JP6915215B2 - 電気機械共振器を用いて流体特性を測定する装置および方法 - Google Patents
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Description
本発明は、2015年8月7日に出願された米国特許出願第62/202,512号明細書の優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
(1)振動数と減衰を流体粘度と密度に関連付ける理論方程式
(2)既知の粘度および密度を有する基準流体中の電気機械共振器の共振周波数と減衰のキャリブレーション測定に基づいた実験的な曲線あてはめ
1)油井流体のPVT特性をマッピングし、
露点、泡立ち点、および/または裸孔に沿って起こる流体特性のその他重要な状態変化および変化を特定すること、
2)密度と粘度の変化を迅速に測定することにより分散した液体-液体(エマルション)系、固体−液体(懸濁液)系、気体−液体(フォーム)系のPVT特性をマッピングすること、
3)貯留層流体の貯留条件での実際の粘度と密度をより精密に測定すること、および
4)多相流中のセンサーに存在する、個々の相の密度と粘度ならびにその時々の相の時系列を測定し、これから各相の流動様式、各相の流体構造の形状およびサイズ、ならびに各相の体積流量を、より正確に予測することができること、
を発見した。
(a)電気機械共振器が所望の位置にて油井流体の中に少なくとも部分的に浸るように、前記電気機械共振器を地下坑井に設置するステップと、
(b)周波数決定素子としての前記共振器が組み込まれた発振回路を駆動させることにより、前記電気機械共振器を共振周波数にて発振させるステップと、
(c)前記発振回路により生成された振動の周波数を測定するステップと、
(d)前記発振回路により生成された振動の減衰を測定するステップと
(e)周波数と減衰を、
振動数と減衰を流体の粘度と密度に関連付ける理論方程式、
既知の粘度および密度を有する流体での周波数と減衰のキャリブレーション測定に関する曲線あてはめに基づいた実験的な関係、
のうち少なくとも1つを用いることにより、
油井流体の粘度と密度に関連付けるステップと、を含む、所望の位置で流体特性を現場測定する方法が提供される。
(a)発振回路内の電気機械共振器に未同定流体を晒すステップであって、
前記発振回路に、
i.入力部と出力部を備えた増幅器と、
ii.前記増幅器或いはロジックゲートの出力部と入力部の間に設けられたフィードバックループと、
iii.前記フィードバックループ内に設けられた電気機械共振器であって、前記共振器の共振周波数が前記発振回路の振動を定める電気機械共振器と、
が備えられているステップと、
(b)前記共振器が未同定流体内で共振周波数に到達するように前記発振回路を起動させるステップと、
(c)前記発振回路が起動していないとき未同定流体内にある前記共振器の減衰を測定するステップと、
(d)減衰を参照することにより未同定流体の少なくとも1つの性質を算出するステップと、が備えられている。
Claims (16)
- (a)発振回路の一部分である電気機械共振器に未同定油井流体を晒すステップであって、前記電気機械共振器は駆動機能と検出機能を有し、また前記発振回路に、
i.入力部と出力部を備えた増幅器と、
ii.増幅器の出力部と入力部の間に設けられたフィードバックループと、
iii.前記フィードバックループ内に設けられた電気機械共振器であって、前記共振器の共振周波数が前記発振回路の振動周波数を定めている電気機械共振器と、
が備えられ、前記発振回路に閉鎖ループ回路が設けられているステップと、
(b)前記電気機械共振器が未同定流体内で共振周波数に到達するように前記発振回路を起動させるステップと、
(c)前記電気機械共振器の振動周期を測定するステップと、
(d)未同定流体内の前記電気機械共振器のエネルギー損失パラメターを決定するステップと、
(e)前記エネルギー損失パラメターと前記発振回路の振動周期を参照することにより未同定流体の少なくとも1つの特性を算出するステップであって、前記電気機械共振器の寄生容量が、基準コンデンサと信号差分回路を用いて相殺され、自動利得調節回路または負性抵抗制御システムを介して、一定の振動振幅が維持される、ステップと、
が備えられている油井流体の特性を測定する方法。 - 前記電気機械共振器の形状が、カンチレバー、音叉、振動ワイヤ、および振動板のうち何れか1つであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記電気機械共振器が平面内モード、平面外モード、ねじれモード、シザリングモード、旋回モードおよび高次モードから選択される少なくとも1つの振動モードへと作動されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 駆動機能と感知機能が切り離されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 電気的分野、磁気的分野、機械的分野および光学的分野から選択される異なる物理的効果に依存することで、駆動機能と感知機能が切り離されていることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 駆動位置と感知位置を物理的に分離することにより、駆動機能と感知機能が切り離されていることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 未同定流体が油井に位置し、前記発振回路を油井に配置させるステップがさらに備えられていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 多相流における各相の流量を測定するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 流体が地表に上げられる前に坑井内部の深度で前記電気機械共振器を流体に晒すことにより、流体の粘度が測定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記電気機械共振器がチャンバー内に設けられ、前記未同定油井流体の一部がチャンバー中に選択的に引き込まれ、物理的あるいは化学的に、分離および/または調整されて前記測定するステップが行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記未同定油井流体に、液体システム、分散された液体/液体システム、液体/固体システム、または気体/液体システムのうち少なくとも1つが含有可能であって、粘度変化と密度変化、ならびにこれらの、圧力、温度、体積または分散相の濃度に対する依存性から、前記未同定油井流体の相図に係る特性が推測されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記未同定油井流体または化学薬品への親和性を変化させるために、前記電気機械共振器が選択的に被覆されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記発振回路が、坑井内の複数箇所にて測定を行うことのできるワイヤ線ツールによりサポートされていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記発振回路が、坑井内の複数箇所にて測定を行うことのできる無接続式センサープラットフォームによりサポートされていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 流体が多相流である場合に、流体の組成を測定するステップがさらに備えられていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- (a)入力部と出力部を備えた増幅器と、増幅器もしくはロジックゲートの出力部と入力部の間に設けられたフィードバックループと、前記フィードバックループ内に設けられた電気機械共振器であって、前記共振器の共振周波数が前記発振回路の振動周波数を定めている電気機械共振器と、を有する発振回路であって、前記発振回路に閉鎖ループ回路が設けられている発振回路と、
(b)前記発振回路に前記共振器の駆動を停止させ、以って未同定流体内での振動の減衰率を観測可能にさせるための手段と、
(c)振動の減衰率を測定する手段と、
(d)測定された減衰率を含む減衰を参照して、未同定流体の少なくとも1つの特性を算出する手段であって、前記電気機械共振器の寄生容量が、基準コンデンサと信号差分回路を用いて相殺され、自動利得調節回路または負性抵抗制御システムを介して、発振回路の振幅が一定に維持される手段と、
を備えた未同定油井流体の特性を測定するための装置。
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