专利名称：油气井流动成像测量方法
技术领域：
本发明专利属于应用地球物理测井技术，涉及一种油气井生产动态监测和多相管流成像检测的电磁测量方法，具体的讲是一种油气井流动成像测量方法。
背景技术：
石油和天然气蕴藏于地下数千米深的油气层内，通过钻井打通地层进行开采。油气生产井段一般设置有圆状的钢铁质套管或筛管，角度与地平面垂直、倾斜或水平。由于地层含水或者注水开发，井筒内往往是油、气和水的两相或三相流动。利用测井仪器监测生产井段的多相流动剖面，可以了解油气层的生产状况，采取科学合理的技术措施，保证油气稳
产和高产。油气生产井内多相流体分布非常复杂，流动特性分析需要流动截面上各个部位的详细信息，应该通过非线性动力学测量研究解决。现有的流动剖面测井技术属于线性测量，采集的是探测范围内介质的总体结果，无法提供流体分布的准确信息，迫切需要新的测量方法和技术。本项发明的油气井流动成像电磁测量方法，可以非线性扫描方式采集井内流场的信息，通过数据处理实时重建流动图像，准确反映油气井内多相流体的流型和特征。
发明内容
本发明实施例提供了一种油气井流动成像测量方法，包括:将多个测量电极环和屏蔽电极环轴向间隔设置于被测流体的油井壁；依序选择各测量电极环中一电极作为激励电极，激发所述激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场；依序选择各测量电极环中与所述激励电极间隔两个以上的电极作为接收电极，接收所述流体介质的响应信号；根据各测量电极环中各电极接收的响应信号处理后生成被测流体截面的流动参数和图像。优选的，本发明实施例中测量电极环和屏蔽电极环的均具有N个等间距环状排列的电极，其中，N>6。优选的，本发明实施例中测量电极环中的各电极相同，所述屏蔽电极环中的各电极相同。优选的，本发明实施例中与激励电极上下左右相邻的电极包括:所述激励电极所在的测量电极环中与激励电极相邻的电极以及相邻的屏蔽电极环中与激励电极相邻的电极。本发明实施例中激发所述激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场包括:供给所述激励电极、所述测量电极环中与激励电极相邻的电极以及相邻的屏蔽电极环中与激励电极相邻的电极一电流衡定、频率一定的激励信号，在被测流体内生成束状电磁场，激励信号的频率单位为nMHz。优选的，本发明实施例中依序选择各测量电极环中与所述激励电极间隔两个以上的电极作为接收电极，接收所述流体介质的响应信号包括:将所述接收电极上下左右相邻的四个电极接地，即将测量电极环中和屏蔽电极环中与所述接收电极相邻的电极接地。本发明综合利用油、气与水的介电特性和导电特性差异辨识井内流体，适用于高、低含水的各种情况，并通过在井内激发束状结构的电磁场，对多相流体流动截面多次扫描测量，可以有效克服一般电测量的“软场”效应，高分辨率辨识流体介质，本发明的方法中电磁阵列传感器紧贴井壁，无须侵入流体内部，对井内多相流体的原本流动干扰很小。此外，本发明的方法属于功能成像，具有实时性强、无损伤性、成本低廉、应用方便等优点。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明油气井流动成像测量方法的流程图；图2为本发明采用的多层环状电极阵列结构纵剖面示意3为探测电磁场纵向屏蔽示意图；图4为探测电磁场横向聚焦示意图；图5为本发明采用的多层环状电极阵列探头测量方式示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种油气井流动成像测量方法，如图1所示，该方法包括:步骤S101，将多个测量电极环和屏蔽电极环轴向间隔设置于被测流体的油井壁；步骤S102，依序选择各测量电极环中一电极做为激励电极，激发激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场；步骤S103，依序选择各测量电极环中与激励电极间隔两个以上的电极做为接收电极，接收流体介质的响应信号；步骤S104，根据各测量电极环中各电极接收的响应信号处理后生成被测流体截面的流动参数和图像。优选的，本发明实施例中测量电极环和屏蔽电极环的均具有N个等间距环状排列的电极，优选的，本发明中N>6。
本发明中与激励电极上下左右相邻的电极包括:激励电极所在的测量电极环中与激励电极相邻的电极、相邻的屏蔽电极环中与激励电极相邻的电极。本发明实施例中激发所述激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场包括:供给激励电极、测量电极环中与激励电极相邻的电极以及相邻的屏蔽电极环中与激励电极相邻的电极一电流衡定、频率一定的激励信号，在被测流体内生成束状电磁场，激励信号的频率单位为nMHz。本发明实施例中依序选择各测量电极环中与所述激励电极间隔两个以上的电极做为接收电极，接收所述流体介质的响应信号包括:将接收电极上下左右相邻的四个电极接地，即将测量电极环中和屏蔽电极环中与接收电极相邻的电极接地。下面结合具体的实施方式对本发明技术方案做进一步详细说明。本发明目的在于提供一种在油气井内激发束状探测电磁场，扫描测量多相流体流动截面图像的方法。本发明通过如下方式实现:由屏蔽电极环和测量电极环构成多层环状电极阵列，如图2所示，屏蔽电极环201和测量电极环202在轴向Z上间互排列组成，测量电极环201与屏蔽电极环202的电极数目相同，均由N个等间距环状排列的相同电极组成，本发明实施例中各电极环中N>6，电极数目太少会影响测量分辨率，电极数目过多可能影响测量成像的实时性。在油气井内激发电磁场时，将电极阵列紧贴油井壁置于被测流体中，选择测量电极环中的任一个电极和其上下左右的相邻的4个电极，供给电流衡定、频率一定(单位为nMHz)的激励信号，在井内流体中形成束状结构的电磁场。如图3所示，为一测量电极环的俯视图，其中电极I做为激励电极，给予电极1、该测量电极环中与电极I相邻的电极16和电极2—电流衡定、频率一定的激励信号，还同时给予屏蔽电极环中与电极I相邻的电极一激励信号，该图中未标示，形成束状结构电磁场。如图4为形成的探测电磁场的纵向屏蔽示意图，测量电极环401中的各电极作为激励电极，402和403为与电极环401相邻的屏蔽电极环，此时，电极16和电极2由于与电极I发射相同的电流，从而在径向上抑制探测电磁场的扩散。图5为形成的探测电磁场的横向聚焦示意图，电极501、502、503为激励电极，电极505做为接收电极时，电极504和506接地。在油气井内接收有用信号时，选择测量电极环中与激励电极间隔2个以上的电极，将其上下左右的相邻的4个电极接地，还参考图3，选择电极9做为接收电极接收有用信号时，将该测量电极环中的电极10、电极8以及相邻的屏蔽电极环中与电极9相邻的电极接地，电极9接收流体介质作用下的响应信号。本发明采用的激励信号频率为nMHz，不仅可以同时反映井内流体的导电性质和介电性质，而且可以有效避免各种原因导致的频散影响。扫描测量数据时，依次选择测量电极环的一个电极激发，其它N-5个电极循环进行接收，对该测量电极环中的各电极经过N次激发和循环接收，对于该电极环所在深度的流体流动截面，可以采集NX (N-5)个独立测量数据。这些测量数据分别反映了该电极环所在的被测流动截面上不同部位介质的电性参数，通过处理可以重建该流动截面图像和确定各相流体比例速度。同样，对被测流体中的其它测量电极环也进行上述操作，获得各电极环所在截面的图像和各相流体比例。对多相流体流动截面多次扫描测量，可以有效克服一般电测量的“软场”效应，高分辨率辨识流体介质本发明提供了一种在油气井内多相流体流动成像测量方法，该方法包括多层环状电极阵列构建、束状探测电磁场激励、有用信号接受和数据扫描测量。本发明的油气井流动成像电磁测量方法具有三个特殊优点:一是综合利用油、气与水的介电特性和导电特性差异辨识井内流体，适用于高、低含水的各种情况；二是通过在井内激发束状结构的电磁场，对多相流体流动截面多次扫描测量，可以有效克服一般电测量的“软场”效应，高分辨率辨识流体介质；三是电磁阵列传感器紧贴井壁，无须侵入流体内部，对井内多相流体的原本流动干扰很小。此外，该方法属于功能成像，具有实时性强、无损伤性、成本低廉、应用方便等优点。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的 装直。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的方法包括: 将多个测量电极环和屏蔽电极环轴向间隔设置于被测流体的油井壁； 依序选择各测量电极环中一电极作为激励电极，激发所述激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场； 依序选择各测量电极环中与所述激励电极间隔两个以上的电极作为接收电极，接收所述流体介质的响应信号； 根据各测量电极环中各电极接收的响应信号处理后生成被测流体截面的流动参数和图像。
2.如权利要求1所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的测量电极环和屏蔽电极环的均具有N个等间距环状排列的电极，其中，N>6。
3.如权利要求2所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的测量电极环中的各电极相同，所述屏蔽电极环中的各电极相同。
4.如权利要求1所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的与激励电极上下左右相邻的电极包括:所述激励电极所在的测量电极环中与激励电极相邻的电极以及相邻的屏蔽电极环中与激励电极相邻的电极。
5.如权利要求4所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的激发所述激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场包括: 供给所述激励电极、所述测量电极环中与激励电极相邻的电极以及相邻的屏蔽电极环中与激励电极相邻的电极一电流衡定、频率一定的激励信号，在被测流体内生成束状电磁场。
6.如权利要求5所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的激励信号的频率单位为nffiz。
7.如权利要求1所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的依序选择各测量电极环中与所述激励电极间隔两个以上的电极作为接收电极，接收所述流体介质的响应信号包括: 将所述接收电极上下左右相邻的四个电极接地。
8.如权利要求4所述的油气井流动成像测量方法，其特征在于，所述的将所述接收电极上下左右相邻的四个电极接地包括: 将测量电极环中和屏蔽电极环中与所述接收电极相邻的电极接地。
全文摘要
本发明公开了一种油气井流动成像测量方法，包括将多个测量电极环和屏蔽电极环轴向间隔设置于被测流体的油井壁；依序选择各测量电极环中一电极做作为激励电极，激发激励电极和与激励电极上下左右相邻的电极，生成束状电磁场；依序选择各测量电极环中与激励电极间隔两个以上的电极作为接收电极，接收流体介质的响应信号；根据各测量电极环中各电极接收的响应信号处理后生成被测流体截面的流动参数和图像。本发明适用于高、低含水的各种情况，对多相流体流动截面多次扫描测量，可以有效克服一般电测量的“软场”效应，高分辨率辨识流体介质，对井内多相流体的原本流动干扰很小，具有实时性强、无损伤性、成本低廉、应用方便等优点。
文档编号E21B47/10GK103195408SQ20131012457
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者吴锡令 申请人:中国石油大学(北京)