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DE60109894T2 - SYSTEM AND METHOD FOR LIQUID FLOW OPTIMIZATION IN A GAS LIFTING OIL BORE - Google Patents

SYSTEM AND METHOD FOR LIQUID FLOW OPTIMIZATION IN A GAS LIFTING OIL BORE Download PDF

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DE60109894T2
DE60109894T2 DE60109894T DE60109894T DE60109894T2 DE 60109894 T2 DE60109894 T2 DE 60109894T2 DE 60109894 T DE60109894 T DE 60109894T DE 60109894 T DE60109894 T DE 60109894T DE 60109894 T2 DE60109894 T2 DE 60109894T2
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pipe
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fluid
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Gordon Frederick CARL
Mountjoy William SAVAGE
J. Harold VINEGAR
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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SHELL INT RESEARCH
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Abstract

A controllable gas-lift well having controllable gas-lift valves and sensors for detecting flow regime is provided. The well uses the tubing and casing to communicate with and power the controllable valve from the surface. Ferromagnetic chokes at the surface and downhole electrically isolate the tubing from the casing. A high band-width, adaptable spread spectrum communication system is used to communicate between the controllable valve and the surface. Sensors, such as pressure, temperature, and acoustic sensors, may be provided downhole to more accurately assess downhole conditions and in particular, flow regime. Operating conditions, such as gas injection rate, back pressure on tubing and position of downhole controllable valves are varied depending on flow regime, downhole conditions, oil production, gas usage and availability, to optimize production. An Artificial Neural Network (ANN) is trained to detect Taylor flow regime using downhole acoustic sensors, plus other sensors as desired. The detection and control system and method thereof is useful in many applications involving multi-phase flow in a conduit.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Optimierung einer Fluidströmung in einem Rohr und insbesondere einer Strömung in einem Gasliftschacht.The The invention relates to a system and a method for optimization a fluid flow in a pipe and in particular a flow in a gas lift shaft.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

Gasliftschächte werden seit den 1800er Jahren verwendet und haben sich als besonders nützlich für die Erhöhung von effektiven Ölförderraten erwiesen, wo der natürliche Auftrieb der Lagerstätte nicht ausreicht; siehe Brown, Connolizo und Robertson, West Texas Oil Lifting Short Course, und H. W. Winkler, "Misunderstood or Overlooked Gas-Lift Design and Equipment considerations", SPE, S. 351 (1994). Typischerweise wird in einem Gaslift-Ölschacht in dem Ölfeld gefördertes Erdgas komprimiert und in den ringförmigen Raum zwischen der Auskleidung und der Verrohrung eingeblasen und aus der Auskleidung in die Verrohrung geleitet, um einen "Lift" (Auftrieb) an die Fluidsäule der Verrohrung bereitzustellen, so dass Öl aus der Verrohrung heraus gefördert wird. Obwohl die Verrohrung für das Einblasen des Liftgases verwendet werden kann, und der ringförmige Raum zur Förderung des Öls verwendet werden kann, wird dies in der Praxis selten durchgeführt. Ursprünglich haben die Gasliftschächte das Gas an der Unterseite der Verrohrung eingeblasen, aber bei tiefen Bohrungen erfordert dies natürlich übermäßige Anfangsdrücke und es wurden Verfahren entwickelt, das Gas an verschiedenen Tiefen in den Bohrungen in die Verrohrung einzublasen; siehe z. B. das US-Patent Nr. 5 267 469.Gas lift shafts will be used since the 1800s and have proven to be especially useful for increasing effective oil production rates proven where the natural Buoyancy of the deposit not enough; see Brown, Connolizo and Robertson, West Texas Oil Lifting Short Course, and H.W. Winkler, "Misunderstood or Overlooked Gas Lift Design and Equipment considerations, SPE, p. 351 (1994) is in a gas lift oil shaft in the oil field funded Compressed natural gas and into the annular space between the lining and the piping and blown out of the lining into the casing directed to a "lift" (lift) to the fluid column to provide the tubing, allowing oil out of the tubing promoted becomes. Although the piping for the blowing of the lift gas can be used, and the annular space to promote of the oil can be used, this is rarely done in practice. Originally the gas lift shafts the gas is injected at the bottom of the casing, but at deep holes Of course, this requires excessive initial pressures and Processes have been developed, the gas at different depths to blow into the holes in the casing; see, for. B. the U.S. Patent No. 5,267,469.

Der häufigste Typ von Gasliftschacht verwendet mechanische Gasliftventile vom Balgentyp, die an der Verrohrung angebracht sind, um den Strom aus Gas aus dem Ring zwischen der Ausklei dung und der Verrohrung in die Verrohrung hinein zu regulieren; siehe die US-Patent-Nummern 5 782 261 und 5 425 425. In einem typischen Gasliftventil vom Balgentyp wird der Balgen auf einen bestimmten Druck voreingestellt oder vorbelastet, der einen Betrieb des Ventils zulässt, was bei dem vorbelasteten Druck einen Übertragungsweg von Gas aus dem Ring in die Verrohrung hinein ermöglicht. Die Druckbelastung eines jeden Ventils wird von dem Bohrungstechniker in Abhängigkeit von der Position des Ventils in der Bohrung, dem Druckkopf, den Schachtbedingungen und einer Menge weiterer Faktoren konstruiert.Of the common Type of gas lift shaft uses mechanical gas lift valves from Bellows type, which are attached to the piping to prevent the flow Gas from the ring between the lining and the piping in to regulate the piping into it; see the US patent numbers 5,782,261 and 5,425,425. In a typical bellows-type gas lift valve the bellows is preset or preloaded to a certain pressure, which allows operation of the valve, which in the preloaded Print a transmission path gas from the ring into the casing. The pressure load of each valve is determined by the drilling technician dependent on from the position of the valve in the bore, the printhead, the Chimney conditions and a lot of other factors constructed.

Das typische Gasliftventil vom Balgentyp weist eine Vorbelastung zum Regulieren der Gasströmung aus dem Ring außerhalb der Verrohrung auf, um das Öl zu fördern. Bei solchen typischen Gasliftventilen vom Balgentyp sind verschiedene Probleme häufig. Als Erstes verlieren die Bälge oft ihre Belastung, was bewirkt, dass das Ventil in der geschlossenen Position versagt oder anders arbeitet als es das Ziel der Konstruktion ist. Ein weiterer üblicher Fehler ist die Erosion um den Ventilsitz und der Verschleiß des Kugelschaftes in dem Ventil, was oft zu einem teilweisen Versagen des Ventils oder zumindest zu einer ineffizienten Förderung führt. Da die Gasströmung durch ein Gasliftventil in einem Gleichgewichtszustand oft nicht kontinuierlich ist, sondern ein gewisses Maß an Hämmern und Prellen zeigt, wenn das Kugelventil in Betrieb ist, ist ein Verschleiß des Ventils und des Sitzes üblich. Ein Versagen oder ineffizienter Betrieb von Ventilen vom Balgentyp führt zu entsprechenden Leistungsschwächen beim Betrieb eines typischen Gasliftschachtes. In der Tat wurde ermittelt, dass die Förderung eines Schachtes wegen Ventilversagens oder Leistungsschwächen im Betrieb gegenüber dem Optimum um zumindest 5–15% verringert ist.The typical gas lift valve bellows type has a preload to Regulate the gas flow out the ring outside the piping up to the oil to promote. In such typical bellows-type gas lift valves are various Problems frequently. First, the bellows lose often their load, which causes the valve in the closed Position fails or works differently than the design goal is. Another common Error is the erosion around the valve seat and the wear of the ball shank in the valve, often causing a partial failure of the valve or at least leads to inefficient funding. As the gas flow through a gas lift valve in a steady state often not continuous is, but a degree Hammer and bouncing shows when the ball valve is in operation is on Wear of the Valve and seat usual. Failure or inefficient operation of bellows type valves leads to corresponding performance weaknesses when operating a typical gas lift shaft. In fact it became determines that the promotion of a manhole due to valve failure or poor performance in the Operation opposite the optimum by at least 5-15% is reduced.

Es wäre daher ein deutlicher Fortschritt, wenn man ein System und Verfahren entwickelte, die diese Leistungsschwäche herkömmlicher Gasliftventile vom Balgentyp überwinden. Verschiedene Verfahren wurden entwickelt, um steuerbare Ventile unterirdisch an dem Rohrstrang anzuordnen, aber alle derartigen bekannten Vorrichtungen verwenden typischerweise ein elektrisches Kabel entlang des Rohrstranges, um die Gasliftventile zu speisen und mit ihnen zu kommunizieren. Wegen der großen Anzahl an Fehlermechanismen, die in einem solchen System vorhanden sind, ist es selbstverständlich in hohem Maße unerwünscht und in der Praxis schwierig, ein Kabel entlang eines Rohrstranges, entweder integriert mit dem Rohrstrang oder mit einem Zwischenraum in dem Ring zwischen dem Rohr und der Auskleidung angeordnet, zu verwenden. Weitere Verfahren des Kommunizierens innerhalb eines Bohrloches sind in den US-Patent-Nummern 5 493 288; 5 576 703; 5 574 374; 5 467 083 und 5 130 706 beschrieben.It would be therefore a significant step forward in developing a system and process the this performance weakness conventional Overcome gas lift valves of the bellows type. Various procedures have been developed to provide controllable valves To arrange underground on the pipe string, but all such known devices typically use an electrical Cable along the tubing to feed the gas lift valves and to communicate with them. Because of the large number of failure mechanisms, which are present in such a system, it is of course in high degree undesirable and in practice difficult a cable along a tubing, either integrated with the tubing string or with a gap in the ring between the pipe and the lining, too use. Other methods of communicating within one Boreholes are disclosed in US Pat. Nos. 5,493,288; 5,576,703; 5 574,374; 5,467,083 and 5,130,706.

Das US-Patent Nr. 4 839 644 beschreibt ein Verfahren und System für kabellose wechselweise Kommunikationen in einem ausgekleideten Bohrloch mit einem Rohrstrang. Dieses System beschreibt jedoch eine unterirdische Ringantenne zum Koppeln elektromagnetischer Energie in einem TEM-Wellenleitermodus mit Hilfe des Ringes zwischen der Auskleidung und dem Rohr. Diese Ringantenne benutzt eine elektromagnetische Wellenkopplung, die ein im Wesentlichen nicht-leitendes Fluid (wie z. B. raffiniertes Schweröl) in dem Ring zwischen der Auskleidung und dem Rohr und einen ringförmigen Hohlraum und Bohrlochkopf-Isolatoren erfordert. Daher ist das in dem US-Patent Nr. 4 839 644 beschriebene Verfahren und System kostspielig, hat Probleme mit dem Einsickern von Sole in die Auskleidung und ist als ein Modell für eine wechselseitige unterirdische Kommunikation schwierig zu verwenden. Andere Modelle unterirdischer Kommunikation, wie z. B. die Spülungsimpuls-Übertragung (US-Patent- Nummern 4 648 471; 5 887 657), haben erfolgreiche Kommunikationen bei niedrigen Übertragungsgeschwindigkeiten gezeigt, sind aber dort von begrenztem Nutzen als ein Kommunikationsmodell, wo hohe Übertragungsgeschwindigkeiten erforderlich sind, oder es nicht erwünscht ist, unterirdisch eine komplexe Ausrüstung für eine Spülungsimpuls-Übertragung zu verwenden. Noch weitere unterirdische Kommunikationsverfahren wurden versucht; siehe die US-Patent-Nummern 5 467 083; 4 739 325; 4 578 675; 5 883 516; und 4 468 665 wie auch permanente unterirdische Sensoren und Steuersysteme: US-Patent-Nummern 5 730 219; 5 662 165; 4 972 704; 5 941 307; 5 934 371; 5 278 758; 5 134 285; 5 001 675; 5 730 219; 5 662 165.U.S. Patent No. 4,839,644 describes a method and system for wireless alternate communications in a lined wellbore with a tubing string. However, this system describes an underground loop antenna for coupling electromagnetic energy in a TEM waveguide mode by means of the ring between the liner and the tube. This ring antenna uses an electromagnetic A shaft coupling requiring a substantially non-conductive fluid (such as refined heavy oil) in the ring between the liner and the tube and an annular cavity and wellhead insulators. Therefore, the method and system described in U.S. Patent No. 4,839,644 is costly, has problems with the seepage of brine into the liner, and is difficult to use as a model for two-way underground communication. Other models of underground communication, such as Flush Pulse Transmission (U.S. Patent Nos. 4,648,471; 5,887,657) have shown successful communications at low transmission speeds, but are of limited use as a communication model where high transmission speeds are required or not desired to use a complex equipment for a mud pulse transmission underground. Still other underground communication methods have been tried; see US Pat. Nos. 5,467,083; 4,739,325; 4,578,675; 5,883,516; and 4,468,665 as well as permanent underground sensors and control systems: U.S. Patent Nos. 5,730,219; 5,662,165; 4,972,704; 5,941,307; 5,934,371; 5,278,758; 5,134,285; 5,001,675; 5,730,219; 5 662 165.

Es ist allgemein bekannt, dass in einem Gasliftschacht ein Anstieg von unterirdisch eingeblasenem komprimierten Gas (d. h. Liftgas) nicht linear der Menge an gefördertem Öl entspricht. Das bedeutet, für jede beliebige spezielle Bohrung unter einem speziellen Satz von Betriebsbedingungen kann die Menge an eingeblasenem Gas optimiert werden, um das Maximum an Öl zu fördern. Unglücklicherweise ist bei Verwendung herkömmlicher Gasliftventile vom Balgentyp der Öffnungsdruck der Gasliftventile vom Balgentyp voreingestellt, und die Hauptsteuerung der Bohrung erfolgt durch die Menge an Gas, das an der Oberfläche eingeblasen wird. Eine Rückmeldung, um die optimale Förderung der Bohrung zu bestimmen, kann viele Stunden und sogar Tage dauern.It It is well known that in a gas lift shaft an increase subterraneously injected compressed gas (i.e., lift gas) not linearly equal to the amount of oil produced. That means for any special hole under a special set of Operating conditions can optimize the amount of injected gas be to the maximum of oil to promote. Unfortunately is when using conventional Bellows type gas lift valves The opening pressure of the gas lift valves preset by the bellows type, and the main control of the hole is done by the amount of gas that is blown in at the surface becomes. Feedback, for optimal promotion It can take many hours and even days to drill.

Es ist ebenfalls allgemein bekannt, dass in zweiphasigen Strömungsregimen – wie in einem Gasliftschacht – mehrere Strömungsregime mit variierendem Leistungsvermögen existieren; siehe A. van der Spek und A. Thomas, "Neural Net Identification of Flow Regime using Band Spectra of Flow Generated Sound", SPE 50640, Oktober 1998. Während es bekanntermaßen wünschenswert ist, in einem speziellen Strömungsregime zu arbeiten, wurde es weitgehend als unmöglich betrachtet, dies zu verwirklichen.It is also well known that in two-phase flow regimes - as in a gas lift shaft - several flow regime with varying performance exist; See A. van der Spek and A. Thomas, "Neural Net Identification of Flow Regime Using Spectra Volume of Flow Generated Sound ", SPE 50640, October 1998. During it is known desirable is in a special flow regime too work, it was largely considered impossible to do so.

Es wäre daher ein deutlicher Fortschritt im Betrieb von Gasliftschächten, wenn eine Alternative zu den herkömmlichen Ventilen vom Balgentyp zur Verfügung stünde, insbesondere dann, wenn Sensoren zum Bestimmen von Strömungseigenschaften in der Bohrung mit steuerbaren Gasliftventilen und Steuerungen an der Oberfläche arbeiten könnten, um eine Fluidströmung in einem Gasliftschacht zu optimieren.It would be therefore a significant advance in the operation of gas lift shafts, though an alternative to the conventional ones Valves of the bellows type are available would, especially when sensors for determining flow characteristics in the hole with controllable gas lift valves and controls the surface could work, around a fluid flow to optimize in a gas lift shaft.

Das Verfahren und das System gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 15 sind aus dem Europäischen Patent EP 0721053 bekannt. In dem bekannten Verfahren und System erfasst ein unterhalb eines Gasliftventils montierter Sensor die Eigenschaften einer im Allgemeinen einphasigen Strömung aus Rohöl unterhalb eines Gaslift-Einblasventils, deren Eigenschaften verwendet werden, um die Öffnung der Ventile derart zu steuern, dass eine optimale Menge an Liftgas eingeblasen wird, um die Dichte des Rohöls und des Liftgasgemisches, das an dem und oberhalb des Liftgas-Einblaspunktes erzeugt wird, zu verringern.The method and the system according to the preamble of claims 1 and 15 are known from the European patent EP 0721053 known. In the known method and system, a sensor mounted below a gas lift valve senses the characteristics of a generally single-phase flow of crude below a gas lift sparger whose characteristics are used to control the opening of the valves to inject an optimum amount of lift gas to reduce the density of the crude oil and the lift gas mixture generated at and above the lift gas sparging point.

Das US-Patent 5 353 627 offenbart ein Verfahren zum Erfassen eines Strömungsregimes in einer mehrphasigen Fluidströmung mittels eines passiven akustischen Detektors. Das US-Patent 6 012 015 offenbart ein automatisches unterirdisches Strömungssteuersystem mit akustischen Sensoren und weiteren Sensoren zum Bewerten von Formationsparametern und des Zuflusses von Wasser für ein vielseitiges Bohrungssystem.The U.S. Patent 5,353,627 discloses a method for detecting a flow regime in a multiphase fluid flow by means of a passive acoustic detector. U.S. Patent 6,012 015 discloses an automatic underground flow control system with acoustic sensors and other sensors for rating Formation parameters and the inflow of water for a versatile Drilling system.

Im Allgemeinen wäre es ein deutlicher Fortschritt, wenn man in der Lage wäre, das Strömungsregime in einer Leitung für eine zweiphasige Strömung zu erfassen und den Betrieb zu steuern, um in einer gewünschten Phase zu bleiben.in the General would be It would be a significant step forward if you were able to do that Flow regime in a line for a two-phase flow to capture and control the operation in order to be in a desired Phase to stay.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Das Verfahren und System gemäß der Erfindung sind durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gekennzeichnet.The Method and system according to the invention are characterized by the characterizing features of claims 1 and 15 marked.

Die vorstehend skizzierten Probleme werden durch das System und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen eines Strömungsregimes und Steuern der Strömungseigenschaften, um ein gewünschtes Regime zu erhalten, weitgehend gelöst. In der bevorzugten Anwendung umfasst der steuerbare Gasliftschacht ein ausgekleidetes Bohrloch mit einem Rohrstrang, der innerhalb der Auskleidung angeordnet ist und sich in deren Längsrichtung erstreckt. Ein steuerbares Gasliftventil ist mit dem Rohr gekoppelt, um das Gaseinblasen zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Rohres, im Speziellen zwischen dem Ring zwischen dem Rohr und der Auskleidung und dem Inneren des Rohres zu steuern. Das steuerbare Gasliftventil und die Sensoren werden von der Oberfläche gespeist und gesteuert, um solche Funktionen wie die fluidmäßige Verbindung zwischen dem Ring und dem Inneren des Rohres und die Menge an eingeblasenem Gas an der Oberfläche zu regulieren. Kommunikationssignale und Energie werden unter Verwendung des Rohres und der Auskleidung als Leiter von der Oberfläche gesendet. Die Energie ist vorzugsweise ein Niederspannungs-Wechselstrom um 60 Hz.The problems outlined above are largely solved by the system and method of the present invention for determining a flow regime and controlling the flow characteristics to obtain a desired regime. In the preferred application, the controllable gas lift well comprises a lined wellbore with a tubing string disposed within the liner is and extends in the longitudinal direction. A controllable gas lift valve is coupled to the pipe to control gas injection between the inside and outside of the pipe, specifically between the ring between the pipe and the liner and the interior of the pipe. The controllable gas lift valve and sensors are fed and controlled by the surface to regulate such functions as the fluid communication between the ring and the interior of the tube and the amount of injected gas at the surface. Communications signals and energy are sent from the surface using the pipe and liner as conductors. The energy is preferably a low voltage alternating current around 60 Hz.

In größerem Detail umfasst ein Computer an der Oberfläche ein Modem mit einem dem Rohr auferlegten und von einem unterirdischen, mit dem steuerbaren Gasliftventil verbundenen Modem empfangenen Kommunikationssignal. In ähnlicher Weise kann das unterirdische Modem Sensorinformation zu dem Systemcomputer kommunizieren. Des Weiteren wird Energie in den Rohrstrang eingespeist und unterirdisch empfangen, um den Betrieb des steuerbaren Gasliftventils zu steuern und den Sensor zu spei sen. Vorzugsweise wird die Auskleidung als Leiter für die Erdrückleitung verwendet. Alternativ kann eine entfernte Erdung als elektrische Rückführung verwendet werden. Der Weg für die Erdrückleitung wird von dem steuerbaren Gasliftventil über einen leitenden Zentralisierer um das Rohr herum, der in seinem Kontakt mit dem Rohr isoliert, aber in elektrischem Kontakt mit der Auskleidung ist, bereitgestellt.In greater detail For example, a computer on the surface of a modem with a Pipe imposed and from an underground, with the controllable Gas lift valve connected modem received communication signal. In similar In this way, the subterranean modem can provide sensor information to the system computer communicate. Furthermore, energy is fed into the pipe string and receive underground to the operation of the controllable gas lift valve to control and sen sensor sen. Preferably, the liner becomes as head of the earth return used. Alternatively, a remote grounding as electrical Recycling used become. The way for the earth return is from the controllable gas lift valve via a conductive centralizer around the pipe, which is insulated in its contact with the pipe, but in electrical contact with the liner.

In verbesserten Formen umfasst der steuerbare Gasliftschacht einen oder mehrere unterirdische Sensor/en, der/die vorzugsweise in Kontakt mit dem unterirdischen Modem steht/stehen und mit dem Computer an der Oberfläche kommuniziert/kommunizieren. Zusätzlich zu akustischen werden in vielen Situationen vorteilhafterweise solche Sensoren wie (für) Temperatur, Druck, Hydrophone, Geophone, Ventilstellung, Strömungsgeschwindigkeiten und Druckdifferenzmesser verwendet. Die Sensoren liefern Messungen zu dem Modem für eine Übertragung zur Oberfläche oder direkt zu einer programmierbaren Schnittstellen-Steuereinheit zum Bestimmen des Strömungsregimes an einer gegebenen Position und zum Betätigen des steuerbaren Gasliftventils und des Gaseinblasens an der Oberfläche, um die Fluidströmung durch das Gasliftventil zu steuern.In improved forms includes the controllable gas lift shaft a or more subterranean sensor (s), preferably in contact with the subterranean modem stands / stands and with the computer on the surface communicates / communicate. additionally to acoustic in many situations advantageously such Sensors like (for) Temperature, pressure, hydrophones, geophones, valve position, flow velocities and pressure difference meter used. The sensors provide measurements to the modem for a transmission to the surface or directly to a programmable interface controller for Determine the flow regime at a given position and for actuating the controllable gas lift valve and the gas blowing at the surface to the fluid flow through to control the gas lift valve.

Vorzugsweise sind ferromagnetische Drossel mit dem Rohr gekoppelt, die als ein Reihenwiderstand für den Stromfluss an dem Rohr wirken. In einer bevorzugten Form ist eine obere ferromagnetische Drossel unterhalb des Rohrhängers um das Rohr herum angeordnet, und der Strom und die Kommunikationssignale werden unterhalb der oberen ferromagnetischen Drossel zu dem Rohr übermittelt. Eine untere ferromagnetische Drossel ist unterirdisch um das Rohr herum angeordnet, wobei das steuerbare Gasliftventil mit dem Rohr oberhalb der unteren Drossel elektrisch gekoppelt ist, obwohl das steuerbare Gasliftventil unterhalb der unteren Ferrit-Drossel mechanisch mit dem Rohr ge koppelt sein kann. Es ist wünschenswert, das in Betrieb befindliche steuerbare Gasliftventil mechanisch unterhalb der unteren ferromagnetischen Drossel anzuordnen, so dass der Fluidspiegel des Bohrloches unterhalb der Drossel liegt.Preferably ferromagnetic throttles are coupled to the pipe as a Series resistance for affect the flow of current to the pipe. In a preferred form an upper ferromagnetic throttle below the tube hanger to the tube is arranged around, and the current and the communication signals become transmitted below the upper ferromagnetic throttle to the pipe. A lower ferromagnetic choke is underground around the pipe arranged around, with the controllable gas lift valve with the pipe above the lower throttle is electrically coupled, although the controllable Gas lift valve below the lower ferrite throttle mechanically with can be coupled to the pipe ge. It is desirable that in operation located controllable gas lift valve mechanically below the lower ferromagnetic throttle, so that the fluid level of the Borehole lies below the throttle.

Vorzugsweise ist eine Steuereinheit (Computer) an der Oberfläche über ein Master-Modem an der Oberfläche und das Rohr mit dem unterirdischen Slave-Modem des steuerbaren Gasliftventils gekoppelt. Der Computer an der Oberfläche kann Messungen von einer Vielfalt von Quellen, wie z. B. von unterirdischen Sensoren, Messungen des Ölausstoßes und Messungen des Eintrages an komprimiertem Gas in die Bohrung (Strömung und Druck) empfangen. Mit Hilfe solcher Messungen kann der Computer eine optimale Stellung eines steuerbaren Gasventils, insbesondere die optimale Menge an eingeblasenem Gas aus dem Ring im Inneren der Auskleidung durch jedes steuerbare Ventil in das Rohr hinein, berechnen. Zusätzliche Parameter können durch den Computer gesteuert werden, wie z. B. das Steuern der Menge an Eintrag an komprimiertem Gas in die Bohrung an der Oberfläche, Steuern des Gegendrucks an den Bohrungen, Steuern eines durchlässigen Schäumungs- oder Tensid-Einspritzystems, um das Öl zum Schäumen zu bringen, und das Empfangen von Förderungs- und Betriebsmessungen aus einer Vielfalt weiterer Schächte in dem gleichen Feld, um die Förderung des Feldes zu optimieren.Preferably is a control unit (computer) on the surface via a master modem on the surface and the pipe with the underground slave modem of the controllable gas lift valve coupled. The computer on the surface can take measurements of one Variety of sources, such as From subterranean sensors, measurements of oil output and Measurements of the entry of compressed gas into the bore (flow and Pressure). With the help of such measurements, the computer can an optimal position of a controllable gas valve, in particular the optimum amount of injected gas from the ring inside the liner through each controllable valve into the tube, to calculate. additional Parameters can be controlled by the computer, such. B. controlling the amount at entry of compressed gas into the bore at the surface, taxes back pressure at the wells, controlling a permeable foaming or surfactant injection system to froth the oil and receiving Förderungs- and operational measurements from a variety of other shafts in the same field to the promotion to optimize the field.

Die Fähigkeit, die aktuellen unterirdischen Bedingungen aktiv zu überwachen, zusammen mit der Fähigkeit, die Bedingungen an der Oberfläche und unterirdisch zu steuern, weist viele Vorteile in einem Gasliftschacht auf. Leitungen, wie z. B. Gasliftschächte, weisen vier breite Regime von Fluidströmung auf, und zwar Blasen-, Taylor-, Schwall- und Ringströmung. Das effizienteste Förder-(gefördertes Öl versus eingeblasenes Gas)-Regime ist das Taylor-Strömungsregime.The Ability, to actively monitor the current underground conditions, along with the ability the conditions on the surface and to navigate underground has many advantages in a gas lift shaft on. Lines, such. As gas lift shafts, have four broad regimes of fluid flow on, namely bubble, Taylor, surge and ring flow. The most efficient mining (oil promoted versus injected gas) regime is the Taylor flow regime.

Die unterirdischen Sensoren der vorliegenden Erfindung erlauben die Erfassung einer Taylor-Strömung. Die oben angeführten Steuermechanismen-Computer an der Oberfläche, steuerbare Gasliftventile, Gaseintrag, Tensid-Einspritzung etc. sorgen für die Fähigkeit, eine Taylor-Strömung zu er- und unterhalten. In verbesserten Formen können die unterirdischen steuerbaren Ventile einzeln betätigt werden, um eine örtlich begrenzte Taylor-Strömung zu erhalten.The subsurface sensors of the present invention allow detection of a Taylor flow. The above-mentioned control mechanisms computer on the surface, controllable gas lift valves, Ga Suction, surfactant injection, etc. provide the ability to initiate and sustain a Taylor flow. In improved forms, the subterranean controllable valves may be individually actuated to obtain a localized Taylor flow.

In der bevorzugten Ausführungsform sind alle Gasliftventile in der Bohrung vom steuerbaren Typ gemäß der vorliegenden Erfindung und können einzeln gesteuert sein. Es ist wünschenswert, die Ölsäule von einem Punkt in dem Bohrloch nahe wie möglich an dem Förder-Packer zu heben. Das bedeutet, das unterste Gasliftventil ist das erste Ventil in der Förderung. Die oberen Gasliftventile werden verwendet, um die Bohrung während des Beginns der Förderung einzuleiten. In herkömmlichen Gasliftschächten weisen diese oberen Ventile Bälge auf, die mit einem maximal zulässigen Fehler von 200 psi (≈ 13,8 bar) voreingestellt sind, um sicherzustellen, dass die Ventile nach der Einleitung schließen. Das bedeutet, dass der Förderdruck unterirdisch verloren geht, um diesen Druckabfall von 200 psi (≈ 13,8 bar) je Ventil unterzubringen. Des Weiteren lecken solche herkömmlichen Ventile oft und sind nicht in der Lage, vollständig zu schließen. Die Verwendung der steuerbaren Ventile der vorliegenden Erfindung überwindet solche Unzulänglichkeiten.In the preferred embodiment all gas lift valves in the bore are of the controllable type according to the present one Invention and can be controlled individually. It is desirable the oil column of one Point in the hole as close as possible on the conveyor packer to lift. This means that the lowest gas lift valve is the first one Valve in the promotion. The upper gas lift valves are used to drill the hole during the Start of the promotion initiate. In conventional Gas lift shafts These upper valves have bellows on that with a maximum allowable Error of 200 psi (≈ 13.8 bar) are preset to ensure that the valves after close the introduction. This means that the delivery pressure underground is lost to this pressure drop of 200 psi (≈ 13.8 bar) to accommodate each valve. Furthermore lick such conventional Valves often and are unable to close completely. The Use of the controllable valves of the present invention overcomes such shortcomings.

Der Aufbau eines solchen steuerbaren Gasliftschachtes ist so konstruiert, daß er der herkömmlichen Methodik im Aufbau so ähnlich wie möglich ist. Das heißt, nach dem Auskleiden des Schachtes wird typischerweise ein Packer über die Förderzone gesetzt. Dann wird der Rohrstrang durch die Auskleidung in Kommunikation mit der Förderzone eingeführt. Während der Rohr strang an der Oberfläche aufgebaut wird, wird eine untere Ferrit-Drossel um einen der herkömmlichen Rohrstränge herum angeordnet, zum Positionieren über dem unterirdischen Packer. In den Abschnitten der Rohrstränge werden, wo es gewünscht ist, ein Gasliftventil und ein oder mehrere Sensor(en) mit dem Strang gekoppelt. In einer bevorzugten Form wird ein Seitentaschendorn zum Aufnehmen eines mit Hilfe einer Slickline einsetzbaren und herausziehbaren Gasliftventils oder Sensors verwendet. Bei einer solchen Konfiguration kann entweder ein steuerbares Gasliftventil gemäß der vorliegenden Erfindung in den Seitentaschendorn eingesetzt sein, oder es kann/können ein oder mehrere Sensorpaket/e verwendet werden. Alternativ kann/können das steuerbare Gasliftventil oder die Sensoren mit dem Rohr befördert werden. Der Rohrstrang wird zur Oberfläche gebaut, wo wiederum eine ferromagnetische Drossel unterhalb des Rohrhängers um den Rohrstrang herum angeordnet ist. Kommunikations- und Stromleitungen werden dann durch die Bohrlochkopfeinspeisung hindurch mit dem Rohrstrang unterhalb der oberen ferromagnetischen Drossel verbunden.Of the Construction of such a controllable gas lift shaft is constructed that he the conventional methodology so similar in structure as possible is. This means, after lining the shaft, a packer is typically over the conveying zone set. Then the pipe string gets in communication through the lining with the conveyor zone introduced. While the pipe was stranded on the surface is constructed, a lower ferrite throttle is one of the conventional pipelines arranged to be positioned above the underground packer. In the sections of the pipe strands be where it is wanted is a gas lift valve and one or more sensor (s) with the strand coupled. In a preferred form, a side pocket mandrel becomes for picking up a slickline and pulling it out Gas lift valve or sensor used. With such a configuration may be either a controllable gas lift valve according to the present invention be used in the side pocket mandrel, or it may / may or more Sensorpaket / e be used. Alternatively, the / can controllable gas lift valve or the sensors to be transported by pipe. The pipe string becomes the surface built where again a ferromagnetic choke below the tubing hanger is arranged around the pipe string. Communication and power lines are then passed through the wellhead feed with the tubing string connected below the upper ferromagnetic throttle.

In einer alternativen Form wird eine Installationszelle für Sensoren und die Kommunikation eingesetzt, ohne die Notwendigkeit eines steuerbaren Gasliftventils. Das heißt, ein Elektronikmodul mit Druck-, Temperatur- oder akustischen Sensoren oder anderen Sensoren, Energieversorgung und einem Modem wird in einen Seitentaschendorn eingesetzt, um mit dem Computer an der Oberfläche zur Bestimmung eines Strömungsregimes mit Hilfe der Rohr- und Auskleidungsleiter zu kommunizieren. Alternativ können solche Elektronikmodule direkt an dem Rohr montiert sein (Förderung durch das Rohr) und derart konfiguriert sein, dass sie durch eine Drahtleitung ausgetauscht werden können. Wenn ein elektronisches Modul oder ein steuerbares Gasliftventil direkt an dem Rohr befestigt ist, kann es nur durch Herausziehen des gesamten Rohrstranges ausgetauscht werden. Mes sungen werden zur Oberfläche kommuniziert, und Parameter an der Oberfläche (z. B. Eintrag an komprimiertem Gas) werden reguliert, um ein gewünschtes unterirdisches Strömungsregime zu erhalten, wobei nur Sensoren unterirdisch angeordnet sind.In an alternative form becomes an installation cell for sensors and communication used without the need for a controllable Gas lift valve. This means, an electronics module with pressure, temperature or acoustic sensors or other sensors, power and a modem will be in a side pocket mandrel used to work with the computer on the surface Determination of a flow regime to communicate with the help of pipe and lining conductors. alternative can such electronic modules be mounted directly on the pipe (promotion through the pipe) and be configured to pass through a pipe Wire line can be replaced. If an electronic Module or a controllable gas lift valve attached directly to the pipe is, it can only be replaced by pulling out the entire pipe string become. Measurements are communicated to the surface, and parameters on the surface (eg entry to compressed gas) are regulated to a desired one underground flow regime to obtain, with only sensors are located underground.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS

1 ist ein Schema des steuerbaren Gasliftschachtes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 12 is a schematic of the gas liftable manhole according to a preferred embodiment of the present invention;

2 ist ein schematisches Detail eines Rohrstranges in einem ausgekleideten Bohrloch, das die Anordnung eines Seitentaschendornes an dem Rohrstrang veranschaulicht; 2 Figure 3 is a schematic detail of a tubing string in a lined wellbore illustrating the location of a side pocket mandrel on the tubing string;

3 ist eine Reihe fragmentarischer vertikaler Schnittansichten, die Strömungsmuster in einer zweiphasigen vertikalen (Aufwärts-) Strömung veranschaulichen, wobei 3A eine Blasenströmung veranschaulicht, 3B eine Schwallströmung veranschaulicht, 3C eine Schaumströmung veranschaulicht und 3D eine Ringströmung veranschaulicht; 3 Fig. 13 is a series of fragmentary vertical sectional views illustrating flow patterns in a biphasic vertical (upward) flow 3A illustrates a bubble flow, 3B illustrates a surge flow, 3C illustrates a foam flow and 3D illustrates a ring flow;

4A4D veranschaulichen Strömungsmuster in einer horizontalen zweiphasigen Strömung, wobei 4A eine ringförmige dispergierte Strömung veranschaulicht, 4B eine geschichtete Wellenströmung veranschaulicht, 4C eine Schwall- oder intermittierende Strömung veranschaulicht und 4D eine dispergierte Blasenströmung veranschaulicht. 4A - 4D illustrate flow patterns in a horizontal two-phase flow, wherein 4A illustrates an annular dispersed flow, 4B illustrates a stratified wave flow, 4C illustrates a surge or intermittent flow and 4D illustrates a dispersed bubble flow.

5 ist ein Graph, in dem die Quantität an komprimiertem Gas gegen den Rohrdruck aufgetragen ist, und zeigt die vier Strömungsregime, denen man in einem Gasliftschacht typischerweise begegnet, und zwar Blasen-, Taylor-, Schwallströmung und Ringströmung; 5 Figure 12 is a graph plotting compressed gas versus tube pressure and shows the four flow regimes typically encountered in a gas lift well, namely bubble, taylor, slug flow and ring flow;

6 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, die ein steuerbares Gasliftventil darstellt, das in einem durch Drahtleitungs-zurückziehbaren Seitentaschendorn aufgenommen ist; 6 Fig. 10 is an enlarged schematic view illustrating a controllable gas lift valve received in a wire-line-retractable side pocket mandrel;

7A7C sind vertikale Schnittansichten einer bevorzugten Form des steuerbaren Ventils in einer Käfiganordnung; 7A - 7C Figures 12 are vertical sectional views of a preferred form of controllable valve in a cage assembly;

8 ist eine vergrößerte vertikale Schnittdarstellung, die ein Elektronikmodul zeigt, das getrennt von dem steuerbaren Ventil mit dem Rohrstrang gekoppelte Sensoren enthält; 8th Figure 3 is an enlarged vertical sectional view showing an electronic module containing sensors coupled to the tubing string separate from the controllable valve;

9 ist eine Abbildung des entsprechenden Verdrahtungsschemas des steuerbaren Gasliftschachtes von 1; 9 is an illustration of the corresponding wiring scheme of the controllable gas lift shaft of 1 ;

10A ist eine vergrößerte schematische Veranschaulichung eines steuerbaren Ventils, das permanent mit dem Rohrstrang gekoppelt ist; 10A Figure 3 is an enlarged schematic illustration of a controllable valve permanently coupled to the tubing string;

10B ist eine vergrößerte vertikale Schnittdarstellung eines steuerbaren Gasliftventils, die eine alternative Ausführungsform des steuerbaren Ventils veranschaulicht; 10B Figure 3 is an enlarged vertical sectional view of a controllable gas lift valve illustrating an alternative embodiment of the controllable valve;

11 ist ein schematisches Diagramm, das den Computer an der Oberfläche in Kommunikation mit der Elektronik des steuerbaren Gasliftventils zeigt; 11 Figure 12 is a schematic diagram showing the computer on the surface in communication with the electronics of the controllable gas lift valve;

12 ist ein System-Blockdiagramm eines Systems zum Speisen und Steuern der Elektronik; und 12 is a system block diagram of a system for powering and controlling the electronics; and

13 ist ein Blockdiagramm eines neuronalen Netzes mit Feedforward und Backpropagation zur Auswertung akustischer Daten. 13 is a block diagram of a neural network with feedforward and back propagation for the analysis of acoustic data.

BESCHREIBUNG ILLUSTRATIVER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS

1. Beschreibung von Strömungsregimen1. Description of flow regimes

Ohne einer Strömungsregime-Klassifizierung ist es schwierig, Fluidströmungsgeschwindigkeiten einer zweiphasigen Strömung in einer Leitung zu quantifizieren. Der herkömmliche Weg einer Strömungregime-Klassifizierung ist der einer visuellen Beobachtung einer Strömung in einer Leitung durch einen menschlichen Beobachter. Obwohl unterirdische Video-Surveys im Handel erhältlich sind, ist die visuelle Beobachtung einer unterirdischen Strömung nicht übliche Praxis bei (Horizontalbohrungs)-Förder-Logs, da diese eine spezielle Leitung (optisches Faserkabel) erfordern. Darüber hinaus können unterirdische Video-Surveys nur in transparenten Fluiden erfolgreich sein; entweder Gasbohrungen oder Bohrungen mit transparentem Kill-Fluid. In Ölbohrungen ist eine Alternative zu der visuellen Beobachtung zum Klassifizieren des Strömungsregimes erforderlich.Without a flow regime classification It is difficult to control fluid flow rates a two-phase flow to quantify in a line. The conventional way of flow regime classification is that of a visual observation of a flow in a pipe through a human observer. Although underground video surveys available in the stores Visual observation of an underground flow is not common practice in (horizontal bore) conveyor logs, since these require a special line (optical fiber cable). About that can out underground video surveys be successful only in transparent fluids; either gas wells or holes with transparent kill fluid. In oil wells is an alternative required for visual observation to classify the flow regime.

Alle Strömungsregime erzeugen ihre eigenen charakteristischen Töne. Ein geschulter menschlicher Beobachter kann ein Strömungsregime in einem Rohr eher durch auditive als durch visuelle Beobachtungen klassifizieren. Im Gegensatz zu Video-Surveys sind Ton-Logdienste von verschiedenen Wireline-Servicediensten für ausgekleidete Bohrungen erhältlich. Der traditionelle Gebrauch solcher Ton-Logs besteht darin, Leckagen entweder in einer Auskleidung oder einem Rohrstrang genau zu ermitteln. Zusätzlich zu den aufgezeichneten Bohrloch-Ton-Logs ist die Steuerschalttafel an der Oberfläche mit Verstärkern und Lautsprechern ausgerüstet, um eine akustische Überwachung von unterirdisch erzeugten Tönen zuzulassen. Das Ton-Log ist typischerweise ein Auftrag über die Lochtiefe eines (nicht kalibrierten) Schalldruckpegels nach dem Durchführen des Tonsignals durch fünf verschiedene Hochpassfilter (Tonschnitte: 200 Hz, 600 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz und 4000 Hz). Im Prinzip könnte der Log-Techniker auf Grundlage der auditiven Beobachtung der unterirdischen Töne eine Strömungsregime-Klassifizierung durchführen. Diese Prozedur ist jedoch unpraktisch: sie ist fehleranfällig, kann nicht von aufgezeichneten Logs reproduziert werden (der Ton wird nicht normal auf einem Audioband aufgezeichnet) und vertraut auf die Erfahrung des speziellen Technikers.All flow regime generate their own characteristic sounds. A trained human observer can be a flow regime classify in a pipe rather by auditory rather than visual observations. Unlike video surveys are sound log services from various wireline wire-line services Drill holes available. The traditional use of such sound logs is leakage to determine exactly in either a lining or a pipe string. additionally Among the recorded borehole sound logs is the control panel on the surface with amplifiers and speakers equipped, for an acoustic monitoring of underground sounds permit. The sound log is typically an order over the Depth of hole of a (non-calibrated) sound pressure level after the Perform the Sound signal through five various high-pass filters (sound cuts: 200 Hz, 600 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz and 4000 Hz). In principle, the log technician might be up Basis of the auditory observation of the subterranean sounds one Flow regime classification carry out. However, this procedure is impractical: it is prone to error not be reproduced from recorded logs (the sound becomes not recorded normally on an audio tape) and trusts the experience of the special technician.

Die erfolgreiche Anwendung von Strömungsregime-Klassifizierungen aus Ton-Logs im Feld mit neuronalen Netzen bringt einige Vorteile für das Geschäft. Zuallererst wird sie die Anwendung des richtigen Strömungsregime-spezifischen hydraulischen Modells für die Aufgabe, Förderungs-Logs von zweiphasigen Strömungen horizontaler Bohrungen zu bewerten, zulassen. Zweitens erlaubt sie eine eingeschränktere Übereinstimmungskontrolle an aufgezeichneten Förderungs-Logdaten. Zuletzt verringert sie den Bedarf an einer Vorhersage des Strömungsregimes mit Hilfe hydraulischer Stabilitätskriterien aus First Principles und reduziert dadurch die Rechenbelastung um zumindest einen Faktor 10, was in kürzeren Verweilzeiten resultiert.The successful application of flow-regime classifications from tone logs in the neural network field brings some benefits to the business. First of all, it will be the application of the correct flow tion regime-specific hydraulic model for the task of evaluating promotion logs of two-phase flows of horizontal wells. Second, it allows for more limited compliance checking on recorded mining log data. Finally, it reduces the need for flow regime prediction using First Principles hydraulic stability criteria, thereby reducing computational burden by at least a factor of 10, resulting in shorter residence times.

"Strömungsregime""Flow regime"

"Eine zweiphasige Strömung ist die miteinander wechselwirkende Strömung zweier Phasen, flüssig, fest oder gasförmig, wo die Grenzfläche zwischen den Phasen durch ihre Bewegung beeinflusst ist" (Butterworth und Hewitt, 1979). Viele unterschiedliche Strömungsmuster können aus der Veränderung einer Form der Grenzfläche zwischen den beiden Phasen resultieren. Diese Muster sind abhängig von einer Vielfalt von Faktoren; z. B. den Phasenströmungsgeschwindigkeiten, dem Druck und dem Durchmesser sowie der Neigung des die betreffende Strömung enthal tenden Rohres etc. Strömungsregime in einer vertikalen Aufwärtsströmung sind in 3 veranschaulicht, und umfassen:

  • – Blasenströmung: eine Dispersion von Blasen in einem Kontinuum aus Flüssigkeit.
  • – Intermittierende oder Schwallströmung: Der Blasendurchmesser nähert sich jenem des Rohres an. Die Blasen sind geschossförmig. Kleine Blasen sind in den dazwischen liegenden Flüssigkeitszylindern suspendiert.
  • – Schaumströmung: Eine hoch instabile Strömung oszillierender Natur, wodurch die Flüssigkeit in der Nähe der Rohrwand kontinuierlich auf und ab pulsiert.
  • – Ringströmung: Ein Film von Flüssigkeit strömt an der Rohrwand und die Gasphase strömt in der Mitte.
"A two-phase flow is the interacting flow of two phases, liquid, solid or gaseous, where the interface between the phases is affected by their motion" (Butterworth and Hewitt, 1979). Many different flow patterns can result from changing a shape of the interface between the two phases. These patterns depend on a variety of factors; z. As the phase flow velocities, the pressure and the diameter and the inclination of the flow concerned border border pipe etc. flow regimes in a vertical upward flow are in 3 illustrates, and include:
  • - Bubble flow: a dispersion of bubbles in a continuum of liquid.
  • Intermittent or slug flow: The bubble diameter approaches that of the tube. The bubbles are projectile. Small bubbles are suspended in the intermediate liquid cylinders.
  • Foam flow: A highly unstable flow of oscillating nature, causing the liquid in the vicinity of the tube wall to pulsate continuously up and down.
  • - Ring flow: A film of liquid flows on the pipe wall and the gas phase flows in the middle.

Die vorstehenden Strömungsmuster werden mit zunehmender Gasgeschwindigkeit erhalten. Für Gasbohrungen erwartet man eine Ringströmung über einen Großteil des Rohres, während für Ölbohrungen eine intermittierende Strömung in dem oberen Teil des Rohres vorherrscht. Bei den Bedingungen des Rohreintrittes liegt vorwiegend eine Blasenströmung vor, somit erfolgt in dem Rohr, da zugeordnetes Gas aus Öl freigesetzt wird, wenn der Druck abnimmt, ein Übergang von Blasenströmung zu intermittierender Strömung. Strömungsregime in horizontaler Strömung sind in den 4 veranschaulicht und unten stehend beschrieben:

  • – Blasenströmung: Die Blasen neigen dazu, in der Flüssigkeit obenauf zu schwimmen.
  • – Geschichtete Strömung: Die Flüssigkeit strömt entlang des Bodens des Rohres und das Gas strömt an der Oberseite.
  • – Intermittierende oder Schwallströmung: Große schaumige Schwälle von Flüssigkeit wechseln sich ab mit großen Gastaschen.
  • – Ringströmung: Ein Flüssigkeitsring hängt an der Rohrwand, wobei Gas hindurch bläst. Üblicherweise ist die Schicht an der Unterseite viel dicker als die an der Oberseite.
The above flow patterns are obtained with increasing gas velocity. For gas wells one expects a ring flow over much of the pipe, while for oil wells an intermittent flow prevails in the upper part of the pipe. At the conditions of the tube inlet, there is predominantly a bubble flow, thus in the tube, as associated gas is released from oil as the pressure decreases, a transition from bubble flow to intermittent flow occurs. Flow regimes in horizontal flow are in the 4 illustrated and described below:
  • - Bubble flow: The bubbles tend to float in the liquid on top.
  • - Stratified flow: The liquid flows along the bottom of the tube and the gas flows at the top.
  • - Intermittent or sluggish flow: Large foamy swells of liquid alternate with large gas pockets.
  • - Ring flow: A liquid ring hangs on the pipe wall with gas blowing through it. Usually, the layer at the bottom is much thicker than that at the top.

Ein weiteres Strömungsregime wurde identifiziert – die Taylor-Strömung – die zwischen den Blasen- und Schwallströmungen der 3A und 3B auftritt und die Eigenschaften einer jeden aufweist. Im Speziellen, wie in 5 veranschaulicht, ist die Taylor-Strömung ein höchst wünschenswertes Strömungsregime zur Maximierung des Ölausstoßes für eine Quantität eingeblasenen Gases. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform sich primär damit befasst, eine Taylor-Strömung in einer vertikalen Ölbohrung zu erzielen, sind die Prinzipien auch auf horizontale Bohrungen (4) und auf die meisten zweiphasigen Strömungen in einer Leitung anwendbar. Die Filtrationsgeschwindigkeit ist das Verhältnis der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit bei Rohrleitungsbedingungen, Q, zum Querschnitt des Rohres, A, so dass:Another flow regime was identified - the Taylor flow - that between the bubble and tidal flows of the 3A and 3B occurs and has the characteristics of each. In particular, as in 5 For example, Taylor flow is a highly desirable flow regime for maximizing oil output for a quantity of injected gas. Although the preferred embodiment is primarily concerned with achieving Taylor flow in a vertical oil well, the principles are also applicable to horizontal wells (US Pat. 4 ) and applicable to most biphasic flows in a conduit. The filtration rate is the ratio of the volumetric flow rate at piping conditions, Q, to the cross-section of the pipe, A, such that:

Figure 00160001
Figure 00160001

Die Filtrationsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die eine Phase hätte, wenn sie die einzige Phase in dem Rohr wäre. Die Gasvolumenfraktion (GVF) ist die Gas-Filtrationsgeschwindigkeit dividiert durch die Summe der Gas-Filtrations- und der Flüssigkeits-Filtrationsgeschwindigkeiten.The Filtration speed is the speed that a phase would have, if it were the only phase in the tube. The gas volume fraction (GVF) is the gas filtration rate divided by the sum gas filtration and liquid filtration rates.

Figure 00160002
Figure 00160002

Die Gasvolumenfraktion ist druckabhängig. Es ist zu beachten, dass in den Strömungsschleifen-Versuchen die Gasströmungsgeschwindigkeit bei Normalbedingungen (Nm3/h) ausgedrückt ist.The gas volume fraction is pressure-dependent. It should be noted that in the flow loop experiments, the gas flow velocity is expressed under normal conditions (Nm 3 / h).

Eine bequeme und illustrative Art Strömungsregime gegen Strömungsgeschwindigkeiten darzustellen, besteht darin, ein Strömungsregime an einer zweidimensionalen Ebene mit der Gas-Filtrationsgeschwindigkeit an der horizontalen Achse und der Flüssigkeits-Filtrationsgeschwindigkeit an der vertikalen Achse für eine gegebene Rohrneigung abzubilden, siehe 3. Theoretisch sind acht Variable notwendig, um ein Strömungsregime in einem Rohr zu definieren. In einer winkelabhängigen Strömungsabbildungsdarstellung werden nur drei Variable verwendet. In diesem Fall wird der Ansatz insofern gerechtfertigt, als die drei Variablen der Strömungsabbildung, d. h. der Rohrneigungswinkel, die Gas-Filtrationsgeschwindigkeit und die Flüssigkeits-Filtrationsgeschwindigkeit, die einzigen Variablen sind, die im Verlauf der Studien verändert wurden. Alle anderen Variablen, d. h. Gas- und Flüssigkeitsdichte und -Viskosität, Oberflächenspannung, Rohrdurchmesser und Rohrrauigkeit, sind fix (Wu, Pots, Hollenberg, Mehrhoff, "Flow pattern transitions in two-phase gas/condensate flow at high pressures in an 8 inch horizontal pipe", Proc. of the Third International Conf. on Multiphase-Phase Flow, The Hague, Niederlande, 18.–20. Mai, Seiten 13–21, 1987; Oliemans, Pots, Trompe, "Modeling of annular dispersed two-phase flow in vertical pipes", J. Multiphase Flow, 12: 711–732, 1986).A convenient and illustrative way to represent flow regime against flow velocities is to map a flow regime on a two-dimensional plane with the gas filtration rate on the horizontal axis and the liquid filtration rate on the vertical axis for a given pipe pitch, see 3 , Theoretically, eight variables are necessary to define a flow regime in a pipe. In an angle-dependent flow mapping representation, only three variables are used. In this case, the approach is justified in that the three variables of flow mapping, ie, tube tilt angle, gas filtration rate, and liquid filtration rate, are the only variables that have changed in the course of the studies. All other variables, ie gas and liquid density and viscosity, surface tension, pipe diameter and pipe roughness, are fixed (Wu, Pots, Hollenberg, Mehrhoff, "Flow pattern transitions in two-phase gas / condensate flow at high pressures in 8" horizontal Pipe ", Proc. of the Third International Conf., on Multiphase Phase Flow, The Hague, The Netherlands, May 18-20, pp. 13-21, 1987; Oliemans, Pots, Trompe," Modeling of annular dispersed two-phase flow in vertical pipes ", J. Multiphase Flow, 12: 711-732, 1986).

Eine beispielhafte Strömungsabbildung überspannt drei Größenordnungen, sowohl für die Gas- als auch die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit. Bei 10 m/s Flüssigkeits-Filtrationsgeschwindigkeit wird ein 4 Zoll-Rohr eine Strömungsgeschwindigkeit von ca. 10.000 Barrel Flüssigkeit pro Tag aufrecht erhalten, wenn die Flüssigkeit die einzige in dem Rohr strömende Flüssigkeit ist. Somit überspannt eine solche Strömungsabbildung alle Situationen, die bei einer Anwendung im Ölfeld von praktischem Nutzen sind. Da die Gasvolumenfraktion das Verhältnis der Gas-Filtrationsgeschwindigkeit zur Summe aus Gas-Filtrations- und Flüssigkeits-Filtrationsgeschwindigkeit ist, erscheinen die Rohrleitungen konstanter Gasvolumenfraktion an der Strömungsabbildung als gerade parallele Linien mit einem Anstieg von 45 Grad. Die 50% GVF-Linie ist die Linie, die durch die Punkte (10, 10) und (0,01, 0,01) verläuft. Rechts von dieser Linie treten höhere Gasvolumenfraktionen auf, während links davon die Gasvolumenfraktion abnimmt.A spans exemplary flow mapping three orders of magnitude, as well as the gas as well as the liquid flow rate. At 10 m / s liquid filtration rate a 4 inch pipe becomes a flow velocity of about 10,000 barrels of liquid per day, if the liquid is the only one in the Pipe flowing liquid is. Thus spanned such a flow illustration all situations that are of practical use in an oil field application are. As the gas volume fraction the ratio of the gas filtration rate to the sum of gas filtration and liquid filtration rate is, the pipelines of constant gas volume fraction appear at the flow picture as straight parallel lines with a rise of 45 degrees. The 50% GVF line is the line passing through the points (10, 10) and (0.01, 0.01). To the right of this line are higher ones Gas volume fractions on, while to the left of which the gas volume fraction decreases.

"Schallmessungen""Noise measurements"

Ein Ton besteht selten aus nur einer Frequenz. Somit muss, um ihn zu analysieren, ein ganzer Bereich von Frequenzen untersucht werden. Das gewählte Frequenzspektrum kann in zusammenhängende Bänder unterteilt werden (Pierce, 1981), so dass: fu(n)= fL(n + 1) (3)und danach fu(n + 1)= fL(n + 2) (4)wobei das nte Band durch eine untere Frequenz fL(n) und eine obere Frequenz fU(n) begrenzt ist. Man sagt, dass die Bänder proportional sind, wenn das Verhältnis fU(n)/fL(n) für jedes Band das gleiche ist. Eine Oktave ist ein Band, für das fu = 2fL (5) d. h., die obere Frequenz ist die doppelte untere Grenzfrequenz des Bandes. In der gleichen Weise ist ein 1/3 Oktave-Band eines, wo

Figure 00190001
jedes beliebige proportionale Band durch seine Mittenfrequenz definiert ist. Diese ist gegeben durchA sound rarely consists of only one frequency. Thus, to analyze it, a whole range of frequencies must be investigated. The selected frequency spectrum can be divided into contiguous bands (Pierce, 1981), so that: f u (n) = f L (n + 1) (3) and then f u (n + 1) = f L (n + 2) (4) wherein the nth band is limited by a lower frequency f L (n) and an upper frequency f U (n). It is said that the bands are proportional if the ratio f U (n) / f L (n) is the same for each band. An octave is a band for that f u = 2f L (5) that is, the upper frequency is twice the lower limit frequency of the band. In the same way, a 1/3 octave band is one where
Figure 00190001
any proportional band is defined by its center frequency. This is given by

Figure 00190002
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Das Standard 1/3 Oktave-Aufteilungsschema (ANSI S. 1.6 – 1967 (R 1976)) benutzt die Tatsache, dass 10 1/3 Oktave-Bänder beinahe eine Dekade sind. Standard 1/3 Oktave-Bänder sind solche, die: fon + 10 = 10fo(n) (8)d. h. 1, 10, 100, 1000 usw. sind einige der Standard 1/3 Oktave-Mittenfrequenzen. Eine grafische Anzeige von 1/3 Oktave-Bandnummern gegen die Frequenz kann gebildet werden. Auf einer logarithmischen Skala sind 1/3 Oktave-Bänder äquidistant und weisen die gleiche Breite auf.The standard 1/3 octave split scheme (ANSI p. 1.6 - 1967 (R 1976)) uses the fact that 10 1/3 octave bands are almost a decade. Standard 1/3 octave bands are those that: f O n + 10 = 10f O (n) (8) ie 1, 10, 100, 1000, etc. are some of the standard 1/3 octave center frequencies. A graphic display of 1/3 octave band numbers against the frequency can be made. On a logarithmic scale, 1/3 octave bands are equidistant and have the same width.

Zwei von den Aufzeichnungsgeräten verwendete Analysebereiche sind dem 100 kHz- und dem 1 kHz-Bereich. Der 100 kHz-Bereich überspannt die Bänder 20 bis 49. Der 1 kHz-Bereich überspannt die Bänder 1 bis 28. Außer den 1/3 Oktave-Spektren und Oktave-Spektren ist auch ein alternatives Aufteilungsschema, das Dekaden verwendet, möglich. Die Mittenfrequenzen zweier benachbarter Dekadenbänder weisen ein Verhältnis von 10 auf.Two from the recording devices used ranges of analysis are the 100 kHz and the 1 kHz range. The 100 kHz range spans the bands 20 to 49. The 1 kHz range spans the bands 1 to 28. Except The 1/3 octave spectra and octave spectra is also an alternative distribution scheme Decades used, possible. The center frequencies of two adjacent decade bands have a relationship from 10 on.

Die Signalgröße in einem beliebigen gegebenen Band ist ausgedrückt als der Schalldruckpegel. Der Schalldruckpegel (SPL) besitzt eine logarithmische Skala und wird in Dezibel (dB) gemessen (Kinsler et al., 1982). Wenn p der Schalldruck ist, dann ist:The Signal size in one Any given band is expressed as the sound pressure level. The sound pressure level (SPL) has a logarithmic scale and is measured in decibels (dB) (Kinsler et al., 1982). If p the Sound pressure is, then is:

Figure 00200001
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Pref ist ein Referenzdruck, der in der Unterwasser-Akustik oft als 1 μPa genommen wird. Bringt man das Dezibel-Konzept in einen vertrauteren Zusammenhang, so ist in Luft (Referenzdruck von 20 μPa) 0 dB der Schwellenwert des akuten Hörens eines menschlichen Wesens, während 130 dB der Pegel eines Schalls sein würde, der akute Schmerzen induziert. Unter der Annahme, dass die Schallquellen alle inkohärent sind, können Schalldruckpegel unter Verwendung der folgenden Formel kombiniert werden:

Figure 00200002
wobei (SPL)NEW der kombinierte Schalldruckpegel der n ursprünglichen (SPL)n-Pegel ist. Zum Beispiel wenn (SPL)1 = 100 dB und (SPL)2 = 120 dB, wird ihre Summe (SPL)SUM = 120,043 dB ≈ 117 dB.P ref is a reference pressure that is often taken as 1 μPa in underwater acoustics. Bringing the decibel concept into a more familiar context, in air (reference pressure of 20 μPa), 0 dB is the threshold of acute hearing of a human being, while 130 dB would be the level of sound that induces acute pain. Assuming that the sound sources are all incoherent, sound pressure levels can be combined using the following formula:
Figure 00200002
where (SPL) NEW is the combined sound pressure level of the n original (SPL) n levels. For example, if (SPL) 1 = 100 dB and (SPL) 2 = 120 dB, their sum (SPL) becomes SUM = 120.043 dB ≈ 117 dB.

"Neuronale Netze""Neural Networks"

Ein künstliches neuronales Netz ist ein Informationsverarbeitungssystem, das entworfen ist, um die Aktivität im menschlichen Gehirn zu simulieren (Caudill and Butler, 1992). Es umfasst eine Anzahl in hohem Maß zusammen geschalteter neuronaler Prozessoren und kann trainiert werden, um Muster innerhalb von ihm präsentierten Daten zu erkennen, so dass es danach diese Muster in zuvor nicht gesehenen Daten erkennen kann. Die Daten, die einem neuronalen Netz präsentiert werden, werden einem von drei Sätzen (Lernsatz, Trainingssatz und Bewertungssatz) zugewiesen und entsprechend gekennzeichnet. Der Trainingssatz wird verwendet, um das Netz zu trainieren, wohingegen der Prüfsatz zur Überwachung der Netzleistung da ist. Der Bewertungssatz ist die Stelle, wo das Netz seine angenommenen Fertigkeiten für die Verwendung an nicht gesehenen Daten einsetzen kann.One artificial neural network is an information processing system that is designed is to the activity in the human brain (Caudill and Butler, 1992). It comprises a number of highly interconnected neural Processors and can be trained to present patterns within him Recognize data so that it does not have these patterns in advance seen data can recognize. The data representing a neural network presents become one of three sentences (Learning set, training set and assessment set) assigned and accordingly characterized. The training set is used to connect the network train, whereas the test set for monitoring the network performance is there. The valuation rate is the place where the Net its assumed skills for use on unseen Can use data.

Vorzugsweise wird ein neuronales Netz mit Feedforward und Backpropagation wie in 13 zur Auswertung und Klassifizierung eines akustischen Sensors verwendet. Die Architektur eines neuronalen Netzes für Klassifizierungsprobleme an 1/3 Oktave-Spektren ist in 13 dargestellt. Das neuronale Netz besteht aus drei Schichten, einem Input-Layer mit 52 Input-Einheiten, einem Hidden-Layer mit 16 Einheiten und 4 Einheiten in dem Output-Layer, von denen jede einer von den Strömungsregime-Zielklassen entspricht. Die Output-Einheiten erzeugen einen skalierten Ausgang, eine Zahl zwischen 0 und 1, die als die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieses spezielle Strömungsregimes ein bestimmtes Muster von Eingängen steuert, interpretiert werden kann. Die Wahrscheinlichkeit des Werts der vier Output-Einheiten entspricht einer jeden der berechneten Wahrscheinlichkeiten nach dem Trainieren des Netzes. Der Ausgang wird als niedrig angesehen, wenn sein Wert 0,5 oder weniger beträgt, und als hoch, wenn er über 0,5 liegt. Jedes Sample in einem Datensatz kann klassifiziert werden als:
Richtig: die der Zielklasse entsprechende Output-Einheit weist einen hohen Ausgang auf, alle anderen Output-Einheiten weisen einen niedrigen Ausgang auf.
Falsch: die falsche Output-Einheit weist einen hohen Ausgang auf, alle anderen Output-Einheiten (mit der, die der Zielklasse entspricht) weisen einen niedrigen Ausgang auf.
Unbekannt: zwei oder mehr Output-Einheiten weisen einen hohen Ausgang auf, oder alle Output-Einheiten weisen einen niedrigen Ausgang auf.
Zwangsweise richtig: die der Zielklasse entsprechende Output-Einheit weist den höchsten Ausgang auf, ungeachtet ihres absoluten Werts. Diese Zahl wird alle richtigen Samples und einige der unbekannten Samples umfassen.
Preferably, a neural network with feedforward and backpropagation as in 13 used for evaluation and classification of an acoustic sensor. The architecture of a neural network for classification problems at 1/3 octave spectra is in 13 shown. The neural network consists of three layers, an input layer of 52 input units, a 16-unit hidden layer and 4 units in the output layer, each corresponding to one of the flow regime target classes. The output units produce a scaled output, a number between 0 and 1, which can be interpreted as the probability of the occurrence of this particular flow regime controlling a particular pattern of inputs. The probability of the value of the four output units corresponds to each of the calculated probabilities after training the network. The output is considered low if its value is 0.5 or less, and high if it is above 0.5. Each sample in a record can be classified as:
Correct: the output unit corresponding to the target class has a high output, all other output units have a low output.
Wrong: the wrong output unit has a high output, all other output units (with the one corresponding to the target class) have a low output.
Unknown: two or more output units have a high output or all output units have a low output.
Forcibly correct: the output unit corresponding to the target class has the highest output regardless of its absolute value. This number will include all correct samples and some of the unknown samples.

Eine Konfusionsmatrix zeigt an, wie das Netz alle gegebenen Regime klassifiziert. An jedem Eingangsmerkmal wird eine Empfindlichkeitsanalyse durchgeführt. Diese ist ausgedrückt als eine prozentuelle Änderung im Fehler, wo ein spezieller Eingang von dem Trainingsverfahren weggelassen wird. Ein Computer an der Oberfläche, der die Sensordaten verarbeitet, kann die Zielregime mit den Ausgängen aus dem Netz mit den größten und zweitgrößten Wahrscheinlichkeiten vergleichen, die als beste bzw. zweitbeste bezeichnet werden.A confusion matrix indicates how the network classifies all given regimes. At each one a sensitivity analysis is performed. This is expressed as a percentage change in error where a particular input is omitted from the training procedure. A surface computer that processes the sensor data may compare the target regimes with the outputs from the largest and second largest probabilities network, which are referred to as best and second best, respectively.

2. Beschreibung eines Gasliftschachtes2. Description of a Gas lift shaft

Wendet man sich den Zeichnungen zu, so ist ein Gasliftschacht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im weiten Sinn gesprochen veranschaulicht 1 einen Gaslift-Ölschacht 10, der sich von der Oberfläche 12 durch ein Bohrloch erstreckt, und sich in eine unterirdische Förderzone 14 hinein erstreckt.Turning to the drawings, a gas lift shaft according to a preferred embodiment of the present invention is illustrated. Illustrated in the broad sense 1 a gas lift oil well 10 that is different from the surface 12 through a borehole and into an underground production zone 14 extends into it.

Die Förderplattform 20 ist schematisch oberhalb der Oberfläche 12 in 1 veranschaulicht. Ein Standard-Bohrlochkopf mit einem Hänger 22 weist ein daran aufgehängtes und von diesem gestütztes Rohr 26 auf. Die Auskleidung 24 ist herkömmlich, d. h., sie wird während der Fertigstellung des Schachtes in dem Bohrloch zementiert. In ähnlicher Weise ist der Rohrstrang 26 im Allgemeinen herkömmlich und umfasst eine Vielzahl von langgestreckten rohrförmigen Förderrohrabschnitten, die durch Gewindekupplungen an jedem Ende des Rohrabschnittes verbunden sind. Eine Gaseintragdrossel 30 wird verwendet, um den Eintrag von komprimiertem Gas in den ringförmigen Raum zwischen der Auskleidung 24 und dem Rohr 26 zu erlauben. Umgekehrt erlaubt das Austragventil 32 den Ausstoß von Öl und Gasblasen aus dem Inneren des Rohres 26 während der Ölförderung.The production platform 20 is schematically above the surface 12 in 1 illustrated. A standard wellhead with a hanger 22 has a tube suspended therefrom and supported by it 26 on. The lining 24 is conventional, that is, it is cemented in the well during the completion of the well. Similarly, the tubing string 26 generally conventional, and includes a plurality of elongated tubular conveyor pipe sections connected by threaded couplings at each end of the pipe section. A gas inlet throttle 30 is used to control the entry of compressed gas into the annular space between the liner 24 and the tube 26 to allow. Conversely, the discharge valve allows 32 the discharge of oil and gas bubbles from the inside of the pipe 26 during the oil production.

Schematisch veranschaulicht sind ein Computer und eine Energiequelle 34 an der Oberfläche, mit Energie- und Kommunikationseinspeisungen 36, die durch die Druckeinspeisung 38 in den Hänger 22 laufen. Obere und untere ferromagnetische Drosseln 40, 42 sind an dem Rohr installiert, um als ein Reihenwiderstand des Stromflusses zu wirken. Die Größe und das Material der Strömungsdrosseln 40, 42 kann verändert werden, um den Wert des Reihenwiderstandes zu variieren. Energie und Kommunikationen von der Quelle 34 werden durch die Einspeisungen 36 an einem Punkt unterhalb der oberen Drossel 40 in das Rohr 26 eingebracht. Das heißt, der Bereich des Rohres zwischen den oberen und unteren Mengendrosseln 40, 42 kann als Energie- und Kommunikationsweg betrachtet werden (siehe auch 6). Die Drosseln 40, 42 sind aus hochdurchlässigem magnetischem Material gefertigt, und konzentrisch und aussen an dem Rohr befestigt, und typischerweise mit eingespritztem Epoxy und eingeschlossenem Elastomer gehärtet, um einer rauhen Handhabung zu widerstehen.Schematically illustrated are a computer and a power source 34 on the surface, with energy and communication feeds 36 by the pressure feed 38 in the trailer 22 to run. Upper and lower ferromagnetic chokes 40 . 42 are installed on the pipe to act as a series resistance of the current flow. The size and material of the flow restrictors 40 . 42 can be changed to vary the value of series resistance. Energy and communications from the source 34 be through the feeds 36 at a point below the upper throttle 40 in the pipe 26 brought in. That is, the area of the pipe between the upper and lower mass throttles 40 . 42 can be considered as an energy and communication path (see also 6 ). The throttles 40 . 42 are made of highly transmissive magnetic material, and are attached concentrically and externally to the tube, and are typically cured with injected epoxy and entrapped elastomer to withstand harsh handling.

Wie aus 1 ersichtlich, ist ein Packer 44 unterirdisch in der Auskleidung 24 oberhalb der Förderzone 14 angeordnet und wird verwendet, um die Förderzone zu isolieren, wobei er aber das metallische Rohr 26 mit der äußeren metallischen Auskleidung 24 elektrisch verbindet. In ähnlicher Weise verbindet der metallische Hänger 22 (zusammen mit den Ventilen, der Plattform und den weiteren Förderanlagen an der Oberfläche) oberhalb der Oberfläche 12 elektrisch das innere metallische Rohr 26 und die äußere metallische Auskleidung 24. Typischerweise würde eine solche Konfiguration nicht erlauben, dass ein elektrisches Signal mit Hilfe des Rohres als einen Leiter und der Auskleidung als den anderen Leiter die Bohrung hinauf und hinunter übertragen werden kann. Die Anordnung der ferromagnetischen Drosseln 40, 42 ändert jedoch die elektrischen Eigenschaften des Metallaufbaues des Schachtes und sorgt für ein System und ein Verfahren, um Kommunikations- und Energiesignale das Bohrloch des Gasliftschachtes hinauf und hinunter zu liefern.How out 1 Obviously, a packer 44 underground in the lining 24 above the conveyor zone 14 and is used to isolate the production zone, but he the metallic tube 26 with the outer metallic lining 24 connects electrically. Similarly, the metallic hanger connects 22 (along with the valves, the platform and the other conveyors on the surface) above the surface 12 electrically the inner metallic tube 26 and the outer metallic lining 24 , Typically, such a configuration would not allow one electrical signal to be transmitted up and down the bore using the tube as a conductor and the liner as the other conductor. The arrangement of ferromagnetic chokes 40 . 42 however, changes the electrical properties of the metal structure of the well and provides a system and method for providing communication and energy signals up and down the well of the gas lift well.

1 veranschaulicht die bevorzugte Verwendung eines steuerbaren Gasliftventils 52, das wirksam mit dem Rohr 26 verbunden ist. In 1 ist jedes an dem Rohr 26 angebrachte Gasliftventil ein steuerbares Gasliftventil 52 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich sind akustische Sensoren 51 entlang des Rohres 26 angeordnet und kommunizieren mit dem Computer 34 an der Oberfläche. 1 illustrates the preferred use of a controllable gas lift valve 52 that works with the pipe 26 connected is. In 1 is every one on the pipe 26 attached gas lift valve a controllable gas lift valve 52 according to the present invention. In addition, there are acoustic sensors 51 along the pipe 26 arranged and communicate with the computer 34 on the surface.

Wendet man sich 2 zu, so sind die unterirdische Konfiguration des steuerbaren Ventils 52 wie auch die elektrischen Verbindungen mit der Auskleidung und dem Rohr 24, 26 abgebildet. Die Rohrabschnitte 26 sind herkömmlich, und wo es gewünscht ist, in dem Rohrabschnitt ein Gasliftventil einzubauen, kann ein Seitentaschendorn, wie z. B. von Weatherford oder Camco hergestellt, verwendet werden. Wie in 2 zu sehen, sind die Seitentaschendorne konzentrische Vergrößerungen des Rohrabschnittes 26 und erlauben das Drahtleitungs-Zurückziehen und Einsetzen des Inhalts des Seitentaschendornes.Turning 2 to, so are the subterranean configuration of the controllable valve 52 as well as the electrical connections with the lining and the pipe 24 . 26 displayed. The pipe sections 26 are conventional, and where it is desired to install a gas lift valve in the pipe section, a side pocket mandrel, such. Manufactured by Weatherford or Camco. As in 2 The side pocket spines are concentric extensions of the tube section to see 26 and allow the wireline retraction and insertion of the contents of the side pocket mandrel.

In dem Gasliftschacht 10 werden standardmäßige Bogenfeder-Zentralisierer verwendet, um das Rohr 26 innerhalb der Auskleidung 24 zu zentrieren. Die isolierenden Bogenfeder-Zentralisierer 60 (2 und 3) zwischen den Drosseln 40, 42 verwenden jedoch PVC-Isolatoren 62, um die Auskleidung 24 von dem Rohr 26 elektrisch zu isolieren. Es können andere Typen von nicht-leitenden Zentralisierern verwendet werden, wie z. B. der Kugeltyp, oder ein mit Epoxy überzogener Rohrstrang. Zum Beispiel kann eine Konfiguration mit einem Hochtemperatur-Gummistopfen als Zentralisierer verwendet werden. Eine Energie- und Signal-Leitungsbrücke 64 verbindet die Elektronik innerhalb des steuerbaren Ventils 52 mit dem Rohrabschnitt 26, wie in 2 gezeigt. Ein geerdeter Zentralisierer 61 neben dem steuerbaren Ventil 52 ist durch einen Greifer mit der Auskleidung 24 geerdet (6). Ein Erdungsdraht 66 sorgt für den Rückweg von der Elektronik des steuerbaren Ventils 52, und erdet, wie in 6 zu sehen, durch den Zentralisierer 61 und den Greifer 63 zu der Auskleidung 24.In the gas lift shaft 10 Standard bow spring centralizers are used to tighten the pipe 26 inside the lining 24 to center. The insulating bow spring centralizers 60 ( 2 and 3 ) between the throttles 40 . 42 however, use PVC insulators 62 to the lining 24 from the pipe 26 electrically isolate. Other types of non-conductive centralizers may be used, such as: As the ball type, or an epoxy coated tubing. For example, a configuration with a high temperature rubber plug may be used as a centralizer. An energy and signal line bridge 64 connects the electronics within the controllable valve 52 with the pipe section 26 , as in 2 shown. A grounded centralizer 61 next to the controllable valve 52 is through a gripper with the lining 24 grounded ( 6 ). A grounding wire 66 ensures the return path from the electronics of the controllable valve 52 , and ground, as in 6 to be seen by the centralizer 61 and the gripper 63 to the lining 24 ,

Die Verwendung steuerbarer Ventile 52 wird aus mehreren Gründen als bevorzugt angesehen. Zum Beispiel lecken herkömmliche Balgenventile 50 oft, wenn sie während der Förderung geschlossen sein müssten, was in einem ineffizienten Betrieb der Bohrung resultiert. Darüber hinaus sind herkömmliche Balgenventile 50 für eine Toleranz von etwa 200 psi je Ventil ausgelegt, was in einer weiteren Leistungsverminderung resultiert.The use of controllable valves 52 is considered preferred for several reasons. For example, conventional bellows valves leak 50 often when they need to be closed during production, resulting in inefficient operation of the well. In addition, conventional bellows valves 50 is designed for a tolerance of about 200 psi per valve, resulting in further power reduction.

Wendet man sich 6 und 7 zu, so ist die Konfiguration des steuerbaren Gasliftventils 52 in der Anordnung innerhalb eines Seitentaschendornes 70 in größerem Detail veranschaulicht. Der Seitentaschendorn 70 umfasst in seinem äußeren Ge häuse eine Gaseinlassöffnung 72 in fluidmäßiger Verbindung mit dem ringförmigen Raum in dem Bohrloch zwischen dem Rohr 26 und der Auskleidung 24. Das steuerbare Ventil 52 misst die Menge an Gas, das aus dem Ring durch die Gasauslassöffnung 74 in das Rohr 26 hineinströmt.Turning 6 and 7 to, that is the configuration of the controllable gas lift valve 52 in the arrangement within a side pocket thorn 70 illustrated in greater detail. The side pocket thorn 70 comprises in its outer Ge housing a gas inlet opening 72 in fluid communication with the annular space in the wellbore between the tube 26 and the lining 24 , The controllable valve 52 measures the amount of gas coming out of the ring through the gas outlet 74 in the pipe 26 into flows.

Die 7A bis 7C veranschaulichen die bevorzugte Ausführungsform des steuerbaren Ventils 52 der vorliegenden Erfindung. wie in 7C gezeigt, ist das steuerbare Ventil 52 in dem Seitentaschendorn 70 verschiebbar aufgenommen. Eine Gaseinlassöffnung 72 steht in fluidmäßiger Verbindung mit dem ringförmigen Raum in dem Bohrloch zwischen dem Rohr 26 und der Auskleidung 24. Das steuerbare Ventil 52 misst die Menge an Gas, das aus dem Ring durch die Gasauslassöffnung 74 in das Rohr 26 hineinströmt.The 7A to 7C illustrate the preferred embodiment of the controllable valve 52 of the present invention. as in 7C shown is the controllable valve 52 in the side pocket thorn 70 slidably received. A gas inlet opening 72 is in fluid communication with the annular space in the wellbore between the tube 26 and the lining 24 , The controllable valve 52 measures the amount of gas coming out of the ring through the gas outlet 74 in the pipe 26 into flows.

In größerem Detail, wie in 7A gezeigt, ist in dem Gehäuse 80 ein Elektronikmodul 82 angeordnet. Ein Sperrventil 94 verhindert einen Rückfluss aus dem Rohr durch die Auslassöffnung 74. Ein Schrittmotor 84 dreht ein Ritzel 202, das durch ein Schneckengetriebe den Käfig 206 hebt und senkt. Der Käfig 206 steht mit einem Sitz 208 in Eingriff, der die Strömung in die Öffnung 210 hinein reguliert. Wie in größerem Detail in 7B gezeigt, ist eine Schulter 212 ausgebildet, um mit einer passenden Auskragung an den Käfig 206 komplementär in Eingriff zu stehen, wenn das Ventil geschlossen ist. Diese „Käfig"-Ventilkonfiguration wird aus der Sicht eines Fluidtechnikers gegenüber der alternativen Ausführungsform mit einer Nadelventilkonfiguration von 10B als bevorzugte Konstruktion angesehen. Das heißt, eine Fluidströmung aus der Einlassöffnung 72 hinter der Käfig/Sitz-Verbindung (206/208) erlaubt eine präzise Fluidregulierung ohne übermäßigen Fluidverschleiß an den mechanischen Grenzflächen.In more detail, as in 7A is shown in the housing 80 an electronic module 82 arranged. A check valve 94 prevents backflow from the pipe through the outlet opening 74 , A stepper motor 84 turns a pinion 202 , which by a worm gear the cage 206 raises and lowers. The cage 206 stands with a seat 208 engaged the flow in the opening 210 regulated in it. As in more detail in 7B shown is a shoulder 212 Designed to fit with a matching cantilever to the cage 206 complementary to be engaged when the valve is closed. This "cage" valve configuration will be understood by a fluid engineer as opposed to the alternative embodiment with a needle valve configuration of FIG 10B considered as preferred construction. That is, a fluid flow from the inlet port 72 behind the cage / seat connection ( 206 / 208 ) allows precise fluid control without excessive fluid wear at the mechanical interfaces.

Wendet man sich 8 zu, so ist eine geänderte Version des steuerbaren Ventils 52 der vorliegenden Erfindung gezeigt, und ist mit der Seitentaschendorn-Konfiguration von 6 zu vergleichen. In 8 umfasst das Rohr 26 eine ringförmig vergrößerte Tasche 100, die die Elektronik und das steuerbare Gasliftventil 52 der vorliegenden Erfindung beherbergt. Das heißt, das Gasliftventil 52 ist in dem Rohr montiert und kann nicht durch eine Slickline durch den Seitentaschendorn 70 von 6 eingesetzt und zurückgezogen werden (d. h. Beförderung durch das Rohr). Das steuerbare Ventil 52 in 8 umfasst einen Erdungsdraht 102 (ähnlich dem Erdungsdraht 66 von 6), der eine isolierte Durchführung ist, um mit den mit der Auskleidung 24 geerdeten Zentralisiererbogen 61 zu verbinden. Das Elektronikmodul 106 ist für Kommunikation und Energie über die Energie- und Signal-Leitungsbrücke 104 mit dem Rohr 26 verbunden. Ein motorbetätigtes Käfigventil 108 ist schematisch veranschaulicht, arbeitet jedoch in einer ähnlichen Weise wie 7, um die wirksame Kommunikation des ringförmigen Raums zwischen dem Rohr 26 und der Auskleidung 24 in das Innere des Rohres 26 hinein zu steuern. Ähnlich wie in 7 ist ein Umkehr-Strömungsventil 110 vorgesehen.Turning 8th to, so is a modified version of the controllable valve 52 of the present invention, and is consistent with the side pocket mandrel configuration of 6 to compare. In 8th includes the tube 26 a ring-shaped enlarged pocket 100 containing the electronics and the controllable gas lift valve 52 harbors the present invention. That is, the gas lift valve 52 is mounted in the tube and can not through a slickline through the side pocket mandrel 70 from 6 used and withdrawn (ie transport through the pipe). The controllable valve 52 in 8th includes a grounding wire 102 (similar to the ground wire 66 from 6 ), which is an insulated bushing with the lining 24 grounded centralizer bow 61 connect to. The electronics module 106 is for communication and energy via the power and signal line bridge 104 with the pipe 26 connected. A motor operated cage valve 108 is illustrated schematically, but operates in a similar way as 7 to effectively communicate the annular space between the pipe 26 and the lining 24 in the interior of the pipe 26 to steer into it. Similar to in 7 is a reverse flow valve 110 intended.

8 veranschaulicht auch die Bereitstellung einer Vielfalt von Sensoren, die verwendet werden können, um den Gasliftschacht 10 zu steuern. Das heißt, ein akustischer Sensor 113 ist an dem Rohr 26 montiert, um die innere akustische Signatur der Fluidströmung zu erfassen, während in ähnlicher Weise ein Temperatursensor 114 die Temperatur des Fluids innerhalb des Rohres 26 bestimmt. Wie aus 8 ersichtlich, sind die akustischen und Temperatursensoren 113, 114 mit dem Elektronikmodul 106 gekoppelt und elektrisch verbunden, um Energie und Kommunikation zu empfangen. 8th also illustrates the provision of a variety of sensors that may be used to the gas lift shaft 10 to control. That is, an acoustic sensor 113 is on the pipe 26 mounted to detect the internal acoustic signature of the fluid flow, while similarly a temperature sensor 114 the temperature of the fluid within the tube 26 certainly. How out 8th As can be seen, the acoustic and temperature sensors 113 . 114 with the electronics module 106 coupled and electrically connected to receive energy and communication.

In ähnlicher Weise sind ein Salzgehalt-Sensor 116, ein Drucksensor 112 und ein Differenzialdruck-Sensor 118 mit dem Elektronikmodul 106 verbunden. Wie zu sehen, wird der Salzgehalt-Sensor 116 wirksam durch die Tasche 100 angeordnet, um den Salzgehalt des Fluids in den Ring zwischen der Auskleidung 24 und dem Rohr 26 zu erfassen. Der Differenzialdruck-Sensor 118 liefert eine Messung des Drucks an jeder Seite des Nadelventils 108. Es ist einzusehen, dass die durch 6 und 8 veranschaulichten alternativen Konfigurationen jede beliebige Anzahl von Sensoren 112, 114, 116 oder 118 umfassen oder ausschließen können. Alternative Sensoren, wie z. B. Messgeräte für einen absoluten oder einen Differenzdruck, eine Liftgas-Strömungsgeschwindigkeit, akustische Wellen eines Rohres, eine Gaslift-Ventilstellung oder ein beliebiges analoges Signal können verwendet werden. In ähnlicher Weise können das Elektronikmodul 106 und die Sensoren 112, 114, 116 zusammen gepackt und unabhängig von dem steuerbaren Ventil 52 eingesetzt sein. In der bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein akustischer Sensor verwendet.Similarly, a salinity sensor 116 , a pressure sensor 112 and a differential pressure sensor 118 with the electronics module 106 connected. As you can see, the salinity sensor 116 effective through the bag 100 arranged to reduce the salinity of the fluid in the ring between the lining 24 and the tube 26 capture. The differential pressure sensor 118 provides a measurement of the pressure on each side of the needle valve 108 , It can be seen that through 6 and 8th Illustrated alternative configurations include any number of sensors 112 . 114 . 116 or 118 include or exclude. Alternative sensors, such. As measuring instruments for an absolute or a differential pressure, a lift gas flow velocity, acoustic waves of a pipe, a gas lift valve position or any analog signal can be used. Similarly, the electronics module 106 and the sensors 112 . 114 . 116 packed together and independent of the controllable valve 52 be used. In the preferred embodiment, at least one acoustic sensor is used.

Wendet man sich 9 zu, so sollte das entsprechende Verdrahtungsschema von 9 mit 1 verglichen werden. Wie ersichtlich, umfasst die Computer- und Energiequelle 34 eine Wechselstrom-Energiequelle 120 und ein Kommunikations-Mastermodem 122, das zwischen der Auskleidung 24 und dem Rohr 26 elektrisch verbunden ist. 9 veranschaulicht zwei separate unterirdische Kommunikations- und Elektronikmodule, die identisch sind, wie veranschaulicht. Es sollte einzusehen sein, dass jedes derartige Elektronikmodul, das z. B. in einem Seitentaschendorn 70 montiert ist, unterschiedliche Komponenten und Kombinationen, wie z. B. die Sensoren 112116 oder das steuerbare Ventil 52, enthalten oder weglassen können. In 9 ist solch ein Elektronikmodul (wie das Elektronikmodul 82 von 7) zwischen dem Rohr 26 und der Auskleidung 24 elektrisch verbunden. Solch ein Elektronikmodul 82 umfasst einen Leistungstransformator 124, wie gezeigt. In ähnlicher Weise ist ein Datentransformator 128 mit einem Slave-Modem 130 gekoppelt, wie abgebildet.Turning 9 To, so should the appropriate wiring scheme of 9 With 1 be compared. As can be seen, includes the computer and power source 34 an AC power source 120 and a communication master modem 122 that between the lining 24 and the tube 26 electrically connected. 9 illustrates two separate underground communication and electronic modules that are identical, as illustrated. It should be appreciated that any such electronic module, e.g. B. in a side pocket mandrel 70 is mounted, different components and combinations, such. B. the sensors 112 - 116 or the controllable valve 52 , contain or omit. In 9 is such an electronics module (like the electronics module 82 from 7 ) between the pipe 26 and the lining 24 electrically connected. Such an electronic module 82 includes a power transformer 124 , as shown. Similarly, a data transformer 128 with a slave modem 130 coupled, as shown.

10 zeigt ein am Dorn befestigtes steuerbares Gasliftventil 134, das nicht durch eine Slickline austauschbar ist. In der Tat sind viele heutzutage in Verwendung befindliche Gasliftventile Gasliftventile vom mechanischen Balgentyp, die nicht durch eine Slickline austauschbar sind. Diese mechanischen Ventile werden durch Herausziehen des Rohrstranges ausgetauscht. 10 zeigt die Elektronik des in dem Ventilgehäuse montierten steuerbaren Ventils 132, wobei es einzusehen ist, dass Energie und Steuerung getrennt in dem durch das Rohr beförderten Dorn 132 konfiguriert und montiert sein können. 10 zeigt die Nadelventilkonfiguration der alternativen Ausführungsform, wenn man einsieht, dass das Käfigventil von 7 und andere Ventilkonfigurationen alternativ verwendet werden können. Wie in 10 gezeigt, koppelt ein Erdungsdraht 136 ein in dem Gehäuse des Ventils 132 integriertes Elektronikmodul 138 und erdet zu dem Bogenfeder-Zentralisierer 61. Eine Energie- und Signalleitungsbrücke ist in dem Dorn 134 integriert und koppelt das Elektronikmodul 138 mit dem Rohr 26. Der Schrittmotor 142, das Nadelventil 144 und das Sperrventil 146 sind in Betrieb und Konfiguration ähnlich dem in 7 abgebildeten steuerbaren Ventil 52. In ähnlicher Weise wie bei 8 sind eine Einlassöffnung 148 und eine Auslassöffnung 150 vorgesehen, um einen fluidmäßigen Verbindungsweg zwischen dem Ring und dem Inneren des Rohres 26 bereitzustellen. 10 shows a mounted on the mandrel controllable gas lift valve 134 that is not interchangeable with a slickline. In fact, many gas lift valves in use today are mechanical lift type gas lift valves that are not interchangeable with a slickline. These mechanical valves are replaced by pulling out the pipe string. 10 shows the electronics of the mounted in the valve body controllable valve 132 it being understood that power and control are separate in the mandrel conveyed through the pipe 132 configured and mounted. 10 shows the needle valve configuration of the alternative embodiment, recognizing that the cage valve of 7 and other valve configurations may alternatively be used. As in 10 shown, a ground wire couples 136 a in the housing of the valve 132 integrated electronic module 138 and ground to the bow spring centralizer 61 , An energy and signal line bridge is in the mandrel 134 Integrates and couples the electronics module 138 with the pipe 26 , The stepper motor 142 , the needle valve 144 and the check valve 146 are in operation and configuration similar to those in 7 pictured controllable valve 52 , In a similar way to 8th are an inlet opening 148 and an outlet opening 150 provided to a fluid communication path between the ring and the interior of the tube 26 provide.

11 veranschaulicht ein Blockdiagramm des Kommunikationssystems 152 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 11 sollte mit 1 und 6 ver glichen und gegenübergestellt werden, und umfasst im weiten Sinn ein Master-Modem 122 und eine Wechselstromquelle 120. Ein Computer 154 ist mit dem Master-Modem 122 gekoppelt dargestellt, vorzugsweise über einen RS232 Bus, wobei der Computer 154 ein Betriebssystem, wie z. B. Windows NT, und eine Vielfalt von Nutzeranwendungen verwendet. Die Wechselstromquelle 120 umfasst einen 120 V Wechselstromeingang 156, Masse 158, und einen Zentralleiter 160, wie veranschaulicht. Eine Sicherung 162 (z. B. 7,5 Ampere) mit einer Transformatorleistung 164 bei ca. 6 Volt Wechselstrom und 60 Hz ist gezeigt. Die Stromquelle 120 und das Master-Modem 122 sind mit der Auskleidung und dem Rohr 24, 26 verbunden, wie in 11 schematisch abgebildet. 11 illustrates a block diagram of the communication system 152 according to a preferred embodiment of the present invention. 11 should with 1 and 6 are compared and contrasted, and in a broad sense encompasses a master modem 122 and an AC power source 120 , A computer 154 is with the master modem 122 shown coupled, preferably via an RS232 bus, the computer 154 an operating system, such as Windows NT, and a variety of user applications. The AC power source 120 includes a 120V AC input 156 , Dimensions 158 , and a central conductor 160 as illustrated. A fuse 162 (eg, 7.5 amps) with a transformer power 164 at about 6 volts AC and 60 Hz is shown. The power source 120 and the master modem 122 are with the lining and the pipe 24 . 26 connected, as in 11 shown schematically.

Das Elektronikmodul 82 umfasst eine Energieversorgung 166 und ein Analog/Digital-Umwandlungsmodul 168. Eine programmierbare Interface-Steuereinheit 170 ist mit dem Slave-Modem 130 gekoppelt dargestellt (siehe 9). Ein/Aus-Entkopplungen 172 sind vorgesehen.The electronics module 82 includes a power supply 166 and an analog-to-digital conversion module 168 , A programmable interface controller 170 is with the slave modem 130 shown coupled (see 9 ). On / Off decoupling 172 are provided.

12 erweitert die Abbildung in 11 und zeigt im Detail eine bevorzugte Ausführungsform des Elektronikmoduls 82. Verstärker und Signalverarbeitungseinrichtungen 180 sind vorgesehen, um die Eingänge von einer Vielfalt von Sensoren 112118 (siehe 8, wie z. B. eine akustische Signatur, Rohrtemperatur, Ringtemperatur, Leitungsdruck, Ringdruck, Liftgas-Strömungsgeschwindigkeit, Ventilstellung, Salzgehalt, Differenzialdruck etc.) zu empfangen. Vorzugsweise sind Verstärker mit niedrigem Betriebsrauschen mit nicht invertierenden Einzeleingängen (z. B. Linear Technology LT1369) konfiguriert. Alle Verstärker 180 sind mit Verstärkerelementen konstruiert, um den Betriebsbereich der einzelnen Sensoreingänge in einen sinnvollen analogen Ausgang umzuwandeln. Der programmierbare Interface-Controller 110, der standardmäßige Analog/Digital- Umwandlungstechniken benutzt, generiert ein digitales 8 Bit Signal, das einem Ausgang eines Verstärkers 180 entspricht. 12 extends the picture into 11 and shows in detail a preferred embodiment of the electronic module 82 , Amplifiers and signal processing equipment 180 are provided to the inputs of a variety of sensors 112 - 118 (please refer 8th , such as As an acoustic signature, pipe temperature, ring temperature, line pressure, ring pressure, lift gas flow rate, valve position, salinity, differential pressure, etc.) to receive. Preferably, low noise operational amplifiers are configured with non-inverting single inputs (eg, Linear Technology LT1369). All amplifiers 180 are designed with amplifier elements to convert the operating range of the individual sensor inputs into a sensible analogue output. The programmable interface controller 110 , which uses standard analog-to-digital conversion techniques, generates an 8-bit digital signal corresponding to an output of an amplifier kers 180 equivalent.

In größerem Detail werden Drucksensoren 112 (z. B. erzeugt von Measurement Specialities, Inc.) verwendet, um den Druck in dem Rohr dem inneren Installationszellen-Gehäuse und differenziell über das Gasliftventil, wie in 8 bei 112 und 118 gezeigt, zu messen. Im wirtschaftlichen Betrieb wird der innere Installationszellendruck als unnötig angesehen, ist aber als Option erhältlich. Solche Druckumformer 112, 118 sind in einer Installationszelle, um der starken Vibration in Verbindung mit Gaslift-Rohrsträngen zu widerstehen. Der Temperatursensor 114 (z. B. von Analog Devices, Inc. LM-34) wird verwendet, um die Temperatur in dem Rohr und optional in einem Diagnosemodus in der Gehäuse-Installationszelle, dem Stromtransformator, oder der Energieversorgung zu messen. Die Temperatur-Umformer sind für –50 bis 300°F bemessen und werden durch eine Eingangsschaltung 180 auf +5 bis 255°F angepasst.In greater detail, pressure sensors 112 (eg, produced by Measurement Specialties, Inc.) used to control the pressure in the pipe to the inner installation cell housing and differentially via the gas lift valve, as in 8th at 112 and 118 shown to measure. In economic operation, the internal installation cell pressure is considered unnecessary, but is available as an option. Such pressure transducer 112 . 118 are in an installation cell to withstand the strong vibration associated with gaslift tubing. The temperature sensor 114 (eg from Analog Devices, Inc. LM-34) is used to measure the temperature in the tube and optionally in a diagnostic mode in the housing installation cell, the current transformer, or the power supply. The temperature converters are rated for -50 to 300 ° F and are provided by an input circuit 180 adjusted to +5 to 255 ° F.

Adressierschalter 182 sind vorgesehen, um eine spezielle Vorrichtung von dem Master-Modem 122 zu adressieren. Wie in 12 gezeigt, sind 4 Adressenbits schalterwählbar, um die oberen 4 Bits einer vollen 8 Bit-Adresse zu bilden. Die unteren 4 Bits sind eingeschlossen und werden verwendet, um die einzelnen Elemente innerhalb eines jeden Elektronikmoduls 82 zu adressieren. Somit sind bei Verwendung dieser veranschaulichten Konfiguration 1024 Module einem einzelnen Master-Modem 122 (9) an einer einzelnen Kommunikationsleitung zugewiesen. Wie konfiguriert, können bis zu 4 Master-Modems 122 an einer einzelnen Kommunikationsleitung untergebracht sein.Addressing Switch 182 are provided to a special device from the master modem 122 to address. As in 12 4 address bits are switch selectable to form the upper 4 bits of a full 8 bit address. The lower 4 bits are included and used to identify the individual elements within each electronic module 82 to address. Thus, using this illustrated configuration, 1024 modules are a single master modem 122 ( 9 assigned to a single communication line. As configured, you can have up to 4 master modems 122 be housed on a single communication line.

Der programmierbare Interface-Controller 170 von 12 (PIC 16C77, hergestellt von Microchip) weist eine Basistaktfrequenz von 20 MHz auf, und ist mit 8 Analog/Digital-Eingängen wie bei 184 gezeigt, und 4 Adresseingängen wie bei 186 gezeigt konfiguriert. Der PIC 170 umfasst eine serielle TTL-Kommunikations-UART188, wie auch ein Controller-Interface 190 für einen Schrittmotor.The programmable interface controller 170 from 12 (PIC 16C77, manufactured by Microchip) has a base clock frequency of 20 MHz, and is equipped with 8 analog / digital inputs as in 184 shown, and 4 address inputs as at 186 shown configured. The PIC 170 includes a serial TTL communications UART188, as well as a controller interface 190 for a stepper motor.

Die Energieversorgung 166 von 12 wandelt einen nominalen 6 V Leitungswechselstrom bei 192 in 5 V, bei 194 in minus 5 Volt Gleichstrom und bei 196 in plus 6 V Gleichstrom um, die durch verschiedene Elemente innerhalb des Elektronikmoduls 82 verwendet werden. Der PIC 170 verwendet die plus 5 V Gleichstrom während das Slave-Modem 130 den plus 5 und den minus 5 Gleichstrom verwendet (wie bei 192, 194 gezeigt). Der Schrittmotor 84 verwendet die plus 6 Volt Gleichstrom, wie bei 196 gezeigt. Die Stromversorgung 166 umfasst einen Aufspanntransformator, um die nominalen 6 V Wechselstrom zu 7,5 V Wechselstrom umzuwandeln. Der 7,5 V Wechselstrom wird dann in einer Graetz-Schaltung gleichgerichtet, um 9,7 V nicht geregelten Gleichstrom zu erzeugen. Regler mit drei Anschlüssen stellen die geregelten Ausgänge 192196 bereit, die stark gefiltert werden und durch eine EMK-Sperrschaltung geschützt sind. Wie einzusehen ist, ist das Modem 130 der wichtigste Energieverbraucher und verwendet beim Übertragen üblicherweise 350+ Milliampere bei plus/minus 5 Volt Gleichstrom.The energy supply 166 from 12 converts a nominal 6 V AC line current 192 in 5V, at 194 in minus 5 volts DC and at 196 in plus 6 V DC around, by different elements within the electronics module 82 be used. The PIC 170 uses the plus 5V dc while the slave modem is on 130 the plus 5 and the minus 5 DC used (as in 192 . 194 shown). The stepper motor 84 uses the plus 6 volts DC, as at 196 shown. The power supply 166 includes a step-up transformer to convert the nominal 6V AC to 7.5V AC. The 7.5V AC is then rectified in a Graetz circuit to produce 9.7V unregulated DC. Three-port controllers provide the regulated outputs 192 - 196 which are heavily filtered and protected by an EMF trap. As can be seen, the modem is 130 the most important power consumer and typically uses 350+ milliamps at plus / minus 5 volts DC when transmitting.

In größerem Detail besteht das digitale Spread-Spectrum-Modem 130 aus einem IC/SS Power Line Carrier Chipset (Marke ICS1001, ICS1002 und ICS1003 von National Semiconductors) und bewältigt Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 300–3200 Baud bei Trägerfrequenzen im Bereich von 14 kHz bis 76 kHz (das US-Patent Nr. 5 488 593 beschreibt das Chip-Set in größerem Detail und ist hiermit durch Bezugnahme aufgenommen).In more detail, there is the digital spread spectrum modem 130 from an IC / SS Power Line Carrier chipset (ICS1001, ICS1002 and ICS1003 from National Semiconductors) and handles data transfer rates of 300-3200 baud at carrier frequencies in the range of 14kHz to 76kHz (US Patent No. 5,488,593 to U.S. Patent No. 5,478,593) Chip set in more detail and is hereby incorporated by reference).

Der PIC 170 steuert den Betrieb des Schrittmotors 84 durch eine Schrittmotorsteuerung 200 (z. B. Motorola SA1042 Schritt motor-Antriebsschaltung). Die Steuerung 200 benötigt lediglich direktionale Information und einfache Schrittpulse von dem PIC 170, um den Schrittmotor 84 anzusteuern. Ein einzelnes „Setzen" der Steuerung 200 bei Anfangsbedingungen setzt alle Elemente für einen Anfangsbetrieb in bekannte Zustände. Der Schrittmotor 84 (vorzugsweise ein MicroMo Getriebekopf) ordnet ein Käfigventil als die wichtigste Betriebskomponente des steuerbaren Gasliftventils in Richtung seines Sitzes oder davon weg (siehe 7) an. Der Schrittmotor 84 liefert ein Drehmoment von 0,4 Unzen × Quadratzoll (≈ 0,0028 Nm) und rotiert mit bis zu 1000 Impulsen pro Sekunde (für Notschlüsse). Eine vollständige Umdrehung des Schrittmotors 84 besteht aus 24 einzelnen Schritten. Der Ausgang des Schrittmotors 84 ist direkt mit einem 989:1 Getriebekopf gekoppelt, der das erforderliche Drehmoment erzeugt, um das Käfigventil zu öffnen und zu schließen. Das kontinuierliche Drehmoment, das zum Öffnen und Schließen des Käfigventils erforderlich ist, beträgt 3 Zoll-Pfund, wobei 15 Zoll-Pfund erforderlich sind, um das Käfigventil aufzusetzen oder abzusetzen.The PIC 170 controls the operation of the stepper motor 84 by a stepper motor controller 200 (eg Motorola SA1042 step motor drive circuit). The control 200 only needs directional information and simple step pulses from the PIC 170 to the stepper motor 84 head for. A single "set" of the controller 200 At initial conditions, all elements for initial operation will set in known states. The stepper motor 84 (preferably a MicroMo gear head) places a cage valve as the main operating component of the controllable gas lift valve in the direction of its seat or away (see 7 ) at. The stepper motor 84 delivers a torque of 0.4 ounces x square inches (≈ 0.0028 Nm) and rotates at up to 1000 pulses per second (for emergency shutdowns). One complete revolution of the stepper motor 84 consists of 24 individual steps. The output of the stepper motor 84 is directly coupled to a 989: 1 gearhead, which generates the required torque to open and close the cage valve. The continuous torque required to open and close the cage valve is 3 inches-pounds, with 15 inches-pounds being required to set up or set down the cage valve.

Der PIC 170 kommuniziert durch das digitale Spread-Spectrum-Modem 130 mit der Außenwelt über das Netz 202, das das Modem mit der Auskleidung und dem Rohr 24, 26 koppelt, wie in 9 gezeigt. Der PIC 170 benutzt das MODBUS 584/985 PLC Protokoll. Das Protokoll wird zur Übertragung ASCII-codiert.The PIC 170 communicates through the digital spread spectrum modem 130 with the outside world via the net 202 that the modem with the lining and the pipe 24 . 26 couples, as in 9 shown. The PIC 170 uses the MODBUS 584/985 PLC protocol. The protocol is ASCII-encoded for transmission.

BETRIEBBUSINESS

Ein großer Prozentsatz der künstlich gehobenen Ölförderung heutzutage benutzt das Gasliftverfahren, um das Lagerstättenöl zur Oberfläche zu bringen. In solchen Gasliftschächten wird komprimiertes Gas unterirdisch außerhalb des Rohres, üblicherweise in dem Ring zwischen der Auskleidung und dem Rohr einge blasen, und mechanische Gasliftventile erlauben eine Verbindung des Gases in den Rohrabschnitt hinein und das Aufsteigen der Fluidsäule innerhalb des Rohres zur Oberfläche. Solche mechanische Gasliftventile sind typischerweise mechanische Vorrichtungen vom Balgentyp, die öffnen und schließen, wenn der Fluiddruck die Vorbelastung in dem Balgenabschnitt überschreitet. Unglücklicherweise ist jedoch ein Leck in den Bälgen üblich, und dieses belässt die Ventile vom Balgentyp großteils betriebsunfähig, sobald der Balgendruck von seiner Vorbelastungseinstellung abweicht, sofern der Balgen nicht vollständig versagt, z. B. durch einen Bruch. Des Weiteren ist in solchen Ventilen vom Balgentyp die Erosion und der Verschleiß des Kugelventils gegen den Sitz eine übliche Quelle für ein Versagen, da die Kugel und der Sitz während des normalen Betriebs in den oft solehaltigen Hochtemperatur- und -druckbedingungen um das Kugelventil herum oft in Kontakt treten. Solche Lecks und Versagen sind an der Oberfläche nicht einfach zu erkennen und verringern das Förderleistungsvermögen in der Größenordnung von 15 Prozent durch niedrigere Fördergeschwindigkeiten und höheren Bedarf an Liftgas-Komprimiersystemen im Feld.One greater Percentage of artificial elevated oil production Nowadays gaslifting is used to bring the reservoir oil to the surface. In such gas lift shafts is compressed gas underground outside the pipe, usually in the ring between the lining and the tube blow, and mechanical gas lift valves allow a connection of the gas in the pipe section and the rising of the fluid column inside of the pipe to the surface. Such mechanical gas lift valves are typically mechanical Bellows-type devices that open and close when the fluid pressure exceeds the preload in the bellows section. Unfortunately However, a leak in the bellows is common, and this leaves the valves of the bellows type mostly inoperable as soon as the bellows pressure deviates from its preload setting, unless the bellows is complete failed, z. B. by a break. Furthermore, in such valves bellows type erosion and wear of a ball valve against Seat a usual Source for a failure, as the ball and the seat during normal operation in the often brine-like high temperature and pressure conditions often come into contact with the ball valve. Such leaks and failure are on the surface not easy to recognize and reduce the delivery capacity in the Magnitude of 15 percent due to lower conveyor speeds and higher demand on lift gas compression systems in the field.

Der steuerbare Gasliftschacht 10 der vorliegenden Erfindung weist eine Anzahl datenüberwachender Installationszellen und steuerbarer Gasliftventile 52 an dem Rohrstrang 26 auf, wobei die Anzahl und der Typ einer jeden Installationszelle und der steuerbaren Ventile 52 von den Anforderungen des einzelnen Schachtes 10 abhängig ist. Vorzugsweise wird zumindest ein akustischer Sensor verwendet, um ein Strömungsregime mit Hilfe des trainierten künstlichen neuronalen Netzes von 13 zu bestimmen. Jede/s der datenüberwachenden Installationszellen und steuerbaren Ventile 52 ist über die drahtlose Spread-Spectrum-Kommunikation durch das Rohr und die Auskleidung adressierbar. Das heißt, ein Master-Spread-Spectrum-Modem an der Oberfläche und ein zugehöriger Controller kommunizieren mit einer Anzahl von Slave-Modems. Die datenüberwachenden Installationszellen berichten solche Messungen, wie unterirdische Rohrdrücke und Auskleidungstemperaturen, Liftgas-Strömungsgeschwindigkeiten, Gasventilstellung, und akustische Daten (siehe 8, Sensoren 112, 113, 114, 116, 118). Solche Daten werden in ähnlicher Weise durch ein durch das Rohr und die Auskleidung kommunizierendes Slave-Spread-Spectrum-Modem zur Oberfläche kommuniziert.The controllable gas lift shaft 10 The present invention has a number of data-monitoring installation cells and controllable gas lift valves 52 on the pipe string 26 on, with the number and type of each installation cell and the controllable valves 52 from the requirements of the individual shaft 10 is dependent. Preferably, at least one acoustic sensor is used to establish a flow regime using the trained artificial neural network of 13 to determine. Each of the data-monitoring installation cells and controllable valves 52 is addressable via wireless spread spectrum communication through the pipe and liner. That is, a master spread spectrum modem on the surface and an associated controller communicate with a number of slave modems. The data monitoring installation cells report such measurements as subterranean pipe pressures and lining temperatures, lift gas flow rates, gas valve position, and acoustic data (see 8th , Sensors 112 . 113 . 114 . 116 . 118 ). Such data is similarly communicated to the surface through a slave spread spectrum modem communicating through the tube and liner.

Der Computer 34 an der Oberfläche (entweder lokal oder zentral angeordnet) kombiniert und analysiert kontinuierlich die unterirdischen Daten wie auch die Oberflächendaten, um ein Echtzeit-Rohr-Druckprofil zu berechnen. Eine optimale Gasströmungsgeschwindigkeit für jedes steuerbare Gasliftventil 52 wird aus diesen Daten berechnet. Vorzugsweise werden Druckmessungen an Positionen vorgenommen, die durch Gaslift-Einblasturbulenzen unbeeinflusst sind. Akustische Sensoren 113 (Töne mit weniger als ca. 20 Kilohertz) horchen nach Rohr-Blasenmustern. Die Daten werden über das Slave-Modem direkt zur Steuereinheit an der Oberfläche gesendet. Alternativ können die Daten an eine datenüberwachende Installationszelle an der Lochmitte gesendet und an den Computer weitergegeben werden. Die Rohr-Blasenmuster werden von dem künstlichen neuronalen Netz von 13 analysiert, um den Strömungszustand zu bestimmen. Wenn es sich nicht um eine Taylor-Strömung handelt ist, wird die Fördersteuerung modifiziert.The computer 34 at the surface (either local or central) continuously combines and analyzes the subterranean data as well as the surface data to calculate a real-time pipe pressure profile. An optimal gas flow rate for each controllable gas lift valve 52 is calculated from this data. Preferably, pressure measurements are made at positions that are unaffected by gas lift injection turbulence. Acoustic sensors 113 (Sounds less than about 20 kilohertz) listen for tube-bubble patterns. The data is sent via the slave modem directly to the control unit on the surface. Alternatively, the data may be sent to a data monitoring installation cell at the hole center and forwarded to the computer. The tube bladder patterns are derived from the artificial neural network of 13 analyzed to determine the flow condition. If it is not a Taylor flow, the feed control is modified.

Das heißt, zusätzlich zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit der Bohrung kann die Förderung derart gesteuert werden, dass sie in dem oder nahe am Taylor-Fluidströmungszustand arbeitet. Unerwünschte Bedingungen wie „Anstauchen" oder „Schwallströmung" können vermieden werden. Durch Verändern der Bohrungsbetriebsbedingungen ist es möglich, eine Taylor-Strömung, die das am meisten gewünschte Strömungsregime ist, zu erhalten und beizubehalten. Indem man in der Lage ist, solche unerwünschten Blasenströmungszustände schnell unterirdisch festzustellen, kann die Förderung so gesteuert werden, dass solche unerwünschten Bedingungen vermieden werden. Das heißt, ein schnelles Erfassen solcher Bedingungen und ein schnelles Ansprechen durch den Computer an der Oberfläche kann solche Faktoren, wie die Stellung eines steuerbaren Gasliftventils, die Gaseinblasgeschwindigkeit, den Gegendruck an dem Rohr bei dem Bohrlochkopf, und sogar das Einspritzen von Tensiden einstellen.The is called, additionally for controlling the flow velocity The drilling can be the promotion of such be controlled to be in or near the Taylor fluid flow condition is working. Unwanted conditions such as "upsetting" or "slug flow" can be avoided become. By changing the bore operating conditions, it is possible to use a Taylor flow, the the most wanted flow regime is to get and maintain. By being able to do such undesirable Bubble flow conditions fast Underground, the promotion can be controlled so that such undesirable Conditions are avoided. That is, a quick capture such conditions and a quick response by the computer on the surface such factors as the position of a controllable gas lift valve, the Gaseinblasgeschwindigkeit, the back pressure on the pipe at the Wellhead, and even stop the injection of surfactants.

Claims (18)

Verfahren zum Steuern einer Fluidströmung in einer Leitung, wobei das Fluid mehrphasig ist, mit den Schritten: Bestimmen der Signatur der Fluidströmung entlang eines Abschnittes der Leitung; Übermitteln der Signatur zu einer Steuereinheit über die Leitung; und Bestimmen des Strömungsregimes des Fluids in dem Abschnitt auf der Grundlage der Signatur; dadurch gekennzeichnet, dass die Signatur die akustische Signatur der mehrphasigen Fluidströmung ist, und die Menge zumindest eines der Fluide in der Leitung auf der Grundlage des bestimmten Strömungsregimes eingestellt wird, um ein gewünschtes Strömungsregime zu erhalten.A method of controlling fluid flow in a conduit, wherein the fluid is multiphase, comprising the steps of: determining the signature of the fluid flow along a portion of the conduit; Transmitting the signature to a control unit via the line; and determining the flow regime of the fluid in the portion based on the signature; characterized in that the signature is the acoustic signature of the multiphase fluid flow, and the amount of at least one of the fluids in the conduit is adjusted based on the determined flow regimen to obtain a desired flow regime. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Leitung einen Ölschacht bildet und das mehrphasige Fluid das Einblasen von Liftgas in den Schacht und das Öl umfasst.The method of claim 1, wherein the conduit an oil well forms and the multiphase fluid is the blowing of lift gas in the Shaft and the oil includes. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Steuereinheit einen Computer mit einem künstlichen neuronalen Netz umfasst, das darauf trainiert ist, ein Strömungsregime auf der Grundlage der akustischen Signatur zu bestimmen.Method according to Claim 2, in which the control unit a computer with an artificial one neural network that is trained to be a flow regime based on the acoustic signature. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das gewünschte Strömungsregime eine Taylor-Strömung umfasst.The method of claim 1, wherein the desired flow regime a Taylor flow includes. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das gewünschte Strömungsregime umfasst, dass die Menge an Liftgas minimiert und die Menge an gefördertem Öl maximiert wird.The method of claim 2, wherein the desired flow regime includes minimizing the amount of lift gas and maximizing the amount of oil delivered becomes. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner die Schritte umfasst: Montieren eines oder mehrerer Sensor/en in der Nähe eines Förderrohres (26) in dem Ölschacht; Erfassen der Signatur der Strömung in dem Förderrohr (26); Kommunizieren der Signatur mit Hilfe des Förderrohres (26) zu einer Steuereinheit (34) an der Oberfläche; dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren akustische Sensoren (51, 113) zum Erfassen der akustischen Signatur einer zweiphasigen Strömung sind; das Strömungsregime der zweiphasigen Strömung mit Hilfe der Steuereinheit (34) an der Oberfläche bestimmt wird; und die Betriebsparameter des Ölschachtes (10) auf der Grundlage der Bestimmung des Strömungsregimes durch die Steuereinheit (34) an der Oberfläche gesteuert werden.The method of claim 2, further comprising the steps of mounting one or more sensors near a production tubing (10). 26 ) in the oil well; Detecting the signature of the flow in the delivery pipe ( 26 ); Communicating the signature with the help of the conveying pipe ( 26 ) to a control unit ( 34 ) on the surface; characterized in that the sensors include acoustic sensors ( 51 . 113 ) for detecting the acoustic signature of a biphasic flow; the flow regime of the two-phase flow by means of the control unit ( 34 ) is determined on the surface; and the operating parameters of the oil well ( 10 ) on the basis of the determination of the flow regime by the control unit ( 34 ) are controlled on the surface. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt des Steuerns das Regulieren der Menge an komprimiertem Liftgas, das in den Ölschacht (10) eingespeist wird, umfasst.The method of claim 6, wherein the step of controlling comprises regulating the amount of compressed lift gas entering the oil gallery ( 10 ) is fed. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt des Steuerns das Regulieren der Menge an komprimiertem Liftgas, die in das Förderrohr (26) eingespeist wird, durch ein unterirdisches steuerbares Ventil (52) umfasst.The method of claim 6, wherein the step of controlling comprises regulating the amount of compressed lift gas entering the production tubing (10). 26 ) is fed through an underground controllable valve ( 52 ). Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt des Bestimmens das Eingeben der akustischen Signatur in ein künstliches neuronales Netz umfasst.The method of claim 6, wherein the step determining entering the acoustic signature into an artificial one neural network. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt des Steuerns umfasst, dass die Betriebsparameter derart eingestellt werden, dass ein Taylor-Strömungsregime erhalten wird.The method of claim 6, wherein the step controlling comprises setting the operating parameters in such a way be that a Taylor flow regime is obtained. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem zusätzliche physikalische Fluideigenschaften erfaßt werden.The method of claim 6, wherein additional physical fluid properties are detected. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem der Druck und die Temperatur des Fluids in dem Förderrohr (26) erfaßt werden.Method according to claim 11, in which the pressure and the temperature of the fluid in the delivery pipe ( 26 ) are detected. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Förderrohr (26) ein Rohr umfasst, das sich seitlich von einem allgemein vertikalen Ölschacht weg erstreckt.Method according to Claim 6, in which the conveying tube ( 26 ) includes a tube extending laterally from a generally vertical oil well. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend den Schritt des Speisens eines akustischen Sensors mit Hilfe des Förderrohres (26).Method according to claim 6, comprising the step of feeding an acoustic sensor by means of the conveying tube ( 26 ). Gaslift-Ölschacht mit: einem Rohr (26) zum Fördern eines Öl und Liftgas umfassenden zweiphasigen Fluids zur Oberfläche; einem oder mehreren unterirdischen Sensor(en) (51, 113) in der Nähe des Rohres (26), die wirksam sind, um einen physikalischen Fluidparameter zu erfassen; einem mit dem Rohr (26) wirksam gekoppelten Modem zum Empfangen von Daten von dem Sensor und Übermitteln der Daten an dem Rohr (26) zur Oberfläche; einer Steuereinheit an der Oberfläche zum Empfangen der Daten und Bestimmen eines Fluidströmungsregimes in dem Rohr (26); und einer Drossel (30) und/oder einem unterirdischen steuerbaren Ventil (51, 113) zum Steuern der in das Rohr (26) eingebrachten Menge an Liftgas; dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (30) und/oder das unterirdische Ventil (52) durch die Steuereinheit (34) an der Oberfläche auf der Grundlage des bestimmten Strömungsregimes des zweiphasigen Fluids gesteuert wird bzw. werden.Gas lift oil well with: a pipe ( 26 ) for conveying a two-phase fluid comprising oil and lift gas to the surface; one or more underground sensor (s) ( 51 . 113 ) near the pipe ( 26 ) effective to detect a physical fluid parameter; one with the pipe ( 26 ) operatively coupled modem for receiving data from the sensor and transmitting the data to the pipe ( 26 ) to the surface; a control unit on the surface for receiving the data and determining a fluid flow regime in the pipe ( 26 ); and a throttle ( 30 ) and / or an underground controllable valve ( 51 . 113 ) for controlling the pipe ( 26 ) introduced amount of lift gas; characterized in that the throttle ( 30 ) and / or the underground valve ( 52 ) by the control unit ( 34 ) is controlled on the surface based on the determined flow regime of the biphasic fluid. Schacht nach Anspruch 15, bei welchem der Sensor einen akustischen Sensor (51, 113) umfasst.Shaft according to claim 15, wherein the sensor comprises an acoustic sensor ( 51 . 113 ). Schacht nach Anspruch 16, bei welchem der Computer ein künstliches neuronales Netz zum Bestimmen eines Strömungsregimes auf der Grundlage der Messungen von dem akustischen Sensor (51, 113) umfasst.The well of claim 16, wherein the computer comprises an artificial neural network for determining a flow regime based on the measurements from the acoustic sensor (10). 51 . 113 ). Schacht nach Anspruch 15, mit einer mit dem Rohr (26) gekoppelten Energiequelle (34), um Energie zu dem Sensor (51, 113) zu liefern.Shaft according to claim 15, with one with the pipe ( 26 ) coupled energy source ( 34 ) to transfer energy to the sensor ( 51 . 113 ) to deliver.
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