技术领域
石油和天然气工业非常依赖于钻井孔测量技术，以提供有关钻井孔深处实际发生了什么的信息。在石油或天然气生产之前需做多项调查，包括地层和岩层孔隙度、含水量及微地层。但是，进行钻井整个长度上的行为的广泛测量以获得数据的方法是很少的。
背景技术：
自从1940年以来，点压力和温度传感器已被经常使用，而目前生产日志工具也是常用的。在石油和天然气工业中经常在钻井中运行光学分布温度传感系统，以测量钻井孔整个长度上的温度曲线。
点传感器只提供与该传感器所在位置所发生的事情有关的指示。日志工具对整个钻井孔进行测量，但不是实时测量，而只能周期性地运行。当钻井孔中有多个泵时，日志工具难以运行。分布式温度测量受到以下事实的限制：虽然可以解读温度曲线、以给出与钻井孔内的其它行为有关的信息，但是原始状态的温度信息不能立即用来确定产出（或注入）的流体，或者更重要地，不能用来确定流体流速。
石油和天然气工业受到要获得更高效率和增加产率的压力，所有这些需要对储层储藏和生产行为有更多的了解。这就产生了对储层行为进行更多的二维和三维测量的需求。
技术实现要素：
因此本发明的一个目标是解决以上的一个或多个问题。
在本发明的第一个方面中，提供了一种用于进行分布式流速测量的长形设备，该设备沿其长度包括：
加热芯部，
围绕所述芯部的至少一个外层，该至少一个外层的外表面界定所述设备的外表面，及
分布式温度传感器，
其中，所述分布式温度传感器位于所述加热芯部和所述设备的外表面之间。
用这种设备可以测量从所述芯部丧失到环境中的热量，例如，用加热芯部加热前后丧失的热量。
所述分布式温度传感器可包括光纤分布式温度传感器。所述分布式温度传感器可围绕所述加热芯部螺旋卷绕。所述分布式温度传感器可嵌入在围绕所述芯部的保温层中。在具有嵌入其中的分布式温度传感器的保温层与所述加热芯部之间可设有至少一个中间层。具有嵌入其中的分布式温度传感器的所述保温层可以是所述设备的所述外层，或者所述外层可以是不同于具有所述分布式温度传感器的保温层的额外的层。
所述设备可包括电缆。
所述加热芯部可包括电阻丝。
所述设备还可包括用于控制所述加热芯部的加热并对获自所述分布式温度传感器的结果进行处理的控制和处理装置。
所述设备还可包括用于在设备的多个测量点中的每个点处识别浸没该设备的流体的分布式流体识别装置。
所述设备还可包括用于在设备的整个长度上连续地识别浸没该设备的流体的分布式流体设别装置。
所述设备可被操作用于：在沿设备长度的多个测量点处测量浸没该设备的流体的周围温度；打开加热芯部、加热一段预定的时间，以及在相同测量点再次进行温度测量。所述设备还可操作来使用获得的或预先设定的合适流体特征的知识，以便对获自分布式温度传感器的结果进行处理，以获得针对流过所述设备的表面的流体的分布式和/或点流速测量。所述设备还可操作来使用获得的或预先设定的多个流体特征的知识，以便根据所述预定的加热时间之后在所述特定测量点处测得的温度，直接识别在任一测量点处浸没设备的是所述多种流体中的哪种流体。
所述设备可具有半刚性结构，以允许其连接至钻井孔；例如所述设备可具有刚性元件如沿其长度的碳纤维。
在本发明的第二个方面中，提供多个所述设备，这些设备可操作提供浸没这些设备的流体内的测量点的三维阵列。
在本发明的另一方面中，提供一种用根据本发明的以上任一方面所述的设备或多个设备进行分布式冷却测量的方法，该方法包括以下步骤：
将所述设备沿其长度浸没在一种或多种流体中；
在沿其长度的多个测量点处测量所述流体的周围温度；
将加热芯部打开一预定的加热时间；和
在相同测量点处再次测量温度。
所述方法还可包括用获得的或预先安装的合适流体特征的知识，以便对所述分布式冷却测量值进行处理，从而获得针对流过所述设备表面的流体的分布式和/或电流速测量值。所述方法可包括进一步的根据所述分布式和/或点流速测量值确定实时分布式和/或流体流量信息的步骤。
所述方法还包括获得信息、以在进行所述分布式冷却测量的同时识别所述流体的步骤。
所述方法还包括用获得的或预先安装的多个流体特征的知识，以便根据预定的加热时间之后在所述测量点处测得的温度，识别浸没所述设备的是多种流体中的哪种流体。
所述方法可包括在钻井孔内的管道中使用所述设备，以用来检测和/或找出泄漏位置和/或支流，或者放在流体储存设施如储罐、储箱、分离器等设施中。在后一情况下，可以安装多台设备，如本发明第二方面所述。
附图说明
以下仅以示例（而非限制）的方式，通过参考附图，对本发明的实施例进行详细描述，这些附图为：
图1展示了根据本发明一个实施例的电缆基传感器阵列；
图2a和2b分别为图1所示的电缆基传感器的剖视图和等距视图；
图3a展示了结合有分布式流体识别传感器的图1所示的电缆基传感器；
图4a-4c展示了可以安装在钻井孔中的电缆基传感器的三个实施例；
图5展示了如何将电缆基传感器阵列安装在管线中的两个实施例；以及
图6展示了如何将这种电缆基传感器阵列、或者多个传感器安装在储罐、储箱或类似物中的两个实施例。
具体实施方式
图1展示了一种用于石油和天然气钻井、或者任何深的钻井孔、或者管线中的电缆基传感器阵列。该系统包括：电缆110，其用于储层130内的钻井孔120中；以及表面电子控制和处理单元135，其处理和记录所述信息。此处展示的所述表面电子控制和处理单元135包括加热器控制140、光纤分布式温度传感器（DTS）测量装置150以及中央数据日志和数据处理单元160。本实施例中的钻井孔120包括水层170、油层180和气层190。所述传感器阵列可以有许多公里长，并且能够确定沿其全部长度的分布式流体流速。
图2a和2b更具体地展示了所述电缆基传感器阵列110。其包括具有玻纤套210的加热电线芯部200。围绕玻纤套210的是高温电阻套220。光纤温度传感器阵列230，如1/8英寸的OD管包封的光纤温度探测器，螺旋缠绕在套220的外面，并嵌入在外层240内。所述电缆基传感器阵列110被外壳250包封。
加热芯部220可包括任意的热源装置（包括加热流体），但是在主要实施例中包括通有电流的电线，其受到电阻热加热。与其它加热方法相比，采用电阻丝简化了温度控制，并且也能提供沿其长度基本均匀的高于周围温度的加热升温。
光纤传感器阵列230可以是本领域中任何种类的光纤传感器阵列。使用内在光纤传感器阵列来提供极长距离内的分布式温度感测是已知的。例如，可以用具有逐渐消失的损失（该损失随温度变化）纤维来进行温度测量，或者通过分析所述光纤的Raman分散来进行温度测量。所述光纤传感器阵列230位于加热电线芯部200和所述设备的外表面之间，沿所述设备的感测长度分布。
所述电缆基传感器阵列110通过测量冷却效果而进行操作，所述冷却效果是由流体或气体流过电缆表面而导致的，在一个操作实施例中，所述冷却效果的测量通过如下方式实现：首先测量所考虑的每一光学测量点处的周围钻井孔温度，然后将加热芯部开启一段预定的加热时间，然后再次在相同的光学测量点处进行温度测量。在每一测量点处由加热芯部引起的温度上升依赖于在该处电缆壁的热冷却，而该热冷却又依赖于该点处电缆表面周围的流体流速特征，因此也就需要测量所述流体流速特征。用加热物体的冷却来进行流速测量的原理已被广泛证实，并在1904年就有文字记录了。
当然，为了从冷却信息中获得流速测量值，必须知道流体的性质，因为每一流体引起的冷却都是不同的。图3展示了另一实施例，其包括复合式电缆基传感器阵列110，该阵列110具有分布式流体型传感器阵列300，以获得非常强大的流体分析和测量系统。这两个阵列都具有表面控制和处理单元135、310（其可被包含在相同单元中）。因此这种复合式阵列可用于测量电缆表面冷却，并确定阵列中所有点处的流体特征，从而确定所述传感器阵列中任意点处的流体流速。根据这种传感器表面速度信息，所述处理单元可计算实时流体流速。
所述电缆基传感器阵列110也可在不带任何用来确定流体类型的传感器的条件下使用，如果在流体的导热特征方面有足够的已知信息的话。在这种情况下，预定加热时间结束时所述表面的绝对温度将会指示出所述流体的流动性质。考虑到气体对传感器表面的冷却远低于液体，这一特征是非常有益的。通过使用设定值，并预先观察由不同流动流体导致的温度上升情况，可以直接根据最终的温度读数来确定流体的种类。
图4a-4c展示了如何将这样的一种电缆基传感器阵列安装到钻井孔中的三个实施例。图4a展示了永久安装在钻井孔120中、并绑定至配管绳400的电缆基传感器阵列110；图4b展示了一个替代方案，其中所述电缆基传感器阵列110通过加油器（未图示）降低至钻井中，从井头自由悬挂下来。在底端挂有重物和/或锚410。通过另一实施例，所述电缆基传感器阵列110可以以类似方式应用至日志工具，使用导出器420和注入器430，并保留在钻井孔中，如图4c所示。在这样一种替代方式中，所述电缆系统110也可设成半刚性电缆，以使其能被推入钻井孔中。例如，可将电缆构造改变成包括刚性元件如碳纤维。
所述电缆基传感器阵列110除了用于油气整个长度上的流体和气体流动特征的测量之外，还具有许多其他应用，并提供关于已经描述过的每一岩层中生产的流体的信息。
图9展示了一操作实施例，其中，电缆基传感器阵列110用在管线500中，以确定泄漏处510、注入点250或者出口支管530的位置。在更小型的形式中，所述传感器阵列可用在管道的全部直径处，以测量管道中的实时流动曲线。
图6展示了另一操作实施例，其中，电缆基传感器阵列110用于储罐、分离器或者甚至是储层600或者任何其它大的流体主体610中。在第一实施例中，只使用了一种电缆基传感器阵列110，该阵列可以是任何结构，可为L形，如图所示；或者也可以是竖直的、水平的或任何其它的二维或三维结构。第二实施例描绘了多个电缆基传感器阵列110（图中示出了其中一排传感器阵列110，但实际上可以有更多的传感器阵列），该多个传感器阵列110可用来创建全部储层或储罐的流动行为的三维模型。同样，每一阵列110也可采用其它结构。另外，虽然图示的每个传感器阵列110均具有控制和处理单元135，但是所述系统还可具有用于所有阵列110的单个控制和处理单元，或者其子集。
虽然上面描述了本发明的具体实施方式，但本发明还是可以按照不同于以上所述的方式实施。例如，本发明的特征如那些处理单元，可以采取计算机程序的形式，该程序可含有一个或多个机器可读的指令，描述了如上所述的方法或者具有储存于其中的计算机程序的数据存储介质（例如半导体存储器、磁盘或光盘）。
以上描述仅用于示例而非限制。因此，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的权利要求所主张的范围的前提下对本发明进行修改是显而易见的。