超声波测量系统及方法与流程

本发明涉及油气勘探领域，更具体地，涉及一种超声波测量系统及方法。

背景技术：

在油气勘探领域，在石油勘探和石油开发中，需要对深埋地下的油、气层情况进行精细分析和了解，主要手段是依靠打井，当钻穿过油、气层时，就会有大量的可燃气混入钻井液中，形成混合物，气体物质的主要成分有甲烷、乙烷、丙烷和/或丁烷等，还有少量其它气体如氢、氮、二氧化氮、硫化氢等。了解这些混合物就可以知道地下地质情况。

发明人发现，传统的测量方法是利用色谱气测仪，但它往往不能够测量地下多层气，其它测试方法还有用同位素来测量混合物的浓度，但由于放射性污染，限制了它的广泛应用。另外的如电测法、光测法、微波法、热学法等都具有不同程度的缺陷。因此，有必要开发一种能够准确测量油、水、气混合物的超声波测量系统及方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种超声波测量系统及方法，其能够通过测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度，实现油水气混合物的声波特性的准确测量。

根据本发明的一方面，提出了一种超声波测量系统，所述系统可以包括： 混合单元，通过所述混合单元获取不同组分的油气水混合物；测量单元，其连接到所述混合单元，调节油气水混合物的温度和/或压力，测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播时间；以及处理单元，其连接到所述测量单元，获取不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。

根据本发明的另一方面，提出了一种超声波测量方法。所述方法可以包括：获取不同组分的油气水混合物；调节油气水混合物的温度和/或压力，测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播时间；以及获取不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的超声波测量系统的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的超声波测量系统的结构的示意图。

图3示出了根据本发明的超声波测量方法的步骤的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

图1示出了根据本发明的超声波测量系统的示意图。

在该实施例中，根据本发明的超声波测量系统方法包括混合单元101、测量单元102以及处理单元103。通过混合单元101获取不同组分的油气水混合物；测量单元102连接到所述混合单元101，调节油气水混合物的温度和/或压力，测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播时间；处理单元103连接到测量单元102，获取不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。

该实施例通过测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度，实现油水气混合物的声波特性的准确测量。

下面详细说明根据本发明的超声波测量系统。

混合单元

在一个示例中，可以通过混合单元101获取不同组分的油气水混合物。

图2示出了根据本发明的一个实施例的超声波测量系统的结构的示意图。优选地，如图2所示，混合单元101可以包括油容器、气容器以及水容器和混合容器。油容器、气容器以及水容器分别容纳油、气、水，油容器、气容器以及水容器分别具有流量计，从而分别控制油、气、水的流量。混合容器可以连接到所述油容器、气容器以及水容器，在所述混合容器中对油、气、水进行混合，从而获取油气水混合物。本领域技术人员应当理解，油容器、气容器以及水容器中的油、气、水可以为本领域已知的各种常规油、气、水，例如，气体可以有甲烷、乙烷、丙烷和/或丁烷等，以及其它气体如氢、氮、二氧化氮、硫化氢等。

优选地，混合容器可以具有电机，其对所述混合容器中的油气水混合物进行搅拌，从而使得混合容器中的油气水混合物更加均匀。

测量单元

在一个示例中，测量单元102可以连接到混合单元101，调节油气水混合物的温度和/或压力，测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播时间。

优选地，如图2所示，测量单元102可以包括超声波测量容器、加热装置、温度传感器和压力传感器以及多个超声波探头。欺诈，超声波测量容器可以连接到所述混合单元，容纳油气水混合物；加热装置可以包裹超声波测量容器的外层，加热所述超声波测量容器；温度传感器和压力传感器可以分别获取所述超声波测量容器的温度和压力；多个超声波探头设置在超声波测量容器的两侧，分别发射和接收超声波。

优选地，测量单元102还可以包括排放口，排放口设置所述超声波测量容器下方，从所述排放口排出经超声波测量后的油气水混合物。

具体地，可以将混合单元101中的油气水混合物注入超声波测量容器中，并进行密封。然后通过加热装置将油气水混合物加热到预定温度和对应的压力，然后通过设置在超声波测量容器的两侧的多个超声波探头分别发射和接收超声波，获得超声波的纵横波在超声波测量容器中的传播时间，同时将该预定温度和对应的压力传送给处理单元103。接下来，可以将油气水混合物加热到下一个预定温度和对应的压力，并再次进行测量，如此重复多次。例如，可以设定温度的步进值为5℃，则测量预设值为：0℃，5℃，10℃，15℃，20℃……这样，可以得到多组预定温度和压力，以及相应的超声波纵横波在超声波测量容器中的传播时间。其中，经加热装置加热的预定温度可以为0～100℃，超声波测量容器的最大流体压力可以为0～70mpa。

在测量结束后，可以通过排放口排出经超声波测量后的油气水混合物。

处理单元

在一个示例中，处理单元103可以连接到测量单元102，获取不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。

优选地，处理单元103可以包括脉冲发生器和采集装置。脉冲发生器可以产生超声波和同步信号，并通过所述超声波测量容器一侧的超声波探头发射超声波；采集装置可以放大并采集通过所述超声波测量容器另一侧的超声波探头接收的超声波，获取所述脉冲发生器发出的同步信号，计算不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。

具体地，脉冲发生器可以是高压脉冲发生器，其产生超声波，同时产生同步信号。该超声波可以通过所述超声波测量容器一侧的超声波探头发射，并通过所述超声波测量容器另一侧的超声波探头接收。采集装置可以采集超声波测量容器另一侧的超声波探头所接收的超声波，通过前置放大器进行放大。然后，采集装置基于从脉冲发生器发出的同步信号，计算当前温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。此外，在计算完不同比例的混合物后，还可以帮助用户建立物性表单或者填入数据库以方便查询和应用。

根据本发明的超声波测量系统通过测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度，实现油水气混合物的声波特性的准确测量，并且实现无损测量。根据本发明的超声波测量系统可以模拟地下不同压力，不同温度状况下的地下油、水、气混合物的声波特性，为石油勘探和石油开发研究油、水、气混合物在地下的真实情况模拟提供合适的手段。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

实施例2

根据本发明的实施例，提供了一种超声波测量方法，所述方法可以包括：步骤301，获取不同组分的油气水混合物；步骤302，调节油气水混合物的温度 和/或压力，测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播时间；以及步骤303，获取不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度。

该实施例通过测量不同温度和/或压力下的油气水混合物的超声波纵横波传播速度，实现油水气混合物的声波特性的准确测量。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。