(57)【要約】  地中の井戸の中の流体を計測するための装置は、モータ、密閉部分、およびポンプアセンブリを有する電動水中ポンプと、計測アセンブリとを含む。計測アセンブリは、外径を持つ上部パイプ部分であって、上部圧力検出手段を有する、上部パイプ部分と、上部パイプ部分の外径よりも小さい外径を持つ下部パイプ部分であって、下部圧力検出手段を有する、下部パイプ部分とを含む。電力ケーブルは、電動水中ポンプおよび計測アセンブリと電気的に導通している。
2014534362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中の井戸の中の流体を計測するための装置であって、
モータ１６と、密閉部分１８と、ポンプアセンブリ２０と、を備える電動水中ポンプ１２を備え、
計測アセンブリ３４であって、
外径を持つ上部パイプ部分３６であって、上部圧力検出手段を備える、上部パイプ部分３６と、
前記上部パイプ部分３６の前記外径よりも小さい外径を持つ下部パイプ部分４０であって、下部圧力検出手段を備える、下部パイプ部分４０と、
を備える、計測アセンブリ３４と、
前記電動水中ポンプ１２および前記計測アセンブリ３４と電気的に導通している、電力ケーブル２６と、を特徴とする、装置。
【請求項２】
前記計測アセンブリ３４が前記電動水中ポンプ１２の下方に位置し、かつ前記上部圧力検出手段および前記下部圧力検出手段が、前記上部パイプ部分３６および下部パイプ部分４０の外部を流れる流体からのデータを集めるように動作可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置３４。
【請求項３】
前記計測アセンブリ３４が前記電動水中ポンプ１２の上方に位置し、かつ前記下部圧力検出手段が、前記上部パイプ部分３６および下部パイプ部分４０の内部を流れる流体からのデータを集めるように動作可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置３４。
【請求項４】
前記電力ケーブルが前記モータ１６に接続され、かつ前記上部および下部圧力検出手段からのデータを送信するように動作可能であることを特徴とする、請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の装置３４。
【請求項５】
前記上部パイプ部分３６と前記下部パイプ部分４０との間の滑らかな移行を作り出すように動作可能である、前記上部パイプ部分３６と前記下部パイプ部分４０との間に位置するテーパ状パイプ部分４４をさらに特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の装置３４。
【請求項６】
前記上部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサ４８、５０、および単一の圧力差センサから成る群から選択され、前記下部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサ５４、５６および単一の圧力差センサから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の装置３４。
【請求項７】
地中の井戸の中の流体を計測するための方法であって、
（ａ）前記地中の井戸の中に、電動水中ポンプ１２であって、モータ１６と、密閉部分１８と、ポンプアセンブリと、を備える、電動水中ポンプ１２を取り付けるステップと、
（ｂ）計測アセンブリ３４を前記電動水中ポンプ１２に接続するステップであって、前記計測アセンブリ３４は、外径を持つ上部パイプ部分３６であって、上部圧力検出手段を備える、上部パイプ部分３６と、前記上部パイプ部分３６の前記外径よりも小さい外径を持つ下部パイプ部分４０であって、下部圧力検出手段を備える、下部パイプ部分４０と、を備える、ステップと、
（ｃ）電力ケーブル２６を前記地中の井戸の中に取り付けるステップであって、前記電力ケーブル２６は、前記モータ１６および前記計測アセンブリ３４と電気的に導通している、ステップと、を特徴とする、方法。
【請求項８】
前記計測アセンブリ３４を前記電動水中ポンプ１２に接続する前記ステップは、前記計測アセンブリ３４を前記電動水中ポンプ１２の底部に接続することを含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記上部パイプ部分３６の外部を流れる流体の上部圧力差を、前記上部圧力検出手段を使用して測定するステップであって、前記上部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサ４８、５０および単一の圧力差センサから成る群から選択される、ステップと、
前記下部パイプ部分４０の外部を流れる流体の下部圧力差を、前記下部圧力検出手段を使用して測定するステップであって、前記下部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサ５４、５６および単一の圧力差センサから成る群から選択される、ステップと、
をさらに特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
圧力データを前記圧力検出手段から水面へと送信するステップと、
前記下部圧力検出手段から送信されるデータを使用して流体密度および生産含水率を計算するステップと、
前記上部圧力検出手段からのデータを使用して流体の流量を計算するステップと、
をさらに特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記下部圧力検出手段から送信されるデータを使用して、流体密度および生産含水率を計算する前記ステップは、前記下部圧力検出手段を使用して、前記下部パイプ部分４０の外側を流れる流体の圧力差を決定することを含み、
前記上部圧力検出手段からのデータを使用して、流体の流量を計算する前記ステップは、前記上部圧力検出手段を使用して前記上部パイプ部分３６の外側を流れる流体の圧力差を決定することを含む、
ことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記計測アセンブリ３４を前記電動水中ポンプ１２に接続する前記ステップは、前記計測アセンブリ３４を前記電動水中ポンプ１２の最上部に接続することを含むことを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記上部圧力検出手段を使用して、前記上部パイプ部分３６の内側を流れる流体の上部圧力差を測定するステップであって、前記上部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサ４８、５０および単一の圧力差センサから成る群から選択される、ステップと、
前記下部圧力検出手段を使用して、前記下部パイプ部分４０の内側を流れる流体の下部圧力差を測定するステップであって、前記下部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサ５４、５６および単一の圧力差センサから成る群から選択される、ステップと、
をさらに特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力検出手段から水面へ圧力データを送信するステップと、
前記上部圧力検出手段から送信されるデータを使用して、流体密度および生産含水率を計算するステップと、
前記下部圧力検出手段からのデータを使用して、流体の流量を計算するステップと、
をさらに特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記上部圧力検出手段から送信されるデータを使用して、流体密度および生産含水率を計算する前記ステップは、前記上部圧力検出手段を使用して、前記上部パイプ部分３６の内部を流れる流体の圧力差を決定することを含み、
前記下部圧力検出手段からのデータを使用して、流体の流量を計算する前記ステップは、前記下部圧力検出手段を使用して前記下部パイプ部分４０の内部を流れる流体の圧力差を決定することを含む、
ことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１１年９月２９日に出願された仮出願第６１／５４０，６３９号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、電気水中ポンプに関する。より具体的には、本発明は電気水中ポンプと連動して用いられる流量計に関する。
【背景技術】
【０００３】
炭化水素開発では、人工採油法の基本的形態として電動水中ポンプシステム（ＥＳＰ）を用いることが一般的な方法である。ＥＳＰは、ＥＳＰ上の異なる位置から温度および圧力の両方の測定値を供給するために、坑内監視ツールをしばしば用いる。例えば、他の測定値と併せて、吸引圧、吐出圧、およびモータ温度がＥＳＰ上で測定されることができる。
【０００４】
井戸が沸点圧力以下で生産している場合、発生したガスによって、水面では、水面のメータが正確な流量を提供することができない。水面の単相メータを多相メータに取り換えることは、井戸毎に何万ドルもの費用がかかる場合がある。坑内のＥＳＰでは、すべての井戸が沸点圧力よりもはるかに高い吸引圧で生産している。したがって、流量を坑内のＥＳＰで測定することができるということは、ＥＳＰの耐用期間を延ばすことに大いに役立つであろう正確な流量計を可能にするだろう。したがって、これらの理論を組み込んだ、ＥＳＰの耐用期間を延ばすことに大いに役立つであろう低コストかつ正確な流量計が望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
本願の実施形態は、上述のように、現在の技術の欠点に対処するための方法および装置を提供する。
【０００６】
既存のＥＳＰ監視ツールに圧力検出手段を加えることにより、信頼のおける費用効果の高い単相流量計が得られる。本発明は、ＥＳＰの下にセンサを追加することによって単相油水流量計の能力を加えることで、ＥＳＰ監視ツールの能力を拡大する。ＥＳＰ監視ツールセンサのデータが、現在既存のＥＳＰケーブルによって送信されているように、電力での通信によって流量計は同じことを行うことができるようになる。これは、ＥＳＰの操作性能を向上するためのリアルタイムな流量の監視能力を提供することになる。流量を坑内で測定するための手段を加えるコストは、ＥＳＰ圧力または温度センサ、およびやはり流量計データをリアルタイムで水面に送信するために用いられることになるＥＳＰ電力ケーブルの既に存在する必要性によって、実質的に消耗されることになる。
【０００７】
本願の流量計は、設計が単純であり、可動部がなく、データ送信に既存のＥＳＰ監視ツールおよび電力ケーブルを利用することができる。本願の実施形態の適用は、ＥＳＰの寿命を向上させるための有益な情報を提供する、費用効果の高い手段を可能にする。
【０００８】
地中の井戸の中の流体を計測するための装置は、モータ、密閉部分、およびポンプアセンブリを備える電動水中ポンプと、計測アセンブリとを含む。計測アセンブリは、外径を持つ上部パイプ部分であって、上部圧力検出手段を備える、上部パイプ部分と、上部パイプ部分の外径よりも小さい外径を持つ下部パイプ部分であって、下部圧力検出手段を有する、下部パイプ部分とを含む。電力ケーブルは、電動水中ポンプおよび計測アセンブリと電気的に導通している。
【０００９】
計測アセンブリは、電動水中ポンプの上方または下方のどちらに位置してもよい。電力ケーブルはモータに接続され、圧力センサからのデータを送信するように動作可能であることができる。テーパ状パイプ部分は、上部パイプ部分と下部パイプ部分との間に位置し、上部パイプ部分と下部パイプ部分との間に滑らかな移行を作り出すことができる。上部および下部圧力検出手段は、２つの流れ圧力センサを有してもよく、または単一の圧力差センサであってもよい。
【００１０】
代替的な実施形態において、地中の井戸の中で流体を計測するための方法は、地中の井戸の中に電動水中ポンプを取り付けるステップであって、電動水中ポンプは、モータ、密閉部分、およびポンプアセンブリを備える、ステップと、計測を電動水中ポンプに接続するステップであって、計測アセンブリは、外径を持つ上部パイプ部分であって、上部圧力検出手段を備える、上部パイプ部分と、上部パイプ部分の外径よりも小さい外径を持つ下部パイプ部分であって、下部圧力検出手段を備える、下部パイプ部分と、を備える、ステップとを含む。電力ケーブルは、地中の井戸の中に取り付けられ、電力ケーブルは、モータおよび計測アセンブリと電気的に導通している。
【００１１】
計測アセンブリは、電動水中ポンプの底部または最上部に接続されることができる。計測アセンブリが最上部に接続される場合、圧力検出手段は上部および下部パイプ部分の内側を流れる流体からデータを集めることができる。計測アセンブリが電動水中ポンプの底部に接続される場合、圧力検出手段は、上部および下部パイプ部分の外側を流れる流体からデータを集めることができる。圧力センサからのデータは、水面に送信されることができる。
【００１２】
一実施形態において、生産含水率および流体密度が、下部圧力検出手段における圧力差を決定した後で、下部圧力検出手段から送信されるデータを使用して計算されてもよい。本実施形態において、流体の流量は、上部圧力検出手段における圧力差を決定した後で、上部圧力検出手段から送信されるデータを使用して計算されてもよい。代替的な実施形態において、生産含水率および流体密度は、上部圧力検出手段における圧力差を決定した後で、上部圧力検出手段から送信されるデータを使用して計算されてもよい。この代替的な実施形態において、流体の流量は、下部圧力検出手段における圧力差を決定した後で、下部圧力検出手段から送信されるデータを使用して計算されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
上に列挙した本発明の特徴、側面、および長所、ならびに明白となるであろう他のものが獲得され、詳しく理解されることができるように、上記に簡単に要約された本発明のさらに細かい説明を、本明細書の一部分を成す図面に図示されるその実施形態を参照することにより得ることができる。しかしながら、添付の図面は本発明の好ましい実施形態のみを図示しており、したがって、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認め得るため、本発明の範囲を制限するように考慮されるべきではないことに留意されたい。
【００１４】
【図１】本願の実施形態の流量計を持つ電動水中ポンプの立面図である。
【００１５】
【図２】本願の代替的な実施形態の流量計を持つ電動水中ポンプの立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、電動水中ポンプ（「ＥＳＰ」）１２が中に配置され、一連の管１４に装着された井戸１０の立面図である。井戸１０は、直径１３を持つ内部穴１１を有する。ＥＳＰ１２は、電気モータ１６と、モータ１６の上に配置された密閉部分１８とを含む。密閉部分１８は、井戸の流体がモータ１６の中に浸入しないように密閉する。ＥＳＰはまた、密閉部分１８の上に位置するポンプアセンブリ２０を備えるポンプ部分を含む。ポンプアセンブリは、例えば、遠心力ポンプ等の回転ポンプを含むことができる。ポンプアセンブリ２０は、代替的に、弾性の固定子の中で回転するらせんロータを有する一軸ねじポンプであってもよい。ＥＳＰ監視ツール２２は、電気モータ１６の下に位置する。監視ツール２２は、例えば、種々の圧力、温度、および振動を測定することができる。ＥＳＰ１２は、井戸の流体を井戸１０の中から水面へと汲み上げるために用いられる。流体入り口２４は、ポンプアセンブリ２０上に位置し、これは流体をＥＳＰ１２の中に受け入れるための通路を作る。
【００１７】
図１の実施形態において、電力ケーブル２６は、生産用管１４と並行して伸長し、接合部、またはケーブル２６を第２の電力ケーブルに、もしくはモータリード３０に電気的に連結する連結器２８で終端する。モータリード３０は、モータリード３０を電気モータ１６に電気的に接続し固定するポットヘッド連結器３２と接続する。
【００１８】
ＥＳＰ１２の下にあるのは計測アセンブリ３４である。計測アセンブリ３４は、ＥＳＰ１２の監視ツール２２の底部に取着された上部パイプ部分３６を備える。代替的な実施形態において、監視ツール２２はＥＳＰ１２の一部分でなくてもよく、計測アセンブリ３４はモータ１６の底部に直接取着されることになる。上部パイプ部分３６は、外径３８を有する。計測アセンブリ３４はまた、下部パイプ部分４０を備え、これは上部パイプ部分３６の下に位置する。下部パイプ部分４０は、外径４２を有し、これは上部パイプ部分３６の外径３８よりも小さい。テーパ状中間パイプ部分４４は、上部パイプ部分３６と下部パイプ部分４０とを嵌め合わせる。中間パイプ部分４４は、穴１１内での突然の流れの乱れおよび圧力損失を最小化するために、上部パイプ部分３６から下部パイプ部分４０の間に滑らかな移行を作り出すような態様でテーパ状である。
【００１９】
一例として、上部パイプ部分３６および下部パイプ部分４０のそれぞれが、１５〜２０フィートの長さを有してもよい。７インチの内径を持つ井戸１０の内部に配置された計測アセンブリ３４について、これは、例えば、ケーシング仕上げの内径であってもよいが、下部パイプ部分４０の外径４２は３．５インチ以下であってもよく、上部パイプ部分３６の外径３８は、５．５インチであってもよい。第２の例として、９と５／８インチの内径を持つ井戸１０の内部に配置された計測アセンブリ３４について、これは、例えば、ケーシング仕上げの内径であってもよいが、下部パイプ部分４０の外径４２は４．５インチ以下であってもよく、上部パイプ部分３６の外径３８は７インチであってもよい。
【００２０】
既に述べたように、上部および下部パイプ部分３６、４０の外径３８、４２は、井戸１０の穴１１の内径１３よりも小さい。外径３８、４２と穴１１との間の環状空間は、流体がポンプアセンブリ２０の流体入り口２４に向かって上方向に引き上げられる際の井戸の中の流体の通過のための環状流路４６を作る。圧力検出手段は、上部パイプ部分３６上および下部パイプ部分４０上に位置する。上部圧力検出手段は、上部パイプ部分３６上に位置する２つの上部流れ圧力センサ４８、５０を備えることができる。上部センサ４８、５０は、互いから離れて上部距離５２に位置し、環状流路４６内の上部および下部パイプ部分３６、４０の外部を流れる流体からデータを集める能力がある。上部距離５２は、例えば、１０〜１５フィートであってもよい。代替的に、単一の圧力差センサは、２つの上部位置の間の圧力差を測定するために用いられることができる。圧力検出手段は、上部パイプ部分３６上および下部パイプ部分４０上に位置する。下部圧力検出手段は、下部パイプ部分４０上に位置する２つの下部流れ圧力センサ５４、５６を備えることができる。下部センサ５４、５６は、互いから離れて下部距離５８に位置する。下部距離５８は、例えば、１０〜１５フィートであってもよい。代替的に、単一の圧力差センサは、２つの下部位置の間の圧力差を測定するために用いられることができる。
【００２１】
上部パイプ部分３６の上部パイプ部分の外径３８と下部パイプ部分４０の外径４２との差のため、１つは下部距離５８に沿って、もう１つは上部距離５２に沿って、環状流路４６に沿った２つの独特の流動様式が作られる。第１の圧力損失は、下部距離５８にわたって測定されてもよい。第１の圧力損失は、第１の下部センサ５６および第２の下部センサ５４を使用して圧力を測定し、２つの圧力の測定値の差を求めることによって決定される。代替的に、単一の圧力差センサは、第１の圧力損失を測定してもよい。下部パイプ部分４０の比較的小さい外径４２のため、第１の圧力損失は重力損失によって支配される。
【００２２】
第２の圧力損失は、上部距離５２にわたって測定されてもよい。第２の圧力損失は、第１の上部センサ５０および第２の上部センサ４８を使用して圧力を測定し、２つの圧力の測定値の差を求めることによって決定される。代替的に、単一の圧力差センサは、第２の圧力損失を測定してもよい。上部パイプ部分３６の比較的大きい外径３８のため、第２の圧力損失は、重力損失および摩擦損失の両方によって影響を受ける。センサ４８、５０、５４、および５６によって集められた圧力損失データは、計測アセンブリ３４と電気的に導通している電力ケーブル２６を経由して水面に送信される。井戸１０の中の流体の流量およびかかる流体の含水率は、本願でさらに説明される水圧方程式を用い、この圧力損失データを使用して計算されることができる。より具体的には、第１の下部センサ５６および第２の下部センサ５４からのデータを使用して、または単一の圧力差センサを使用して計算される第１の圧力損失は、油水混合液の濃度および生産含水率を計算するために用いられることができ、および第１の上部センサ５０および第２の上部センサ４８からのデータを使用して、または単一の圧力差センサを使用して計算される第２の圧力損失は、油水混合液の流量を計算するために用いられることができる。
【００２３】
図２の代替的な実施形態において、電気モータ１６、モータ１６の上に配置された密閉部分１８、密閉部分１８の上に位置するポンプアセンブリ２０を持つＥＳＰ１２は、計測アセンブリ３４の下に位置する。ＥＳＰ監視ツール２２は、電気モータ１６の下に位置することができる。ポンプアセンブリ２０上の流体入り口２４は、流体をＥＳＰ１２の中に受け入れるための通路を作る。流体は次に、下部パイプ部分４０および上部パイプ部分３６の中を上昇し続ける。
【００２４】
上部パイプ部分３６および下部パイプ部分４０を持つ計測アセンブリ３４は、下部パイプ部分４０がポンプアセンブリ２０に接続された状態で、ＥＳＰ１２の上に位置する。下部パイプ部分４０は、上部パイプ部分３６の外径３８よりも小さい外径４２を有する。テーパ状中間パイプ部分４４は、上部パイプ部分３６を下部パイプ部分４０と嵌め合わせる。中間パイプ部分４４は、穴１１の中の突然の流れの乱れおよび圧力損失を最小化するために、上部パイプ部分３６から下部パイプ部分４０の間に滑らかな移行を作るような態様でテーパ状である。
【００２５】
一例として、上部パイプ部分３６および下部パイプ部分４０のそれぞれが、１５〜２０フィートの長さを有してもよい。７インチの内径を持つ井戸１０の内部に配置された計測アセンブリ３４について、これは、例えば、ケーシング仕上げの内径であってもよいが、下部パイプ部分４０の外径４２は３．５インチ以下であってもよく、上部パイプ部分３６の外径３８は５．５インチであってもよい。第２の例として、９と５／８インチの内径を持つ井戸１０の内部に配置された計測アセンブリ３４について、これは、例えば、ケーシング仕上げの内径であってもよいが、下部パイプ部分４０の外径４２は４．５インチ以下であってもよく、上部パイプ部分３６の外径３８は７インチであってもよい。
【００２６】
既に述べたように、上部および下部パイプ部分３６、４０の外径３８、４２は、井戸１０の穴１１の内径１３よりも小さい。パッカ６０は、上部パイプ部分３６と穴１１との間に密閉するように係合される。パッカ６０は、流体が裸孔１１の中をさらに上に向かって移動できないようにし、その代わりに管１４を通って水面に輸送されるように、流路４６を密閉する。
【００２７】
圧力検出手段は、上部パイプ部分３６上および下部パイプ部分４０上に位置する。上部圧力検出手段は、上部パイプ部分３６上に位置する２つの上部流れ圧力センサ４８、５０を備えることができる。上部センサ４８、５０は、互いから離れて上部距離５２に位置する。上部距離５２は、例えば、１０〜１５フィートであってもよい。代替的に、単一の圧力差センサは、２つの上部位置の間の圧力差を測定するために用いられることができる。下部圧力検出手段は、下部パイプ部分４０上に位置する２つの下部流れ圧力センサ５４、５６を備えることができる。下部センサ５４、５６は、互いから離れて下部距離５８に位置する。下部距離５８は、例えば、１０〜１５フィートであってもよい。代替的に、単一の圧力差センサは、２つの下部位置の間の圧力差を測定するために用いられることができる。図２のセンサ手段は、下部パイプ部分４０および上部パイプ部分３６の内部を流れる流体からのデータを集めるように動作可能である。
【００２８】
上部パイプ部分３６の上部パイプ部分の外径３８と下部パイプ部分４０の外径４２との差のため、１つは下部距離５８に沿って、もう１つは上部距離５２に沿って、２つの独特の流動様式が作られる。第１の圧力損失は、下部距離５８にわたって測定されてもよい。第１の圧力損失は、第１の下部センサ５６および第２の下部センサ５４を使用して圧力を測定し、２つの圧力の測定値の差を求めることによって決定される。代替的に、単一の圧力差センサは、第１の圧力損失を測定することができる。下部パイプ部分４０の比較的小さい外径４２のため、第１の圧力損失は重力損失および摩擦損失の両方によって支配される。
【００２９】
第２の圧力損失は、上部距離５２にわたって測定されてもよい。第２の圧力損失は、第１の上部センサ５０および第２の上部センサ４８を使用して圧力を測定し、２つの圧力の測定値の差を求めることによって決定される。代替的に、単一の圧力差センサは、第２の圧力損失を測定することができる。上部パイプ部分３６の比較的大きい外径３８およびこの領域内のより遅い流速のため、第２の圧力損失は、重力損失によってのみ影響を受ける。
【００３０】
センサ４８、５０、５４、および５６によって集められた圧力損失データは、計測アセンブリ３４と電気的に導通する電力ケーブル２６（図１）を経由して水面に送信される。井戸１０の中の流体の流量、流体密度、およびかかる流体の含水率は、本願でさらに説明される水圧方程式を用いた、この圧力損失データを使用して計算されることができる。より具体的には、第１の上部センサ４８および第２の上部センサ５０からのデータを使用して、または単一の圧力差センサを使用して計算される第１の圧力損失は、油水混合液の濃度および生産含水率を計算するために用いられることができ、また、第１の下部センサ５４および第２の下部センサ５６からのデータを使用して、または単一の圧力差センサを使用して計算される第２の圧力損失は、油水混合液の流量を計算するために使用されることができる。
【００３１】
図１の実施形態において、含水率は、下部距離５８にわたる圧力勾配を第１に求めることにより計算されることができる。これは、ＤＰ１／Ｌ１として計算されることができる流動様式１において、ｐｓｉ／ｆｔで計算されることができる。圧力損失が、重力損失：
【数１】
2014534362.tif 000003
によって支配されるためである。
【００３２】
ここで、ｇは重力加速度３２．２ｆｔ／ｓｅｃ２であり、ｇｃは単位換算因子３２．２ｌｂｍ−ｆｔ／ｌｂｆ−ｓｅｃ２であり、ρｍは油水混合液の濃度ｌｂｍ／ｆｔ３である。式１からρｍを決定した後、生産含水率が計算されることができる。この第２の圧力損失が重力損失によってのみ影響を受けるため、同様の分析が図２の実施形態の上部距離５２にわたって行われることができる。
【００３３】
図１の実施形態に戻り、ｐｓｉ／ｆｔの圧力勾配はまた、上部距離５２にわたって求められ、およびＤＰ２／Ｌ２として表現されることもできる。圧力損失が重力損失および摩擦損失の両方によって影響を受けるため、摩擦圧力勾配は、
【数２】
2014534362.tif 000004
によって得られることができる。
【００３４】
ここで、ｖｍは上部距離５２における油水混合液の速度ｆｔ／ｓｅｃであり、Ｄｈは内径１３から外径３８を引いて計算される、インチを単位とするアニュラスの水力直径である。ｆは摩擦係数である。第１の圧力損失が重力および摩擦損失の両方によって支配される場合、同様の分析が図２の実施形態の下部距離５８にも適用される。
【００３５】
摩擦係数は、レイノルズ数および粗度の関数であり、ムーディ線図または実験的相関から決定することができる。式２は、混合液の速度および油水流量の合計を得るために繰り返し用いられることができる。予め計算された含水率を用いれば、個別の油および水の割合は容易に計算されることができる。
【００３６】
本発明は詳細に説明されたが、本発明の原理および範囲を逸脱することなく、これに関して種々の変更、代用、および修正が可能であることは理解されよう。したがって、本発明の範囲は、以下の請求項およびその適切な法的同等物によって決定されるものとする。
【００３７】
単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明白に指示しない限り複数の指示対象を含む。選択的なまたは選択的にとは、それに続いて記載される事象または状況が発生する場合もしない場合もあることを意味する。説明は、事象または状況が発生する事例およびこれが発生しない事例を含む。本願において、範囲は、ほぼ１つの特定の値から、および／またはほぼ別の特定の値までとして表現される場合がある。かかる範囲が表現される場合、別の実施形態は、前述の範囲内のすべての組み合わせとともに、その１つの特定の値から、および／またはもう１つの特定の値までであることが理解されるものとする。
【００３８】
本願の全体にわたり、特許または公報が参照される場合、本発明が関連する技術の論述をさらに完全に説明するため、これらの参照が本願の記述と矛盾する場合を除き、これらの参照の開示が、全体として参照により本願に組み込まれることが意図される。
【図１】
2014534362.tif 000005
【図２】
2014534362.tif 000006
【国際調査報告】
2014534362.tif 000007
2014534362.tif 000008