。

已知井下流體性質隨溫度和壓力而變化，并且這種變化的特征是井下流體的重要性質。該變化例如通過流體的PVT(壓力-體積-溫度)特性來描述，該特性描述密度如何隨壓力和溫度而變化，或者通過粘度隨壓力和溫度而變化來描述。隨著流體壓力和溫度的變化，流體可發生狀態變化，例如從氣體冷凝為液體(例如在露點時)，從液體沸騰為氣體或轉變為超臨界或非超臨界狀態。其他類型的井下流體包括結構化流體或分散液，例如乳液、懸浮液和泡沫，它們可隨著壓力、溫度、濃度或其他化學或熱力學變量而發生結構變化。這些變化可以動態地檢測為它們的粘度和/或密度的變化。例如，一種流體可以溶解在另一種流體中，并且流體在其中變得溶解或不再溶解的壓力和溫度條件(例如，起泡點)或可從流體中沉淀出固體的壓力和溫度條件是該流體的重要性質。這些狀態發生變化以及發生這種溶解和沉淀的井中深度或位置對于從井中最佳生產流體或將流體注入井中是至關重要的信息。另外，油的密度(或API重力)和粘度指示其類型和值，并且作為深度的函數，可用于了解儲層結構和分隔性。瀝青質含量也可以由所生產的烴的粘彈性質推斷。了解產出流體的PVT特性對于優化地面設施設計(包括確定地面分離器的最佳壓力)也重要。狀態的改變、溶解和沉淀通常伴隨著流體的粘度和密度的變化，因此粘度和密度隨壓力和溫度的變化的測量可以確定發生這些變化的溫度和壓力。

確定地下儲層中流體的粘度和密度可為優化生產和儲層模型提供重要數據。通常，采出的流體在地表取樣。然后，在實驗室中，將井下溫度和壓力條件應用于樣品，并測量其粘度、密度和其他性質。然而，當來自儲層的烴液體達到表面溫度和壓力時(例如，當它們沿著井向上行進時)，溶解的氣體被釋放并且瀝青質可能沉淀。這些變化在實驗室中可能難以準確逆轉，因此即使在實驗室溫度和壓力下進行實驗室測量，實驗室中測得的粘度也可能與流體在儲層中的粘度不同。此外，在井中采集樣品、將其運送到實驗室并在那里進行測量的過程既昂貴又費時。另外，將樣品運送到實驗室以獲取流體性質數據的需求阻礙了這些數據被實時用于響應井中變化的條件。因此，需要一種能夠在井下或油田條件下現場測量井下流體粘度和密度的傳感器。