确定液体粘性的设备及其方法

专利名称：确定液体粘性的设备及其方法
技术领域：
本发明一般涉及能够在井中进行测量的系统。
背景技术：
在油气勘探钻井中，了解环绕钻孔的地质组成的结构和性质能够对这种勘探提供帮助。然而，钻具工作环境是在地表下很远的距离处，并且对这种设备的管理操作所做的测量是在这些位置中进行的。此外，这种测量的用途可能与来自这种测量的信息的精度或质
量相关。


本发明的实施方式通过例子来说明，并且不限于附图中的各图，其中图1显示了根据各种实施方式的设备的一种实施方式，该设备具有现场测量井中井底液体粘性的检测装置。图2显示了根据各种实施方式的一种测量井中井底粘性方法的实施方式的特征。图3A显示了根据各种实施方式的驱动信号，该驱动信号具有由低频方波调制的基本驱动信号的波形，可实施该驱动信号来振动含有井中井底流体的管。图;3B显示了根据各种实施方式的对于图3A驱动信号的响应。图4显示了使用由方波调制的基本驱动信号来测量井中井底粘性的方法的例示性的实施方式的特征。图5显示了使用所确定的响应信号的衰减来确定粘性的方法的例示性的实施方式的特征。图6显示了根据各种实施方式的驱动信号，该驱动信号具有由正弦低频波调制的基本正弦驱动信号的波形，可实施该驱动信号来振动井中含有井底流体的管。图7显示了使用振动管的驱动信号来测量井中井底粘性的方法的例示性的实施方式的特征。图8显示了使用所确定的响应信号及其对应的驱动信号之间的相延迟来确定粘性的方法的例示性的实施方式的特征。图9绘制了系统实施方式的特征的方框图，该系统具有使用振动管的驱动信号来测量井中井底粘性的部件。图10绘制了根据各种实施方式的钻井位置处的系统的实施方式。
具体实施例方式下述详细说明参照了通过图示来显示本发明各种实施方式的附图。这些实施方式描述得非常详细，以便使本领域技术人员能够实施这些及其他实施方式。也可以利用其他实施方式，可对这些实施方式进行结构上的、逻辑上的以及电路上的变化。各种实施方式并不必然互斥，因为有些实施方式可与一种或多种其他实施方式组合组件来形成新的实施方式。因此，下述详细说明并没有限制的意思。图1显示了设备100的一种实施方式，该设备具有现场测量井中井底流体粘性的检测装置105。检测装置105包括含有从井中抽取的流体的管110、产生振动该管的驱动信号的驱动源115和产生表示管对该驱动信号的响应的响应信号的传感电路120。驱动信号可包括用于设备100的处于谐振频率的基本信号。管110是一种可引导并保持流体以便测量流体性质的结构。检测装置105的壳体可包括诸如泵的流量控制部件，以便控制管110 内流体的收集来测量包括流体粘性确定的流体性能。设备100包括确定与响应信号相关的参数的分析单元130，其中可利用该参数来确定带进管110的流体的粘性。该参数可从响应于施加到管上的驱动信号的响应信号中得至IJ，使得当振动管被驱动时得到该响应信号，即，与响应信号相关的参数的获得产生于管保持在振动模式中时。该参数可包括响应信号的衰减、驱动信号和响应信号之间的相延迟，或与可根据其计算管110中的流体粘性的响应信号相关的其他特性。分析单元130可利用从管110对驱动信号的响应确定的参数来确定流体的粘性。驱动源115包括产生驱动信号的电路，该驱动信号激励管110振动以便这种振动的响应信号可用于测量管110中的流体的一种或多种性能。在各种实施方式中，驱动源115 包括产生驱动信号的电路，该驱动信号具有包含由方波调制的基本信号的波形，该方波相对于基本信号的频率而言具有低频。基本信号可以处于谐振频率。含有井中流体的管110 对于经方波调制的驱动信号的响应可以被滤波，以便确定由带有方波的基本信号在其周期的低振幅部分期间振动管110时发生的衰减因数。这种滤波可利用传感电路120中的低通滤波器123或分析单元130中的低通滤波器133来实现。用含有流体的管110测量的衰减以及相对于不含流体的管110测量的衰减之间的差值可用于测量粘性。用不含流体的管110测量的衰减提供了不包括正在测量的流体粘性的作用的基本衰减。可通过考虑粘性以及所测量的衰减与基本衰减之间的差值之间的相关性来测量粘性。这种衰减差值可称为Δ衰减。分析单元130可包括数据库，其包含用于已知粘性的△衰减因数。可将管110中正在检查的流体的△衰减的测量值与数据库中的信息相关联，以便提供流体粘性的测量值。可产生其他驱动信号。在各种实施方式中，驱动源115的电路可产生由低频正弦信号调制的基本正弦信号。基本正弦信号可在设备100的谐振频率下产生。可对含有井中流体的管110对该驱动信号的响应进行滤波，以确定驱动信号和振动管110的响应信号之间的相延迟。这种滤波可利用传感电路120中的低通滤波器123或分析单元130中的低通滤波器133来实现。也可产生其他驱动信号，其中，响应信号不被滤波。这种驱动信号可包括没有叠加的调制信号的正弦信号，其中，相延迟通过直接比较驱动信号和响应信号之间的相延迟来获得。用含有流体的管110测量的相延迟以及用不含流体的管110测量的相延迟之间的差异可用于测量粘性。使用调制或未调制的正弦驱动信号，则用不含流体的管110测量的相延迟提供了不包括正在测量的流体粘性作用的基本相延迟。可通过考虑粘性以及所测量的相延迟与基本相延迟之间的差值之间的相关性来测量粘性。这种相延迟差可称为Δ相延迟。分析单元130可包括数据库，其包含用于已知粘性的Δ相延迟。可将管110中正在检查的流体的 Δ相延迟的测量值与数据库中的信息相关联，以便提供流体粘性的测量值。
分析单元130可包括存储指令的机器可读介质，其在由设备100执行时促使设备 100执行各种操作。这种操作可包括确定来自在井中振动的管110的响应信号中的参数， 其中管110包含来自井的流体。这种参数可包括，但不限于，在井中振动的管110的响应信号中的衰减或驱动信号和响应信号之间的相延迟。可产生相对于施加到管110的驱动信号的响应信号以便在驱动振动管110时收集参数。可利用所确定的参数来确定流体粘性。指令可包括利用所确定的参数来确定流体粘性的指令。这种指令可包括确定作为参数的基准数与参数的测定值之间的差值的参数的△值，并且从作为参数的△值的函数的粘性关系选择在所确定参数的△值处估算得到的粘性，该参数的△值通过从参数的特定测量值确定。分析单元130可与检测装置105—起集成到一个壳体中。或者，分析单元130可作为与检测装置105分开的独立单元来实现。作为独立单元的分析单元130可在井面操作， 而检测装置105则在井的井底操作，其中，分析单元130和检测装置105相互通信地耦合。 当检测装置105在井的井底操作时，作为独立单元的分析单元130可在井的井底操作。检测装置105和/或分析单元130可设置成电缆测井(wireline-logging)结构，随钻测井 (logging-while-drilling) (LffD)结构，或随钻测量(measuring-while-dri 11 ing) (MWD) 结构。在各种实施方式中，检测装置105可利用现有的振动管密度传感器来实现，其中，改变电子线路来提供检测装置105和分析单元130。典型的流体密度传感器是基于对含有流体的振动管的谐振的测量。在这种流体密度传感器中，谐振频率是使用作为传感器电子设备一部分的反馈电路来测量的。该电路的输出处于谐振频率。可通过
yftl =^COSf来描述流体密度传感器的检测磁铁的位移。当考虑到流体粘性
时，在传感器的谐振状态中将会有附加的能量损失。对于任意谐振系统，能量损失可用其品质因数Q来量化。品质因数Q与每个周期存储的能量与耗散的能量之间的比率相关。以恒力驱动振动管一段时间以后，当驱动力关断时，振动的振幅将衰减。由此，在
该种情况检测磁铁的位移将fiyfH eie"^来表示。通过监测衰减比率
β，也称为衰减系数，就可确定品质因数Q。知道了 Q，就可推断粘性。不幸的是，可能不期望完全关断流体密度传感器的驱动力。实验表明，一旦流体密度传感器的管停止振动，则通常很难重新自动开始。替代地，期望在测量品质因数的所有时间中维持非零振幅。在各种实施方式中，使用对含有井中流体的管的驱动信号，其在测量品质因数的所有时间中维持非零振幅以测量粘性。由于经调制的驱动信号保持非零振幅，类似或相同于图1的管110的管不会停止振动。图2显示了一种测量井中井底粘性方法的实施方式的特征。在210中，确定井中振动管的信号变化，其中，信号的变化是相对于所施加的振动该管的驱动信号而言的。该变化可以是与响应信号相关的参数。振动管含有来自井中的流体，其中，测量该流体以确定其粘性。响应于施加到振动管上的驱动信号而产生的信号是一种生成的波形，从而这样信号的变化是在振动管被驱动时发生的。在220中，利用所确定的变化来确定流体的粘性。可利用所确定的变化来确定流体粘性，通过确定作为基本变化与所确定的变化之间的差值的 Δ变化值以及从作为△变化值的函数的粘性关系选择在所确定的△变化值处估算得到的粘性来确定该变化。这种变化可以是衰减、响应信号和驱动信号之间的相延迟，或来自可用于测量粘性的信号的有些其他可测量参数。图3A显示了根据各种实施方式的驱动信号，该驱动信号具有由低频方波调制的基本驱动信号的波形，可实施该驱动信号来振动含有井中井底流体的管。可将该驱动信号施加到图1的设备110中，或用在带有改良电子线路的振动管密度传感器中以便应用该驱动信号、检测响应信号并且确定流体的粘性。在各种实施方式中，振动管密度传感器用作没有结构变化、但是有些测量电子线路有所变化的粘性传感器。由于驱动信号保持非零振幅，该管不会停止振动。用低通滤波器移除高振动频率之后，可从波形的衰减部分计算时间 Q因数。用低频方波调制的基本驱动信号的使用允许执行时间叠加来提高数据衰减部分中的信噪比。图:3B显示了对驱动信号的响应，其显示了方波振幅处于其低振幅时间段时的衰减。图4显示了使用由方波调制的基本驱动信号来测量井中井底粘性的方法的例示性的实施方式的特征。驱动信号可以作为图3所示的驱动信号来执行。然而，用于这种信号的各种参数，例如振幅和频率可根据其应用进行调节。在410中，确定来自井中振动管的信号的衰减。振动管含有来自井中的流体，其中，流体的粘性是要测量的目标。响应于施加到振动管上的驱动信号而产生的信号是一种生成的波形，从而衰减是在振动管被驱动时发生的，即，非零激励在测量衰减期间持续施加到振动管上。在420中，利用所确定的衰减来确定流体的粘性。图5显示了使用响应信号的所确定的衰减来确定粘性的方法的例示性的实施方式的特征。在510中，估算所确定的衰减和基本衰减之间的差值，其中，该差值是Δ衰减。 在520中，粘性选自作为△衰减函数的粘性关系，即，作为所确定的含有测量中流体的管的衰减与基本衰减之间差值的函数的粘性。在各种实施方式中，基本衰减以及粘性与Δ衰减之间的关系可通过迭代过程产生。这种迭代过程可在测量井中流体粘性之前或在测量时实施。可对所使用的各种类型的驱动信号实施这种迭代过程。在迭代过程中，使用其中没有流体的振动管的信号来驱动传感器。该信号可以是使用低频方波调制的基本驱动信号。测量振动管的响应。确定方波的低振幅部分的衰减系数 ^。对于其中不含流体的管的振动，这种测量量化了传感器中除了来自粘性以外的所有能量损耗。所测量的衰减系数β ο变成基本衰减系数。用管中的已知流体重复衰减系数β的测量，其中，该流体具有已知粘性η。这提供了衰减系数β的测定值与已知n值的映射。用管中的不同流体来重复衰减系数的测量， 其中，不同的流体具有不同的已知粘性n。各个测量值提供各粘性n的衰减系数β。n 到β (β到n)的映射包括在传感器中除了粘性之外的能量损耗。可通过计算管中已知流体的所测量的衰减系数和基本衰减系数之间的差值把粘性映射到其用于传感器的相关衰减性质。该结果，Δ衰减系数，Δβ由八3=3-^给出。可计算各不同流体相对于和其不同的已知粘性的△系数。Δ衰减系数和/或衰减系数可存储在与已知粘性相关的数据库中。这就建立了相关函数Δ β =F(Il)的数据库。在数据库中建立Δ衰减系数与已知粘性的相互关系之后，一旦测量振动管中流体的△衰减系数，则可访问数据库来确定大于及小于△衰减系数测量值的最接近的Δ衰减系数及其对应粘性。根据这些值，就可以内插出用于所测量的Δ衰减系数的粘性。除了具有离散函数的数据库外，该离散函数含有限数量的△衰减系数及其对应粘性，可利用一种或多种曲线拟合技术，用这些有限数量的数据点生成函数△ β = F(n)的曲线。有了存储在数据库中的△衰减系数和已知粘性，提供一种机构来将粘性赋值给在振动管中测量的井的井底的流体。可生成作为△衰减函数的粘性关系。该函数可利用各种曲线拟合技术作为曲线来产生。此外，可对相关函数Δ β = F(Il)逆映射来获得反函数η =F1 (Δ β)。所确定的作为Δ衰减系数的函数的粘性关系可用于识别管中正在测量的流体的粘性值，该△衰减系数是用于激励给定管的给定驱动信号的。振动管可作为流体密度传感器管来实现。图6显示了根据各种实施方式的驱动信号，该驱动信号具有由正弦低频波调制的基本正弦驱动信号的波形，可实施该驱动信号来振动含有井中井底流体的管。由于粘性造
成的能量损耗将在调制响应中产生相延迟Λρ。经受低通滤波器响应后可估计驱动信号的
响应。驱动信号和滤波器响应信号之间的相延迟可用于测量井中井底振动管中的流体的粘性。或者，可使用没有低频调制的正弦驱动信号。在这种情况下，可直接比较驱动信号和没有任何滤波的响应信号之间的相延迟以获得相延迟。图7显示了使用振动管的驱动信号来测量井中井底粘性的方法的例示性的实施方式的特征。在710中，确定井中振动管产生的信号和施加到振动管上的驱动信号之间的相延迟。振动管包含来自井中的、其粘性待估计的流体。响应于施加到振动管上的驱动信号而产生的信号是一种波形，从而相延迟的测量是在振动管被驱动时发生的，即，非零激励在测量相延迟期间持续施加到振动管上。驱动信号可作为用正弦低频波调制的基本正弦驱动信号来实施，其中，相应的估算响应是滤波响应。驱动信号可作为没有低频调制的基本正弦驱动信号来实施，其中，相应的估算响应是未进行滤波的响应。在720中，利用所确定的相延迟确定流体的粘性。图8显示了使用所确定的响应信号及其对应的驱动信号之间的相延迟来确定粘性的方法的例示性的实施方式的特征。在810中，计算所确定的相延迟和基本延迟之间的差值，其中，该差值是Δ相延迟。在820中，粘性选自作为Δ相延迟函数的粘性关系，即， 作为所确定的含有测量中流体的管的相延迟与基本相延迟之间的差值的函数的粘性。在各种实施方式中，基本相延迟以及粘性与Δ相延迟之间的关系可通过迭代过程产生。这种迭代过程可在测量井中流体粘性之前或在测量时实施。可对所使用的各种类型的驱动信号实施这种迭代过程。在迭代过程中，使用其中没有流体的振动管的驱动信号来驱动传感器。该驱动信号可以是使用正弦低频波调制的基本正弦驱动信号。或者，驱动信号可以是没有低频调制的基本正弦驱动信号。在这种情况下，可直接比较驱动信号和没有低通滤波的响应信号之间的相延迟来获得相延迟。测量振动管的响应。确定低频驱动信号和低通滤波之后的响应之间的相延迟。对于其中不含流体的管的振动，这种测量给出了传感器中除了来自粘性以外的所有能量损耗所引起的相延迟。所测量的相延迟变成基本相延迟。用管中已知流体重复驱动信号和响应信号之间的相延迟厶炉的测量，其中，流体具有已知的粘性η。这提供了相延迟Δ铲确定值到已知η值的映射。用管中的不同流体重复相延迟的测量，其中，不同的流体具有不同的已知粘性η。各测量值为各粘性η提供相延迟Δ勞。η到Δ资(厶勞到η)的映射包括除了粘性之外在传感器中的能量损耗。可计算管中已知流体的相延迟测量值和基本相延迟之间的差值来将粘性映射到其用于传感器的相关相延迟性质。该结果，δ相延迟δ由给出。可计算各不同流体相对于其不同已知粘性的△相延迟。Δ相延迟和/或相延迟可存储在与已知粘性相关的数据库中。这就建立了相关函数δ =G(Il)的数据库。在数据库中建立Δ相延迟与已知粘性的相互关系之后，一旦测量振动管中流体的△相延迟，则可访问数据库来确定大于及小于△相延迟测量值的最接近的Δ相延迟及其对应粘性。根据这些值，就可以内插出用于所测量的Δ相延迟的粘性。 除了具有离散函数的数据库外，该离散函数含有限数量的△相延迟及其对应粘性，可利用各种曲线拟合技术，用这些有限数量的数据点生成用于函数δ =G(Il)的曲线。有了存储在数据库中的△相延迟和已知粘性，提供一种机构来将粘性赋值给在振动管中测量的井的井底的流体。可生成作为△相延迟的函数的粘性关系。该函数可利用各种曲线拟合技术作为曲线来产生。此外，可对相关函数δ =G(Il)进行逆映射以获得反函数η =^1(S)0所确定的作为Δ相延迟的函数的粘性关系可用于识别管中正在测量的流体的粘性值，该△相延迟是用于激励给定管的给定驱动信号的。振动管可作为流体密度传感器管来实现。具有能够振动的管的井底流体粘性测量工具的各种部件可以硬件实现、软件实现，以及以硬件与软件实现的组合实现，其中，该测量工具在管保持在振动模式(以这里所描述方式的或类似方式)时操作以进行测量。这些实现方式可包括具有机器可执行指令的机器可读介质，例如具有计算机可执行指令的计算机可读介质，其用于操作系统以便将管激励到振动模式，在保持管于振动模式时收集与激励管的驱动信号相关的响应信号，并且确定振动管中流体的粘性。机器可读介质还可存储执行指令所用的参数，并且还可存储执行指令所得的结果。机器可读介质并不限于任何一种机器可读介质类型，而是可以为任意机器可读介质。例如，机器可读介质可包括数据存储介质，其可在设置于钻柱中的卡圈或钢缆结构和/或系统控制中心的壳体中执行。图9绘制了系统900的一种实施方式的特征方框图，该系统具有控制器902、存储器925、电子设备935、通信单元955和具有振动管的用于测量井中井底流体粘性的检测装置905。控制器902、存储器925和通信单元955可被设置以操作检测装置905。检测装置 905可根据这里描述的流体粘性测量工具来实现。电子设备935可包括部件，例如类似于或相同于图1的分析单元130的部件，其可操作以辅助分析响应于振动管的激励而产生的信号。通信单元955可包括钻井作业中的井下通信。这种井下通信可包括遥测系统。系统900可包括总线907，其中总线907在系统900的各部件间提供导电性。总线 907可包括地址总线、数据总线和控制总线，它们各自独立配置。总线907还可使用用于提供一个或多个地址、数据或控制的公共导线，其使用通过控制器902来调节。总线907可配置成使得系统900的各部件分布式排列。这种分布可以布置在诸如具有激励电路的振动管的井下部件和诸如分析从振动管检测的信号的部件的表面部件之间。或者，这些部件可以协同定位在例如一个或多个钻柱卡圈上或在钢缆结构上。
在各种实施方式中，外围设备945包括显示器、辅助存储器和/或可与控制器902 和/或存储器925结合操作的其他控制设备。在一种实施方式中，控制器902为处理器。设置为显示器的外围设备可与存储在存储器925中的指令一起使用，以便实现用户界面来管理在系统900中并且分布在系统900的部件间的检测装置905的操作。图10绘制了钻进场所中的系统1000的一种实施方式，其中，系统1000包括测量工具和用于确定井中井底流体粘性的电子设备。系统1000可包括位于井1006的表面1004 上的钻机1002和一列钻管，即钻柱1008，其连接在一起以便形成向下通过旋转台1007进入井孔或钻孔1012的钻柱。钻机1002可提供对钻柱1008的支撑。钻柱1008可操作以穿透旋转台1007，以便穿过地下地层1014而钻出钻孔1012。钻柱1008可包括钻杆1018和位于钻杆1018底部的井底钻具组件1020。井底钻具组件1020可包括钻铤1015、连接于钻铤1015的传感器1010和钻头 1(^6。钻头10 可操作以通过穿透表面1004和地下地层1014而形成钻孔1012。在钻进作业期间，钻柱1008可由旋转台1007旋转。此外，或者可选择地，井底钻具组件1020还可由位于井下的马达(例如，泥浆泵)来旋转。钻铤1015可用于增加钻头 1026的重量。钻铤1015还可使井底钻具组件1020变硬以允许井底钻具组件1020向钻头 1026传递附加重量，并且还帮助钻头10 穿透表面1004和地下地层1014。钻井作业期间，泥浆泵1032可通过软管1036从泥浆池1034泵钻流体(本领域技术人员有时认为是“钻探泥浆”)到钻管1018中并且向下送到钻头1(^6。钻探泥浆可从钻头10 流出并且通过钻管1018和钻孔1012侧部之间的环形区域1040返回表面1004。然后，钻探泥浆可返回泥浆池1034，在那里将这种流体进行过滤。在有些实施方式中，钻探泥浆可用于冷却钻头1026，并且在钻进作业期间为钻头10 提供润滑。此外，钻探泥浆可用于除去操作钻头10 时产生的地下地层1014钻屑。这里描述的技术的各种实施方式测量井中井底的流体粘性。从使用振动管的激励信号来驱动包含流体的管得到的与响应信号相关的参数可在将管保持在振动模式时获得。 可估算该参数来测量流体的粘性。这种参数可作为衰减系数、响应信号及其对应的驱动信号之间的相延迟或可与管中流体粘性相关联的其他特征信号参数来实现。在各种实施方式中，可现场测量井中井底的流体粘性。虽然这里已经图示并且描述了具体实施方式
，但是本领域普通技术人员可以理解的是，计划用于实现相同目的的任意布置可由所示的具体实施方式
来代替。各种实施方式使用这里所描述的实施方式的置换和/或组合。可以理解的是，上述描述的目的是说明性的，而不是限制性的，这里所用的措辞或术语是用于描述的目的。上述实施方式和其他实施方式的组合在本领域技术人员研究上述描述后会变得明显。
权利要求
1.一种方法，包括确定从井中的振动管检测的信号的变化，所述信号的变化是相对于施加到所述振动管的驱动信号，所述振动管包含来自井中的流体，所述信号响应于施加到所述振动管上的驱动信号而产生，以便振动管被驱动时发生所述信号的变化，以及利用所确定的变化来确定流体粘性。
2.如权利要求1所述的方法，其中利用所确定的变化来确定流体粘性包括确定作为基本变化和所确定的变化之间的差值的△变化；以及从作为△变化的函数的粘性关系中选择在所确定的△变化处估算得到粘性。
3.如权利要求1所述的方法，其中确定所述变化包括确定从井中振动管检测的信号的衰减。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述方法包括利用流体密度传感器管作为振动管。
5.如权利要求3所述的方法，其中确定流体粘性包括监测衰减速度，从所述监测中确定品质因数，并且从所述品质因数得到粘性。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述方法包括用调制的驱动信号驱动其中没有流体的振动管，并且确定基本衰减系数。
7.如权利要求3所述的方法，其中所述方法包括在振动管上重复施加调制的驱动信号，在每次重复中振动管包含不同的流体，各不同流体具有已知的粘性；通过在各次重复中施加调制的驱动信号来确定各不同流体的衰减系数；产生各不同流体的△衰减系数，各流体的△衰减系数为基本衰减系数和各确定的衰减系数之间的差值；将各△衰减系数存储在数据库中，从而在数据库中各△衰减系数与其已知粘性相关联；以及根据数据库中△衰减系数与已知粘性的相关性而利用作为△衰减系数函数的粘性关系来确定流体粘性。
8.如权利要求3所述的方法，其中驱动信号包括由方波调制的基本驱动信号，所述基本驱动信号具有一定的频率，并且所述方波具有相对于所述基本驱动信号频率而言的低频。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定变化包括确定驱动信号和来自井中的振动管的响应信号之间的相延迟，所述响应信号是响应于所述驱动信号而产生的。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述方法包括利用流体密度传感器管作为振动管。
11.一种方法，包括确定从井中振动管产生的响应信号与施加到所述振动管上的驱动信号之间的相延迟， 所述振动管包括来自井中的流体，所述响应信号是响应于施加到所述振动管上的驱动信号而产生的，从而当驱动振动管时产生相延迟；以及利用所确定的相延迟来确定流体粘性。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述相延迟包括调制的驱动信号和对应的经过滤的响应信号之间的相延迟，或未调制的驱动信号和对应的未经过滤的响应信号之间的相延迟。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述方法包括利用流体密度传感器管作为振动管。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述方法包括在振动管上重复施加调制的驱动信号，在每次重复中振动管包含不同的流体，各不同流体具有已知的粘性；确定驱动信号和各不同流体响应于所述驱动信号的响应信号之间的相延迟； 产生各不同流体的Δ相延迟，各流体的Δ相延迟为基本相延迟和各确定的相延迟之间的差值；将各△相延迟存储在数据库中，从而各△相延迟与各已知粘性相关联；以及根据数据库中△相延迟与已知粘性的相关性而利用作为△相延迟函数的粘性关系来确定流体粘性。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述驱动信号为由低频正弦信号调制的正弦信号，并且所述响应信号为已过滤的、响应于由低频正弦信号调制的正弦信号的信号。
16.如权利要求11所述的方法，其中利用所确定的相延迟确定流体粘性包括 确定作为基本相延迟和所确定的相延迟之间的差值的Δ相延迟；以及从作为△相延迟的函数的粘性关系中选择在所确定的△衰减处估算得到粘性。
17.一种存储指令的机器可读介质，当由机器执行时所述指令促使机器执行操作，所述操作包括从井中的振动管确定响应信号参数，所述振动管包括来自井中的流体，所产生的响应信号响应于施加到振动管上的驱动信号，从而在驱动所述振动管时产生响应信号的参数； 以及利用所确定的参数来确定流体粘性。
18.如权利要求17所述的机器可读介质，其中利用所确定的参数确定流体粘性包括 确定作为参数基本值和参数确定值之间差值的参数的Δ ；从作为参数的△的函数的粘性关系中选择在所确定的参数的△处的粘性。
19.如权利要求17所述的机器可读介质，其中所述指令包括利用流体密度传感器管作为振动管。
20.如权利要求17所述的机器可读介质，其中当由机器执行时所述指令促使机器执行操作，所述操作包括在振动管上重复施加驱动信号，在每次重复中所述振动管包含不同的流体，各不同流体具有已知的粘性；通过在各次重复中施加驱动信号来确定各不同流体的参数；产生用于各不同流体的参数的△，各流体的参数的△为参数基本值与参数确定值之间的差值；将各△参数存储在数据库中，从而在数据库中将各△参数与其各已知粘性相关联；以及根据数据库中△参数与已知粘性的相关性而利用作为△参数函数的粘性关系来确定流体粘性。
21.如权利要求17所述的机器可读介质，其中所述驱动信号包括由方波调制的用于确定衰减的基本信号，所述方波具有相对于基本信号的频率而言的低频，或者所述驱动信号包括具有由低频正弦信号调制的频率的正弦信号，以用于确定相延迟，或者所述驱动信号包括未调制的正弦信号以用于确定相延迟。
22.一种仪器，包括测量井中流体粘性的检测装置，所述检测装置包括包含从井中提取流体的管；产生所述振动管的驱动信号的驱动源；产生表示管对所述驱动信号响应的响应信号的检测电路；以及确定响应信号参数的分析单元，所产生的响应信号响应于施加到管上的驱动信号，从而在驱动所述振动管时获得参数，所述分析单元用于利用参数确定流体粘性。
23.如权利要求22所述的仪器，其中检测装置包括流体密度传感器，以用于提供由驱动信号振动的管。
24.如权利要求22所述的机器可读介质，其中分析单元包括过滤所述响应信号的低通滤波器。
25.如权利要求22所述的仪器，其中所述驱动源包括产生由方波调制的基本信号的电路，所述方波具有相对于基本信号的频率而言的低频。
26.如权利要求22所述的仪器，其中所述驱动源包括产生正弦信号的电路，所述正弦信号具有由低频正弦信号调制的频率。
27.如权利要求22所述的仪器，其中所述驱动源包括产生无叠加调制信号的正弦信号的电路。
28.如权利要求22所述的仪器，其中所述分析单元包括数据库，所述数据库包含与已知粘性相关联的△衰减系数或△相延迟。
29.如权利要求22所述的仪器，其中所述分析单元包括存储指令的机器可读介质，当由分析单元执行时所述指令促使仪器执行操作，所述操作包括从井中的振动管确定响应信号的参数，所述振动管包含来自井的流体，所产生的响应信号响应于施加到所述振动管上的驱动信号，以便在振动管被驱动时获得响应信号的参数；以及利用所确定的参数来确定流体粘性。
30.如权利要求四所述的仪器，其中利用确定的参数确定流体粘性包括确定作为参数基本值和参数确定值之间差值的参数的△；以及从作为参数的△的函数的粘性关系中在所确定的参数的△处选择粘性。
全文摘要
各种实施方式包括确定井中井底流体粘性的设备及方法。通过振动包含流体的管的激励信号驱动该管而获得的响应信号的参数可在将管保持在振动模式时收集得到。可对参数进行估算以测量流体的粘性。在各种实施方式中，可现场测量井中井底的流体粘性。
文档编号G01N11/16GK102472700SQ201080027848
公开日2012年5月23日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者B·英格尔曼, L·高, M·T·佩勒莱特 申请人:哈里伯顿能源服务公司