专利名称：用于确定代表管道中的流体的相分率的至少一条信息的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定代表在管道中循环的多相流体的相分率的至少一条信息的方法。这种方法旨在(例如)实施在多相流量计中。这种流量计特别用于特征化从亚土层中形成的井，诸如油气生产井提取的流体的流量。
背景技术：
在油井生产期间，已知测量从油井提取的流体的流速从而能够监测生产的数量和质量。尤其是，常需要油井操作员确定流动穿过管道的流体的总流速和(若可能)管道中流动的每个相的个别体积流速。为了确定这些值，需要随时估计多相流体中所含气体的体积分率(通常被称作“气体滞留量”)和液体中存在的气相的比例。为了估计这些参数，已知确定在管道的一段上由每个气相、油液相和气液相所占据的相对面积。为此，放射源正对着管壁放置以按通常一个或多个能级发射伽马光子。伽马光子随后定向为横穿管道中流动的流体。探测器正对着源、正对着管道放置以收集并且计数穿过多向流体的光子并且确定其能量。在高频下，例如以大约20ms的取样间距测量每个能量下接收的计数数量。这使得可计算气体的线分率，即气相横穿的长度与管道的内径之间的比率。由于放射源的本质，即使在所测量的流体是静态的情况下，仍存在测量到的计数数量的自然统计离差。由这种离差产生的测量不确定性可通过延长积分时间而大大减小。但是，在实践中，多相流体以高流速在管道中循环。这种流体通常是湍流且有时具有结构不规则性，例如，使流体不稳定的液体中的气泡或气体中的柱塞。测量伽马光子计数的数量仍然是在不管流体的状态如何的情况下测量相分率的有效方式。但是，在动态中，因为流体的本质可非常快地改变，所以计数数量无法有效平均化来降低统计无用数据。因此，在某些情况下，直接基于动态下完成的计数测量获得的结果具有明显波动。为解决这个问题，美国专利第5，854，820号提出一种方法，其中通过算法补偿测量到的计数数量的统计波动，从而可以将衰减建模并且将其与测量到的衰减对比。统计残差被计算出来并且最小化以估计分率。这种计算提高测量的精度，但是仍可改进以尤其使所确定的气体含量水平和水比例的值最优化，尤其当这些值接近其物理边界值时。因此，本公开内容的一个目的是提供一种即使当在给定流体的动态本质的情况下，测量到的分率值接近其物理边界和/或无法使测量到的计数数量有效平均化时，仍计算更精确的相分率的方法。
发明内容
为此，本公开内容涉及一种上述类型的方法，其特征在于其包括下列步骤:(a)在至少一个能量下发射许多伽马光子计数穿过流体；和(b)在穿过所述流体后，针对每个能量测量所接收的计数数量；(C)将给定测量周期划分为多个测量区间，其中每条代表信息假设为恒定的；(d)在每个区间中选择所述条或每条代表信息的初始值；(e)在每个区间中通过连续迭代确定所述条或每条代表信息直到收敛准则得到验证，每个迭代包括:(θι)基于在前一迭代中确定的所述条或每条代表信息在每个区间中估计在每个能量下接收的计数数量，(e2)计算包括根据给定统计定律由概率计算得到的第一准则的残差以针对每个能量测量在每个区间中测量到的计数数量，给定统计定律基于在每个区间中在步骤G1)中估计出来的计数数量而参数化；(e3)确定所述条或每条代表信息的新值以使所述残差最小化；步骤(e)包括，在每个迭代中，(e4)基于前一迭代中确定的代表信息针对每个能量计算出每个区间的计数的估计数量的平均值，步骤(e2)中计算得到的所述残差包括根据给定统计定律由概率计算得到的第二准则以针对每个能量测量计数的平均数量，所述给定的统计定律基于步骤(e4)中计算得到的平均值而参数化。根据本公开内容的方法可包括单独考虑或根据所有技术可行组合的一个或数个下列特征:对于每个能量，平均计数数量是在管道中无流体的情况下在每个能量下于校准步骤期间测量到的所述空管道中的平均计数数量，所述步骤包括基于前一迭代中所确定的代表信息针对每个能量计算出针对每个区间估计的空管道中的计数数量的平均值。所述代表信息分别是根据管道的直径的气体的线分率和多相流体中存在的液相中水的体积分率；所述统计定律是泊松定律；所述残差使用下列公式计算得到:fie+fhe+ω.(mlc+mhc)其中fle和fhe分别是在第一能量和第二能量下计算得到的第一准则；mle和mhe是分别在第一能量和第二能量下计算得到的第二准则；且ω是权重系数；其中所述方法包括在每个区间中扫描在步骤(e)结束时获得的原始代表信息以确定来自物理值的给定区间的原始代表信息，随后阻塞来自物理值的区间的至少一条原始代表信息使得其值保持等于区间的一端；所述方法还可包括用于通过连续迭代在每个区间中确定每条代表信息直至收敛准则得到验证的步骤(f)，每个迭代包括:
(f\)基于在前一迭代中从在阻塞所述或每条锁定代表信息后获得的代表信息中确定的代表信息在每个区间中估计每个能量下接收的计数数量；(f2)计算包括根据给定统计准则由概率计算得到的第三准则的残差以针对每个能量从在步骤(e)结束时未阻塞的情况下获得的代表信息中测量出在每个区间中估计出来的计数数量，给定统计定律基于在每个区间中在步骤(f\)中估计出来的计数数量而参数化；所述阻塞步骤包括在未阻塞具有位于给定物理值的区间之外的值的第二组所确定的代表信息的情况下，选择具有位于给定物理值的区间之外的至少第一组代表信息，随后执行步骤⑴;所述条或每条锁定代表信息是基于代表因阻塞代表信息而产生的计数转移的准则而选择；计算第三准则包括在每个能量下在每个区间中计算因阻塞至少一条代表信息而产生的计数转移概率系数以对步骤(f2)中计算得到的每个概率进行加权；将给定周期划分为多个区间的步骤包括:(C1)针对每个区间确定区间的开端，随后针对移离区间开端的连续测量时刻计算出从在区间的开端与区间开端之后的测量时刻之间测量到的计数数量中计算得到的至少一个统计量与基于已知统计定律计算得到的相同统计量之间的至少一个差值直至基于所述差值确定的准则大于所确定的值，进行中的测量时刻随后构成另一个区间的开端，(C2)在区间中计算每个测量时刻(tj下在每个能量下测量到的计数数量的平均值，测量到的计数数量的平均值 定义区间中测量到的计数数量；(C3)重复步骤(C1)和(C2)以从区间结束之后的时刻定义另一个区间。统计量包括在区间开端与后续测量时刻之间的每个测量时刻下测量到的计数数量的方差和/或协方差；所述统计定律是泊松定律，统计量由泊松定律计算得到；确定准则包括至少计算差值:
权利要求
1.种用于确定代表在管道(14)中循环的多相流体(12)的相分率的至少一条信息(Γ g，W)，所述方法包括下列步骤: (a)在至少一个能量下发射许多伽马光子计数穿过所述流体(12)，和 (b)在穿过所述流体后，针对每个能量测量接收的计数(nle，nte)的数量； (c)将给定测量周期(T1)划分为多个测量区间(Ii),其中每条代表信息(r&i，Wi)假设为恒定的； (d)在每个区间中选择所述条或每条代表信息的初始值； (e)在每个区间(Ii)中通过连续迭代(132)确定所述条或每条代表信息直至收敛准则得到验证，每个迭代包括: (θι)基于在前一迭代中确定的所述条或每条代表信息(r&i，Wi)在每个区间(Ii)中估计在每个能量下接收的计数Ati 数量， (e2)计算包括根据给定统计定律由概率计算得到的第一准则(C1)的残差(LO)以针对每个能量测量每个区间中测量到的所述计数(η1Μ，％0)的数量，所述给定的统计定律基于在每个区间(Ii)中在步骤G1)中估计出来的所述计数f 的数量而参数化； (e3)确定所述条或每条代表信息(FgjWi)的新值以使所述残差(Ltl)最小化； 步骤(e)包括在每个迭代(132)中， (e4)基于前一迭代中确定的所述代表信息针对每个能量计算出每个区间 (Ii)的估计的计数j数量的平均值( 'Γ)，步骤(e2)中计算得到的所述残差(Ltl)包括根据给定统计定律由概率计算得到的第二准则(C2)以针对每个能量测量计数InU的平均数量，所述给定统计定律基于步骤(e4)中计算得出的平均值P3 I而参数化。
2.据权利要求1所述的方法，其特征在于针对每个能量，所述平均计数数量是在管道中无流体(12)的情况下，在每个能量下于校准步骤期间测量到的空管道中的所述平均计数数量，步骤(e4)包括针对每个能量基于前一迭代中确定的所述代表信息(I^iiWi)计算得到针对每个区间估计出来的空管道中的所述计数(if j数量的平均值。
3.据权利要求1或2中的一项所述的方法，其特征在于所述代表信息分别是根据所述管道(14)的直径的气体的线分率(r&i)和所述多相流体(12)中存在的液相中的水的体积分率(Wi)。
4.据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于所述统计定律是泊松定律。
5.据先前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述残差(L)使用下列公式计算得到: β+4β+ω * (mle+mhe) 其中和是分别在所述第一能量和所述第二能量下计算得到的所述第一准则(C1) ;mle和mhe是分别在所述第一能量和所述第二能量下计算得到的所述第二准则(C2);且ω是权重系数。
6.据先前权利要求中任一项所述的方法，其还包括扫描在每个区间(Ii)中在步骤(e)结束时获得的原始代表信息(r&Jfree)，Wi (free))以确定来自物理值的给定区间([a，b])的原始代表信息，随后阻塞来自物理值的所述区间的至少一条原始代表信息(Xi)使得其值OO保持等于区间的一端， 所述方法随后包括用于在每个区间中通过连续迭代确定每条代表信息(FgjWi)直到收敛准则得到验证的步骤(f)，每个迭代包括: (f:)基于在前一迭代中从在阻塞所述条和每条锁定代表信息后获得的代表信息中确定的所述代表信息估计在每个区间中在每个能量下接收的计数数量； (f2)计算包括根据给定统计定律由概率计算得到的第三准则(C3)的残差(L3)以针对每个能量从在未在步骤(e)结束时阻塞的情况下获得的代表信息测量出在每个区间中估计的计数(Kxfce))的数量，所述给定统计定律基于在每个区间中在步骤(f\)中估计出来的计数Λ JxJ的数量而参数化。
7.据权利要求6所述的方法，其特征在于所述阻塞步骤包括在未锁定具有位于给定物理值的所述区间外的值的第二组所确定的代表信息的情况下，选择具有位于给定物理值的区间外的值的至少第一组代表信息(Γ",,)，随后执行步骤(f)。
8.据权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述条或每条被阻塞代表信息是基于代表因锁定所述代表信息而产生的计数转移的准则(AL)而选择。
9.据权利要求6至8中的一项所述的方法，其特征在于计算所述第三准则(C3)包括在每个能量下在每个区间中计算因阻塞至少一条代表信息而产生的计数转移概率系数Hjl以对步骤(f2)中计算得到的每个概率进行加权。
10.据先前权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将所述给定周期划分为多个区间的所述步骤包括: (C1)针对每个区间，确定区间Utl)的开端，随后针对移离所述区间Utl)的所述开端的连续测量时刻(tj计算出从所述区间Utl)的所述开端与在所述区间Utl)的所述开端后的所述测量时刻(tj之间测量到的计数数量中计算得到的至少一个统计量(vk，c)与基于已知统计定律计算得到的相同统计量Ot Cl之间的至少一个差值直到基于所述差值确定的准则大于预定值，进行中的所述测量时刻随后构成另一个区间的开端， (C2)计算出在所述区间中在每个测量时刻(tj在每个能量下测量到的计数(nk,q)数量的平均值，测量到的所述计数数量的所述平均值定义在所述区间测量到的计数(nk,i)数量; (C3)重复步骤(C1)和(C2)以从所述区间结束之后的时刻定义另一个区间。
11.据权利要求10所述的方法，其特征在于所述统计量包括在所述区间开端与所述后续测量时刻之间的每个测量时刻测量到的计数(nk,q)数量的方差(Vk)和/或协方差(C)。
12.据权利要求10或11所述的方法，其特征在于所述统计定律是泊松定律，所述统计量由所述泊松定律计算得到。
13.据权利要求12所述的方法，其特征在于确定所述准则包括至少计算所述差值
全文摘要
本发明提出一种用于确定代表管道中的流体的相分率的至少一条信息的方法。所述方法包括基于前一迭代中确定的每条代表信息估计在每个测量区间中接收的计数数量，随后计算包括使用给定统计定律由概率计算得到的第一准则的残差以针对每个能量测量在每个区间中测量到的计数数量，所述给定统计定律基于估计出来的计数数量而参数化。
文档编号G01N33/28GK103097880SQ201180015457
公开日2013年5月8日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年2月26日
发明者S·卡达伦 申请人:地质服务设备公司