CN106837325A

CN106837325A - 用于采集井场处的多相测量的系统和方法

Info

Publication number: CN106837325A
Application number: CN201610973560.4A
Authority: CN
Inventors: 哈桑·S·苏海尔; 斯里坎斯·G·马舍蒂
Original assignee: Rockwell Controls Asia-Pacific Service Center Co Ltd Automatically
Current assignee: Rockwell Controls Asia-Pacific Service Center Co Ltd Automatically; Rockwell Automation Asia Pacific Business Center Pte Ltd
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: US20200224529A1; CN106837325B; US10605075B2; US20170122097A1

Abstract

本发明涉及用于采集井场处的多相测量的系统和方法。系统可以包括监视设备，该监视设备可以接收与井的一个或更多个属性相关联的数据。井可以生产碳氢化合物流。监视设备可以接收与井相关联的数据，并且基于所述数据和碳氢化合物模型来确定关于碳氢化合物流的多相属性，该碳氢化合物模型被配置成估计碳氢化合物流的多相属性。

Description

用于采集井场处的多相测量的系统和方法

技术领域

本公开内容总体上涉及监视油气井场(hydrocarbon well site)处的各种属性。更具体地，本公开内容涉及提供一种本地系统，该本地系统用于监视作为从油气井场提取的碳氢化合物流的部分为固体、液体及气体的各个相。

背景技术

在经由油田和/或气田中的油气井从油气储层提取油气时，可以经由管线的网络将所提取的碳氢化合物传输到各种类型的设备、罐等。例如，可以经由油气井从储层(reservoir)提取油气，然后可以经由管线的网络将油气从井传输到各种处理站，所述各种处理站可以执行各个相的油气处理，以使所生产的油气可用于使用或传输。

可以在井场或沿管线网络的各个位置处收集与所提取的碳氢化合物有关的信息或与用于传输、存储或处理所提取的碳氢化合物的设备有关的信息。该信息或数据可以用于确保井场或管线安全地进行操作，并且确保所提取的碳氢化合物具有某些期望品质(例如流量、温度)。可以使用监视设备来采集与所提取的碳氢化合物有关的数据，该监视设备可以包括采集数据的传感器，并且包括传送器，该传送器将该数据传送至计算设备、路由器、其他监视设备等，使得井场人员和/或场外人员可以查看和分析该数据。

通常，对井场人员可用的数据可能未取用井场处的实时或接近实时的某些信息。因此，井场人员可能在对井场处的油气生产进行控制、分析或优化方面受到限制。亦即，为了优化井场处的油气生产，井场人员应当迅速地分析井场处可用的数据，并且基于对该数据的分析来做出与井场处的操作相关的决策。然而，井场处可用的数据通常可能未包括可以使井场人员能够做出与井场处的操作相关的决策的某些信息。因此，现在认识到期望下述改进的系统和方法：所述改进的系统和方法用于提供关于碳氢化合物井场处的与碳氢化合物井场有关的各种属性的附加信息。

发明内容

在一个实施方式中，系统可以包括监视设备，该监视设备可以接收与井的一个或更多个属性相关联的数据。井可以生产碳氢化合物流。监视设备可以接收与井相关联的数据，并且基于所述数据和碳氢化合物模型来确定关于碳氢化合物流的多相属性，该碳氢化合物模型被配置成估计碳氢化合物流的多相属性。

在另一实施方式中，方法可以包括在处理器处接收与井的一个或更多个属性相关联的数据，该井被配置成生产碳氢化合物流。方法还可以包括基于所述数据和碳氢化合物模型来确定关于来自井的碳氢化合物流的多相属性，该碳氢化合物模型被配置成估计所述碳氢化合物流的多相属性。

在又一实施方式中，非暂态计算机可读介质可以包括可执行指令，所述可执行指令可以使处理器接收与井的一个或更多个属性相关联的数据，所述井被配置成生产碳氢化合物流。然后，所述指令可以使处理器基于所述数据和碳氢化合物模型来确定关于来自所述井的碳氢化合物流的多相属性，该碳氢化合物模型被配置成估计所述碳氢化合物流的多相属性。

附图说明

在参照附图阅读如下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点，贯穿附图，相同的附图标记表示相同的部分，在附图中：

图1示出了根据在本文中呈现的实施方式的可以生产和处理碳氢化合物的示例油气场的示意图；

图2示出了根据在本文中呈现的实施方式的用于图1的油气场的示例井监视系统的正视图；

图3示出了根据在本文中呈现的实施方式的可以用于图1的油气场的监视系统的框图；

图4示出了根据在本文中呈现的实施方式的可以用于图1的油气场的通信网络；

图5示出了根据在本文中呈现的实施方式的用于确定图1的油气场处正在生产的碳氢化合物的多相测量的方法的流程图；

图6示处了根据实施方式的用于基于相应井处的压力数据和/或温度数据来调整图1的油气场中的部件的操作的方法的流程图；以及

图7示出了用于基于井处正在生产的碳氢化合物的多相测量来调整节流器的某些属性的方法的流程图。

具体实施方式

下面将对一个或更多个具体实施方式进行描述。为了对这些实施方式提供简明的描述，在说明书中没有对实际实现的所有的特征都进行描述。应该理解的是，在任何这样的实际实现的开发中，如同在任何工程或者设计项目中那样，必须做出无数对于该实现特定的决定以达到开发者的具体目标，如遵守与系统相关且与业务相关的约束条件，这些具体目标从一个实现到另一实现可能不相同。此外，应该理解的是，这样的开发努力可能是复杂并且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员来说，仍然是设计、加工以及制造的例行工作。

当介绍本发明的各个实施方式的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意在表示存在一个或更多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意为包括性的，并且意味着除了所列出的元件之外，还可以存在另外的元件。

本公开内容的实施方式一般针对在油气井场处实时或接近实时地提供油气生产分析数据的改进系统和方法。而且，本公开内容的实施方式涉及用于基于实时或接近实时接收到的数据来确定在油气井场处正在生产的油气的多相测量或多相属性的改进系统和方法。

油气生产通常将油、水、气体和砂产生在一起。这些项中的每一项被统称为生产的相。通过获知生产流体中的水的含量或量、油(例如碳氢化合物)的含量或量和气体的含量或量或者水的含量或量、油的含量或量、气体的含量或量以及砂的含量或量，操作者可以更好地理解从其提取生产流体的储层的性质。此外，操作者可以在正在生产碳氢化合物的井场处调整各种控制措施(例如压力、流)。

在一些情况下，使用分离器物理地分离生产流体的相，然后进行测量以确定正在生产的碳氢化合物的多相组分。在一个实施方式中，位于井口处的远程终端单元(RTU)中的监视系统可以在井场处提取生产流体或生产流体在井场处流动时确定生产流体中的每个相的量。监测系统可以基于碳氢化合物模型来确定这些相测量，该碳氢化合物模型基于在井场处正被提取的碳氢化合物(例如油、水、气、砂)的物理性质和在井场处可用的某些数据来估计碳氢化合物流的多相属性。碳氢化合物模型可以基于井场处的地表特性来提供关于井场处正在生产的各碳氢化合物流体的流动性质的信息。例如，碳氢化合物模型可以基于预定井特性(例如完井数据，如管的深度、管的类型；储层数据，如自由静压；以及根据同一井或附近的井的压力-体积-温度(PVT)设置/测定)和动态测量数据(例如井场处的压力数据和温度数据)来提供对井场处的油、水和气体生产的至少一个相的实时或接近实时地估计。在对井场处正在生产的多相属性进行估计之后，监视系统可以给操作者正在使用的计算设备(例如平板电脑)发送通知，经由显示器显示该属性，基于正在生产的多相属性来对各种组件进行一些控制动作(例如向阀发送关闭阀命令)等。通过确定井场处正在生产的碳氢化合物的多相属性，监视系统可以调整井场处的生产参数，以更有效地生产碳氢化合物。下面将参照图1至图7讨论关于估计井场处的多相属性的另外细节。

作为介绍，图1示出示例油气场10的示意图。油气场10可以是可以从地面提取油气(如原油和天然气)并对该油气进行处理和存储的区域。因而，油气场10可以包括多个井和对从井中提取的碳氢化合物流进行控制的多个井设备。在一个实施方式中，油气场10中的井设备可以包括抽油机12、潜水泵14、井树(well tree)16等。在经由井设备从地表提取出油气之后，所提取的碳氢化合物可以被分配给其他设备，如井口分配歧管18、分离器20、储存罐22等。在油气场10处，抽油机12、潜水泵14、井树16、井口分配歧管18、分离器20、储存罐22可以经由管线24的网络连接在一起。因而，从储层提取的碳氢化合物可以经由管线24的网络而被传送到油气场10处的各个位置。

当井的井底压力不足以将油气提取至地表时，抽油机12可以机械地将油气(例如油)从井中提升出。潜水泵14可以是浸没在可以被泵送的油气液体中的组件。因而，潜水泵14可以包括密封式马达，以使得液体不会渗透密封件而进入马达中。进一步地，密封式马达可以将油气从地下区域或储层推送至地表。

井树16或采油树(Christmas trees)可以是具有用于自喷井的阀、线轴和配件的组件。因而，井树16可以用于油井、气井、注水井、水处理井、注气井、凝析油气井等。井口分配岐管18可以对已经由抽油机12、潜水泵14以及井树16提取出的油气进行收集，以使得所收集的油气可以被传送到油气场10中的各个油气处理区域或油气储存区域。

分离器20可以包括压力容器，该压力容器针对所生产的油、水、气体或砂将产自油气井的井流体分离成分开的气体组分和液体组分。例如，分离器20可以将由抽油机12、潜水泵14或井树16提取的碳氢化合物分离成油组分、气体组分和水组分。在油气被分离之后，每个分离出的成分可以被存储在特定储存罐22中。存储在储存罐22中的油气可以经由管线24被传输到运输车辆、精炼厂等。

虽然分离器20可以提供关于在井场处正生产的碳氢化合物的不同相的信息，但是将碳氢化合物分离成不同的成分可能需要花费一些时间。而且，由于分离器20远离于从地面生产碳氢化合物的井场或井口，因此在井场可能不能够获得关于所生产的碳氢化合物的多相属性的数据，其中，在井场，操作者可以基于所生产的碳氢化合物的多相属性来调整与碳氢化合物的生产有关的各个参数。

油气场10还可以包括监视系统26，该监视系统可以被置于油气场10中的各个位置处，以监视或提供关于油气场10的某些方面(例如多相属性)的信息。因而，监视系统26可以是控制器、远程终端单元(RTU)或可以包括通信能力、处理能力等的任何计算设备。监视系统26可以包括传感器，或者可以耦接至对与油气场10处的部件相关联的多个属性进行监视的多个传感器。然后，监视系统26可以对关联于该部件的多个属性进行分析，并且可以控制该部件的多个操作参数。例如，监视系统26可以对油气场10中的井或部件(例如储存罐22)的压力或压差进行测量。监视系统26还可以对油气场10中的部件内存储的内容物的温度、油气场10中的部件正在处理或提取的碳氢化合物的量等进行测量。监视系统26还可以对部件(如储存罐22)中存储的油气的水平或量进行测量。在某一实施方式中，监视系统26可以是由或洛克威尔自动化制造的iSens-GP压力变送器、iSens-DP差压变送器、iSens-MV多变量变送器、iSens-T2温度变送器、iSens-L物位变送器或Isens-IO柔性(Flexible)I/O变送器。

在一个实施方式中，监视系统26可以包括对压力、温度、填充水平、流量等进行测量的传感器。监视系统26还可以包括经由天线等将传感器采集的数据进行传送的传送器，如无线电波发射器。在一个实施方式中，监视系统26中的传感器可以是能够在监视系统26之间接收和发送数据信号的无线传感器。为了给传感器和传送器供电，监视系统26可以包括电池，或可以耦接至持续电源。由于监视系统26可以被安装在室外恶劣的环境和/或有爆炸危险的环境中，因此可以将监视系统26装入满足国际电气制造业协会(NEMA)等建立的特定标准的防爆容器中。

监视系统26可以将传感器采集的数据或经处理器处理的数据传送至其他监视系统、路由设备、监控和数据采集(SCADA)设备等。因而，监视系统26可以使用户能够对油气场中的各种属性或各种部件进行监视，而不用在物理上位于对应部件附近。

基于上述，图2示出包括监视系统26和井树16的井监视系统30的示例。虽然井监视系统30被示出为耦接至井树16的监视系统26，但是应该注意的是，监视系统26可以耦接至任何井设备或可以耦接至另一自立式结构。

现在参考图2，井树16可以包括可以控制所提取的碳氢化合物流到管线24的网络等的多个阀32。井树16还可以包括多个量规34，该多个量规34可以接收关于与井树16相关联的压力、温度、流和其他属性的信息。井树16接触地表的部分可以对应于井口36。井口36可以耦接至套管38和管道40。通常，井口36可以包括多个部件和结构以支撑被引绕至井的钻孔中的套管38和管道40。此外，井口36还提供以下结构：在该结构处，井树16可以被附接到套管38和管道40。

套管38可以是大直径的管，其被装配并插入至钻孔的钻孔截面中，并且可以使用水泥而被保持到位。管道40可以置于套管38内，并且可以包括在钻孔中使用的管子，在该管子中油气可以被从储层中提取出来。

在一个实施方式中，监视系统26可以实时地或接近实时地接收关联于井口36的数据，例如管道口压力、管道口温度、套管口压力、流送管压力、井口压力、井口温度等。监视系统26可以从量规34、套管38中设置的传感器、管道40中设置的传感器等接收实时数据。在任何情况下，监视系统26可以相对于存储于监视系统26的存储器中的静态数据来对实时数据进行分析。静态数据可以包括井深、管道长度、管道尺寸、节流器尺寸、储层压力、井底温度、井测试数据、正在提取的碳氢化合物的流体属性等。监视系统26还可以相对于由多种仪器(例如含水率计、多相流量计)采集的其他数据来对实时数据进行分析，以确定井场处正生产的碳氢化合物的多相属性。

基于上述，图3示出了可以作为监视系统26的部分且可以由监视系统26用来执行各种分析操作的各种部件的框图。如图3所示，监视系统26可以包括通信部件52、处理器54、存储器56、存储装置58、输入/输出(I/O)端口60、显示器62等。通信部件52可以是便于不同的监视系统26、网关通信设备、各种控制系统等之间进行通信的无线通信部件或有线通信部件。处理器54可以是能够执行计算机可执行代码的任何种类的计算机处理器或微处理器。存储器56和存储装置58可以是用作为存储处理器可执行代码、数据等的介质的任何适当的产品。这些产品可以表示计算机可读介质(即任何适当形式的存储器或存储装置)，其可以对由处理器54使用以执行当前所公开的技术的处理器可执行代码进行存储。存储器56和存储装置58还可以用于存储经由I/O端口60接收的数据、由处理器54进行分析的数据等。

I/O端口60可以是耦接至多种I/O模块(如传感器、可编程逻辑控制器(PLC)以及其他种类的设备)的接口。例如，I/O端口60可以用作为对压力传感器、流量传感器、温度传感器等的接口。因而，监视系统26可以经由I/O端口60来接收关联于井的数据。I/O端口60还可以用作为下述接口：所述接口使得监视系统26能够连接至地表仪表装置、流量计、含水率计、多相计等，并与地表仪表装置、流量计、含水率计、多相流量计等进行通信。

除了经由I/O端口60接收数据之外，监视系统26还可以经由I/O端口60来控制多个设备。例如，监视系统26可以在以通信的方式耦接至致动器或马达，该致动器或马达可以修改作为井的一部分的节流器的尺寸。节流器可以对在井处正在提取的碳氢化合物的流体流量或管线24的网络内的下游系统压力等进行控制。在一个实施方式中，节流器可以是接收来自监视系统26的命令以改变井处的流体流和压力参数的可调式节流器。

显示器62可以包括任何种类的电子显示器，如液晶显示器、发光二极管显示器等。因而，可以将经由I/O端口采集的数据和/或经处理器54分析的数据呈现在显示器62上，以使得接入监视系统26的操作者可以看到油气井场处的采集数据或分析数据。在某些实施方式中，显示器62可以是触摸屏显示器或能够接收操作者的输入的任何其他类型的显示器。

返回参见通信部件52，监视系统26可以使用通信部件52来以通信的方式耦接至油气场10中的多个设备。例如，图4示出了可以在油气场10中采用的示例通信网络70。如图4所示，每个监视系统26可以与一个或更多个其他监视系统26进行通信。亦即，每个监视系统26可以与位于相应的监视系统26的某范围内的特定监视系统26进行通信。每个监视系统26可以经由其相应的通信部件52彼此通信。因而，每个监视系统26可以相互传递在其相应位置处采集的原始数据、关联于相应井的分析数据(例如多相测量)等。在一个实施方式中，监视系统26可以将数据发送至网关设备72。网关设备72可以是与使用不同通信协议的其他网络或设备进行接口的网络设备。因而，网关设备72可以包括与监视系统26类似的部件。然而，由于网关设备72可能不位于井场处或不与井设备耦接，因此网关设备72相比于监视系统26而言可以具有更大的形状因子。此外，由于网关设备72可以接收并处理从多个监视系统26采集的数据，因此网关设备72相比于监视系统26可以使用更大的电池或电源来处理另外的数据。以这种方式，网关设备72相比于监视系统26还可以包括更大的和/或更快的处理器54、更大的存储器56以及更大的存储装置58。

在从监视系统26接收数据之后，网关设备72可以将来自每个监视系统26的数据提供给多种设备，如可编程逻辑控制器(PLC)74、控制系统76等。PLC 74可以包括对油气场10中的多个部件或机器进行控制的数字计算机。控制系统76可以包括对经由监视系统26接收到的数据进行监视的计算机控制系统，并且可以控制油气场10中的各种部件和由这些部件对所提取的碳氢化合物执行的各种处理。例如，控制系统76可以是监控和数据采集(SCADA)，其可以控制大规模的处理，如基于工业的、基于基础架构的和基于设施的处理，该大规模的处理可以包括相隔较大距离的多个油气场10。

网关设备72还可以耦接至网络78。网络78可以包括使监视系统26、网关72、PLC74、控制系统76等与其他类似设备进行通信的任何通信网络，例如因特网等。

如上所述，每个监视系统26可以从遍布相应井、油气井场等的多个传感器来采集数据。为了使井场人员(即物理上位于井场处的操作者)能够确保井有效地工作，监视系统26可以使用处理器54来执行一些初始数据分析，并且可以经由显示器62输出数据分析的结果。在某些实施方式中，监视系统26可以使用通信协议(如或任何其他无线协议或有线协议)经由通信部件52而将数据分析的结果传送至手持电子设备(例如移动电话、平板电脑、笔记本计算机等)。在经由显示器62或手持电子设备接收到数据分析的结果之后，操作者可以基于该结果来修改井的各种操作参数。亦即，操作者可以解析分析数据(例如多相测量)，并修改井的操作参数来提高井生产油气的效率。在一个实施方式中，监视系统26可以基于数据分析的结果来自动确定井的操作参数是否是期望的，以达到井的期望效率或操作点。

基于上述，图5示出了监视系统26或任何适当的计算设备可以采用以对油气场10处正在生产的碳氢化合物的多相测量进行确定的方法90的流程图。方法90可以用于监视和/或控制自喷井或使用人工提升机来从储层中提取油气的井的操作。在任一情况下，由于监视系统26设置于井场处，所以可以在本地对井的操作进行监视、控制和操作。以这种方式，在是否建立到网关设备72、PLC 74、控制系统76(例如SCADA)、网络78等的通信链接的情况下，均可以对井的操作进行优化或监视。此外，由于在井处确定所生产的碳氢化合物的多相测量，因此井处的操作者可以获得关于多相测量的信息，以基于实时或接近实时的多相测量来调整井的操作，由此提高井操作(例如生产碳氢化合物)的效率。

虽然方法90的以下描述描述了某一过程，但是应当注意的是，该过程不应限于图5中所示的次序。相反，应当理解的是，可以以任何合适的次序执行该过程。此外，应当注意的是，在一些实施例中，可以不执行方法90的某些部分。

现在参考图5，在框92处，监视系统26可以从遍布相应井的多个传感器接收实时(或接近实时)的数据。通常，数据可以包括与相应井相关联的压力数据和温度数据。因而，实时数据可以包括管道口压力、管道口温度、套管口压力、流送管压力、井口压力、井口温度等。

管口压力可以包括在井中在对应于管道40相接地表的位置处或附近所测量的压力。以相同的方式，管道口温度可以包括在井中在对应于管道40相接地表的位置处或附近所测量的温度。套管口压力可以包括在井中在对应于套管38相接地表的位置处或附近所测量的压力。流送管压力可以包括在大直径的管道(其可以是套管38的一部分)处或附近所测量的压力。大直径管道或流送管可以耦接至在钻井流体从钻孔出来时接收钻井流体的泥浆罐。井口压力可以包括在井中在对应于地表的位置处或附近所测量的压力。以此方式，井口温度可以包括在井中在对应于地表的位置处或附近所测量的温度。

在框94处，监视系统26可以基于在框92处接收到的数据和与相应井相关联的碳氢化合物模型来确定井场处正在生产的碳氢化合物的多相测量。在一个实施方式中，碳氢化合物模型可以基于正在提取碳氢化合物的区域的物理性质、对从井提取的样本碳氢化合物的实验分析、关于井的信息等来估计碳氢化合物(例如油、水、气体、砂)流的多相属性。

在一个实施方式中，碳氢化合物模型可以是从位于多个不同区域中的多个井采集的数据的汇编。数据的汇编可以包括在各个区域中在不同压力和温度值下从相应井提取的所提取碳氢化合物的多相属性。

对提取的碳氢化合物样本执行的实验分析可以包括与提取的碳氢化合物相关联的压力-体积-温度(PVT)系数。亦即，可以在实验室等中通过对碳氢化合物的样本进行压缩并确定碳氢化合物在各种条件(例如压力条件和温度条件)下的行为来对碳氢化合物的样本进行测试。可以将测试的结果存储在指示碳氢化合物样本在不同压力条件和温度条件下的相性质的数据的阵列或矩阵中。数据矩阵可以被称为表征碳氢化合物样本在不同压力条件和温度条件下的某些性质(例如粘度、密度)的基本测定系数。

在一些情况下，可能无法获得用于测试的碳氢化合物样本。因此，可能无法获得用于碳氢化合物模型的PVT系数。在该情况下，可以基于最佳估计来确定样本的PVT系数，该最佳估计是根据可能获得样本碳氢化合物的区域的地理环境和从与不可获得的碳氢化合物样本的具有类似地理属性的区域获得的其他碳氢化合物样本的已知PVT系数确定的。地理属性可以包括关于区域的地形(例如丘陵)、区域的流体类型、区域是在陆上还是离岸等的信息。在一个实施方式中，可以通过调整从与未知碳氢化合物样本类似的区域提取的碳氢化合物样本的基本测定来确定未知碳氢化合物样本的新测定。新测定可以基于储层流体气油比(GOR)和美国石油学会(API)重力值来确定。

该测定可以建立关于所生产的碳氢化合物的GOR、液体和气体密度、混合物密度、液体粘度等的PVT关系。可以针对碳氢化合物流的每个增量基于相应的测定和压力数据以及温度数据来确定所提取的碳氢化合物的多相属性。

碳氢化合物模型也可以基于关于相应井的信息来确定在相应井处正在提取的碳氢化合物的多相属性。关于井的信息可以包括储层特性、井类型(例如自喷井、人工提升井)、在井中使用的管路的深度、直径、类型等。储层特性可以包括关于储层的自由气体、储层的盐度、储层的井底静压力等的信息。在一些实施方式中，可以基于储层的线缆测量来确定储层特性。线缆测量可以提供关于储层压力以及储层中的水的盐度的细节。

使用上述信息的集合，碳氢化合物模型可以确定井底部处的流动井底压力。亦即，碳氢化合物模型可以执行在井口的地表处采集的各种测量的节点分析，以确定在井内的不同位置(例如深度)处正在生产的碳氢化合物的流动性质，并且最终确定碳氢化合物流的井下特性、井下压力等。

此外，使用在框92处采集的压力数据和温度数据以及碳氢化合物模型的节点分析，监视系统26可以使用碳氢化合物模型来确定在井底处或井口处正在生产的碳氢化合物的多相流特性(例如油、气体、水和砂的百分比)。换言之，碳氢化合物模型可以基于预定的井特性(例如完井数据，如管的类型、深度；储层数据，如自由静压力(free staticpressure)；以及来自同一或附近井的PVT设置/测定)和动态测量数据特别是压力和温度来提供井场处的不同相(例如油、水和气体产量)的实时或接近实时的分析。在一个实施方式中，监视系统26可以提供输入如关于从相应井生产的碳氢化合物样本的压力、体积和温度(PVT)系数以及从井采集的压力数据和温度数据。然后，监视系统26可以使用碳氢化合物模型来确定井底部处的井底流动压力和在井底和井口处正在生产的碳氢化合物的多相流特性(例如油、气体和水的百分比)。

返回参照图5的方法90，在框96处，监视系统26向其他计算设备发送在框94处确定的多相测量。监视系统26可以使用任何适当的有线协议或无线协议来发送测量。在一个实施方式中，监视系统26可以经由通信网络70向其他监视系统26发送多相测量。因而，位于油气场10内的其他井或其他部件处的操作者可以接收关于在相应井处生产的碳氢化合物的多相测量的信息。

其他计算设备还可以包括任何适当的平板电脑、笔记本计算机、移动计算机或操作者可以访问的通用计算机。因此，井的操作者可以基于在相应井处生产的碳氢化合物的多相测量来调整油气场内的各种设备的操作。

在框98处，监视系统26可以显示在框94处确定的多相测量。因此，监视系统26可以在显示器62等上描绘标识多相测量的值。多相测量在显示器26上的可视化可以向操作者提供井的物理位置处的信息，使得操作者能够控制油气场10中的各种设备(例如井树16)，从而有效地生产碳氢化合物。例如，如果多相测量指示正在生产的水含量大于阈值，则操作者可以减小井树16的节流器大小，以减小碳氢化合物流直至水含量下降为止。

在一些实施方式中，在框100处，监视系统26可以基于多相测量向油气场10中设置的部件发送一个或更多个命令，而不是等待操作者对特定设备的操作进行调整。例如，向抽油机12、潜水泵14、井树16、节流器或耦接至管道24的网络的其他设备发送用于调节其相应操作(例如速度、直径)的命令，以确保对碳氢化合物流进行优化，从而生产含量相对于所提取的碳氢化合物的其他相大于阈值的油。当向油气场10中的部件发送命令时，监视系统26可以向控制相应部件的操作的电子设备(例如控制器、计算系统)发送命令。因此，电子设备可以包括与上述通信部件52类似的通信部件。

通过提供确定井口处的实时或接近实时的多相测量的逻辑，可以改善对各种问题的定时/反应，这是因为检测和控制是本地进行的(更快的响应)。此外，由于在井口处实时采集多相测量，因此操作者可以实时地对不同的条件做出反应，以优化碳氢化合物的生产。

除了确定在井处正在生产的碳氢化合物的多相测量之外，监视系统26还可以在碳氢化合物的一部分大于该相应部分的阈值时生成警报通知。例如，含水率表示所生产的碳氢化合物包含水的百分比。例如，70％含水率将指示对于100桶所生产的碳氢化合物，70桶将仅包含水。通常，碳氢化合物模型使用含水率值作为模型的输入。典型地，虽然黑油模型确定所生产的碳氢化合物的多相属性，但碳氢化合物模型使用初始含水率值作为模型的输入，以预测实时多相值。初始含水率值可以基于井测试来确定。井测试可以以规定的间隔如每隔30天来执行。在井测试期间，使用分离器20来分离所生产的碳氢化合物，然后可以确定所生产的碳氢化合物的多相属性。

随着储层含水率由于水中断、突破或锥进等而变化，与所生产的碳氢化合物相关联的含水率也变化。另外，随着所生产的碳氢化合物的含水率值变化，碳氢化合物模型的结果的精度也变化。因而，在一个实施方式中，监视系统26可以包括对所生产的碳氢化合物的含水率的变化做出早期确定或检测的逻辑。例如，逻辑可以监视在井口处正在测量的压力和/或温度的曲线，并且确定压力的趋势。如果压力的趋势或变化突然变化或压力的趋势指示压力将进入碳氢化合物模型的测定系数的边界，则逻辑可以确定已经检测到含水率问题。这种含水率增加的检测使得操作者能够意识到由碳氢化合物模型提供的其他输出可能具有减小的置信水平。可替选地，含水率增加的检测可以使得井或监视系统26的操作者能够调整油气场10内的各个部件的操作，以应对含水率增加的情况。

基于上述，图6示出了可以由监视系统26或任何适当的计算设备采用的用于基于井处的压力数据和/或温度数据调整油气场10中的部件的操作的方法110的流程图。方法100可以用于监视和/或控制自喷井或使用人工提升机来从储层中提取油气的井的操作。在任一情况下，由于监视系统26均设置于井场处，则可以在本地对井的操作进行监视、控制和操作。以这种方式，在是否建立到网关设备72、PLC 74、控制系统76(例如SCADA)、网络78等的通信链接的情况下，均可以对井的操作进行优化或监视。

如上面针对图5所述，虽然方法110的以下描述描述了某个过程，但是应当注意的是，该过程不应限于图6中所示的次序。相反，应当理解的是，可以以任何合适的次序执行该过程。此外，应当注意的是，在一些实施例中，可以不执行方法110的某些部分。

现在参考图6，在框112处，如上面针对图5的框92所描述的，监视系统26可以从遍布相应井的多个传感器接收实时(或接近实时)的数据。通常，数据可以包括与相应井相关联的压力数据和温度数据。因而，实时数据可以包括管道口压力、管道口温度、套管口压力、流送管压力、井口压力、井口温度等。

在框114处，监视系统26可以确定在框112处接收的压力数据或温度数据是否对应于与正在提取碳氢化合物的相应井相关联的测定曲线的边界。测定曲线可以包括数据的矩阵，其指示与从井提取的碳氢化合物相关联的碳氢化合物样本在各种压力条件和温度条件下的相属性。在某些实施方式中，测定曲线可以指示碳氢化合物样本在压力值和温度值的范围内的相属性。测定曲线的边界可以包括测定曲线在整个测定曲线的开始处或结束处的特定部分(例如百分比)。例如，测定曲线的边界可以表征为测定曲线的第一百分比(例如0-5％)和测定曲线的最后百分比(95-100％)。当评估压力数据和/或温度数据是否处于测定曲线的边界中时，监视系统26可以相对于测定曲线跟踪压力数据和/或温度数据并且确定压力数据和/或温度数据是否对应于测定曲线的位于该曲线的开始处或结束处的一些部分。

如果压力数据和/或温度数据不对应于测定曲线的边界，则监视系统26可以进行至框116，并且确定在特定量时间内压力数据和/或温度数据的趋势是在测定曲线的边界内还是在测定曲线的边界外。因此，监视系统26可以跟踪压力数据和/或温度数据如何随着时间而变化，并且基于随着时间的趋势持续来预测压力数据和/或温度数据会在测定曲线的边界内还是在测定曲线的边界外。如果监视系统26确定压力数据和/或温度数据的趋势将不会在边界区域内或在测定曲线的边界外，则监视系统26可以返还至框112，并且再次执行方法110。

然而，如果监视系统26确定压力数据和/或温度数据的趋势指示压力数据和/或温度数据将在特定量时间内在边界区域内或测定曲线的边界外，则监视系统26可以进行至框118。返还参照框114，如果监测系统确定在114处压力数据和/或温度数据将在测定曲线的边界区域内，则监视系统26也可以进行至框118。

在框118处，监视系统26可以向其他计算设备发送通知。通知可以包括指示在井处正在生产的碳氢化合物的含水率或水的部分分高于特定阈值的警报。可以将通知传送给与上面参照图5的框96所描述的计算设备类似的其他计算设备。

另外，监视系统26可以类似于图5的框98将由监视系统26检测到的边界条件显示在显示器26上。因而，井的操作者可以基于井处可用的信息实时或接近实时地执行某些动作。

以同一方式，在一些实施方式中，在框122处，监视系统26可以向油气场10内的某些部件发送一个或更多个命令，以基于通知来调整其相应操作。因而，监视系统26可以以与上面参照图5的框100所描述的方式类似的方式向部件发送命令。

虽然参照含水率通知描述了方法110的以上描述，但是应当注意的是，除了监视碳氢化合物流的含水率之外，监视系统26还可以使用上述相同的原理来监视碳氢化合物流的气体体积分数和生产指数。气体体积分数可以指示碳氢化合物流中的气体量。生产指数可以表示碳氢化合物流(例如每天多桶)与生产压差的比率。此外，在一个实施方式中可以将更新的含水率、气体体积分数和生产指数信息输入回至碳氢化合物模型中，以提供针对由该碳氢化合物模型确定的多相测量的更精确的结果。

除了确定碳氢化合物流的多相测量之外，监视系统26还可以接收与可以为管线24的网络的一部分的节流器相关联的流送管压力数据。在一个实施方式中，节流器可以与在相应井处的碳氢化合物的生产相关联或者与其相关。在节流器之后的流送管压力可以包括在碳氢化合物正在流动时节流器之后的管道内的压力。基于多相测量和流送管压力数据以及关于节流器的制造规格，监视系统26可以确定节流器可能磨损或应该被维修之前的时间量。在一个实施方式中，如果监视系统26确定节流器可能在某一时间量内磨损，则监视系统26可以给节流器发送信号以调整其开度，从而调整流送管压力并延长直到磨损为止的时间量。

使用关于多相测量和流送管压力的同一信息，监视系统26可以确定在节流器处是否存在瓶颈条件。如果存在瓶颈条件或在某一时间量内可能存在瓶颈条件，则监视系统26可以给节流器发送信号以打开或调整其位置，从而缓解瓶颈压力。

基于上述，图7示出了用于基于在井处正在生产的碳氢化合物的多相测量来调整节流器的某些属性的方法130的流程图。方法130可以用于监视和/或控制与自喷井或使用人工提升机来从储层中提取油气的井相关联的节流器的操作。在任一情况下，由于监视系统26设置于井场处，所以可以在本地对井的操作进行监视、控制和操作。以这种方式，无论是否建立到网关设备72、PLC 74、控制系统76(例如SCADA)、网络78等的通信链接，均可以对井的操作进行优化或监视。

如上面针对图5和图6所述，虽然方法130的以下描述描述了某个过程，但是应当注意的是，该过程不应限于图7中所示的次序。相反，应当理解的是，可以以任何合适的次序执行该过程。此外，应当注意的是，在一些实施例中，可以不执行方法130的某些部分。

现参照图7，在框132处，监视系统26可以从设置在与相应井耦接的节流器处或附近的传感器接收压力数据和温度数据。传感器可以包括上面参照图5的框95描述的传感器，并且可以在碳氢化合物正在流动时测量节流器之后的流动管压力或节流器之后的管道内的压力。在框134处，监视系统26可以以与上面参照框94所描述的方式类似的方式确定在井处正在生产的碳氢化合物的多相测量。

基于在框134处确定的多相测量，监视系统26可以确定直至与相应井相关的节流器会磨损或维修的时间量。在一个实施方式中，监视系统26可以接收关于节流器的操作参数的信息。例如，监视系统26可以在节流器的寿命内接入预期量的碳氢化合物流。另外，监视系统26可以访问关于类似节流器或由同一制造商制造的节流器及其相应操作和生命周期的经验数据。使用该信息的集合和多相测量，监视系统26可以确定随着时间进行处于节流器上的磨损量。在某些实施方式中，节流器可被设计成容纳具有特定比例的各相的碳氢化合物。然而，如果特定相(例如砂)大于某一阈值，则节流器会更快地磨损。

在任何情况下，在框138处，监视系统可以确定在框136处确定的直至磨损或维修的时间量是否大于某一阈值。如果时间量不大于该阈值，则监视系统26可以进行至框140。

然而，如果时间量大于阈值，则监视系统26可以进行至框142。在框142处，监视系统26可以向可以控制节流器的操作的控制系统或电子装置发送命令。命令可以使节流器调整其大小，以使得直至磨损或维修的时间量增大。因而，在一些实施方式中，节流器监视系统26还可以如上面参照图5的框96所描述的那样向其他计算设备发送关于时间量的通知，如上面参照图5的框98所描述的那样将关于时间量的通知显示在显示器62上等。

如上所述，如果在框138处时间量不大于阈值，则监视系统26可以进行至框140。在框140处，监视系统26可以基于在框134处确定的多相测量来确定在节流器上是否存在瓶颈条件。在一个实施方式中，节流器可以被设计成容纳具有特定比例的各个相的碳氢化合物流。然而，如果一个相(例如砂)超过阈值，则节流器无法有效地允许该碳氢化合物流过该节流器。此外，基于多相测量和在框132处接收到的节流器处的流送管压力，监视系统26可以确定在节流器处是否存在瓶颈条件。

瓶颈条件可以对应于如下情况：节流器如分离器20等下游的部件相比于其经由节流器当前接收的碳氢化合物流能够处理更高的碳氢化合物流。在该情况下，监视系统26可以进行至框142，并且向节流器发送命令以调整(例如增加)其大小，从而防止节流器阻碍油气场处的操作效率。除了向节流器发送命令之外，在一些实施方式中，监视系统26还可以如上面参照图5的框96所描述的那样向其他计算设备发送关于瓶颈条件的通知，如上面参照图5的框98所描述的那样将关于瓶颈的通知显示在显示器62上等。

尽管在本文中仅说明并描述了本发明的某些特征，但是对本领域的技术人员而言可以进行许多修改和改变。因此，应当理解的是，所附权利要求意在覆盖落在本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims

1.一种系统，包括：

监视设备，其被配置成接收与井的一个或更多个属性相关联的数据，所述井被配置成生产碳氢化合物流，其中，所述监视设备被配置成：

接收与所述井相关联的数据；以及

基于所述数据和碳氢化合物模型来确定关于碳氢化合物流的多相属性，所述碳氢化合物模型被配置成估计所述碳氢化合物流的多相属性。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多相属性包括所述碳氢化合物流中的油的量、砂的量、水的量、气体的量或它们的任意组合。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多相属性包括所述碳氢化合物流中的油的百分比、砂的百分比、水的百分比、气体的百分比或它们的任意组合。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监视设备被配置成：基于所述多相属性来调整与所述碳氢化合物流相关联的节流器。

5.根据权利要求1所述的系统，包括：

压力传感器，其被配置成测量所述碳氢化合物流的压力；以及

流量计，其被配置成测量所述碳氢化合物的质量流量。

6.根据权利要求1所述的系统，包括：显示器，其被配置成显示所述碳氢化合物流的多相测量。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据包括管道口压力、管道口温度、套管口压力、套管口温度、流送管压力、流送管温度、节流器尺寸、水分数量、油分数量、油密度值、气体密度值、水密度值或它们的任意组合。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述碳氢化合物模型基于与碳氢化合物样本相关联的压力-体积-温度(PVT)测试。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述碳氢化合物样本与耦接至所述井的储层相关联。

10.一种方法，包括：

在处理器处接收与井的一个或更多个属性相关联的数据，所述井被配置成生产碳氢化合物流；以及

基于所述数据和碳氢化合物模型来确定关于来自所述井的碳氢化合物流的多相属性，所述碳氢化合物模型被配置成估计所述碳氢化合物流的多相属性。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多相属性包括所述碳氢化合物流中的油的量、砂的量、水的量、气体的量或它们的任意组合。

12.根据权利要求10所述的方法，包括向具有所述井的油气场中的一个或更多个部件发送一个或更多个命令，其中，所述命令被配置成基于所述多相测量来调整所述部件的一个或更多个操作。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述数据包括与所述井相关联的压力数据。

14.根据权利要求11所述的方法，包括在显示器上显示所述多相测量。

15.权利要求10所述的方法，包括向一个或更多个计算设备发送所述多相测量。

16.一种非暂态计算机可读介质，包括：可执行指令，其被配置成使处理器：

接收与井的一个或更多个属性相关联的数据，所述井被配置成生产碳氢化合物流；以及

17.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述多相属性包括所述碳氢化合物流中的油的量、砂的量、水的量、气体的量或它们的任意组合。

18.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中所述指令被配置成使所述处理器向具有所述井的油气场中的一个或更多个部件发送一个或更多个命令，其中，所述命令被配置成基于所述多相测量来调整所述部件的一个或更多个操作。

19.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述数据包括与所述井相关联的压力数据。

20.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述数据包括与所述井相关联的温度数据。