СКВАЖИННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА

f
1. Скважинный инструмент (1) для определения скорости (V) потока текучей среды (20) во внутреннем объеме (2) ствола (22) скважины или обсадной колонны (23) ствола скважины, содержащий:
- корпус (3) инструмента, вытянутый вдоль продольной оси (А1) и имеющий окружность, перпендикулярную продольной оси, причем указанный корпус инструмента выполнен с возможностью опускания во внутренний объем (2) ствола (22) скважины или обсадной колонны (23) ствола скважины;
f
- продольный преобразователь (4), передающий зондирующий сигнал (PS) по существу в продольном направлении от концевой части (5) корпуса (3) инструмента в текучую среду, протекающую в указанном стволе (22) скважины или обсадной колонне (23) скважины, так, что передаваемый зондирующий сигнал (PS) подвергается воздействию отражающих вовлеченных поверхностей (6) в протекающей текучей среде, причем продольный преобразователь (4) принимает отраженный сигнал (RS), отраженный по существу от отражающих вовлеченных поверхностей (6) в текучей среде, протекающей в указанной скважине вдоль продольного направления к концевой части (5) корпуса (3) инструмента, при этом из последовательно принимаемых отраженных сигналов (RS) может быть получена скорость потока (V) текучей среды;
- множество электродов (8), расположенных на расстоянии друг от друга вокруг продольной оси (А1) по периферии инструмента так, что текучая среда протекает между электродами (8) и стенкой (9) ствола скважины или стенкой (9) обсадной колонны ствола скважины; и
- измерительное средство (10) для измерения емкости между двумя электродами (8) во всех комбинациях, дающих для n электродов n·(n-1)/2 измерений емкости, причем скважинный инструмент между каждыми двумя электродами имеет пространство (11), при этом указанное пространство по существу заполнено непроводящим средством (12) для того, чтобы определять свойства текучей среды;
причем скорость текучей среды используют для регулировки определения свойств текучей среды, или свойства текучей среды используют для регулировки скорости текучей среды.
2. Скважинный инструмент по п. 1, в котором скорость текучей среды может быть получена из последовательно принимаемых отраженных сигналов (RS) путем применения принципа Доплера.
f
3. Скважинный инструмент по п. 1, в котором скорость (V) текучей среды может быть получена из последовательно принимаемых отраженных сигналов (RS) путем применения измерения скорости способом отражения ультразвуковых импульсов от спекл-структур.
4. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, причем скважинный инструмент содержит множество преобразователей (4), расположенных в концевой части (5) корпуса (3) инструмента на расстоянии друг от друга вокруг продольной оси (А1), причем каждый преобразователь передает и принимает в заданном направлении.
5. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, в котором частота передаваемого зондирующего сигнала представляет собой акустический сигнал в диапазоне от 40 кГц до 5 МГц, более предпочтительно от 0,5 МГц до 3 МГц, еще более предпочтительно от 1,5 МГц до 2,5 МГц.
6. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, в котором угол передачи и приема преобразователя (преобразователей) лежит в диапазоне от 0 до 10 градусов, более предпочтительно от 1 до 7 градусов, еще более предпочтительно от 2 до 5 градусов относительно продольной оси (А1).
7. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, причем скважинный инструмент дополнительно содержит средство для размерного контроля, например, центрирующий инструмент или многорычажный каверномер для определения диаметра ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины.
8. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащий модуль (10) вычислений и хранения данных для обработки результатов измерений потока и емкости, измеренных посредством преобразователя (преобразователей) и электродов.
9. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащий по меньшей мере первый радиальный преобразователь (16), передающий радиальный зондирующий сигнал от центральной части корпуса инструмента в направлении стенки обсадной колонны, и по меньшей мере второй радиальный преобразователь (17), расположенный на центральной части на расстоянии от первого радиального преобразователя, причем указанный второй радиальный преобразователь принимает отраженный сигнал, представляющий собой радиальный зондирующий сигнал, отраженный стенкой обсадной колонны.
10. Скважинный инструмент по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащий анемометр, например, анемометр постоянной температуры или крыльчатый расходомер.
11. Скважинная система, содержащая:
- кабель;
- инструментальный снаряд;
- приводной модуль; и
f
дополнительно содержащая скважинный инструмент для определения скорости (V) потока текучей среды в стволе скважины по любому из пп. 1-8.
12. Скважинная система по п. 11, дополнительно содержащая рабочий инструмент, например, каротажный инструмент, ключевой инструмент, фрезерный инструмент или буровой инструмент.
13. Способ определения скорости потока текучей среды, окружающей инструмент в стволе скважины, содержащий следующие этапы:
- передача посредством продольного преобразователя (4) зондирующего сигнала (PS) по существу вдоль продольной оси инструмента от концевой части корпуса инструмента;
- прием посредством продольного преобразователя (4) отраженного сигнала (RS) по существу в продольном направлении;
- измерение емкости посредством измерения емкости между по меньшей мере двумя электродами (8), с определением тем самым свойств текучей среды, окружающей инструмент и влияющей на емкость между указанными по меньшей мере двумя электродами, например, диэлектрической проницаемости текучей среды;
f
- определение расчетной скорости (V) потока протекающей текучей среды (15) по передаваемым зондирующим сигналам (PS) и принимаемым сигналам (RS), а также информации о текучей среде (15), полученной в результате измерения емкости;
- отправка набора данных измерений потока и емкости в модуль (13) вычислений и хранения данных; и
f
- расчет скорости (V) потока текучей среды (15).
14. Способ по п. 13, дополнительно содержащий следующий этап:
- выполнение набора калибровочных измерений потока и емкости в по существу вертикальной части ствола скважины над верхней точкой (21) наклонного участка ствола скважины.
15. Способ по п. 13 или 14, дополнительно содержащий следующий этап:
- отправка по меньшей мере части набора измерений потока и емкости в расположенное в верхней части скважины средство приема данных с тем, чтобы их мог получить пользователь.
16. Способ по п. 13 или 14, дополнительно содержащий следующие этапы:
- определение свойств текучей среды, окружающей инструмент, путем измерения емкости между по меньшей мере двумя электродами; и
- выбор временных интервалов, в которых измеряют доплеровские сдвиги частоты, так, что на основе указанных измерений емкости определяют профиль скоростей в рассеивающей среде.
17. Способ по п. 13 или 14, дополнительно содержащий следующий этап:
f
- отправка данных, полученных в результате измерений емкости, пользователю вверх по стволу скважины только в том случае, если расчетная скорость (V) потока выходит за пределы заданного диапазона.