專(zhuān)利名稱(chēng)：用于井下流體的離子選擇性辨別的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及井下流體分析領(lǐng)域，特別是涉及確定井下流體的性質(zhì)。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)測(cè)井是一種運(yùn)用在生產(chǎn)井或注入井中的測(cè)井(well log)。 使用小直徑工具以便使其能夠向下通過(guò)管道。過(guò)去，井生產(chǎn)業(yè)務(wù)和裝 置包括連續(xù)流量計(jì)、封隔器流量計(jì)、壓差密度計(jì)、壓力計(jì)、密度計(jì)、 水量計(jì)量?jī)x、溫度計(jì)、放射性示蹤測(cè)井、溫度測(cè)井、測(cè)徑器、套管接 箍定位器、流體采樣器、入水測(cè)量，等等。
測(cè)井可以是繩索(wireline)鉆孔測(cè)井。測(cè)量操作的結(jié)果，也稱(chēng) 作測(cè)量，由一個(gè)或多個(gè)曲線構(gòu)成。提供一個(gè)或多個(gè)物理測(cè)量的永久記 錄，其是井眼深度的函數(shù)。測(cè)井用于識(shí)別并關(guān)聯(lián)(correlate)地下的 巖石，并用于測(cè)定潛在的儲(chǔ)層巖石的礦物學(xué)和物理學(xué)性質(zhì)以及它們所 包含的流體性質(zhì)。測(cè)井在測(cè)量期間被記錄，其中將探測(cè)器通過(guò)測(cè)量電
纜向下送入井眼。
通過(guò)井下工具進(jìn)行的測(cè)量將具有與某些部分的井眼環(huán)境或井眼
本身有關(guān)的物理性質(zhì)(即，電學(xué)、聲學(xué)、原子能、熱學(xué)、空間學(xué)等性 質(zhì))。其他類(lèi)型的測(cè)井由在表面收集的數(shù)據(jù)構(gòu)成；例如巖芯測(cè)井(core log)、鉆井時(shí)間測(cè)井、泥樣本測(cè)井、碳?xì)浠衔餃y(cè)井，等等。其他測(cè) 井將示出由其他測(cè)量計(jì)算出的量；例如有可動(dòng)油圖、計(jì)算測(cè)井，等等。

發(fā)明內(nèi)容
在特定實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于測(cè)定井下流體的源的方法。例 如，生產(chǎn)井通常生產(chǎn)石油和水。隨著時(shí)間的過(guò)去，水的產(chǎn)量通常增加。增加的水主要僅來(lái)自于井套管中的 一些穿孔。本發(fā)明提供一種識(shí)別問(wèn) 題穿孔的方法，以便進(jìn)行校正措施。該方法包括在第一深度處配置特
定離子傳感器(ion specific sensor )，將第一流體暴露于井下的離子 選擇性(也可以稱(chēng)作特定于離子)傳感器，在第一流體中的多個(gè)位置 處測(cè)量離子濃度，并根據(jù)該流體的離子分布確定第一流體的源。
在另一特定實(shí)施例中，特定離子傳感器還是一種特定離子的場(chǎng)效 應(yīng)裝置。在另一特定實(shí)施例中，該方法還包括由離子濃度識(shí)別出不期 望的流體的增加并找出不期望的流體的源。
在另一特定實(shí)施例中，特定離子傳感器從由鉀、氮和氫構(gòu)成的組 中選擇離子。在另一特定實(shí)施例中，其中識(shí)別第一流體的源還包括從 井下的第一流體源測(cè)量第一流體的離子濃度，并從由第一流體源測(cè)量 的離子濃度定位不期望的流體的源。
在另一特定實(shí)施例中，該方法還包括定位井下第二流體的源，由 來(lái)自井下第二流體源的第二流體流量測(cè)量第二流體的離子濃度，并從
由第一流體源和第二流體源測(cè)量的離子濃度估計(jì)不期望的流體的源。
在另一特定實(shí)施例中，其中第一流體來(lái)自巖層的第一層且第二流 體來(lái)自巖層的第二層。該方法還包括比較第一流體的離子濃度和第二 流體的離子濃度并通過(guò)比較估計(jì)巖層的區(qū)域劃分。在另一特定實(shí)施例 中，離子選擇性傳感器還包括多個(gè)傳感器，其每一個(gè)陳列在不同深度 處，該方法還包括通過(guò)由不同深度處的多個(gè)傳感器進(jìn)行的多個(gè)離子濃 度測(cè)量來(lái)估計(jì)具有特定離子濃度的流體的源。
在另 一特定實(shí)施例中，該方法還包括在第 一 時(shí)間檢測(cè)陣列中第一 深度處的第一傳感器的流體中的特定離子濃度，在第二時(shí)間檢測(cè)陣列 中第二深度處的第二傳感器的流體中的特定離子濃度，并通過(guò)第一深 度和笫二深度之間的差除以第一時(shí)間和第二時(shí)間之間的差來(lái)估計(jì)流
體的速度。在另一特定實(shí)施例中，該方法還包括將示蹤劑從多個(gè)傳感 器中的一個(gè)釋放到具有特定離子濃度的流體中。在另一特定實(shí)施例 中，該方法還包括測(cè)量離子濃度，該測(cè)量離子濃度還包括在一個(gè)深度 處測(cè)量流體的多個(gè)離子濃度并通過(guò)流體的多個(gè)離子濃度識(shí)別該流體的源。
在另一特定實(shí)施例中，公開(kāi)了一種估計(jì)流體源的裝置，該裝置包 括配置在井眼中的工具、工具中的離子選擇性傳感器、與離子選擇傳 感器通信的處理器和用于存儲(chǔ)離子選擇性傳感器的輸出的存儲(chǔ)器。在 另 一特定實(shí)施例中，該裝置還包括穿孔定位器。在另 一特定實(shí)施例中， 該裝置還包括示蹤劑釋放單元。
在另一特定實(shí)施例中，該方法還包括形成工具陣列的多個(gè)工具， 陣列中的每個(gè)工具具有離子選擇性傳感器。在另一特定實(shí)施例中，離 子選擇性傳感器還包括多個(gè)離子選擇性傳感器，其中多個(gè)離子選擇性 傳感器的每一個(gè)選擇不同的離子。
在另一特定實(shí)施例中，從由繩索、彎曲油管(coiled tubing )和 鉆柱構(gòu)成的組中的一個(gè)配置工具。在另一特定實(shí)施例中，工具是采樣 工具。在另一特定實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于確定井下巖層流體源的 方法。該方法包括記錄(logging )從不同巖層流出的流體的離子濃度；
將流體暴露于井下的離子選擇性傳感器；測(cè)量流體的離子濃度；并通 過(guò)離子濃度的記錄識(shí)別巖層中流體的源層。在另一特定實(shí)施例中，該 方法還包括封住與源層相連的穿孔。
這里相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明一些特征的示例，目的在于可以更 好地理解下面的詳細(xì)描述并正確評(píng)價(jià)其相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)。當(dāng) 然，本發(fā)明的其他特征將在下文中描述。


為了詳細(xì)理解本發(fā)明所公開(kāi)的，將結(jié)合附圖進(jìn)行以下示例性實(shí)施 例的詳細(xì)描述，其中相同元件用相同數(shù)字給出，其中
圖l是包括離子選擇性傳感器的工具的示例性實(shí)施例的示意圖， 該工具從繩索配置在生產(chǎn)井井下的不同深度處；
圖2是用從繩索配置在生產(chǎn)井井下的離子選擇性傳感器陣列的 示例性實(shí)施例的示意圖；以及
圖3是實(shí)現(xiàn)示例性實(shí)施例的功能的流程圖。
具體實(shí)施例方式
術(shù)語(yǔ)"pH"是用于表示水溶液酸堿度的符號(hào)。pH標(biāo)度測(cè)量溶液的 酸堿程度。pH直接與溶液中存在的氫(H+)和氫氧基(OH-)的比 值相關(guān)。存在的氫離子越多，溶液的酸性越大。如果氫氧基離子超過(guò) 氫離子，則溶液為堿性，如果兩種離子以相等的數(shù)量存在，則溶液為 中性。
pH標(biāo)度范圍為0到14,而純水的pH等于7.0。小于7.0的值表 示氫離子增加(酸性)；大于7.0的數(shù)字表示堿性增大。由于標(biāo)度是 對(duì)數(shù)，因此6.0的pH表示氫離子是pH為7.0時(shí)的10倍，而5.0的 pH表示氫離子是pH 6.0的10倍且氫離子是pH為7.0時(shí)的IOO倍。
因此，pH是表示有效氫離子濃度或氫離子活性(克當(dāng)量每公升) 的負(fù)對(duì)數(shù)。pH值是測(cè)量物質(zhì)酸堿狀況的單位。中性溶液(例如純水) 具有7的pH;酸性溶液小于7;堿性或堿溶液在7以上。pH標(biāo)度是 對(duì)數(shù)標(biāo)度；具有4的pH的物質(zhì)的酸性是具有5的pH的物質(zhì)的酸性 十倍。類(lèi)似地，具有9的pH的物質(zhì)的堿性是具有8的pH的物質(zhì)的 堿性十倍。
離子選擇性裝置可以辨別具有特定離子的不同離子濃度的流體 (包括氣體或液體)。離子選擇性場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IsFET)是可以用 于測(cè)量特定離子濃度的裝置，例如，離子包括但不限于Na、 K或其 他離子。在示例性實(shí)施例中，例如，離子選擇性裝置包括但不限于與 處理器、存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)庫(kù)一起使用的IsFET，以辨別生產(chǎn)井中流體的 離子濃度。流體與包括從生產(chǎn)井中的穿孔流出的流體的混合流體中混 合。離子感應(yīng)傳感器能夠從在生產(chǎn)井中流動(dòng)的其他流體中區(qū)分一種離 子選擇性流體。在示例性實(shí)施例中，離子選擇性傳感器——IsFET能 夠測(cè)量生產(chǎn)井中流體內(nèi)的離子濃度。處理器、存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)庫(kù)與IsFET 相關(guān)聯(lián)并包封在工具中。離子選擇性傳感器、處理器和存儲(chǔ)器的組合 辨別在井眼或生產(chǎn)井中流動(dòng)的流體中的特定離子的濃度差別?？梢允?用IsFET陣列通過(guò)比較或其響應(yīng)的互相關(guān)性來(lái)確定流體速度。在示例性實(shí)施例中，為了監(jiān)控井下而選擇特定的離子，例如，K 或Na。離子選擇性傳感器，例如，IsFET裝置下放到生產(chǎn)井的不同 深度并在每個(gè)深度進(jìn)行離子濃度的測(cè)量。在可選實(shí)施例中，離子選擇 性傳感器陣列，例如，IsFET陣列布置到生產(chǎn)井中，陣列中的每個(gè) IsFET配置在不同的深度處?？梢耘c井眼中的穿孔相對(duì)應(yīng)地選擇單個(gè) 裝置的深度或陣列中裝置的布置深度。穿孔可以對(duì)應(yīng)地巖層中的不同 層。陣列中的每個(gè)IsFET裝置在不同深度處連接到繩索?，F(xiàn)有技術(shù)中 公知的穿孔定位器也連接到繩索或者集成在幫助尋找井眼套管中的 穿孔的工具中。穿孔的位置能夠定位離子選擇性傳感器，鄰近穿孔的 IsFET用于測(cè)量確定接近了從哪一個(gè)穿孔出現(xiàn)了具有特定離子濃度的 特定流體。
在與穿孔相關(guān)的各個(gè)深度處進(jìn)行離子濃度的測(cè)量。通過(guò)單個(gè)離子 選擇性傳感器或者通過(guò)諸如IsFET裝置陣列的離子選擇性傳感器陣 列進(jìn)行測(cè)量。示例性實(shí)施例利用這些離子濃度的測(cè)量來(lái)辨別流體，例 如根據(jù)離子濃度的不同辨別兩種或多種水(通常為鹽水)。離子的濃 度差有助于評(píng)估哪個(gè)穿孔產(chǎn)生最多的這種水以便可以關(guān)閉產(chǎn)生不期 望流體的穿孔。關(guān)閉這些穿孔可以節(jié)約產(chǎn)生鹽水并進(jìn)而需要處理不需 要的鹽水的大量成本。
特定離子的特性場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以用作離子選擇性裝置來(lái)確定 流體的pH或其他離子濃度，流體例如是生產(chǎn)井中的水。可以將pH 定義為--lOloglO (氫離子濃度)，類(lèi)似地，pNa--lOloglO (鈉離子濃 度)且pK--lOloglO (鉀離子濃度)。IsFET裝置可以用于測(cè)量離子 濃度以便辨別一個(gè)巖層的鹽水和另一個(gè)巖層的鹽水，從而辨別來(lái)自巖 層中不同區(qū)域(層)的巖層水。
在特定實(shí)施例中，可以通過(guò)Twente大學(xué)MESA+研究學(xué)院的離 子選擇性場(chǎng)效應(yīng)傳感器和市場(chǎng)上可買(mǎi)到的小型化厚膜銀/銀鉻參考電 極來(lái)測(cè)量pH。線性溫度校正可以用于ISFET/參考電極系統(tǒng)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖l，示出了配置在生產(chǎn)井中的示例性實(shí)施例。在其他 實(shí)施例中，IsFET裝置或離子感應(yīng)性傳感器可以在開(kāi)口井(open well)或在鉆井時(shí)的監(jiān)控期間用繩索、彎曲的油管或鉆柱。如圖l所示.，示
出了配置在生產(chǎn)井102中的示例性實(shí)施例100。工具104從繩索103 配置在生產(chǎn)井102中。工具104包括處理器106和諸如離子選擇性場(chǎng) 效應(yīng)晶體管(IsFET) 108的離子感應(yīng)裝置、存儲(chǔ)器132、數(shù)據(jù)庫(kù)134 和穿孔定位器105。示蹤劑釋放單元101包含在工具104中，用于釋 放具有可被離子感應(yīng)裝置108檢測(cè)到的離子濃度的流體。IsFET裝置 具有在一個(gè)側(cè)面上約lmmZ小的表面積。由此可以容易地在單個(gè)工具 中設(shè)置IsFET陣列。小的裝置還具有低質(zhì)量和并且抗振。
生產(chǎn)井102穿透由不同層109、 113和115構(gòu)成的巖層。這些層 可以各自具有不同的特性，該特性影響會(huì)隨時(shí)間改變的離子濃度。例 如，在特定的時(shí)間段期間，所有三個(gè)巖層109、 113和115可以生產(chǎn) 石油。在一段時(shí)期之后并在大量生產(chǎn)之后，層109和115會(huì)生產(chǎn)水或 鹽水且層113主要生產(chǎn)石油。工具104可以定位在每個(gè)穿孔117、 119 和121附近，以便確定從鄰近穿孔的巖層流出流體的離子濃度。
工具104包括離子感應(yīng)裝置108、處理器和存儲(chǔ)器106。處理器 對(duì)來(lái)自離子感應(yīng)裝置中離子感應(yīng)傳感器的離子感應(yīng)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 字釆樣并將樣本儲(chǔ)存在處理器存儲(chǔ)器中。處理器存儲(chǔ)器還可以包括在 存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)。存儲(chǔ)器可以包括嵌入式計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含 當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行在此描述的方法和功能的指令。
當(dāng)工具104在位置110時(shí)，離子感應(yīng)傳感器108感測(cè)流體的離子 濃度，即每單位體積中特定離子的數(shù)量，流體例如是來(lái)自巖層109、 113和115中的所有三個(gè)區(qū)域的鹽水、水和石油。在示例性實(shí)施例中， 來(lái)自三個(gè)生產(chǎn)區(qū)域109、 113和115的每一個(gè)的水/石油混合物被混合， 并在位置110處由工具111感測(cè)。在位置110，裝有離子感應(yīng)性場(chǎng)效 應(yīng)晶體管108的工具可以感測(cè)在生產(chǎn)井中流動(dòng)的混合流體的離子濃 度。利用處理器106控制離子感應(yīng)性場(chǎng)效應(yīng)晶體管108并處理由IsFET 108感測(cè)的離子濃度測(cè)量結(jié)果。
在示例性實(shí)施例中，假定在位置110處，處理器分析來(lái)自工具中 的離子感應(yīng)傳感器108的測(cè)量結(jié)果并根據(jù)混合流體125中的離子濃度增大確定井102中的混合流體125中存在氫離子鹽水流量的不能接受 的增加。流體125表示包括來(lái)自穿孔117的流體127、來(lái)自穿孔109 的流體129和來(lái)自穿孔121的流體131的混合流體。井操作者希望找 到導(dǎo)致超量氫離子鹽水源頭的源頭或井眼套箍中的穿孔并封住該穿 孔。井操作者可以封住產(chǎn)生不期望的超量鹽水的穿孔，而不是在不期 望的超量鹽水到達(dá)地表之后再不得不處理氫離子鹽水。
流體通過(guò)分別來(lái)自巖層109、 113和115的穿孔117、 119和121 流動(dòng)。在位置2 112處，工具104中的離子感應(yīng)裝置108感測(cè)主要來(lái) 自形成在巖層109中的穿孔117的流體127。在位置3 114處，工具 104中的離子感應(yīng)裝置108感測(cè)主要來(lái)自形成在巖層115中的穿孔119 的流體129。在位置4 116處，工具104中的離子感應(yīng)裝置108感測(cè) 主要來(lái)自與巖層115相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)井中形成的穿孔121的流體131。
在示例性實(shí)施例中，位置1中的工具感測(cè)流體流量不期望的超量 或增加，例如具有氬離子濃度的鹽水，然后設(shè)法確定具有氫濃度的水 的增加流量來(lái)自穿孔117、 119或121中的哪一個(gè)。在示例性實(shí)施例 中，將工具降低到位置2，離子感應(yīng)裝置——IsFET感測(cè)與來(lái)自穿孔 117的流體127相關(guān)的離子濃度。在位置117,可以確定來(lái)自形成在 生產(chǎn)巖層區(qū)域109中的穿孔117的流體是否主要是產(chǎn)生不期望的超量 流量的氫離子濃度。在位置3 114，工具104中的離子感應(yīng)裝置108 感測(cè)主要來(lái)自穿孔119的生產(chǎn)流體129，并能夠確定來(lái)自巖層113的 流體129是否主要是不期望的超量氫離子鹽水的源。在位置4 116， 工具104中的離子感應(yīng)裝置108主要感測(cè)來(lái)自穿孔121的流體131， 并由此可以確定主要的氫流量是否來(lái)源于巖層115。
一旦檢測(cè)出不期望的超量氫離子鹽水或具有高氫離子濃度的流 體流量的源穿孔，則其可以與三個(gè)穿孔中的一個(gè)有關(guān)。然后可以封住 從其中流出不期望的超量流量的穿孔以便使氫離子鹽水流或從該穿 孔流出的流體停止。封住穿孔降低了產(chǎn)生于該巖層的流體中的水量。
在示例性實(shí)施例中，可以通過(guò)每個(gè)巖層的離子濃度來(lái)檢測(cè)來(lái)自每 個(gè)巖層的鹽水或含鹽的水，并由將其源頭從三個(gè)穿孔117、 119和121中區(qū)分出來(lái)。在示例性實(shí)施例中，穿孔117、 119和121以30-50英尺 隔開(kāi)。穿孔之間的距離超過(guò)30-50英尺，鹽水很可能會(huì)具有不同的離 子成分。然而，鹽水可能具有大致具有相同的電阻率，因此鹽水的電 阻率測(cè)量將不能對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。來(lái)自各個(gè)穿孔的鹽水之間小的成分差 異有助于辨別生產(chǎn)流體中增加的水來(lái)自哪里。穿孔位置可以通過(guò)本技 術(shù)領(lǐng)域公知的多種方法來(lái)檢測(cè)，例如更接近穿孔的針輪旋轉(zhuǎn)得更快表 明流量增加。
在可選實(shí)施例中，在鉆井同時(shí)的監(jiān)控期間或者在生產(chǎn)之前在開(kāi)口 井中進(jìn)行繩索操作期間，對(duì)每個(gè)深度、穿孔和/或?qū)舆M(jìn)行離子濃度感測(cè)， 并且記錄在離子濃度記錄中以便將來(lái)參考。由此，當(dāng)特定離子濃度的 超量出現(xiàn)在生產(chǎn)井中時(shí)，可以參考離子濃度的記錄確定與特定層相關(guān) 的哪個(gè)穿孔是超量離子濃度的源頭。然后可以封住導(dǎo)致超量離子濃度 的穿孔。
在另一特定實(shí)施例中，包括離子感應(yīng)傳感器的釆樣工具可以用在 開(kāi)孔中以進(jìn)行巖層中不同區(qū)域的采樣，從而通過(guò)諸如IsFET的離子感 應(yīng)傳感器在與離子濃度測(cè)量相關(guān)的生產(chǎn)中確定它們的離子濃度以便 以后參考。這些離子濃度測(cè)量有助于確定由于不期望流體的流量增大 而需要被填充的穿孔的位置，所述流體例如是來(lái)自特定穿孔的鹽水。 該測(cè)量還可以在鉆測(cè)井同時(shí)的監(jiān)控期間進(jìn)行，其中采樣工具可以對(duì)鹽 水區(qū)域或與巖層中特定區(qū)域相關(guān)的離子濃度進(jìn)行采樣。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，在另一特定的示例性實(shí)施例中，離子選擇性傳感 器陣列200，在示例性實(shí)例中，IsFET 111、 113、 115和117配置在 生產(chǎn)井中?？梢员容^并交叉關(guān)聯(lián)陣列中離子感應(yīng)裝置111、 113、 ll5 和117之間的離子濃度測(cè)量結(jié)果，以確定或估計(jì)流體速度。可以在陣 列傳感器之間跟蹤特定離子的濃度以確定具有特定離子濃度的流體 的速度?？梢詫⑸a(chǎn)井中的流體速度估算成大致等于特定離子濃度流 體的流體速度。例如，可以在特定時(shí)間tl處在最底部的離子感應(yīng)裝置 117處檢測(cè)主要重離子的濃度。然后，在時(shí)間t2處，在下一個(gè)最低的 離子感應(yīng)裝置115處檢測(cè)同樣的主要重離子的濃度。之后，在時(shí)間t3，在下一個(gè)最低的離子感應(yīng)裝置113處檢測(cè)同樣的主要重離子濃度。然 后，在時(shí)間t4，在最高的離子感應(yīng)裝置lll處檢測(cè)同樣的主要重離子 濃度。離子感應(yīng)傳感器之間的距離除以離子感應(yīng)離子濃度在離子感應(yīng) 傳感器之間流動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間量可以確定流體速度。
在另一實(shí)施例中，可以從最底處的裝有離子感應(yīng)傳感器117的工 具釋放示蹤劑，該示蹤劑具有可以被離子感應(yīng)傳感器檢測(cè)到的特定離 子濃度。然后如上所迷，通過(guò)離子選擇性傳感器之間的距離除以示蹤 劑在離子選擇性傳感器之間流動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間量來(lái)確定生產(chǎn)井中流 體的流體速度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，提供了示例性實(shí)施例中的方法的流程圖。如圖3 所示，在框302，描迷了示例性實(shí)施例300在井眼的不同層級(jí)開(kāi)始測(cè) 量離子濃度。通過(guò)井眼中的穿孔定位器105確定或找到每個(gè)穿孔的深 度或位置。通過(guò)離子感應(yīng)傳感器108在每個(gè)穿孔附近測(cè)量離子濃度并 通過(guò)處理器106進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)采樣。對(duì)于每個(gè)穿孔附近的生產(chǎn) 流體，將數(shù)據(jù)樣本存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器132或存儲(chǔ)器132中的數(shù)據(jù)庫(kù)134中。 在306，將每個(gè)穿孔的離子濃度與超量離子濃度比較。在框308,辨 別超量流體流量的源穿孔并且可以封住該源穿孔。通過(guò)離子感應(yīng)傳感 器的陣列測(cè)量示蹤劑的離子濃度或具有特定離子濃度的流體，離子感 應(yīng)傳感器例如為IsFET。在框310，測(cè)量離子選擇性濃度在陣列中的 離子感應(yīng)傳感器之間移動(dòng)所需的時(shí)間并用離子感應(yīng)傳感器之間的距 離除以該時(shí)間，以確定流體速度。在312結(jié)束步驟。
在另一實(shí)施例中，在每個(gè)工具中提供離子選擇性傳感器的陣列， 例如IsFET。選擇每個(gè)IsFET以感測(cè)不同離子。由此，可以在每個(gè)深 度用單個(gè)工具進(jìn)行多種離子的多種離子感應(yīng)測(cè)量。
雖然前面的公開(kāi)集中在本發(fā)明的示例性實(shí)施例上，但是對(duì)本領(lǐng)域 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)各種改進(jìn)都是明顯的。旨在包括前述公開(kāi)所涵蓋的所附 權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變型。為了下面的詳細(xì)描述更加易懂，且為了 對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有所貢獻(xiàn)，已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明更重要特征的示 例。
權(quán)利要求
1、一種用于估計(jì)井下流體源的方法，包括在第一深度配置特定離子傳感器；將第一流體暴露于該井下的特定離子傳感器；測(cè)量第一深度處第一流體的離子濃度；以及根據(jù)該離子濃度識(shí)別所述源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中特定離子傳感器還包括特定離 子場(chǎng)效應(yīng)裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括 根據(jù)離子濃度識(shí)別不期望的流體的增加；以及 找到該不期望流體的源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中特定離子傳感器從由鉀、氮和 氫構(gòu)成的組中選擇離子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中識(shí)別第一流體的源還包括測(cè)量來(lái)自井下第一流體源的第一流體的離子濃度；以及 根據(jù)第一流體源的所測(cè)量的離子濃度定位不期望的流體的源。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括 定位井下的第二流體源；測(cè)量從井下第二流體源流出的第二流體的第二流體離子濃度；以及根據(jù)第一流體源和第二流體源的所測(cè)量的離子濃度估計(jì)不期望 流體的源。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中第一流體來(lái)自巖層中的第一層 且第二流體來(lái)自巖層中的第二層，該方法還包括將第一流體的離子濃度與第二流體的離子濃度比較；以及 通過(guò)所述比較估計(jì)巖層的區(qū)域劃分。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中離子選擇性傳感器還包括多個(gè) 傳感器，其每一個(gè)陳列在不同深度，該方法還包括根據(jù)在不同深度處由多個(gè)傳感器進(jìn)行的多個(gè)離子濃度測(cè)量來(lái)估 計(jì)具有特定離子濃度的流體的源。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括在第一時(shí)間在陣列中第一深度的第一傳感器處檢測(cè)流體中的特 定離子濃度；在第二時(shí)間在陣列中第二深度的第二傳感器處檢測(cè)流體中的特定離子濃度；以及通過(guò)第 一深度和第二深度的差除以第 一 時(shí)間和第二時(shí)間的差來(lái) 估計(jì)流體速度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括從多個(gè)傳感器中的一個(gè)將示蹤劑釋放到具有特定離子濃度的流體中。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中測(cè)量離子濃度還包括 在一個(gè)深度處測(cè)量流體的多個(gè)離子濃度；以及 根據(jù)流體的多個(gè)離子濃度識(shí)別流體的源。
12、 一種用于估計(jì)流體源的系統(tǒng)，包括 井眼；和具有離子選擇性傳感器的工具，其配置在井眼內(nèi)的位置。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，還包括 穿孔定位器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，還包括 示蹤劑釋放單元。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中該工具包括形成工具陣列的 多個(gè)工具，陣列中的每個(gè)工具具有離子選擇性傳感器。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中離子選擇性傳感器還包括多 個(gè)離子選擇性傳感器，其中多個(gè)離子選擇性傳感器中的每一個(gè)選擇不 同的離子。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中從繩索、彎曲的油管和鉆柱 構(gòu)成的組中的一個(gè)配置該工具。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中該工具是釆樣工具。
19、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括 測(cè)量從巖層中的不同層流出的流體的離子濃度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括 封住與源層相關(guān)的穿孔。
21、 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，還包括 與離子選擇性傳感器通信的處理器；和 存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)來(lái)自離子選擇性傳感器的輸出。
全文摘要
在特定實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于確定井下流體源頭的方法。該方法包括，在井下配置離子選擇性傳感器，將流體暴露于井下的離子選擇性傳感器，在流體內(nèi)的不同位置處測(cè)量離子濃度并利用該信息識(shí)別提供該離子濃度曲線圖的流體源頭。在另一特定實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于估計(jì)流體源頭的裝置。該裝置包括配置在井眼中的工具、工具中的離子選擇性傳感器、與離子選擇性傳感器通信的處理器和用于存儲(chǔ)來(lái)自離子選擇性傳感器的輸出的存儲(chǔ)器。
文檔編號(hào)E21B49/08GK101421490SQ200780013341
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者R·迪福吉奧 申請(qǐng)人:貝克休斯公司