DE3314042A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung volumetrischer fraktionen und stroemungsraten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung volumetrischer fraktionen und stroemungsraten

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DE3314042A1
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Description

DI-5884
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung volumetrischer Fraktionen und Strömungsraten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung volumetrischer Fraktionen und Strömungsraten individueller Phasen innerhalb eines Mehrfach-Phasen-Strömungsregimes. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und eine Vorrichtung zur Bohrlochuntersuchung.
Bei produzierenden Quellen ist es nicht ungewöhnlich, daß man feststellt, daß das Quellenströmungsmittel-Flußregime aus mehreren Phasen (Mehrfach-Phasen) besteht, wie beispielsweise aus öl und Wasser, öl und Gas oder öl, Wasser und Gas. Oftmals ist eine oder mehrere dieser Phasen ein unerwünschtes Element bei der Quellenproduktionsströmung. Wenn beispielsweise das Quellenströmungsmittel-Flußregime aus öl und Wasser besteht, so ist üblicherweise das öl die gewünschte Strömungsmittel-Phase, die produziert
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werden soll und Wasser ist typischerweise die unerwünschte Phase in der Produktionsströmung. Wenn die in der Quellenproduktionsströmung vorhandene Wassermenge übermäßig groß wird, so. werden Bohrlochuntersuchungen von einer Vielzahl von Tiefestellen innerhalb der Quelle vorgenommen, um die Bestimmung der Strömungsraten der individuellen Phasen an jeder der Stellen zu erleichtern. Aus diesen Strömung sratenbe Stimmungen, die Information hinsichtlich der Tiefestellen und der Wassereintrittsraten oder Geschwindig- ' keiten geben, werden zur Steuerung dieses Wassereintritts vorhandene Heilungs- oder Abdichtaktionen ausgewählt.
Die Messung der Strömungsraten der einzelnen Strömungsmittel-Phasen wird durch die Tatsache kompliziert, daß die einzelnen oder individuellen Phasen des Strömungsregimeflußes nicht nur unterschiedliche Geschwindigkeiten, die als Phasenschlupf bezeichnet werden, aufweisen, sondern daß darüber hinaus noch die Natur des Strömungsmusters der Phasen über die Querschnitte des Rohrs hinweg nicht gleichförmig ist. Diese Nichtgleichförmigkeit des Strömungsmusters beruht auf einem oder mehreren Phänomen aus einer Vielzahl von Phänomina, die bekannt sind, wie beispielsweise den folgenden: Stagnation, Schwerphasen-Rückfall und Zirkulation, Faktoren wie ein großes Rohr, niedrige Strömungsraten und/oder abweichende Bohrlöcher machen dies noch deutlicher. Obwohl die volumetrischen Fraktionen der individuellen Strömungsmittel-Phasen bestimmt über die Querschnitte der Quelle hinweg, die auch als Phasenstopper (holdups) bekannt sind, nicht gleichförmig sind, so haben sie doch eine funktioneile Beziehung mit den Strömungsraten der Individuellen Phasen über diese Querschnitte der Quelle hinweg, wobei die genaue Natur dieser funktionalen Beziehung von den Bedingungen abhängt, bei denen die volumetrischen Fraktionen der Strömungsmittel-Phase
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bestimmt wurden. Daher weisen Bohrlochuntersuchungen zur Bestimmung der individuellen Phasenströmungsraten typischerweise Messungen der durch die individuellen Phasen repräsentierten volumetrisehen Fraktionen auf.
Um so eine maximale Zuverlässigkeit bei den Bestimmungen der volumetrisehen Fraktion und der Strömungsrate zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Quellenströmungseigenschaften während der tatsächlichen Erzeugung der Quelle zu : bestimmen. Eine Unterbrechung der Quellenproduktion kann nämlich Änderungen bei den Strömungseigenschaften der Quelle einschließlich eines Wassereintritts hervorrufen, wobei diese Möglichkeiten schwer oder gar nicht vorhergesehen und/cier kompensiert werden können.
Die öl- und Gas-Industrie versuchte, die volumetrischen Fraktionen der individuellen Strömungsmittel-Phasen innerhalb dieser produzierenden Quellen dadurch zu bestimmen, daß Bohrlochuntersuchungsvorgänge durchgeführt wurden, welche entweder die Dichte oder das dielektrische Ansprechen des Quellenströmungsmittels bestimmten. Ein Mittel, durch das diese Bestimmungen versucht wurden, bestand darin, daß man das Strömungsmittel-Flußregime mit dem geeigneten Bohrlochuntersuchungsinstrument durchschnitt, während man gestattete, daß der Strömungsmittelfluß um das Instrument herum weiter fortging. Man erkennt jedoch, daß diese Art einer Bohrlochuntersuchung nur die Dichte oder das dielektrische Ansprechen eines solchen Teils des Strömungsmittel Flußreginies bestimmt, der tatsächlich mit dem Meßsystem des Bohrlochuntersuchungsinstrument in Berührung kommt. Daher können Strömungsmittel-Phasen, die das Instrument nicht durchsetzen, oder nicht-»Gleichförmigkeiten im Strömungsmuster ,hervorgerufen durch Effekte, wie beispielsweise die oben beschriebenen, die im Strömungsregime auftreten, be-
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wirken, daß die Ablesungen vom Bohrlochuntersuchungsinstrument nicht die optimalen Daten hinsichtlich der Natur des Strömungsmittel-Flußregimes ergeben. Zudem ist die Genauigkeit dieser Art einer überwachung weiterhin dadurch kompliziert, daß es unbekannte Effekte auf das Mehrphasenströmungsregime gibt, wenn ein Bohrlochuntersuchungswerkzeug in die produzierende Quelle eingeführt wird.
Weitere Schwierigkeiten entstehen bei der Bestimmung der richtigen volumetrischen Fraktionen der Flüssigkeitsphasen, wenn die Dichte- oder dielektrische Ansprech-Messung erhalten ist. Weil die durchschnittliche Dichte des Quellenetrömungsmittele im allgemeinen volumenmäßig proportional zum Durchschnitt der Dichten der einzelnen Phasenkomponenten des Strömungsflußregimes ist, so ändert sich die Dichte des QuellenStrömungsmitteIs in einer im ganzen linearen funktionellen Beziehung gegenüber den Änderungen der volumetrischen Fraktionen der einzelnen Phasen des Strömungsmittelflußregimes. Die Strömungsmitteldichte-Messung hat jedoch typischerweise einen geringeren als einen optimalen Auflösungsgrad der einzelnen volumetrischen Fraktionen der Phase, wenn das Quellenströmungsmittel aus bestimmten Strömungsmitteln, beispielsweise Wasser und öl zusammengesetzt ist, und zwar teilweise wegen der relativ ähnlichen Dichten der Strömungsmittel, nämlich 1 für Wasser und 0,8 für öl bei Oberflächenbedingungen. Im Gegensatz dazu bietet ein das dielektrische Ansprechen des Strömungsmittels messendes Kapazitätsinstrument, wobei dieses dielektrische Ansprechen direkt mit der Dielektrizitätskonstante des Strömungsmittels in Beziehung steht, eine Messung mit einem relativ hohen Auflösungsgrad der phasen-volumetxischen Fraktionen in dem gemessenen Strömungsmittel, und zwar infolge der relativ unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten von Wasser, die bei Oberflächen-
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bedingungen annähernd 78 beträgt, und öl und Gas, wo diese Werte bei Oberflächenbedihgungen. annähernd 3 bzw. -*"l. 1 sind. Diese einfache dielektrische Ansprech-Messung ist jedoch schwer mit genauen phasen-volumetrisehen Frak- .-*·· tionen zu korrelieren/ und zwar wegen der Leitfähigkeit «""Γ* und der dielektrischen Eigenschaften einiger Strömungsmit- *-** : tel einschließlich von öl und Wasser, die sich beträchtlich, -- . abhängig von der Temperatur verändern. Ferner kann das Vor- * handensein von anderen Strömungsmitteln oder von aufgelös en". %; Feststoffen innerhalb des Quellenströmungsmittels, das dielektrische Ansprechen des Quellenströmungsmittels ände:n. Daher kann es Eichungen des Strömungsmittelkapazitätsinstruments, abhängig allein von den Eigenschaften, beobachtet bei Oberflächenbedingungen, an der Gültigkeit fehlen, wenn die Inbeziehuhgsetzung mit Messungen in der Bohlochumgebung erfolgt. Zudem wurde festgestellt, daß die dielektrischen Eigenschaften einer Mischung aus Öl und Wasser oder Gas und Wasser nicht stets eine lineare Reflexion des volumetrisehen proportionalen Durchschnitts dir relativen dielektrischen Ansprecheigenschaften der zwei S.römungsmittel sind.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik durch ein Verfahren sowie eine Vorric ι-tung, durch die eine dielektrische Ansprechmessung eines Strömungsmittels im Hinblick auf die Untersuchungsbedingungen interpretiert wird, wodurch eine funktionelle Bistimmung der volumetrischen Fraktionen und Strömungsraten der einzelnen Strömungsmittel-Phasenkomponenten innerhalb eines Mehrflußregimes erleichtert wird.
Zusammenfassung der Erfindung. Das dielektrische Ansprechen eines Stromungsmittelflußregimes wird beispielsweise dadu "ch bestimmt, daß man das Stromungsmittelflußregime in eine im ganzen gleichförmige oder homogene Mischung mischt, unI
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wobei diese Mischung von einem dielektrischen Ansprechfühler durchschnitten wird, der geeignet ist, um ein die dielektrischen Ansprecheigenschaften der Mischung angebendes Signal zu erzeugen. Die Dichte des Strömungsmittelf lußregimes* wird gemessen, beispielsweise wiederum dadurch, daß man das ' Strömungsmittelflußregime in eine im ganzen gleichförmige Mischung mischt und die Durchdringung von Gammastrahlung durcn die Mischung mißt.
Eine Referenz- oder Bezugsgröße wird für den dielektrischen Ansprechfühler vorgesehen, und zwar zur Anzeige der funktioneilen Beziehungen zwischen den Fühleransprechwerten innerhalb einer Ströinungsmittelmischung von mindestens zwei Phasen und der volumetrisehen Fraktion von mindestens einer der Phasen in der Strömungsmittelmischung. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Strömungsmittelphasen innerhalb dieser Strömungsmittelmischung im wesentlichen äquivalent zu den Strömungsmittelphasen innerhalb des Strömungsmittelflußregimes der Quelle. Die scheinbare volumetrische Fraktion mindestens einer der Phasen innerhalb des Quellenströmungsmittel-Flußregimes wird durch Interpretation des dielektrischen Ansprechsignals erhalten, innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes bestimmt, und zwar entsprechend der festgelegten Bezugsgröße. Die volumetrische Fraktion der gleichen Phase des Strömungsmittel-Flußregimes wird auch infolge der gemessenen Dichte des Strömungsmittel-Flußregimes bestimmt.
Die festgelegte dielektrische Ansprechbezugsgröße wird entsprechend der aus der Dichte abgeleiteten volumetrisehen Fraktionsbestimmung eingestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Dichte- und dielektrischen Ansprech-Messungen und begleitende volumetrische FraktionsbeStimmungen der einen Phase an jeweils zwei unterschied-
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lieh tiefen Stellen innerhalb des Strömungsflußregimes vorgenommen. Die Differenz der dielektrischen ansprech- _'"' abgeleiteten volumetrischen Fraktions-Bestimmungen wird "-«" bestimmt und die dielektrische Ansprech-Bezugsgröße wird __-«.« unterteilt, und zwar in eine Vielzahl von Intervallen über _'*·· den Bereich hinweg mindestens zwischen den dielektrischen ansprech-abgeleiteten volumetrischen Fraktionswerten. Ein Partizipations- oder Teilnahmefaktor jedes Intervalls wird bestimmt, und zwar durch Inbeziehungsetzen der Ände- * rung der volumetrischen Fraktion, angegeben durch die Bezugsgröße über jedes Intervall zur Gesamtänderung der dielektrischen ansprech-abgeleiteten volumetrischen Fraktionen der einen Strömungsmittelphase. Die Anteilsfaktorer stehen mit der volumetrischen Fraktionsänderung in Beziehung, und zwar bestimmt aus den zwei Dichte-Messungen, über einen Bereich von Intervallen hinweg, die in ähnlich-r Weise Änderungen des dielektrischen AnSprechens repräsentieren, wird der Anteilsfaktor jedes Intervalls mit der G· samtänderung bei der Dichte bestimmten volumetrischen Fraktion verglichen, um eine eingestellte Änderung der volumetrischen Fraktion über jedes Intervall zu erhalten. Die funktionale Beziehung zwischen den dielektrischen Ansprec \- signalwerten und den volumetrischen Fraktionen wird sodan ι sequentiell linear angenähert, und zwar über jedes Intervall hinweg, um eine eingestellte Bezugsgröße zu erhalten. Darauffolgende dielektrische Ansprech-Messungen des Strömungsmittelf lußregimes können in volumetrische Fraktionen der einen Phase bezüglich dieser eingestellten Bezugsgrößä übertragen werden.
Messungen der Gesamtströmungsrate des Strömungsirdttelflu£- regimes können auch durch eine geeignete Vorrichtung vorgenommen werden. Die Strömungsrate von mindestens einer F^ase des Strömungsmittelflußregimes kann dann bestimmt werden,
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und zwar in Beziehung zu dieser Gesamtströmungsraten-Messung und In Beziehung zu den beschriebenen volumetrisehen FraktionebeStimmungen.
Die Erfindung sieht somit ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, durch die dielektrische Ansprechmessungen eines Strömungsmittelflußregimes im Hinblick auf tatsächliche Umgebungsbedingungen interpretiert werden können, um so volumetrische Fraktionen einzelner Phasen innerhalb des Strömungsmittelregimes zu bestimmen, und zwar mit verbesserter Genauigkeit, und wobei ferner die Strömungsraten der einzelnen Phasen in gleicher Weise in Bezug auf diese volumetrischen Fraktionen mit einer erhöhten Genauigkeit erhalten werden können.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Bohrlochuntersuchungsinstrument, angeordnet in einer teilweise geschnitten dargestellten Quelle im Betriebszustand;
Fig. 2A-D eine Seitenansicht, und zwar teilweise im
Querschnitt eines Bohrlochuntersuchungsinstruments gemäß Erfindung;
Fig. 3 den Teil des Bohrlochuntersuchungsinstruments der Fig. 2D in seiner Betriebsform und teilweise im Querschnitt;
Fig. 4 eine einzelne Ablenkfeder des Teils des
Bohrlochuntersuchungsinstruments der Fig. 2D und Fig. 3;
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Fig. 5 ein Blockdiagramm des dielektrischen
Ansprechfühlers des Instruments der Fig. 2;
Fig. 6 graphisch die funktionalen Bedingungen
zwischen der Ausgangsfrequenz eines Ausführungsbeispiels eines dielektrischen Ansprechfühlers innerhalb einer Öl/Wasser-Mischung und der volumetrischen Fraktion des Wassers innerhalb dieser Mischung;
Fig. 7 eine im Vertikalschnitt dargestellte Quel e,
die eine Vielzahl von Tiefenmeßstellen en .-hält, und zwar angeordnet bezüglich der Löcher in der Quelleneinfassung und benacΊ-bart zu den Erdformationen;
Fig. 8 graphisch die dielektrische Fühleransprec i-
kurve der Fig. 6, unterteilt in eine Vielzahl von Intervallen, wobei ferner eine lineare Approximation einer solchen Kurve über jedes Intervall hinweg dargestellt ist;
Fig. 9 graphisch die Ansprechkurve der Fig. 8,
eingestellt gemäß der Erfindung;
Fig. 10 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bohrlochuntersuchungsinstruments in einer teilweise weggeschn: ttenen Ansicht.
Ins einzelne gehende Beschreibung des bevorzugten Ausfü:- rungsbeispiels.
Es sei nunmehr auf die Zeichnung,insbesondere Fig. 1, ir. einzelnen Bezug genommen, wo ein abgelenktes, ausgeklei--
detes Bohrloch oder eine Quelle 2 im Vertikalquerschnitt dargestellt ist, und zwar eine Erdformation 4 durchdringend. Obwohl die Darstellung eine Quelle mit eingesetzter Auskleidung zeigt, so kann doch die Erfindung auch bei einer nicht-ausgekleideten Quelle angewandt werden. Innerhalb der Quelle 2 hängt an einem Kabel 6 ein Dichte/Kapazi- : tät/Flußmeter-Bohrlochuntersuchungsinstrument 1 zur Bestimmung der volumetrischen Fraktionen und der Strömungs- : raten (Geschwindigkeiten) in Mehrfachphasen-Strömungsregimes:' gemäß der Erfindung. Das Instrument 1 ist nahe der Längsachse der Quelle 2 durch Zentralisiermittel 8 und 10 positioniert. Unterhalb des Instruments 1 ist in der Quelle ein Zweiphasenströmungsmittelfluß im ganzen bei 16 dargestellt. Ein Zweiphasenströmungsmittelfluß ist bei erzeugenden Quellen nicht ungewöhnlich. Aus Gründen der Darstellung sei angenommen, daß dieser Zweiphasenfluß aus Wasser und öl besteht, d.h. eine Kombination, die ebenfalls bei derartigen erzeugenden Quellen nicht ungewöhnlich ist. Wenn der Zweiphasenströmungsmittelfluß 16 aus Wasser und öl besteht, so fließt Wasser 18 im allgemeinen zur unteren Seite der Quellenbohrung, wohingegen öl 20 im allgemeinen oberhalb des Wassers 18 infolge seiner geringeren Dichte fließt. Oberhalb des Instruments 1 ist die zuvor zweiphasige Strömung smit te Is trömung oder der Strömungsmittelfluß im allgemeinen als eine gleichförmige Mischung 22 dargestellt, und zwar infolge der im folgenden zu beschreibenden Arbeitsweise des Instruments 1.
An der Oberfläche ist ein Hebezeug 12 sowie Oberflächen-Elektronikanlagen, im allgemeinen bei 14 dargestellt, gezeigt, und zwar handelt es sich hierbei um eine auf dem Gebiet der Bohrlochuntersuchung bekannte Konfiguration. Die Oberflächenelektronik 14 weist eine Steuertafel 94
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auf, die übliche elektrische Schalt- und Einstellvorrichtungen enthält, um das Bohrlochuntersuchungsinstrument 1 innerhalb der Quelle 2 zu steuern; eine Tiefenaufzeichnur.gs-'"„ vorrichtung 96 erzeugt ein elektrisches Signal, welches für das Ausmaß der Längsbewegung des Bohrlochuntersuchuncs- V instruments 1 innerhalb der Quelle 2 repräsentativ ist, tnd -^ eine Leistungsversorgung 98 für die zum Betrieb des Bohr- ^ lochuntersuchungs instruments 1 erforderliche elektrische ".„' Leistung. Die Steuertafel 94 kann die von dem Bohrloch- - ., Untersuchungsinstruments 1 empfangenen elektrischen Signale verarbeiten und liefert für die Weiterleitung an eine zer trale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) geeignete Signale. Eine geeignete Speichereinheit 104 unc eine Aufzeichnungsvorrichtung 100 sind ebenfalls kooperativ mit der CPU 102 gekoppelt. Wenn die vollständige oder teilweise Verarbeitung der Signale zu einer fern gelegenen Zeit oder Stelle durchgeführt werden soll, so ist es vorzuziehen, eine geeignete Form einer Datenspeicherung 105 in der Oberflächenelektronik 14 vorzusehen, beispielsweise eine Magnetbandspeichern^, die in geeigneter Weise mit der Steuertafel 94 und/oder der CPU 102 zusammengeschaltet, d.h. "interfaced" wird.
Es sei nunmehr auf die Fig. 2 A-D der Zeichnungen Bezug genommen, wo ein Dichte/Kapazitäts/Flußmesser-Bohrlochuntersuchungsinstrument 1 im einzelnen und teilweise im Querschnitt dargestellt ist. Das Instrument 1 weist ein langgestrecktes Körperglied 24 auf, und ist auf diesem aufgebaut, wobei dieses Glied 24 zum Durchlaufen eines Erdbohrlochs geeignet ist.
Fig. 3 zeigt denjenigen Teil des Dichte/Kapazitäts/Flußm> sser-Instruments 1 der Fig. 2D in Betriebsdarstellung und
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teilweise im Schnitt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist tsine Vielzahl von Ablenkfedern 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h und 26i im wesentlichen mit gleichem Abstand um den Umfang des Körperglieds 24 herum angeordnet. Jede Ablenk- oder Defektorfeder 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h oder 26i besteht aus einer langgestreckten Bogenfeder (28 in Fig. 4) mit einer Ablenkflosse (30 in Fig. 4) fest daran befestigt durch Punktschweißen oder andere geeignete Mittel. Die Ablenkfedern 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, : 26f, 26g, 26h und 26i sind miteinander unter Zwischenlage angeordnet, wobei der sich seitlich erstreckende Teil der Feder enger an das Körperglied 24 paßt als die Feder unmittelbar daneben. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel würde annähernd 10-14 dieser Ablenkfedern aufweisen und am bevorzugtesten wären 12 Ablenkfedern. Jede Feder 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h und 26i ist mit einem ersten Ende fest am proximalen Ende des Instruments 1 befestigt, und ein zweites Ende ist am Kragen 32 angeordnet, der gleitend auf dem Körperglied 24 angeordnet ist. Mit dem Kragen 32 ist ein Öffnungs/Schließ-Mechanismus 35 gekuppelt, und zwar vorzugsweise ein motorgetriebener Schraubenmechanismus von bekannter Art. Der öffen/Schließ-Mechanismus 35 wird mittels eines ersten Befehlssignals von einer Oberflächenelektronik 14 betätigt und derart ausgelegt, daß der Kragen 32 zum proximalen Ende des Instruments 1 hin bewegt wird (wie dies in Fig. 3 dargestellt ist) und bei einem zweiten Befehlsignal von der Oberflächenelektronik 14 erfolgt die Zurückziehung des Kragens 32 zurück zum entfernt gelegenen oder distalen Ende des Instruments 1 (wie in Fig. 2D gezeigt) .
Wenn der Kragen 32 an seinem nahegelegenen oder proximalen Ende des Instruments 1 angeordnet ist, so werden die Ablenkfedern 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h und 26i
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nach außen vom Körperglied 26 weggedrückt. Dies bewirkt, daß die zusammenarbeitenden Ablenkfedern 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h und 26i einen im ganzen verjüngten Kollektor 34 vorzugsweise in einer Trichterkonfiguration bilden und praktisch den Durchgang von Strömungsmittel um : ;* das Instrument 1 innerhalb der Quelle 2 (wie in Fig. 1 gezeigt) verhindern. Die Funktion des verjüngten Kollektors 34 wird im folgenden im einzelnen bei der Erläuterung des Betriebs des Instruments 1 beschrieben.
Es sei nunmehr wiederum auf Fig. 2 Bezug genommen, und zwar insbesondere auf die Fig. 2C-D, wobei innerhalb der Bohrung und nahe dem Scheitel des zuvor erwähnten verjüngten Kollektors (in Fig. 3 bei 34 dargestellt) eine Vielzahl von Eintrittsöffnungen 36a, 36b, 36c angeordnet sind, und zwar vorzugsweise mit gleichem Abstand um den Umfang des Körpeiglieds 24 herum angeordnet. Die Eintrittsöffnungen 36a, 36b, 36c stehen mit dem Durchlaß 38 in Verbindung und stellen ferner die Verbindung mit einer Kammer 40 im Körperglied her, was die Strömungsmittelverbindung zwischen Kollektor 34 und Kammer 40 erleichtert.
Die Kammer 40 enthält einen Rotor, der- frei drehbar auf e;ner Längsachse zwischen entgegengesetzt liegenden Schwenklage: η 42a und 42b angeordnet ist und der ausgebildet ist, daß er drehmäßig auf den Strömungsmittelfluß durch Kammer 40 anspricht. Mit dem Rotor 41 ist eine Meßvorrichtung assoziiert, um die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl des Rotors 41 festzustellen oder zu detektieren. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Meßvorrichtung eine Kombina tion aus einem Magnet 44 angeordnet auf Rotorzapfen 46 un ι einerVielzahl von magnettischen Reed-Schaltern 48a, 48b angeordnet in der Nähe von und um den Zapfen 46 herum.
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Die Reed~Schalter 48a, 48b sind mit einer geeigneten Leistungsquelle innerhalb des Elektronikabschnitts 52,vorzugsweise einer 25 Volt Gleichspannungsquelle, verbunden, so daß dann, wenn der Magnet 44 sich an jedem der Schalter 48a oder 48b vorbeiverdreht, dieser Schalter abwechselnd öffnet und schließt, wodurch ein elektrischer Impuls erzeugt wird, der für eine Drehung des Zapfens 46 an diesem individuellen Schalter 48a oder 48b vorbei repräsentativ ist. Die Impulse von den Schaltern 48a und 48b werden sodann mit dem Elektronikabschnitt 52 gekoppelt, um ein erstes elektrisches Signal zu erzeugen, welches für die Drehzahl des Rotors 41 repräsentativ ist. Der Elektronikabschnitt 52 verstärkt dieses erste elektrische Signal mittels einer üblichen Leitungstreiberschaltung zur Aufbereitung des Signals für die übertragung durch elektrische Leiter im Kabel 6 zu der Oberflächenelektronik 14. Man erkennt-, daß die Reed-Schalter 48a und 48b und ein Schwenklager 42b, welches den Rotorzapfen 46 trägt, auf einem ersten Träger 54 angeordnet sind, der in geeigneter Weise ausgebildet ist, um ein Minimum an Impedanz gegenüber dem Strömungsmittelfluß durch Kammer 40 vorzusehen. Der erste Träger 54 enthält eine Kammer 56 und steht in Verbindung mit Durchlaß -55, wobei dieser Durchlaß 55 elektrische Signalführungsdrähte (nicht gezeigt) enthält, welche die Reed-Schalter 48a und 48b mit dem Elektronikabschnitt 52 verbinden. Der Zugriff zu den Drähten wird durch eine öffnung 60 im Träger 54 vorgesehen. Die öffnung 60 ist in geeigneter Weise durch einen Stopfen 58 abgedichtet, um so die Kammer 56 von dem Quellenströmungsmittel zu isolieren, wenn sich das Instrument 1 innerhalb der Quelle 2 befindet. Der Stopfen 58 ist vorzugsweise gewindemäßig mit der öffnung 60 gekoppelt, wobei eine Strönmngsmitteldichte Dichtung durch O-Ring 59 vorgesehen ist, der auf dem Stopfen 58 in üblicher Weise angebracht ist.
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-3ο.
Ebenfalls innerhalb der Kammer 40 ist eine Sonde 57 des dielektrischen Ansprechfühlers angeordnet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Sonde 57 eine langgestreckte Stangenelektrode 64 auf, und zwar vorzugsweise mit einer Länge von drei bis sieben Zoll, und zwar in geeigneter Weise; an einem zweiten Träger 66 angeordnet, und sich vorzugsweise in Längsrichtung innerhalb der Kammer 40 erstreckend. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist dis Sonde 57 eine hohle zylindrische langgestreckte Elektrode 68 auf, die sich koaxial mit der Stangenelektrode 64 erstreckt, wobei darauf hinzuweisen ist, daß das Körpergliei 24 auch als diese zweite Elektrode dienen kann, oder daß eine unabhängige Elektrode von unterschiedlicher Konformität Verwendung finden kann. Nahe der Basis der zylindriscien Elektrode 68 ist eine Vielzahl von Öffnungen 70a, 70b und 70c in geeigneter Weise ausgebildet, um den Strömungsmittildurchlaß von innerhalb des Ringraums 72 zwischen den Elektroden 64 und 68 zu den allgemeinen Umgrenzungen der Kamin ar 40 zu gestatten. Mindestens eine der Elektroden 64 oder 6 3, vorzugsweise die mittlere Stangenelektrode 64, ist elektrisch von sowohl dem Körperglied 24 als auch der anderen Elektrode isoliert. Mindestens einen und vorzugsweise bei Ie Elektroden 64 und 68 sind zusätzlich elektrisch von eineir innerhalb der Kammer 40 strömenden Strömungsmittel isolie :t. Es wird dadurch erreicht, daß man die Elektroden 64 und 6 3 mit einem elektrisch isolierenden Überzug überzieht, der geeignet ist, den Temperaturen und Drücken der Quellenumgibung zu widerstehen.
Fig. 5 zeigt den dielektrischen Ansprechfühler 6 3 des Instruments 1. Elektroden 64 und 68 der Sonde 57 wirken als die Platten eines Kondensators, dessen Kapazität durch da; dielektrische Ansprechen des den Ringraum 72 einnehmenden Mediums bestimmt wird. Viele Schaltungsformen sind möglic i,
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um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches dieses di- : elektrische Ansprechen wiedergibt. Im bevorzugten Ausfüh- : rungsbeispiel der Erfindung weist der dielektrische Ansprechfühler 62 eine Detektor-oder Feststellschaltung 61 ;' auf, und zwar vorzugsweise angeordnet innerhalb des Elek- ; tronikabschnitts (52 in Fig. 2). Die Feststellschaltung 61 ist derart ausgelegt, daß sie ein frequenz-moduliertes Signal erzeugt, welches für das elektrische Ansprechen des Mediums innerhalb des Ringraums 72 der Probe 57 repräsenta- --' tiv ist. Die Detektorschaltung 61 weist vorzugsweise einen Hochfrequenzimpulsoszillator 65 auf, dessen Frequenz durch ein Widerstandskapazitäts-Netzwerk bestimmt wird, wobei der Widerstandswert auf einem vorbestimmten Wert festgelegt ist und die Kapazität durch das Medium innerhalb des Ringraums 72 bestimmt wird. Die Ausgangsgröße des Oszillators 65 wird mit einer geeigneten elektronischen Schaltung gekoppelt, wie beispielsweise einem Pegelschieber 67 und einem monostabilen Multivibrator 69, um eine gleichförmige Impulshöhe und -breite in dem dielektrischen Ansprechsignal vorzusehen. Dieses zweite elektrische Signal wird sodann durch eine übliche Leitungstreiberschaltung verstärkt, um das Signal für die übertragung zur Oberflächenelektronik 14 vorzubereiten. Abhängig vom Frequenzbereich des Oszillators 65 kann es zweckmäßig sein, eine geeignete Treiberschaltung (nicht gezeigt) einzusetzen, und zwar vorzugsweise zwischen dem Pegelschieber 67 und dem monostabilen Monovibrator 69, um in proportionaler Weise die Anzahl der Impulse, enthaltend innerhalb des Signals, zu vermindern, wodurch das Signal für die übertragung zur Oberflächenelektronik 14 optimiert wird.
Der zweite Träger 66 - vgl. wiederum Fig. 2C - ist in ähnlicher Weise an den ersten Träger 54 adaptiert, um den freien Durchgang von Strömungsmittel durch die Kammer 40
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zu gestatten und enthält in ähnlicher Weise eine Kammer 74, die mit einem Durchlaß 55 in Verbindung steht, um elektrische Signal tragende Drähte (nicht dargestellt) aufzunehmen welche die Elektroden 64 und 68 mit der Detektorschaltung 61 in dem Elektronikabschnitt 52 verbinden. Der Zugang zur Kammer 74 wird wiederum durch einen Stopfen 73 vorgesehen, und zwar ähnlich wie dies zuvor unter Bezugnahme auf den ersten Träger 54 beschrieben wurde.
Innerhalb der Kammer 40 - vgl. nunmehr Fig. 2 A-B - sind Mittel angeordnet, um die Dichte des Quellenströmungsmittel; zu bestimmen. Das bevorzugte Ausfuhrungsbeispiel verwendet radioaktive Mittel, und zwar vorzugsweise unter Verwendung von Gammastrahlung zur Durchführung dieser Dichtebestimmung Gammastrahlen sind elektromagnetische Strahlen, die in der Lage sind, Material zu durchdringen. Wenn die Gammastrahlun\ durch eine Materialprobe dringt, so wird ein Teil der Strahlung die Probe nicht vollständig durchdringen, und zwar in erster Linie infolge der Effekte von drei Wechselwirkungen: der photoelektrischen Absorption, der Comptonstreuung, und der Paar-Produktion, wobei alle diese Wechselwirkungen in zur Dichte des bestrahlten Materials in Beziehung stehenden Ausmaßen auftreten. Daher ergibt die Durchdringung eine umgekehrteBeziehung zur Dichte des Materials, so daß mit größer werdender Substanzdichte die Durchdringung kleiner wird. Es ist möglich, diese Durchdringungsabnahme und daher die Materialdichte zu messen, indem man einen von einer Strahlungsquelle kommenden Strahl aus Gammastrahlen veranlagt, durch die Probe zu laufen und auf einen Detektor aufzutreff;n. Durch Korrelation der gemessenen Gammastrahlen-Eindringung in das Material mit Eichungsmessungen der Gammastrahlen-Eindringung für die Quelle und den Detektor bei Substanzen bekannter Dichten kann die Proben-Dichte bestimmt werden.
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In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sitzt eine Nuklear-Quelle 76, vorzugsweise eine chemische Gammastrahlen-Quelle, und am bevorzugtesten eine chemische Cesium-137-Quelle, die Gammastrahlen mit einer Energie von annähernd 0,661 Mev. immitiert, innerhalb des Körperglieds 24 und ist ■ innerhalb eines Blocks 80 angeordnet, der die durch die Quelle 76 immitierte Gammastrahlung in einen Strahl kollimiert, der longitudinal einen Teil der Kammer 40 traversiert, um auf den Detektor 82 auf zutreffen. Man erkennt, daf£_ Block 80 zur Durchführung der gewünschten Kollimation aus einem geeigneten dichten Material, vorzugsweise Wolfram, aufgebaut ist. Der Block 80 ist an der Zugriffsplatte 83 befestigt, die vorzugsweise schwenkbar am Körperglied 24 befestigt ist, um den Zugriff zur Quelle 76 zu erleichtern. Während der Bohrlochuntersuchung ist die Platte 83 in einer (in Fig. 2B gezeigten) Position durch übliche Mittel wie beispielsweise eine Schraube 84 befestigt. Platte 83 und Block 80 sind in geeigneter Weise derart ausgebildet, daß dann, wenn sich die Platte 83 in der geschlossenen Position befindet, Platte 83 und Block 80 beiden einen Teil des Umfangs der Kammer 40 definieren und gestatten, daß Strömungsmittel durch die Kammer 40 mit einem Minimum an Impedanz durch die Kammer 40 strömt.
Innerhalb des Körperglieds 24 ist zwischen der Quelle 76 und dem Detektor 82 ein relativ nicht versperrter Teil der Kammer 40 angeordnet. Der Detektor 82 liegt nahe dem Ende dieses Teils der Kammer 40, wobei die Grenze dieser Kammer 40 durch den Druckdom 86 definiert wird, der das Ende des Detektors 82 abdeckt, wobei ein solcher Dom 86 aus einem geeigneten Material, vorzugsweise Stahl, und mit einer geeigneten Dicke ausgebildet ist, um so dem Druck in der Quelle zu widerstehen und den Detektor 82 gegenüber der Strömungsmittelumgebung der Kammer 40 zu schützen, wobei
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aber dennoch das Durchdringen der Gammastrahlung zum Detektor 82 gestattet ist. Am nahegelegenen Ende der Kammer : ". 40, welches durch Dom 86 definiert ist, befinden sich eine Vielzahl von öffnungen 88a und 88b, um den Durchtritt vor .---Strömungsmittel von der Kammer 40 in die Quelle 2 zu gestat-/"* ten, und zwar nach dem Durchlauf von mindestens des größten "--" Teils desjenigen Teils der Kammer 40, der zwischen Quelle 76 und Detektor 82 angeordnet ist. -""
Der Detektor 82 besteht aus einer Vorrichtung zur Feststellung der von der Quelle 76 emittierten Strahlung, vorzugsweise einem oder mehreren Geigerzählrohren, oder aber alternativ wird ein Scintillationskristall und eine Photcvervielfacher-Röhre verwandt, wobei aber am bevorzugtest η die Feststellvorrichtung aus acht Geiger-Rohren 90a, 90b (aus Gründen der Klarheit sind nur zwei Geiger-Rohre dargestellt) besteht, die elektrische Impulse dann emittieren, wenn Gammastrahlen von der Quelle 76 auftreffen. Der Detektor 82 ist an den Seiten durch geeignetes Abschirmmaterial 92 umgeben, und zwar vorzugsweise einer Wolframabschirmung, um das Auftreffen von anderer Strahlung als der von der Quelle 76 emittierten Strahlung auf den Detektor 82 zu minimieren, wie beispielsweise von Strahlun· , die von Natur aus in die Quelle 2 umgebenden Erdformatio: en auftritt. Die Ausgangsgrößen sämtlicher Geiger-Rohre 90a und 90b sind parallel-geschaltet, um deren Ausgangsgröße in ein einziges Detektorsignal zu summieren. Dieses Dete .torsignal wird mit dem Elektronikabschnitt 52 gekoppelt, de. · dieses dritte elektrische Signal verstärkt, und zwar wiederum durch eine übliche Leitungstreiber-Schaltung, um ε 5 das Signal für die übertragung der Oberflächenelektronik vorzubereiten.
Beim normalen Betrieb des Dichte/Kapazität/Flußmesser-In-
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struments 1 - vgl, dazu die Fig. 1, 2 und 3 ganz allgemein wird das Instrument 1 in der Quelle 2 auf eine Tiefe abgesenkt, wo eine Messung durchgeführt werden soll. Die Oberflächenelektronik-Steuertafel 94 dient zur Erzeugung eines ersten Befehlssignals, um den öffnungs/Schließ-Mechanismus 35 im Instrument 1 zu betätigen, was die Bewegung des Kragens 32 zum nahen oder lochaufwärts gelegenen Ende des Körperglieds 24 hervorruft, wodurch die Ablenkfedern 26a, 26b, 26c, 26d, 26d, 26f, 26g, 26h und 26i veranlaßt werden, : einen verjüngten Kollektor 34 der bereits beschriebenen Art zu bilden. Wenn der Kollektor 34 gebildet und expandiert wird, vorzugsweise auf den annähernden Durchmesser der Quelle 2, so blockiert der Kollektor 34 praktisch den Strömungsmittelfluß um das Instrument 1 herum, wodurch das Strömungsmittel zu den öffnungen'36a, 36b,36c und dem Durchlaß 38 im Körperglied 24, die den Hals des Kollektors 34 bilden, kanalisiert wird. Wenn sich der Innendurchmesser des Kollektors 34 infolge der konstanten Strömungsgeschwindigkeit des Quellenströmungsmittels verengt, so erhöht sich die Lineargeschwindigkeit des durch den Kollektor 34 fließenden Strömungsmittels in signifikanter Weise. Wenn die beschleunigten Strömungsmittel-Phasen zum Hals des Kollektors 34 hin konvergieren, so teilen die öffnungen 36a, 36b und 36c die Strömung oder den Fluß und es wird eine Turbulenz hervorgerufen, welche bewirkt, daß die einzelnen Phasen des Stromungsmittelflußregimes sich miteinander in eine einzige Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung vermischen. Zudem beschleunigt die allmähliche Kanalisierung den Strömungsmittelfluß ohne übermäßige Strömung der relativen Strömungen der Strömungsmittel-Phasen, wie sie unterhalb des Instruments 1 existieren. Diese Nicht-Störung gestattet die Erzeugung einer im ganzen homogenen Mischung der Phasen ohne signifikante Störung der relativen Zusammensetzung der Mischung, verglichen mit der relativen Zusammensetzung des Stromungsmittelflußregimes, wie es unterhalb
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von Instrument 1 besteht.
Diese Mischung läuft dann durch Durchlaß 38 zur Kammer 40. Die Mischung kontaktiert und läuft am Rotor 41 vorbei, versetzt diesen in Rotation, wobei die genaue Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl von der Gesamtströmungsrate oder Geschwindigkeit des Strömungsmittels in der Quelle λ abhängt und eine Anzeige dafür bildet. Die Drehzahl des Rotors 41 wird detektiert und in eine Vielzahl von gepulsten elektri sehen Signalen umgewandelt, die sodann durch Elektronikabschnitt 52 in ein erstes elektrisches Signal summiert und verstärkt werden, welches daraufhin über Kabel 6 zur Oberflächenelektronik 14 in der bereits beschriebenen Weise übertragen wird. Gleichzeitig mit dem Vorsehen einer Anzeige für die Strömungsmittelflußgeschwindigkeit dient die Drehung des Rotors 41 zur weiteren Verbesserung der Mischung der. Mehrfachströmungsmittel-Phasen in eine im allgemeinen glei rhförmige Mischung.
Die Mischung läuft durch Kammer 40 zu der Stelle der dielektrischen Ansprechfühlelektroden 64 und 68. Ein Teil der im ganzen gleichförmigen Mischung tritt in den Ringrau λ 72 in Sonde 57 ein, was die Kapazität in der Sensor- oder Fühler-Detektorschaltung 61 ändert, wodurch sich ein zweit <s elektrisches Signal ergibt, welches funktionsmäßig mit der dielektrischen Ansprechcharakteristik der Mischung in Beziehung steht, wie dies bereits erläutert wurde. Dieses Fühl- oder Sensorsignal wird in der oben beschriebenen Wei ;e verstärkt und zur Oberflächenelektronik 14 übertragen. Man erkennt, daß die Öffnungen 70a, 70b und 70c an der Basis der zylindrischen Elektrode 68 gestatten, daß die Mischung frei longitudinal durch den Ringraum 72 zwischen den Elektroden 64 und 68 fließt.
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Die Mischung setzt den Durchgang durch die Kammer 40 fort, -___ um den bereits beschriebenen Teil zu erreichen, der die ■ Dichte-Bestimmungsvorrichtung enthält. Der Strahlungsstrahl von der Quelle 76 traversiert mindestens einen Teil der : Mischung und trifft auf den Detektor 82 auf, was ein drittes elektrisches Signal ergibt, welches funktionsmäßig für die ** relative Dichte der Mischung repräsentativ ist. Dieses ·'"■ dritte elektrische Signal wird gleichfalls zur Oberflachen-.-elektronik 14 übertragen.
Die Steuertafel 94 der Oberflächenelektronik 14 empfängt die drei zur Oberfläche über Kabel 6 übertragenen elektrischen Signale, und adaptiert die Signale für die Übertragung zum CPU 102. Wenn die Signale zu der Steuertafel 94 als eine Reihe von Impulsen übertragen werden, wie dies für die Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen Detektorvorrichtungen in bequemer Weise durchführbar ist, so enthält die Steuertafel 94 vorzugsweise (nicht gezeigte) Zähler, die eine digitalisierte Ausgangsgröße mit geeigneter Auflösung besitzen und die digitalisierten Daten an die CPU 102 mit einer bestimmten Wiederholfrequenz oder Rate liefern. Alternativ können die Daten auch im Bohrloch innerhalb des Elektronikabschnitts 52 des Instruments 1 digitalisiert werden, und die Steuertafel 94 braucht diese Daten zur Übertragung zum CPU 102 lediglich zu puffern. CPU 102 verarbeitet die durch die drei Signale repräsentierten Daten in einer zu beschreibenden Weise und die für die verarbeiteten Daten repräsentativen Signale werden zur grafischen Darstellung an einen Recorder 100 übertragen.
Wie bereits erwähnt, ist die Dielektrizitätskonstante einer Mischung aus zwei Strömungsmitteln, die unähnliche Dielektrizitätskonstanten besitzen, aber ein hohes Auflösungsmaß der volumetrischen Fraktionen der Bestandteilsphasen der
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Mischung bieten, im allgemeinen eine nicht-lineare volumetrische Proportional-Kombination der gemessenen unähnlichen Dielektrizitätskonstanten der einzelnen Strömungs- :. mittel. Die Dielektrizitätskonstanten der beiden Strömuncsmittel können sich, wie bereits erwähnt, in signifikantei Weise bei den Temperaturen und Drücken in der Bohrlochum- -_ gebung ändern.
Fig. 6 zeigt grafisch eine Darstellung der Funktionsbe- ;" Ziehungen des dielektrischen Ansprechens einer Mischung eus öl und Wasser, abhängig von der relativen volumetrischen Fraktion des Wassers innerhalb der Mischung, da diese dielektrischen Ansprech- und Funktions-Beziehungen durch ein Ausführungsbeispiel eines dielektrischen Ansprechfühjers unter Oberflächenbedingungen bestimmt werden, wodurch eire Ansprechkurve 108 für diesen dielektrischen Ansprechfühler in einer Öl-Wasser-Mischung bei Oberflächenbedingungen ei halten wird. Die Ansprechkurve 108 und die darin dargestellten Funktionsbeziehungen sind lediglich beispielhaft zu verstehen und alternative Ausführungsbeispiele der dielektrischen Ansprechfühler oder -kurven erhalten untei unterschiedlichen Bedingungen oder für Mischungen unterscl: iedlicher Strömungsmittel können unterschiedliche Funktionsbeziehungen zeigen, die auch entsprechend der Erfindung verwendbar sind. Dadurch, daß man eine dielektrische Ansprechmessung, vorgenommen innerhalb einer Quelle bezüglich derartiger funktioneller Beziehungen, wie den durch die Ansprechkurve 108 ausgedrückten, interpretiert -und diese Funktionsbeziehungen oder funktioneilen Beziehungen im Hinblick auf die im Loch herrschenden Bedingungen umwandelt, können die volumetrischen Fraktionen der einzelnen im Boh rloch befindlichen Strömungsmittelphasen mit einem erhöhten Genauigkeitsausmaß bestimmt werden. Aus diesen volumetrischen Fraktionen und der gemessenen Gesamtströmungsge-
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schwindigkeit des Quellenströmungsmittels an einer entsprechenden Tiefe, können die Strömungsgeschwindigkeiten jeder Strömungsmittel-Phase sodann bestimmt werden.
Bei der bevorzugten Durchführung der Erfindung werden die in der Ansprechkurve 108 ausgedrückten funktionalen Be-Ziehungen übertragen, und zwar entsprechend Dichte-Mes- „--sungen und dielektrischen Ansprechmessungen, die innerhalb " der Teile des Strömungsmittelflußregimes vorgenommen werden,*..' die maximale und minimale volumetrische Fraktionen des Wassers zeigen. Ein Mittel zur Bestimmung der Tiefenstellen innerhalb der Quelle, wo die maximalen und minimalen volumetrischen Fraktionen des Wassers sich befinden, besteht darin, die Quelle zu untersuchen oder zu überwachen, wobei ein Dichte/Kapazitäts/Flußmeßinstrument 1 innerhalb der Quelle betrieben wird, und zwar vorzugsweise an Stellen oberhalb jedes Horizonts der Perforationen oder Löcher, durch welche Strömungsmittel in die Quellen eintritt. Durch überwachung des Signals vom Dichte-Fühler des Instruments auf maximale und minimale Dichte anzeigende Werte können die Tiefenstellen bestimmt werden, die maximale und minimale volumetrische Fraktionen des Wassers zeigen. Das Instrument 1 wird sodann auf diese beiden Tiefenstellen zurückgebracht, wo Messungen mit allen drei Fühlern oder Sensoren des Instruments 1 vorgenommen werden.
Fig. 7 zeigt eine Quelle 113, die eine Vielzahl von Tiefenmeßstellen 110, 112, 126 und 128 enthält, und zwar angeordnet bezüglich der Löcher oder Perforationen 115a, 115b, 115c und 115d im Quellengehäuse (Quellenauskleidung) 111 und Erdformation 117. Bei der Durchführung der Erfindung wird das Bohrlochuntersuchungsinstrument 1 auf die Tiefenstelle innerhalb der Quelle 113 abgesenkt, wo eine maximale volu-
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metrische Wasserfraktion innerhalb des Strömungsflußre- ; gimes lokalisiert war (aus Gründen der Darstellung bei : 110 gezeigt). Messungen der Strömungsgeschwindigkeit, des dielektrischen Ansprechens und der Dichte des Quellenströ- ; mungsmittel-Flußregimes werden in der bereits beschriebenen ι Weise vorgenommen. Zur Minimierung des statistischen Fehlers " werden die durch die drei beschriebenen Signale repräsentierten Messungen für ein vorbestimmtes Zeitinkrement, vor- J zugsweise annähernd 1 bis 2 Minuten vorgenommen, und zwar abhängig vom statistischen Ansprechen der Fühlvorrichtungen. Für das elektrische Signal jeder Abfühlvorrichtung wird dia CPU (102 in Fig. 1) vorzugsweise den einfachen Durchschnitt der repräsentierten Gesamtsignalwerte bestimmen, um eine statistisch genaue Einzelwert-Messung zu ergeben. Sodann vird das Instrument 1 in der Quelle 113 auf die Tiefenstellen aogesenkt, wo die minimale volumetrische Wasserfraktion festgestellt wurde (aus Gründen der Darstellung bei 112 gezeigt:). Es werden wiederum Messungen der Strömungsgeschwindigkeit des dielektrischen Ansprechens und der Dichte des Quellenströmungsmittels für ein gleiches (ühnliches) Zeitintervall vorgenommen, und es wird wiederum jedes der elektrischen Sensorsignale gemittelt, um Einzelwerte für jede der Messungen zu ergeben. Diese Messungen können an Tiefenstellen 110 und 112 in umgekehrter Reihenfolge zu der bereits beschriebenen vorgenommen werden.
Die Strömungsmittel-Dichtemessung der Mischung des Strömun jsmittel-Flußregimes gestattet eine im ganzen genaue und lineare, wenn auch eine relativ niedrige Auflösung besitzende funktionelle Anzeige der volumetrischen Fraktionen der in dem Strömungsmittel-Flußregime vorhandenen Phasen. Die funktionelle Beziehung der gemessenen Mischungsdichte an j 2-der Tiefenmessungsstelle bezüglich der volumetrischen Wass ^rfraktion an dieser Stelle wird durch folgende Beziehung ausgedrückt:
„ Γ m
w " po (1)
dabei ist H die volumetrische Wasserfraktion,p die gemessene Mischungsdichte und ρ und ρ sind die Dichte von öl bzw. Wasser. Die Ausdrücke ρ undp können durch an der Quellenoberfläche genommene Strömungsmittelproben bestimmt werden, wobei jedoch in Gleichung 1 sämtliche Dichten bei den äquivalenten Temperatur- und Druckhedingungen vorliegen müssen, so daß entweder ρ und ρ auf im Bohrloch herrschende Beobachtungsbedingungen korreliert werden müssen oder aber ρ muß auf einen äquivalenten Wert unter Oberflächenbedingungen umgewandelt werden, wobei jede dieser Einstellungen oder Umwandlungen unter Verwendung von Korrelationen erfolgt, die auf dem Gebiete der Bohrlochuntersuchung bekannt sind. Weil in einem Öl-Wasser-Fluß, wie beispielsweise dem hier verwendeten, der Rest des Strömungsvolumens aus der ölphase besteht, kann die volumetrische Fraktion des Öls (H ) durch die folgende Beziehung bestimmt werden:
- 1 - Hw (2)
Die volumetrische Wasserfraktion sollte aus den JMischungs-Dichte-Messungen bestimmt werden, die auf jeder Tiefenstelle 110 und 112 vorgenommen wurden, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Werte von ρ und ρ sich ändern können, und zwar abhängig von der Signifikanz jedweden Unterschieds bei den Bohrlochbedingungen auf den Tiefen der einzelnen Messungen.
Die dielektrischen Ansprechwerte, bestimmt durch CPU (102 in Fig. 1) können nunmehr mit den funktioneilen Be-
Ziehungen zwischen diesen Ansprechwerten und den volume-
trischen Wasserfraktionen, bestimmt bei Oberflächenbeding m-ϊ^ gen, reflektiert durch Ansprechkurve 108 in Fig. 6, vergl. - » « chen werden. Die scheinbaren volumetrischen Wasserfraktio:ien, gemessen durch den dielektrischen Ansprechfühler, können no-l ; mit für die maximale oder 100% volumetrische Fraktionsmes-· -' sungsstelle 110 und die minimale oder niedrigste volumetr sehe Fraktionsmessungsstelle 112 bestimmt werden.
Die volumetrischen Wasserfraktionen, bestimmt in Übereins *-immung mit der gemessenen Mischungsdichte an jeder Messungs-stelle, repräsentiert als Hw(1Q0) für die maximale oder 1C 0% volumetrische Fraktion und H (L) für die minimale oder niedrigste volumetrische Fraktion, sind bestimmend für die gleichen Parameter, wie dies auch die volumetrischen Wassi rfraktionen sind, die aus der Oberflächenansprechkurve 108 des dielektrischen Ansprechfühlers abgeleitet sind, und z- ar repräsentiert als H (100) und H (L) für die maximalen bzw
5 S
minimalen volumetrischen Fraktionen, wobei, wie bereits erwähnt, eine Diskrepanz in die volumetrischen Fraktionen abgeleitet vom dielektrischen Ansprechfühler, eingeführt '.-erden, und zwar infolge der Effekte der im Bohrloch herrsch- nden Bedingungen auf die dielektrischen Eigenschaften des Strömungsmittels. Die vier bereits erwähnten volumetrisch»η Fraktionswerte sind in Fig. 6 bezüglich der Ansprechkurve aufgetragen, aus der die aus dem dielektrischen Ansprechverhalten abgeleiteten volumetrischen Fraktionen H (100) und H (L) bestimmt wurden. Die dichte-bestimmten volumetrischen Fraktionen H (100) und H (L) sind in einer entsprechenden Ordinaten-Ausrichtung mit den dielektrischen Ansprechwert-Koordinaten auf Ansprechkurve 108 dargestellt, weil sie für äquivalente Parameter repräsentativ sind. Die dichte-
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bestimmten Parameter sind in Fig. 6 als weit unterschiedlich gegenüber den korrelativen dielektrischen ansprechbestimmten Parametern aus Gründen der Klarheit der Darstellung gezeigt. Weil beide Fühlermessungen von äquivalenten Parametern vorgenommen werden, ist es möglich, die Ansprechcharakteristiken des dielektrischen Ansprechfühlers, repräsentiert durch Ansprechkurve 108, zu normalisieren, und zwar unter Bezugnahme auf die dichte-bestimmten volumetrischen Wasserfraktionen H (100) und H (L) für maximale bzw. minimale volumetrische Fraktionsmessungen.
Die scheinbaren oder sich ergebenden volumetrischen Wasserfraktianen bei maximalem und minimalem Fluß, gemessen durch den dielektrischen Ansprechfühler H (100) bzw. H (L) werden dazu verwendet, um die scheinbare Gesamtänderung der volumetrischen Wasserfraktion (&H ), repräsentiert durch die folgende Beziehung, zu bestimmen:
AH,, = H (100) - H (L) (3)
Der Ausgangssignalreequenzbereich des dielektrischen Ansprechfühlers - vgl. nunmehr Fig. 8 - ist in eine Vielzahl von Intervallen unterteilt, und zwar mindestens über den Bereich der scheinbaren Gesamtänderung der volumetrischen Wasserfraktion (ΔΗ ) hinweg, und zwar vorzugsweise den gesamten Ausgangsfrequenzbereich des Fühlers überspannend. Jedes Intervall repräsentiert eine Änderungsspanne der Ausgangsfrequenz des dielektrischen Ansprechfühlers, beispielsweise kann jedes,Intervall eine 250 Hz-Änderung in der Ausgangsfrequenz des Fühlers überspannen. Die Anzahl dieser Intervalle ist variabel, und zwar abhängig vom bei der Normalisation gewünschten Auflösungsausmaß. Bei der bevorzugten Durchführung der Erfindung werden sechs Intervalle
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gleicher Länge verwendet, und zwar begleitet von zwei eine ungleiche Länge besitzenden Intervallen, die an jedem Extremwert der sechs gleiche Länge besitzenden Intervalle hinzuaddiert sind, um so den gesamten Frequenzbereich: des dielektrischen Ansprechfühlers zu überspannen. Man er- kennt, daß jeder Ausgangssignalwert des dielektrischen Ansprechfühlers einer volume tr ischen Wasser fraktion entspri -hi;.", wobei der Wert dieser volumetrischen Fraktion durch eine funktioneile Beziehung bestimmt ist, wie dies in der Ansprechkurve 108 (ausgezogene Kurve der Fig. 8) ausgedrückt ist. Da dieser Ausgangssignalbereich in eine Vielzahl vor. Intervallen unterteilt ist, sind daher auch die entsprechenden Funktionsbeziehungen ebenfalls in eine Vielzahl von Intervallen unterteilt. Dies ist grafisch in Fig. 8 dargestellt. t|ber den Bereich jedes Intervalls hinweg körnen die entsprechenden oben beschriebenen funktionalen Beziehungen als im allgemeinen linear angesehen werden, und daher kann die Ansprechkurve 108 durch eine Reihe vor. geraden Linien 109 (gestrichelte Linien der Fig. 8) über die Spanne jedes Intervalls hinweg, angenähert werden.
In einem Fall wie dem in Fig. 8 dargestellten, wo Hs(100) Ansprechkurve 108 im Intervall 1 und H (L) Kurve 108 im Intervall 6 schneidet, ist die Änderung der scheinbaren volumetrischen Wasserfraktion (Δ. H ) die Summe der Ände-
rungen der scheinbaren volumetrischen Wasserfraktion übei diese Intervalle hinweg. Daher gilt folgendes, v,obei die Zahl jedes Intervalls in Klammern angegeben ist.
ΔΗ = AH8(D ♦ ΔΗ3(2) ♦ ΔΗ3(3) ♦ ΔΗ8(ί») + ΔΗδ(5) +
Wie bereits erwähnt, kann über jedes einzelne Intervall
-M-
hinweg die an der Oberfläche gemessene Werkzeugcharakteristik durch ein geradliniges Segment angenähert werden. Die algebraische Neigung jedes solchen Segments kann wie folgt angegeben werden:
dH (I) (5)
df ' {b)
dabei repräsentiert dH die Änderung der volumetrischen Wasserfraktion, df ist die Änderung der dielektrischen Ansprechfühlerfrequenz und I ist die Zahl des Intervalls. Somit kann die Änderung der volumetrischen Fraktion des Wassers über jedes einzelne Intervall (AH2(I)) hinweg durch die folgende Beziehung bestimmt werden.
A3 = ff (I) χ Af(I)/ (6)
dabei repräsentiert f(I) die Frequenzänderung über das Intervall hinweg. Im dargestellten Beispiel ist die Frequenzänderung über das volle Intervall hinweg in Intervallen zwei bis fünf oder im Falle der Intervalle 1 und 6, in denen die Punkte H_(100) und H (L) angeordnet sind, die
S 5
Frequenzänderung innerhalb des Teils jedes der Intervalle, die zwischen den beiden Extremen H (100) und H_(L) liegen,
S S
Das Ausmaß, in dem die Änderung der scheinbaren volumetrischen Wasser fraktion in jedem einzelnen Intervall (/\H.(I)) zur scheinbaren Gesamtänderung in der volumetrischen Wasserfraktion ( &.HS) beiträgt, wird wie folgt bestimmt, wobei dieser Wert als Anteilsfaktor (P(I)) jedes Intervalls bezeichnet wird:
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Man erkennt, daß die Summe sämtlicher P(I) eins ist. Diese Anteilsfaktoren P(I) von den Oberflächencharakteristika werden nunmehr mit den volumetrischen Wasserfraktionen, bestimmt aus den Dichtemessung an korrelie;.vt.
pie Gesamtanderung der volumetrischen Wasserfraktion gemäß der Dichtemessung (Δ.Η ) wird durch die folgende Beziehung bestimmt:
AHW = Bt11(IOO) - HW(L) (8)
Dabei repräsentiert H (100) die maximale volumetrische Wasserfraktion, bestimmt aus der Dichtemessung und H (L) repräsentiert die minimale volumetrische Wasserfrak· tion, bestimmt aus der Dichtemessung. Daher kann unter Verwendung des Anteilsfaktors (P(I)) jedes Intervalls zui InbeZiehungsetzung der scheinbaren Änderung der volumetrischen Wasserfraktion (AH) zur auftretenden Änderung der volumetrischen Wasser fraktion (AH ), die Form der Oberflächen abgeleiteten Ansprechkurve 108 bewahrt werden, und zwar durch Bestimmung der korregierten Änderung der volumetrischen Wasserfraktion über jedes Intervall hinweg entsprechend der folgenden Beziehung:
AHW(I) =AHW χ P(I) (9)
Für jedes signifikante Intervall (im Beispiel der Intervalle 1 bis 6), und ferner durch die lineare Annäherung der funktionellen Beziehungen über jedes Intervall hinwec durch die sequentielle Korrelation jedes Δ.Η (I) mit jeder
Wf
f(I), entweder durch Hinzuaddierung des entsprechenden AH (I)-Werts zu H (L) oder durch Subtraktion .des entspre-
W W
chendenAH (I)-Wert von H11(IOO) über jedes Intervall
W W
hinweg. Auf diese Weise wird die Ansprechkurve 108
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des dielektrischen Ansprechfühlers, welche die Punktionsbeziehung zwischen der Werkzeugausgangsfrequenz und der volumetrischen Wasserfraktion angibt, angenähert und übertragen, und zwar in Beziehung zu den im Bohrloch herrschenden Bedingungen im Hinblick auf allgemein zuverlässige Bestimmungen der volumetrischen Zusammensetzung des Strömung smittelflußregimes, wie dies durch die Kurve 114 in Fig. 9 dargestellt ist. Darauffolgende dielektrische Ansprechfühlermessungen innerhalb der Quelle 113 können nunmehr im Hinblick auf quantitative Fehler,eingeführt durch Bohrlochbedingungen innerhalb der Quelle 113 korreliert werden. Dann, wenn eine Bezugsgröße für ein Ausführungsbeispiel eines dielektrischen Ansprechfühlers vorgesehen ist, welche eine lineare Funktionsbeziehung zwischen dem gemessenen dielektrischen Ansprechverhalten einer Mischung von zwei Strömungsmitteln zu der volumetrischen Fraktion, repräsentiert durch mindestens eine der Strömungsmittel-Phasen zeigt, und zwar mindestens über den Bereich der dielektrischen Ansprechwerte hinweg, die innerhalb der Quelle (zwischen den durch H_(100) und H_(L) im vorhergehenden Beispiel repräsentierten Punkten) auftreten, so wird eine grafische Darstellung dieser Bezugsgröße eine konstante Neigung über einen solchen Bereich hinweg aufweisen und kann als ein Einzelintervall angesehen werden, welches sodann in Bezug auf die Dichte abgeleiteten volumetrischen Fraktionen in der oben beschriebenen Weise eingestellt werden kann.
Unter Verwendung der so vorgesehenen Funktionsbeziehungen und ausgedrückt in der korregierten Ansprechkurve (114 in Fig. 9) kann eine Skala für die verbesserte Interpretation und Darstellung darauffolgender dielektrischer Ansprechfühler-Ablesungen, vorgenommen innerhalb der Quelle (113 in Fig. 7) etabliert werden. Bei der bevorzugten Durchführung der Erfindung wird diese Skala auf eine konven-
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tionelle grafische Quellenuntersuchungsberichtdarstellu ig angewandt. Die Skala kann auf verschiedene Weise angewandt werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden gleichförmige volumetrische Wasserfraktionswerte jeder Aufzeichnungsunterteilung des Bohrlochunter suchungsberichts zugeordnet, und zwar vorzugsweise in geradzahligen Vielfachen, wie beispielsweise zwanzig Aufzeichnungsunterteilungen, wobei jede ein 5% Inkremen-, der volumetrischen Wasserfraktion zwischen 0 und 100% darstellt. Darauffolgende dielektrische Ansprechfühlermessungen werden sodann mit den funktioneilen Beziehung η in Korrelation gebracht, die durch die korrigierte Ansprechkurve (114 in Fig. 9) ausgedrückt sind und sodann erfolgt das Auftragen in entsprechender Weise auf der zuvor etablierten Skala.
Sobald die korrigierte Ansprechkurve (114 in Fig. 9) umi die Skala oder das Skalensystem etabliert sind, wird da?; Instrument 1 auf eine andere Tiefenstelle innerhalb der interessierenden Zone der Quelle, repräsentiert bei 126 oder 128 in Fig. 7, bewegt. Der Strömungskollektor wird geöffnet und Strömungsgeschwindigkeits- und dielektrisch e Ansprech-Messungen werden über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg vorgenommen, und zwar ähnlich, wie dies zuvor beschrieben wurde. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der einfache Durchschnitt jeder der zeitgesteuerten Messungen in der oben beschriebenen Weise genommen und diese Durchschnittswerte werden auf dem Quellenuntersuchungsbericht aufgetragen, wobei die gemittelve dielektrische Ansprechmessung in Korrelation gebracht wird mit den Funktionsbeziehungen, ausgedrückt auf der korrigierten Ansprechkurve (114 in Fig. 9) und die Aufzeichnung erfolgt demgemäß auf der zuvor etablierten Sk^Ia bzw. mit dem zuvor festgelegten Maßstab. In ähnlicher Weise
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-Mr-
kann die durchschnittliche Gesamtströmungsgeschwindigkeits-Messung auf einer geeigneten Skala, vorgesehen in üblicher Weise, aufgetragen werden. Alternativ kann das zeitgesteuerte dielektrische Ansprechfühlersignal in Korrelation gebracht werden in seiner Gesamtheit mit den volumetrischen Wasserfraktionen und sodann kann die Auftragung dieser Gesamtheit in Beziehung zur vorgesehenen Skala vorgenommen werden und ein einfacher Durchschnitt kann von den aufgetragenen volumetrischen Wasserfraktionen, die auf diese Weise repräsentiert sind, genommen werden. In ähnlicher Weise kann das Strömungsgeschwindigkeits-Meßsignal auch auf dem Quellenbohrloch-Untersuchungsbericht in seiner Gesamtheit aufgetragen werden und ein durchschnittlicher Meßwert dieses aufgetragenen Signals kann ermittelt werden. Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß die obigen Korrelationen entweder in Realzeit vorgenommen werden, oder während einer späteren Verarbeitung, entweder an der Stelle der Quelle oder an einer Stelle entfernt von dieser. Offensichtlich kann die volumetrische Fraktion der ölphase des Strömungsmittel-Flußregimes ebenfalls an diesen Stellen entsprechend der in Gleichung (2) ausgedrückten Beziehung bestimmt werden und es kann in gleicher Weise die grafische Auftragung auf dem Quellenuntersuchungsbericht vorgenommen werden.
Da sämtliche drei beschriebenen Messungen der Charakteristika des Strömungsmittel-Flußregimes ausgeführt werden, wenn das Strömungsmittel-Flußregime gesammelt und durch die relativ kleine Kammer innerhalb des Instruments 1 beschleunigt wurde, so können die Schlupfeffekte zwischen den zwei Phasen als vernachlässigbar angesehen werden. Infolgedessen kann man davon ausgehen, daß eine direkte Funktionsbeziehung zwischen den bestimmten Strömungsmittel-Phasan-volumetrischen Fraktionen und den Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Strömungsmittel-Phasen besteht.
33U04>
- as -
Verwendet man die gesamte gemessene Strömungsgeschwindigkeit, ausgedrückt in Barrels (Faß) pro Tag (BPD ) an irgendeiner Tiefenstelle 110, 112, 126 oder 128 und die einzelnen Strömungsmittel-Phasen volumetrische Fraktion bestimmt in der oben beschriebenen Weise an der Tiefenstelle 110, 112, 126 oder 128 ((Hw) und (H0) für Wasser bzw. öl), so kann die Strömungsgeschwindigkeit für jede einzelne Phase (BPD ) bzw. (BPD ) für Wasser bzw. öl, entsprechend den folgenden Beziehungen ausgedrückt werden:
BPDW = Hw x BPDT (10)
BPD0 = H0 x BPDT, (11)
wobei sämtliche Termedaten an einer einzigen speziellen tiefen Stelle 110, 112, 126 oder 128 innerhalb der Quelle 113 repräsentieren. Die einzelnen auf diese Weise bestirntften Phasen-Strömungsgeschwindigkeiten können in gleicher Weise auf den grafischen Quellen-Untersuchungsbericht auf geeigneten Skalen aufgetragen werden, und zwar entweder in Verbindung mit oder anstelle der bestimmten volvmetrischen Fraktionen der Strömungsmittel-Phasen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die drei Strömungsmitteleigenschaften-Fühler in zwei oder mehr Untersuchungsinstrumenten untergebracht sein können, anstelle der Anördrung innerhalb eines einzigen Instruments. Somit können zwei oder mehr Bohrlochuntersuchungsvorgänge zum Erhalt der notwendigen Daten erforderlich sein. Solche Daten können jedoch in der beschriebenen Weise in Korrelation stehen. Diese Mehrfach-Bohrloch-Untersuchungsvorgänge sind jedoch nicht die bevorzugte Praxis der vorliegenden Erfindung, weil sich eine erhöhte Fehlerwahrscheinlichkeit ergibt, und zwar infolge von Änderungen der festgestellten Quellen»
33H042
•Si·
Strömungsbedingungen zwischen den Datenmessungen. Es sei bemerkt, daß dort, wo die Daten in Mehrfach-Bohrlochunter suchungsvorgängen gesammelt werden sollen, es bevorzugt sein kann, eine geeignete Form der Datenspeicherung (105 in Fig. 1) in der Oberflächenelektronik (im ganzen bei 14 in Fig. 1 gezeigt) vorzusehen, wie dies bereits früher beschrieben wurde, und zwar zur Erleichterung der Datenverarbeitung.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Dichte- und dielektrische Ansprechen des Quellen-Strömung smittels gemessen werden, nachdem das Strömungsmittel zur Quelle aus dem Bereich innerhalb des Instruments zurückgekehrt ist, wo die Strömungsmittel-Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird. Ein einziges Instrument zur Durchführung dieser Meßart ist in Fig. 10 in teilweise weggeschnittenen Ansichten dargestellt. Elemente, die denjenigen im vorhergehenden Ausführungsbeispiel äquivalent sind, wurden in ähnlicher Weise beziffert. Jeder Strömungsmittel-Eigenschaftsfühler 115, 116 und 118 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise, wie dies unter Bezugnahme auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, mit den Ausnahmen, daß der dielektrische Ansprechfühler 116 und der Dichte-Fühler 118 nunmehr innerhalb ihrer eigenen Kammern 120 und 122 angeordnet sind, die in einer frei fließenden Strömungsmittelverbindung mit der.Quelle sich befinden.
Beim Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird das Instrument 117 auf die Tiefenstelle abgesenkt, wo eine Messung erwünscht ist, und der Kollektor 34 wird in der zuvor beschriebenen Weise geöffnet. Das Quellen-Strömungsmittel tritt ein und wird beschleunigt und durch Kollektor 34 in eine im allgemeinen gleichförmige Mischung gemischt
33U0A2
und kontaktiert und rotiert Rotor 41, um ein erstes elektrisches Signal in der bereits beschriebenen Weise zu erzeugen. Die im allgemeinen gleichförmige Mischung tritt dann durch die öffnungen 130a, 130b und 130c aus dem Körper 136 aus und kehrt zur Quelle zurück. Wenn die im Ganzen gleichförmige Mischung das Instrument 117 durchläuft, so tritt ein Teil der Mischung in die dielektrische Ansprechfühlerkammer 120 durch öffnungen 134a und 134b ein. Die Mischung tritt ferner in den Ringraum 72 zwischen den Elektroden 64 und 135 des dielektrischen Ansprechfühlers
116 ein, um ein zweites elektrisches Signal zu erzeugen, wie dies zuvor beschrieben wurde. Die hohle zylindrische Elektrode 135 des dielektrischen Ansprechfühlers 116 enthält größere öffnungen 124a, 124b und 124c, die für eine verbesserte Kreuzströmung des Strömungsmittels zwischen den Elektroden 64 und 135 geeignet sind. Wenn die Mischunc weiterhin durch das Instrument 117 läuft, so beschreitet ein Teil der Mischung die Dichte-Kammer 122 durch die öffnungen 132a, 132b und 132c, worin ein drittes elektrisches Signal durch den Dichte-Fühler 118 in einer Weise erzeugt wird, die ähnlich der beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel verwendeten Art und Weise ist. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Mischung des Strömungsmittel-Flußregimes in eine im ganze:, gleichförmige Mischung ins Auge gefaßt und die Bestimmung der Dichte- und dielektrischen Ansprech-Charakteristikas einer solchen Mischung. Wenn die Dichte- und dielektrischen Ansprech-Bestimmungen vorgenommen werden, nachdem die Mischung zur Quelle zurückgekehrt ist, so kann infolge de:" erhöhten Geschwindigkeit und des NichtVorhandenseins von Mischeffekten die Mischung beim Durchgang von Instrument
117 beginnen sich in ihre Bestandteils-Phasen zu trennen. Es ist daher zweckmäßig die Dichte- und dielektrischen Ansprech-Bestimmungen in möglichst großer Nähe zum Punkt der
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Abgabe von innerhalb des Instruments 117 vorzunehmen, um so die auftretende Trennung vor den Bestimmungen zu minimieren. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel können die Fühler wiederum innerhalb einer Vielzahl von Bohrlochuntersuchungsinstrumenten angeordnet sein, anstelle einer Anordnung innerhalb eines einzigen Instruments, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.
Bei Verwendung dieses alternativen Ausführungsbeispiels werden wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel die Messungen vorgenommen, die Ansprechkurve korrigiert und die Werte von H erhalten, und zwar bezüglich dieser Anspreck-
kurve für jede Tiefenstelle, wobei jedoch zusätzliche Betrachtungen vorgesehen werden durch die Messung der Ströraungsmitteleigensckften nach de Rückkehr der Mischung zur Bohrung.
Wenn die Strömungsmitteldichte- und dielektrischen Ansprech-Messungen nach der Rückkehr des Strömungsmittels zur Quellenbohrung vorgenommen werden, so wurde die beschleunigte Geschwindigkeit des Strömungsmittels erreicht innerhalb der begrenzten Umgrenzungen des Instruments 117 verloren und der Schlupf zwischen den zwei Phasen wird ein signifikanter Parameter, der berücksichtigt werden muß. Sobald die volumetrische Wasserfraktion (Ht7) an jeder Tiefenstelle in der für das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise bestimmt wurde, kann dieser Phasenschlupf dadurch berücksichtigt werden, daß man die volumetrische Wasserfraktion (HtT) gemäß der folgenden Beziehung einstellt:
Hw (C) = Hw - AVs256.20Hw
BPD-- w
33HQ42
dabei repräsentiert HW(C) die korrigierte volumetrische Wasserfraktion, A ist die Fläche des Ringraums zwischen dem Bohrlochuntersuchungsinstrument und dem Innenumfang der Quellenbohrung in Quadratfuß, 256,20 ist ein Umwandlungsfaktor zur Umwandlung von Kubikfuß in Barrel pro Tag und V_ ist die Schlupfgeschwindigkeit zwischen den Phasen, ausgedrückt in Fuß/Minute. Da keine direkte Messung von V_ vorliegt, muß dieser Ausdruck unter Bezugnähme auf empirische Messungen ermittelt werden, die vorgenommen werden, bevor die beschriebene Korrektur versucht wird. Die Bestimmungen für den Schlupf zwischen den Phasen sollte unter Bezugnahme mindestens auf die Strömunjsraten (Strömungsgeschwindigkeiten) , Pha'sendichten und der, Abweichungswinkel des Rohrs erfolgen, welches das Strömur.gsmittel-Flußregime enthält. Aus Tests des PhasenSchlupfs unter solchen Bedingungen kann ein geeigneter Wert für V£ ausgewählt werden für die Verwendung in der beschriebener Korrektur. Die korrigierte ölaufhaltung H (C) kann durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden:
= (1-H ) + A V 256,2OH (1 . (13)
In ähnlicher Weise, wie dies für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, können die so bestimmten korrigierten Strömungsmittel-Phasen-volumetrischen Fraktionen in Beziehung gesetzt werden zu den Strömungsgeschwindigkeiten der Wasser- und öl-Phasen, und zwar durch Multiplikation der korrigierten volumetrischen Fraktionen der beiden Phasen H (C) und H (C)/ und zwar durch die gesamte Strömungsmittelflußgeschwindigkeit, bestimmt an der gleichen Stelle in der Quelle:
33H0A2
05.
BPDW = HW(C) x BPDT (14)
BPD0 = H0(C) x BPD1, (15)
Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel sieht die vorliegende Erfindung vor, daß jeder der beschriebenen Meßwerte, korrigiert oder nicht korrigiert, mit geeigneten Maßstabs-Skalen auf dem Quellenuntersuchungsbericht aufgetragen werden können.
Abwandlungen der Erfindung sind dem Fachmann gegeben. Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Bezugsgröße wird vorgesehen, welche die Beziehung zwischen unterschiedlichen Proportionen einer Strömungsmittel-Phase innerhalb einer Mischung aus einer Vielzahl von Strömungsmittel-Phasen zum dielektrischen Ansprechen dieser Mischung angibt. Messungen werden innerhalb einer Quelle vorgenommen, wobei das Quellen-Strömungsmittel aus mehreren Strömungsmittel-Phasen zusammengesetzt ist, und zwar wird die Strömungsgeschwindigkeit, die Dichte und das dielektrische Ansprechen des Quellen-Strömungsmittels bestimmt. Die dielektrische Ansprech-Messung steht in Beziehung zu der vorgesehenen Bezugs- oder Referenzgröße, um so den Scheinanteil oder die volumetrische Fraktion einer Strömungsmittel-Phase des Quellen-Strömungsmittels zu bestimmen. Die Dichte-Messung wird dazu verwendet, um die volumetrische Fraktion der gleichen Phase des Quellen-Strömungsmittels zu bestimmen. Diese äquivalenten volumetrischen Fraktionsbestimmungen werden dazu verwendet, um die vorgesehene Bezugsgröße infolge der Dichte-bestimmten volumetrischen Fraktionen einzustellen, und zwar derart,
33U04;:
daß darauffolgende dielektrische Ansprech-Messungen innerhalb des Quellen-Strömungsmittels mit dieser eingestellten Bezugsgröße in Korrelation gesetzt werden können, und auf diese Weise in entsprechende volumetrische Fraktionswerte mit verbesserter Genauigkeit übertragen werder können. Diese vo 1 urne tr i sehen Fraktionsbestimmungen könner. sodann mit der Strömungsgeschwindigkeits-Messung in Beziehung gesetzt werden, die innerhalb der Quelle vorgenommen wurde, um die Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Phasen des Quellen-Strömungsmittels zu erhalten, und zwar auf den Tiefen, an denen die beschriebenen Messungen vorgenommen wurden.
Leerseite

Claims (31)

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:
a) Messung der Dichte des Strömungsmittel-Flußregimes,
b) Messung der dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes, und
c) Aufbau einer funktionellen Beziehung zwischen der Messung der dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes und der volumetrischen Fraktion von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes, wobei die funktioneile Beziehung bezüglich der gemessenen Dichte des Strömungsmittel-Flußregimes aufgebaut oder vorgesehen wird.
2. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 1, wobei der Schritt c) die folgenden Schritte aufweist:
d) Vorsehen der funktioneilen Beziehungen zwischen den gemessenen dielektrischen Ansprecheigenschaften eines Strömungsmittels, bestehend aus einer Vielzahl von Strö.Tiungsmittel-Phasen und der volumetrischen Fraktionen des Strömungsmittels, repräsentiert durch mindestens eine der Phasen als einer Bezugsgröße,
e) Bestimmung der volumetrischen Fraktion des Strömungsmittel-Flußregimes, repräsentiert durch mindestens eine Phase des Strömungsmittel-Flußregimes infolge der Dichte-Messung des Schritts a) und
f) Einstellung der Bezugsgröße des Schritts d)
infolge der volumetrischen Fraktionsbestimmung des Schritts e) .
3. Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften eines Mehrphasen-Strömungsmittel-Flußregimes innerhalb einer Quelle, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:
a) Bestimmung der Dichte des Strömungsmittel-Flußregimes an mindestens einer Stelle innerhalb der Quelle,
b) Bestimmung der dielektrischen Ansprecheigenschäften des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle innerhalb der Quelle,
c) Bestimmung der Dichte des Strömungsmittel-Flußregimes an einer zweiten Stelle innerhalb der Quelle,
d) Bestimmung der dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flüßregimes an der zweiten Stelle innerhalb der Quelle, und
e) Aufbau funktioneller Beziehungen zwischen den dielektrischen Ansprecheigenschaften des Stromungsmittel-Flußregimes und der volumetrischen Fraktion von mindestens einer Phase innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes in Bezug zu den Dichte-Bestimmungen der Schritte a) und c) und der dielektrischen Ansprecheigenschaftsbestimmungen der Schritte b) und d).
4. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Mehrphasen-Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
f) Mischen des Strömungsmittel-Flüßregimes in eine im ganzen gleichförmige Mischung an der ersten Stelli innerhalb der Quelle und
g) Mischung des Strömungsmittel-Flußregimes in eine im ganzen gleichförmige Mischung an der zweiten Stell ? innerhalb der Quelle.
5. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 4, wobei die Dichte-Bestimmung des Schrittes a) und die Bestimmung der dielektrischen Ansprecheigenschaften nach Schritt b) von der im ganzen gleichförmigen Mischung des Strömungsmittel-Flußregimes des Schritts f) bestimmt werden, und wobei die Dichte-Bestimmung des Schritts c) und die dielektrische Ansprecheigenschafts-Bestimmung des Schritts d) bei der im ganzen gleichförmigen Mischung des Strömungsmittel-Flußregimes des Schritts g) bestimmt werden.
6. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
h) Bestimmung der volumetrischen Fraktion mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle innerhalb der Quelle infolge der Dichte-Bestimmung des Schritts a) und
i) Bestimmung der volumetrischen Fraktion von mindestens der erwähnten einen Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der zweiten Stelle innerhalb der Quelle infolge der Dichte-BeStimmung des Schritts c).
7. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 6, wobei der Schritt e) folgendes aufweist:
j) Vorsehen als einer Bezugsgröße, die funktionellen Beziehungen zwischen den dielektrischen Ansprecheigenschaften eines Strömungsmittels mit mindestens zwei Strömungsmittel-Phasenkomponenten und der volumetrischen Fraktion des Strömungsmittels, repräsentiert durch mindestens eine der Strömungsmittel-Phasenkomponenten, und
k) Einstellung der Bezugsgröße derart, daß die Interpretation der dielektrischen Ansprecheigenschafts~ Bestimmung des Schrittes b) infolge der Bezugsgröße des Schrittes j) eine volumetrische Fraktion der erwähnten e;.nen " Phase des Strömungsmittel-Flußregimes anzeigt, und zwar ;"*" im allgemeinen äquivalent zu der volumetrischen Fraktion ; ; der erwähnten einen Phase bestimmt in Schritt h), und zwe r ** derart, daß die Interpretation der dielektrischen Ansprec h- .**." eigenschafts-BeStimmung des Schrittes d) infolge der Bez\ gs-Γ* größe des Schrittes j) eine volumetrische Fraktion der erwähnten einen Phase des Strömungsmittel-Flußregimes im allgemeinen äquivalent zu der volumetrischen Fraktion de: erwähnten einen Phase bestimmt in Schritt i) anzeigt.
8. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eine mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
1) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle innerha b der Quelle,
m) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittel-Flußregimes an der zweiten Stelle innerhalb der Quelle,
n) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes a der ersten Stelle innerhalb der Quelle infolge der Strömungsgeschwindigkeite-Bestimmung des Schrittes 1) und de * volumetrischen FraktionsbeStimmung des Schrittes _h) und
o) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes a ; der zweiten Stelle innerhalb der Quelle infolge der Strömungsgeschwindigkeits-Bestimmung des Schrittes m) und de: volumetrischen Fraktionsbestimmung des Schrittes i).
33H042 -S.
9. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrerePhasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes des Anspruchs 6, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
p) Bestimmung des dielektrischen Ansprechens des Strömungsmittel-Flußregimes an einer dritten Stelle innerhalb der Quelle,
q) Bestimmung der volumetrischen Fraktion an mindestens einer der Phasen des Strömungsmittel-Flußregimes an der dritten Stelle innerhalb der Quelle gemäß der dielektrischen Ansprech-BeStimmung des Schrittes p) und der funktioneilen Beziehungen, vorgesehen in Schritt e).
10. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes des Anspruchs 9, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
r) Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittel-Flußregimes an der dritten Stelle innerhalb der Quelle,
s) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der dritten Stelle innerhalb der Quelle infolge der Ströniungsgeschwindigkeits-Bestimmung des Schrittes r) und der volumetrischen Fraktions-Bestimmung des Schrittes g).
11. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes innerhalb einer Quelle, wobei das Strömungsmittel-Flußregimes mindestens zwei Phasen aufweist, und wobei ferner folgendes vorgesehen ist:
a) Vorsehen einer Bezugsgröße von folgendem: der funktioneilen Beziehungen zwischen den gemessenen dielektrischen Ansprech-Eigenschaften einer Probenmischung
der Mehrfäch-Strömungsmittel-Phasen und der volumetrische^ Fraktion von mindestens einer der Mehrfach-Strömungsmitte" Phasen in der Probenmischung, wobei die Mehrfach-Strömung:.-mittel-Phasen innerhalb der Probenmischung im wesentliche!, die gleichen sind wie diejenigen Strömungsmittel-Phasen innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes,
b) Mischen von mindestens einem Teil des Strömungsmittel-Flußregimes in eine erste Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung an einer ersten Stelle innt rhalb der Quelle,
c) Bestimmung der Dichte der ersten Mischung der im ganzen gleichförmigen Zusammensetzung,
d) Bestimmung des dielektrischen Ansprechens der ersten Mischung der im ganzen gleichförmigen Zusammensetzung,
e) Mischen von mindestens einem Teil des Strömun<-smittel-Flußregimes in eine zweite Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung an einer zweiten stelle innerhalb der Quelle,
f) Bestimmung der Dichte der zweiten Mischung de im ganzen gleichförmigen Zusammensetzung,
g) Bestimmung des dielektrischen Ansprechend der zweiten Mischung der im ganzen gleichförmigen Zusammensetzung,
h) Bestimmung der volumetrisehen Fraktion von mindestens einer ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle innerhalb der Quelle infolge der erwähnten Dichte-Bestimmung des Schrittes c),
i) Bestimmung der volumetrischen Fraktion der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle innerhalb der Quelle gemäß der dielektrischen Ansprech-Bestimmung des Schrittes d) und der Bezugsgröße, vorgesehen in Schritt a),
j) Bestimmung der volumetrischen Fraktion der
ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der zweiten Stelle in der Quelle infolge der Dichte-BeStimmung des Schrittes f),
k) Bestimmung der volumetrischen Fraktion der ersten Fraktion des Strömungsmittel-Flußregimes an der zweiten Stelle innerhalb der Quelle innerhalb der dielektrischen Ansprech-Bestimmung des Schrittes g) und der Bezugsgröße, vorgesehen in Schritt a) und
1) Einstellung der Bezugsgröße, vorgesehen in Schritt a) entsprechend den Bestimmungen der Schritte h) und j).
12. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes des Anspruchs 11, wobei der Schritt 1) folgendes aufweist:
m) Bestimmung der Änderung der volumetrischen Fraktionen der ersten Phase zwischen den ersten und zweiten Stellen, reflektiert durch die volumetrischen Fraktions-Bestimmungen der Schritte h) und j),
n) Bestimmung der angegebenen Änderung der volumetrischen Fraktion der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes zwischen den ersten und zweiten Stellen, reflektiert durch die volumetrischen Fraktions.-rBeStimmungen der Schritte i) und k),
o) Unterteilung der Bezugsgröße, vorgesehen in Schritt a) in einer Vielzahl von Intervallen mindestens über den Teil der Bezugsgröße hinweg, die funktionsmäßig den volumetrischen Fraktions-Bestimmungen der Schritte i) und k) entspricht,
p) Vorsehen der Änderung in der volumetrischen Fraktion der Bezugsgröße, vorgesehen in Schritt a) über jedes der Intervalle des Schritts o) hinweg,
q) Vorsehen der proportionalen Größe der angegebenen Änderung der volumetrischen Fraktion in der ersten
•f.
Phase des Schrittes η), repräsentiert durch die Änderung in den volumetrischen Fraktionen über jedes Intervall des Schritts p) hinweg und
r) Einstellung der funktioneilen Beziehungen der Bezugsgröße des Schrittes a) infolge der proportionalen Änderungsgrößen der volumetrischen Fraktion des Schrittes q) und der bestimmten Änderung der volumetrischen Fraktion des Schrittes m).
13. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 12, wobei der Schritt r) ferner die lineare Annäherung der funktioneilen Beziehungen über die Spanne jedes der Intervalle des Schrittes o) hinweg umfaßt.
14. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 11, wobei die volumetrische Fraktions-Bestimmung des Schrittes h) die folgenden Schritte umfaßt:
s) Messung der Dichte jeder der Strömungsmittel-Phasen innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes, und
t) Bestimmung der volumetrischen Fraktion in Bezuj auf die bestimmte Dichte der Mischung des Schrittes c) und der gemessenen Dichten jeder der Phasen des Schrittes s) .
15. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 11, wobei die volumetrische Fraktions-Bestimmung des Schrittes j) folger. Ie Schritte aufweist:
u) Messung der Dichte jeder der Strömungsmittel-Phasen innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes und
v) Bestimmung der volumetrischen Fraktion in Bezuj auf die bestimmte Dichte der Mischung des Schrittes f)
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•3-
und der gemessenen Dichten jeder der Strömungsmittel-Phasen des Schrittes u).
16. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes des Anspruchs 11, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens einer Ansprechkurve, die für die funktioneilen Beziehungen zwischen dem bestimmten dielektrischen Ansprechen einer Mischung aus dem Strömungsmittel-Fluß regime innerhalb der *. Quelle und die volumetrische Fraktion von mindestens einer : der Strömungsmittel-Phasen innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes zeigt.
17. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
w) Messung der Strömungsgeschwindigkeit und der ersten Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung des Schrittes b) und
x) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle innerhalb der Quelle in Bezug auf die volumetrische Fraktionsbestimmung des Schrittes h) und der Strömungsgeschwindigkeits-Messung des Schrittes w).
18. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
y) Messung der Strömungsgeschwindigkeit der zweiten Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung des Schrittes e) und
- z) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes
der zweiten Stelle innerhalb der Quelle in Β«ζ«9 auf die volumetrische Fraktions-Bestimmung des Schri der Strömungsraten-Bestimmung des Schrittes
19. Verfahren zur Bestiimnung der Eigenß^ eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Ansprö"0*1 ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte
aa) Mischung von mindestens einem f&t-l Strömungsmittel-Flußregimes in eine dritte Kj-^chung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung an ^3-ner drxtte ι Stelle innerhalb der Quelle,
bb) Bestimmung des dielektrischen A^«Prechens der dritten Mischung aus einer im ganzen giej-iCiiförmigern Zusammensetzung und
cc) Bestimmung der volumetrisehen Fj&efction der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes && der dritten Stelle innerhalb der Quelle infolge &&r dielektrischen Ansprech-BeStimmung der dritten Miö^ung des Schrittes bb) und der eingestellten Bezugsgf^^ ^es Schrittes 1) .
20. Verfahren zur Bestimmung der Eigens<r#aaften eines; Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 19/ ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
dd) Messung der StrÖmungsgeschwindi'^'63-''- ^er dritten Mischung von im ganzen gleichförmige/ -Zusammensetzung des Schrittes aa) und
ee) Bestimmung der Strömungsgeschwi?^-^^^ von mindestens der ersten Phase des Strömungsinit?-^1~"Flußre~ gimes an der dritten Stelle innerhalb der Qtn^l€' in Bezuc auf die volumetrische Fraktionsbestimmung de.* Schrittes cc) und der Strömungsraten-Bestimmung des dd) .
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21. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 19, ferner gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
ff) Einstellung der volumetrisehen Fraktions-Bestimmung des Schrittes cc) zur Kompensation des Schlupfs zwischen den Phasen des Strömungsmittel-Flußregimes.
22. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 21, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
gg) Messung der Strömungsgeschwindigkeit der dritten Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung des Schrittes aa) und
hh) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der dritten Stelle innerhalb der Quelle in Bezug auf die eingestellte volumetrische Fraktions-Bestimmung des Schrittes ff) und der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit des Schrittes gg).
23. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
ii) Einstellung der volumetrischen Fraktions-Bestimmung des Schrittes h) zur Kompensation des Schlupfs zwischen den Phasen und dem Strömungsmittel-Flußregimes.
24. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 23, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
jj) Messung der Strömungsgeschwindigkeit der ersten Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung des Schrittes b) und
kk) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens der ersten Phase und des ersten StrömungsmitteL-Flußregimes an der ersten Stelle innerhalb der Quelle in Bezug auf die eingestellte volumetrische Fraktions*-BeStimmung des Schrittes ii) und der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit des Schrittes jj).
25. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
11) Einstellung der volumetrischen Fraktions-Bestimmungen des Schrittes j) zur Kompensation des Schlup: s zwischen den Phasen des Strömungsmittel-Flußregimes.
26. Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 25, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:
mm) Messung der Strömungsgeschwindigkeit der zweiten Mischung von im ganzen gleichförmiger Zusammensetzung des Schrittes e) und
nn) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens der ersten Phase des Strömungsmittel-Flußregime s an der zweiten Stelle innerhalb der Quelle in Beziug zu der eingestellten volumetrischen Fraktions-Bestimmung des Schritts 11) und der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit des Schritts mm).
27. Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes, wobei folgendes vorgesehen ist:
Mittel zur Messung der Dichte des Strömungsmittel-Flußregimes,
Mittel zum Abfühlen der dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes und
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Mittel zum Aufbau einer Funktionsbeziehung zwischen den dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes und der volumetrischen Fraktion von mindestens einer der Phasen des Strömungsmittel-Flußregimes, wobei die funktioneile Beziehung vorgesehen ist in Bezug auf die Dichte-Messung des Strömungsmittel-Flußregimes.
28. Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 27, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:
Mittel zur Bestimmung der volumetrischen Fraktion, repräsentiert durch mindestens eine der Phasen des Strömungsmittel-Flußregimes, wobei die Bestimmung erreicht wird infolge der dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes und der vorgesehenen funktionellen Beziehungen der dielektrischen Ansprecheigenschaften des Strömungsmittel-Flußregimes gegenüber der volumetrischen Fraktion von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes.
29. Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften eines mehrere Phasen aufweisenden Strömungsmittel-Flußregimes nach Anspruch 28, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:
Mittel zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittel-Flußregimes und
Mittel zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes infolge der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittel-Flußregimes und der volumetrischen Fraktion der einen Phase innerhalb des Strömungsmittel-Flußregimes.
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Φ-
30. Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes innerhalb einer Quelle wobei das Strömungsmittel-Flußregimes mindestens zwei Phasen aufweist und wobei ferner folgendes vorgesehen is- :
ein langgestrecktes Körperglied, welches Mischmittel, erste Fühlmittel und zweite Fühlmittel enthält, wobei die Mischmittel zum Mischen von mindestens einem Teil des Strömungsmittel-Flußregimes in eine im ganzen homogene Mischung dienen und wobei ferner erste Fühlmitte vorgesehen sind, um die Dichte der im ganzen homogenen Mischung zu bestimmen und wobei die zweiten Fühlmittel zur Bestimmung des dielektrischen Ansprechens der im gan;en homogenen Mischung dienen und wobei schließlich Mittel ve rgesehen sind, um eine Bezugsgröße vorzusehen, welche die funktionelle Beziehung des dielektrischen Ansprechem einer Mischung reflektiert, welche zwei Strömungsmittel-Phasen aufweist, und zwar gegenüber der volumetrischen Fraktion von mindestens einer der Strömungsmittel-Phasen innerhalb der Mischung,
Mittel zur Bestimmung der volumetrischen Fraktion von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an der ersten Stelle und an einer zweiten Stelle innerhalo des Bohrlochs infolge der Bezugsgröße und infolge der dielektrischen Ansprech-Bestimmung der zweiten Abfühlmittel,
Mittel zur Bestimmung der volumetrischen Fraktion, repräsentiert durch mindestens eine Phase des Strömungsmittel-Flußregimes an den ersten und zweiten Stellen innerhalb des Bohrlochs in Bezug auf die Dichte-Bestimmungen der ersten Fühlmittel und
Mittel zur übertragung der Bezugsgröße infolge der volumetrischen Fraktions-Bestimmungen der erwähnten einen Phase des Strömungsmittel-Flußregimes, und zwar bestimmt in Bezug auf die ersten Fühler-Bestimmungen, wobei
33H042
die übertragung derart erreicht wird, daß die volumetrische Fraktionen, repräsentiert durch die erwähnte eine Phase an den ersten und zweiten Stellen innerhalb des Bohrlochs, bestimmt unter Bezugnahme auf die dielektrischen Ansprech-BeStimmungen der zweiten Fühlmittel im Hinblick auf die übertragene Bezugsgröße, volumetrische Fraktionsanzeigen der erwähnten einen Phase ergeben, die im allgemeinen gleichsetzbar sind mit den Dichte bestimmten volumetrischen Fraktionen der erwähnten einen Phase des Strömungs-Regimes an den ersten und zweiten Stellen innerhalb des Bohrlochs.
31. Vorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines Strömungsmittel-Flußregimes innerhalb einer Quelle nach Anspruch 30, wobei ferner folgendes vorgesehen ist:
dritte Fühlermittel zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittel-Flußregimes und
Mittel zur Inbeziehungsetzung von mindestens einer der volumetrischen Fraktions-Bestimmungen von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Regimes mit der Strömungsgeschwindigkeits-Bestimmung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von mindestens einer Phase des Strömungsmittel-Flußregimes .
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