本發(fā)明涉及流體流入，尤其但不排他地涉及在諸如油井或氣井的烴井的井身中的流體流入。

背景技術(shù)：

在烴開采中，通常期望準(zhǔn)確地跟蹤在井內(nèi)的流體。這對于井的高效運(yùn)行而言是有用的，例如確定井的各個部分如何貢獻(xiàn)于總產(chǎn)量。此外，不同的實體可擁有不同的儲層，其通過共同的井身接近（accessed）。理解在井中的流體流動使得能夠根據(jù)從該儲層開采的烴的體積來確定特定所有者的收入。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉的，期望的烴（油、氣等）不是在井中的唯一流體。還將發(fā)現(xiàn)諸如水的其他流體。的確，對于井操作人員來說，水控制通常是關(guān)鍵問題。在通常地以化學(xué)方法處理并返回到地面之前，必須將水從期望的烴分離出來，所有的這些增加了操作成本。在水體積超過一定水平時，井可能變得經(jīng)濟(jì)上不可行。在某些氣井中，在氣壓太低以致于不能將水推出時，水還可抑制流動或使流動停止。

從井身到烴儲層的接近能夠經(jīng)由在井身套管的壁中的一個或多個穿孔。在來自特定穿孔的水流入的體積是顯著的（或者相比烴的量是顯著的）時，可認(rèn)為穿孔變成“水淹”，且封堵該穿孔可增大井的盈利能力。然而，通常難以確定哪些穿孔過度地貢獻(xiàn)于在井中的水含量。

監(jiān)測在井內(nèi)的流動的公知開采測井工具包括諸如渦輪式流量計的流量計，或者“自旋體”，其置于工作的井的內(nèi)側(cè)，以基于自旋體的旋轉(zhuǎn)速度測量流體流動的速度。遺憾的是，自旋體的旋轉(zhuǎn)速度和實際的流體流動之間的關(guān)系由于摩擦和流體粘性而是復(fù)雜的，且在更低的流動速度下，自旋體可能根本不工作。而且，這樣的自旋體妨礙流動，且在插入和抽出時通常提供令人困惑的不同的測量結(jié)果。此外，不容易使用自旋體來區(qū)分不同流體。

存在其他流量計，諸如氣體孔板流量計、超聲波流量計、科里奧利流量計等，其具有關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。然而，所有這樣的流量計都要經(jīng)受來自其不利操作環(huán)境的損害，要求仔細(xì)的校準(zhǔn)并且阻礙流動。

此外，還已知有能夠區(qū)分液體和氣體（其可為氣、油和/或水）的多相流量計。再次，這樣的流量計經(jīng)受嚴(yán)厲的環(huán)境，且可不能夠分離出來自單個穿孔的貢獻(xiàn)。

所有這樣的方法都要求具有關(guān)聯(lián)的安全問題的井介入、和井停工時間，且最后僅能夠提供“快照”。還已知使用光纖維來估計井的溫度并推測在其中的流動速率，例如根據(jù)US6618677。然而，在其中描述的方法依賴于復(fù)雜模型，且在可采用該方法之前要求井“關(guān)井”。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供確定在井中的多個穿孔處的流體流入的方法，該方法包括：

根據(jù)段塞跟蹤確定第一流體流動速度廓線；

從在井中的多個穿孔的每個處的流體流入的估計來確定第二流體流動速度廓線；

將第一和第二流體流動速度廓線組合，以提供組合的速度廓線；

從組合的速度廓線推導(dǎo)在至少一個穿孔處的流體流入的指示。

在井內(nèi)的流體速度能夠用于提供流體流入的指示，且反之亦然。井可具有多個穿孔，所有的穿孔都可貢獻(xiàn)流體。隨著沿井向上上升的流體的體積增大，則流動速度也通常增大。在井中一點(diǎn)處的流體速度通常與在向下更低處進(jìn)入井的流體的體積具有一定關(guān)系，且按照合理的近似與其成比例（本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，存在額外的因素，諸如在減少的壓力下氣體膨脹或液體成份蒸發(fā)，這可在更加復(fù)雜的模型中考慮，但是對于第一近似能夠忽略）。

流體進(jìn)入和/或傳遞通過井導(dǎo)致多種影響，諸如在井內(nèi)的壓力變化、溫度變化、紊流或振動。這些影響的檢測能夠用于提供在本文中所稱的‘流動信號’。

在一些示例中，流動信號可歸于一個或多個‘段塞’（即，移動通過井的不同流體成分的區(qū)域）的通過。段塞能夠?qū)е挛闪?、壓力變化、溫度變化、振動等，所有的這些都可貢獻(xiàn)于流動信號?！稳櫋砂ù_定在井中的至少一個段塞的速度。

沿著井身移動的段塞能夠使用纖維光學(xué)分布式感測系統(tǒng)來觀察，例如使用檢測在詢問輻射的瑞利反向散射中的變化的分布式聲音感測(DAS)的原理（如在此后更詳細(xì)地描述的）。段塞可與在特定頻帶（其可在井之間變化，取決于包括井類型、開采速率和纖維部署方法的一系列因素）中的流動信號關(guān)聯(lián)，而其他頻帶可更少地受段塞影響，或明顯地不受影響。在一些示例中，頻帶可通過如下方法識別，即考慮多個頻帶，并識別與段塞關(guān)聯(lián)的流動信號充分地（或者在一些示例中，最容易）顯現(xiàn)的頻帶。在一些示例中，作為單個段塞的特性的基于聲音或溫度的流動信號能夠在其移動通過井身時被跟蹤。

例如，如果段塞內(nèi)部的流體與周圍的流體具有不同的熱性質(zhì)，則段塞可導(dǎo)致溫度波動，其能夠是毫開爾文的量級。例如，因為液體通常比氣體具有更高的比熱容和傳熱系數(shù)，所以對于給定的溫度差，與相同體積的氣體相比，在井中給定體積的液體通常具有更大的冷卻/加熱效應(yīng)。

組合的速度廓線使用以下兩者：第一流體速度廓線，其使用段塞跟蹤被確定；與第二流體速度廓線，其與來自單個穿孔的流入有聯(lián)系。第一和第二速度廓線中的每個可與和其精確度及適用性有聯(lián)系的強(qiáng)度和限制相關(guān)聯(lián)，如在下文中討論的，但是組合的廓線可允許確定更加準(zhǔn)確的速度廓線，其能夠然后用于提供在單個穿孔處的流入的改進(jìn)的估計。

在一些示例中，確定第一流體流動速度廓線包括，在段塞沿井向上移動時跟蹤由于段塞導(dǎo)致的流動信號。在一個示例中，流動信號可指示溫度偏移。例如，井的溫度廓線能夠使用纖維光學(xué)技術(shù)或使用類似于在分布式聲音感測(DAS)中使用的技術(shù)的技術(shù)而隨著時間來捕集，所述纖維光學(xué)技術(shù)，諸如依靠布里淵或拉曼散射的分布式溫度感測(DTS)，其對溫度敏感，在分布式聲音感測(DAS)中使用的技術(shù)依靠來自貫穿纖維分散的固有散射部位（較小的瑕疵等）的瑞利反向散射。因為段塞很可能處于與井的背景溫度不同的溫度，所以每個段塞將在井溫度廓線中產(chǎn)生擾動，且這些能夠沿井向上移動地被跟蹤。

在其他示例中，與除了溫度以外的其他影響關(guān)聯(lián)的頻帶可用于段塞跟蹤，且在這種廓線中的特征（例如與增大的聲音信號關(guān)聯(lián)），可在其沿井向上移動時隨著時間被跟蹤。通常，這可包括監(jiān)測在頻帶中的信號能量，且在其移動通過井時跟蹤具有特性能量的特征。

如果段塞沿著井向上移動，且通過貢獻(xiàn)顯著量的流體的穿孔，則段塞速度將增大。在井上，單個段塞的速度可在曲線上增大，其梯度取決于進(jìn)入井的流體。

盡管基于段塞跟蹤的流入模型當(dāng)在多個穿孔上求平均值時提供了平均流入的合理估計，但是其不特別地適合于識別在單個穿孔處的流入，特別是如果若干穿孔緊密地間隔。

在一些示例中，確定第二流體流動速度廓線包括：

確定在穿孔附近的在頻帶內(nèi)的流動信號；

將流動信號與流體流入聯(lián)系起來；

并從流體流入確定估計的流體流動速度廓線。

在一些示例中，頻帶可基于以下情況來確定：在該頻帶中，與遠(yuǎn)離穿孔相比，在至少一個穿孔處存在更加顯著的信號。替代性地或附加地，頻帶可基于以下情況來確定：在該頻帶中的信號表現(xiàn)出隨著開采速率而變化（其可在一些示例中確定，例如通過使用其他開采測井工具）。該頻帶可在井之間變化，尤其是不同類型的那些井，且可與用于確定第一流體流動速度廓線的任何頻帶不同。

在一些示例中，流動信號可直接指示流體流入。例如，相比相對‘安靜’的聲音信號，相對‘大聲’的聲音信號可指示更多的流入。例如，傳感器（諸如上文中提到的纖維光學(xué)傳感器）可用于提供在感興趣的每個穿孔附近的在適當(dāng)?shù)模ɡ?，所確定的）頻帶內(nèi)的流動信號（例如，溫度偏移或聲音信號能量水平），且這能夠用于提供在每個穿孔處的流入的第一指示。這可基于如下原理（這是本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉的）：進(jìn)入井的流體的量與提高到n次冪的特定頻率范圍中的信號的能量成比例（其中，n的值取決于井類型）。

在特定示例中，流動信號可指示溫度偏移，即，該頻帶是與由移動經(jīng)過穿孔的段塞導(dǎo)致的熱信號關(guān)聯(lián)的頻帶（其與一些聲音信號相比，可以是相對低的頻帶），如下文中更詳細(xì)地討論的。

這種流動信號允許確定來自單個穿孔的流入的估計，但是估計的精確度可能受到諸如流動狀態(tài)的因素影響，且可能在穿孔較寬地間隔的情況下不提供可靠的結(jié)果。

從流入估計，可確定流體流動速度廓線（回想一下，如上所述，在井中的流體的速度與在井中的流體的量相關(guān)）。

在一些示例中，特別是在烴包括至少一些氣體（且在一些示例中，井至少首先是氣井）的情況下，確定第二流體流動速度廓線包括：

在井的區(qū)段內(nèi)的多個位置處監(jiān)測溫度，所述位置包括：(a)第一組位置，在穿孔處或其附近；和（b）第二組位置，在該處，溫度基本上獨(dú)立于在穿孔處的氣體流入的溫度影響；

確定在所述位置處的溫度偏移的指示；

通過將來自第二組位置的溫度偏移的指示與液體流入聯(lián)系起來，并將來自第一組位置的溫度偏移的指示與液體和氣體流入聯(lián)系起來，來獲得至井的流體流入的指示。

通過監(jiān)測在穿孔處的溫度，能夠獲得在穿孔處的氣體流入通過焦耳湯普遜冷卻效應(yīng)和在氣井中的液體(通常主要是水）對于溫度的影響。通過監(jiān)測遠(yuǎn)離穿孔（例如在本文中稱為零點(diǎn)的在穿孔之間的點(diǎn)處）的溫度，能夠獨(dú)立于氣體流入的影響以良好近似值考慮由于液體流動導(dǎo)致的溫度改變。這允許進(jìn)行液體和氣體流入兩者的估計，其能夠用于確定第二流體流動速度廓線。

如果第二組位置中的至少一個在所有井穿孔上方，則能夠確定由于在一定時間期間內(nèi)由井開采的水的總體積導(dǎo)致的溫度偏移的估計。此外，可有利地獲得通過井區(qū)段開采的氣體的總體積的測量結(jié)果。這種測量結(jié)果在縮放結(jié)果方面可能是有利的，以通過參考流體/氣體的總體積，進(jìn)一步估計在每個穿孔處的流體/氣體流入的體積。在一些示例中，第一組位置包括在井區(qū)段的每個穿孔處的位置，和/或第二組位置位于來自第一組的位置的每側(cè)。這允許考慮來自每個穿孔的貢獻(xiàn)，這可能是在井管理中感興趣的。

在一些實施例中，該方法包括確定來自至少一個穿孔的水和/或氣體的流入的指示。這可允許井操作人員考慮關(guān)閉或密封特定穿孔的影響，和/或在對井具有利益的當(dāng)事人之間歸屬收入。

監(jiān)測溫度可包括在不監(jiān)測實際溫度的情況下監(jiān)測溫度改變。在一些實施例中，在一定時間期間內(nèi)監(jiān)測溫度偏移，且溫度偏移的指示通過以下方式來確定：對溫度波動進(jìn)行求和，對溫度波動進(jìn)行平均，和/或?qū)τ稍谄陂g內(nèi)檢測的溫度波動引起的信號能量進(jìn)行積分。一個這種方法包括對在信號中的“能量”進(jìn)行求和。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，在任何給定深度，井將具有背景或者平衡溫度，其由形成井的土地的地?zé)崮芰繘Q定。通常，井在底部比在頂部更熱，且流體或氣體進(jìn)入和/或移動通過井導(dǎo)致溫度從該平衡溫度移位。導(dǎo)致這些波動的能量指示流體流動。

有利地，溫度監(jiān)測和/或檢測流動信號的步驟可通過監(jiān)測在適合于與分布式聲音感測(DAS)感測技術(shù)一起使用的光纖維中的反向散射來執(zhí)行。這種系統(tǒng)能夠監(jiān)測相對小和/或快速的聲音和溫度改變。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于監(jiān)測在井的區(qū)段中的流體流動的設(shè)備，該井具有多個穿孔，流體通過所述多個穿孔進(jìn)入井，該設(shè)備包括：

光纖維，其沿著井區(qū)段的長度布置；

詢問器單元，其布置成借助光輻射詢問纖維，且檢測在光纖維內(nèi)反向散射的任何輻射；

處理設(shè)備，其布置成處理所檢測的信號以：

確定與移動通過井的至少一個段塞關(guān)聯(lián)的流動信號，并從其確定第一流體流動速度廓線，并且

確定與在井中的多個穿孔的每個處的流體流入關(guān)聯(lián)的流動信號，并從其確定第二流體速度廓線。

通過將第一和第二流體速度廓線組合，來確定組合的速度廓線。

處理設(shè)備還可布置成從組合的速度廓線確定在至少一個穿孔處的流體流入的指示。設(shè)備可布置成執(zhí)行本發(fā)明的第一方面的方法的任何部分。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于確定在井中的流體流動的指示的處理設(shè)備，該設(shè)備布置成：基于在井中的至少一個段塞的速度確定第一流體流動速度廓線；從在井中的多個穿孔的每個處的流體流入的估計來確定第二流體流動速度廓線；將第一和第二流體流動速度廓線組合，以提供組合的速度廓線。

處理設(shè)備可包括本發(fā)明的第二方面的用于監(jiān)測流體流動的設(shè)備的處理設(shè)備，且可具有本文中關(guān)于其所述的特征中的任一項或任何組合，包括在權(quán)利要求中闡述的那些。處理設(shè)備可布置成執(zhí)行本發(fā)明的第一方面的任何方法步驟。

關(guān)于本發(fā)明的任何方面描述的特征可與本發(fā)明任何其他方面中的特征組合。

附圖說明

現(xiàn)在僅參考附圖以舉例的方式描述本發(fā)明的實施例，在附圖中：

圖1示出分布式纖維光學(xué)感測設(shè)備；

圖2示出可在分布式纖維光學(xué)感測中使用的脈沖；

圖3示出圖1的設(shè)備的處理電路的細(xì)節(jié)；

圖4示出合并有纖維光學(xué)感測設(shè)備的井；以及

圖5-圖10示出與在井中的位置關(guān)聯(lián)的信號。

具體實施方式

圖1示出分布式纖維光學(xué)感測布置的示意性表示。感測纖維101的長度在一端可移除地連接到詢問器單元100。感測纖維101使用常規(guī)的纖維光學(xué)耦合裝置耦合到詢問器單元100的輸出/輸入。詢問器單元100布置成向感測纖維101中發(fā)射相干光輻射脈沖，并檢測來自所述脈沖的任何輻射，該輻射在光纖維101內(nèi)反向散射。對于基于瑞利散射的纖維光學(xué)分布式感測設(shè)備來說，詢問器單元100將檢測從纖維101內(nèi)瑞利反向散射的輻射。為了生成光脈沖，詢問器單元100包括至少一個激光器102。激光器102的輸出被光調(diào)制器103接收，光調(diào)制器103生成如將在后文描述的那樣的脈沖配置。來自光調(diào)制器103的脈沖輸出然后例如經(jīng)由環(huán)行器104傳輸?shù)礁袦y纖維101中。對使用光調(diào)制器的替代方案可以是以激光器產(chǎn)生脈沖輸出的方式驅(qū)動激光器。

注意，如在本文中使用的，術(shù)語“光”不受限于可見的光譜，且光輻射包括紅外線輻射、紫外線輻射和電磁光譜的其他區(qū)域。

纖維101中的一部分光從纖維101內(nèi)的散射部位反向散射。在簡單的模型中，認(rèn)為散射部位的數(shù)目能夠決定可能出現(xiàn)的散射量，且這種散射部位的分布決定干涉。刺激可導(dǎo)致纖維的相關(guān)區(qū)段內(nèi)的光路長度的改變（其可以是在部分纖維中的長度的物理改變和/或有效折射率的改變）。在該簡單的模型中，這能夠認(rèn)為是改變散射部位的間隔，但是對數(shù)目沒有任何顯著的影響。結(jié)果是干涉特性中的改變。事實上，導(dǎo)致纖維的相關(guān)區(qū)段中的光路長度改變的刺激能夠被看作使由纖維101的該區(qū)段內(nèi)的各個散射部位限定的虛擬干涉計的偏置點(diǎn)變化。

從在感測纖維101內(nèi)傳播的光脈沖反向散射的任何光輻射被再次例如經(jīng)由環(huán)行器104引導(dǎo)到至少一個光電檢測器105。檢測器輸出通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）106取樣，且將來自ADC106的樣本傳遞到處理電路107用于處理。處理電路107處理檢測器樣本以針對多個分析箱中的每一個確定輸出值，每一個分析箱或通道對應(yīng)于光纖維101的感興趣的不同（雖然可能重疊）縱向感測部分。將注意到，詢問器單元100可包括各種其他部件，諸如放大器、衰減器、附加濾波器、噪聲補(bǔ)償器等，但是為了清楚地解釋詢問器單元100的通用功能，這些部件在圖1中已被省略。

在本發(fā)明的實施例中，激光器102和調(diào)制器103配置成以特定發(fā)射速率產(chǎn)生至少一個脈沖對序列，如現(xiàn)在關(guān)于圖2所討論的。然而，其他脈沖配置是可能的。

圖2示出以第一頻率F1且具有持續(xù)時間d1的第一脈沖201，短時間之后是具有第二頻率F2且具有第二持續(xù)時間d2的第二脈沖202。兩個脈沖的頻率F1、F2可相同，或可不同。在一些示例中，兩個脈沖的持續(xù)時間d1、d2（且因此空間寬度）等于彼此，但這不是必須的。兩個脈沖201、202具有等于Ts的時間間隔（如圖所示，Ts表示在脈沖的前沿之間的時間間隔）。

當(dāng)脈沖對在光纖維101內(nèi)傳播時，一些光將從光纖維101內(nèi)的固有散射部位從脈沖201、202中的每一個散射。該反向散射光中的至少一些將被引導(dǎo)回到光纖維101的開端，在那里其能夠被檢測到。在任何時刻在檢測器105處接收的反向散射信號都是由散射光的組合產(chǎn)生的干涉信號。

圖1的分布式纖維光學(xué)傳感器依賴于如下事實：對光纖維的任何干擾（例如應(yīng)變、或熱膨脹）或因光纖維101中的溫度改變帶來的折射率的改變將導(dǎo)致光路長度改變，這能夠因此對所生成的干涉信號進(jìn)行相位調(diào)制。檢測在來自纖維101的特定區(qū)段的干涉信號中的相位改變能夠因此用作光纖維101上的光路長度改變的指示，且因此用作纖維101的該區(qū)段處的狀態(tài)（溫度、應(yīng)變、聲音等）的指示。這種基于相位的傳感器具有提供對入射刺激的線性和定量響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。原則上，可使用單脈沖序列，但是在那種情況下，在輸出信號和刺激之間將不是定量關(guān)系。

在該示例中，詢問器單元100基本上如在我們先前提交的申請WO2012/134022和WO2012/134021中更詳細(xì)描述的那樣操作，其全部內(nèi)容以引用方式并入本文。在一個示例中，通道由在脈沖對的發(fā)射之后的特定取樣時間來限定，且連續(xù)的檢測器輸出以由在脈沖對的脈沖之間的頻率差限定的頻率提供相位調(diào)制載波信號（且因此包括在從成對的兩個脈沖反向散射的光之間的干涉信號），其可例如通過使用調(diào)制器103來調(diào)制在發(fā)射脈沖對內(nèi)的脈沖之間的頻率而獲得。

如還在我們先前提交的申請WO2012/134022和WO2012/134021中描述的，在成對的脈沖之間可存在相對相位差，且該相對相位差可隨著脈沖對不同而改變。在提供處理優(yōu)點(diǎn)的一個布置中，載波頻率被布置為發(fā)射速率的四分之一，使得以載波頻率的信號在連續(xù)脈沖對的發(fā)射之間以90°相位演變。這還允許調(diào)制帶寬的高效使用。

圖3示出該調(diào)制載波信號如何被處理電路107處理以確定用于單個通道的載波信號的相位的一個實施例。表示用于傳感器的一個通道的調(diào)制載波信號的樣本被高通濾波301，以去除處于DC或低頻的任何分量。濾波后的信號分成兩個處理通道，且在每一個通道中的信號在載波頻率上乘以正弦302或余弦303函數(shù)，且然后通過I和Q分量低通濾波器304和305低通濾波以生成同相(I)和正交(Q)分量，如在復(fù)雜的解調(diào)方案中已知的。其中，載波頻率是聲脈沖速率的1/4，每一個樣本乘以0、+1或-1。所得的I和Q信號然后用于通過直角到極坐標(biāo)(RP)轉(zhuǎn)換306來計算相位值。

RP轉(zhuǎn)換還可以可選地生成幅值。輸出信號是在從0Hz到上限的頻率范圍內(nèi)以弧度測量的相移，所述上限由I和Q分量低通濾波器304和305確定。

在常規(guī)DAS技術(shù)（即，應(yīng)用于檢測聲音信號的那些技術(shù)）中，該相移Φ₀可被高通濾波。認(rèn)為這是有利的，因為其消除了位于低頻區(qū)域中的不想要的噪聲信號。然而，在下文中描述的實施例中，感興趣的是低頻溫度改變，且因此相位值可被（可選地）低通濾波，以去除聲音影響，且為了該目的（脫離WO2012/134022和WO2012/134021的教導(dǎo)），將數(shù)據(jù)傳遞到低通濾波器307。在實踐中，即使感興趣是低頻信號，高頻信號部分也可保留，并分離地處理以用于聲音感測（可能已經(jīng)經(jīng)受其他帶通濾波以隔離感興趣的頻帶），因此提供了組合的DAS和溫度（和/或其他慢動作改變）傳感器。出于對與溫度波動有關(guān)的信號進(jìn)行隔離的原因，低通濾波器307的截止頻率優(yōu)選地是預(yù)定的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在聲音信號和溫度信號之間不存在明確限定的差別。然而通常它們之間的邊界被認(rèn)為是在0.1和1Hz之間的某處，但是還可考慮包括例如1-10Hz（可認(rèn)為其與聲音范圍重疊）的其他范圍。該濾波進(jìn)一步在下文中描述。然而，如下文中更詳細(xì)地指出的，并不是在所有示例中都需要，且在一些示例中，可對不同的頻帶感興趣，在這種情況下，濾波器307可包括一個或多個帶通濾波器。

在一些實施例中，可選擇I和Q分量低通濾波器304和305的閾值以隔離、或基本上隔離相位信號的低頻分量，且可以不要求隨后的相位值低通濾波器307。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，這種濾波器可主要被提供以去除在產(chǎn)生I和Q分量的混合階段中生成的“雙頻”分量，然而它們還可用于去除處于載波頻率的任何分量，其產(chǎn)生自任何剩余的低頻輸入信號乘以正弦和余弦項。為了該目的，通常將閾值設(shè)置為小于載波頻率。例如，低通濾波器可設(shè)置為在載波信號頻率的1/3處具有截止，這將保留在光纖維中施加路徑長度改變的在該頻率及以下的所有信號。然而，在感興趣的是低頻信號的示例中，低通濾波器304和305可相反具有低得多的截止，例如100Hz或更低。這還有助于提高如現(xiàn)在解釋的解調(diào)的穩(wěn)定性。

解調(diào)過程的穩(wěn)定性取決于，已從兩個脈沖反向散射充足的光，以生成具有充足的載波對噪聲比（CNR）的載波。這些散射部位在纖維101內(nèi)有效地隨機(jī)分布。對于纖維101的一些區(qū)段，光反向散射將傾向于相長干涉，從而給定來自脈沖的大的反向散射水平，而對于其他區(qū)段，將存在更多的相消干涉，其導(dǎo)致更低的反向散射水平。如果來自兩個脈沖中的某一個的反向散射光下降，則通過將它們混合在一起所生成的載波水平將降低。更低的載波水平將意味著I、Q分量變得噪聲更多，且如果噪聲水平變得太大，那么從它們獲得的相位將示出一系列2π弧度躍遷，因此破壞數(shù)據(jù)。這些2π躍遷發(fā)生的可能性與在I和Q分量上的總的噪聲水平負(fù)相關(guān)。當(dāng)該噪聲是寬帶時，能夠通過使用圖3的濾波器304和305的更低的頻率截止來減少其水平。因此減小該帶寬減少了在數(shù)據(jù)中產(chǎn)生2π躍遷的幾率，且因此改進(jìn)了解調(diào)過程的穩(wěn)定性。

隔離低頻信號的任務(wù)因此能夠由I和Q分量低通濾波器304、305或由相位值低通濾波器307來執(zhí)行，或在它們之間共享。然而，降低相位值濾波器307的截止閾值不會提高解調(diào)的穩(wěn)定性。

還將理解，為濾波選定的閾值取決于感興趣的信號。通常，（多個）濾波器應(yīng)當(dāng)設(shè)計為保留所有感興趣的信號?？紤]到溫度的示例，因此，在設(shè)計系統(tǒng)時，應(yīng)當(dāng)考慮預(yù)期溫度變化和纖維反應(yīng)的速度，以及維持預(yù)期改變的最快改變值的上頻率閾值。

然而，已經(jīng)指出，在一些井下環(huán)境中（例如，在氣密井中），溫度信號相比聲音信號占主導(dǎo)。因此可為如下情況，即，在濾波器307處不要求濾波（即，濾波器307可不存在）以隔離低頻溫度信號，因為其可能是主導(dǎo)信號。

假定相位改變（或者保留的低頻相位改變）主要是由于溫度改變，則溫度改變可通過將適當(dāng)處理的數(shù)據(jù)乘以纖維纜線的預(yù)定溫度/相位關(guān)系來確定。溫度/相位關(guān)系將取決于所使用的纖維。通常，原始纖維的溫度/相位關(guān)系是眾所周知的，但是如果將額外的覆層置于其上或如果其被包括在纜線結(jié)構(gòu)中，則這會被修改。特定纜線的溫度/相位關(guān)系可計算或通過實驗測量。如果基于光纖維中的瑞利反向散射的特定分布式感測系統(tǒng)的主要目標(biāo)是測量溫度，則可使用隨著溫度變化而相位大幅變化的纖維。這可例如通過使用具有高熱膨脹系數(shù)的材料的覆層（其可為相對厚的覆層以增強(qiáng)效應(yīng)）的纖維來獲得。

對于雙脈沖系統(tǒng)，相位對溫度的轉(zhuǎn)換能夠?qū)θ魏畏档男盘栠M(jìn)行。對于單脈沖系統(tǒng)，由于眾所周知的信號衰落問題，這是不可能的。然而對于引起信號的卷繞（wrapping）的大而慢的溫度變化，可以估計在單脈沖系統(tǒng)中的相位速率和因此的溫度改變。

雖然對實際溫度變化的了解可能是有用的，因為其使得能夠比較來自不同位置的信號，這可繼而有助于更好地理解各種處理如何引起感測纖維101周圍的溫度變化，但是在本文中在下文中描述的實施例中，這種測量是不必要的，因為感興趣的是相對溫度改變。

還可采取步驟以補(bǔ)償激光器相位噪聲等。尤其，激光器相位噪聲是由于在生成詢問輻射的激光器的波長中的慢漂移而導(dǎo)致的。這能夠施加像慢動作刺激那樣的類似的相移，且可因此難以與溫度改變區(qū)分。在檢測聲音信號的常規(guī)DAS系統(tǒng)中，激光器相位噪聲較少受到關(guān)注，因為其被看作遠(yuǎn)離感興趣的信號帶。然而，激光器相位噪聲在一些實施例中可以是處于低頻（例如，在1Hz以下）的相位改變信號的顯著分量。

然而，相位噪聲產(chǎn)生貫穿纖維相同的信號。因此，在一個示例中，纖維的一部分至少基本上屏蔽于至少一些其他慢動作改變（例如，在溫度穩(wěn)定的環(huán)境中，屏蔽于溫度改變），且使用來自纖維的該屏蔽區(qū)段的反向散射信號以提供激光器相位噪聲的指示。在另一示例中，可通過計算從纖維的至少一些部分（且可能地每個部分）（即，每個通道）返回的平均信號來估計激光器相位噪聲。在一些示例中，來自纖維的一些部分（優(yōu)選地大部分）的信號可用于確定平均值，但是從那些部分返回的具有來自其他源的高水平低頻信號（諸如感興趣的信號或由于低載波信號導(dǎo)致的高水平噪聲）的信號可被排除。盡管這提供了不要求纖維的屏蔽區(qū)段的優(yōu)點(diǎn)，但是其假定在用于計算平均值的纖維的部分中感興趣的低頻信號是不相關(guān)的（因為，例如，如果整個纖維經(jīng)受相同的溫度改變，則該溫度信號也將是跨所有通道一致的，且難以與噪聲區(qū)分開）。然而，在井中的溫度感測的應(yīng)用中，這種改變通常非常慢，且如以下概述的，能夠利用高通濾波器濾出非常低頻的改變。

一旦已經(jīng)確定激光器相位噪聲的估計，就可在信號中對其補(bǔ)償。

此外，可采取步驟以確保獲得“高品質(zhì)”數(shù)據(jù)且利用其導(dǎo)出測量信號。例如，如在WO2012/137021中描述的，對應(yīng)于感興趣的每個感測部分的多個樣本可被取得（這些樣本可從纖維的重疊區(qū)段取得）且標(biāo)記為用于處理的分離通道。通道可根據(jù)質(zhì)量度量來組合，其可為來自通道的已處理數(shù)據(jù)的相似度的測量。這允許具有高噪聲水平的樣本（例如由于載波信號的衰落）被忽略，或在最終結(jié)果中給其低的等級評價。

然而，在WO2012/137021中描述的方法利用高通濾波器，其還可去除熱信息。因此，如果感興趣的是低頻信號，為了確保返回該信息，但是在低頻相位調(diào)制的背景中維持在WO2012/137021中描述的方法的益處，該方法可在沒有高通濾波的情況下實施。代替選擇最相似的通道，質(zhì)量度量可替代地基于在高頻處的信號水平的確定（其中，偏愛更低的水平）、或者在低頻(例如，2-20Hz)的信號、在高頻的信號之間的比率（其中，偏愛更高的比率）、或者信號關(guān)于時間的最大微分。這些方法不受DC偏移的水平的影響，且基于如下事實：即，由于物理干擾，大部分信號在低頻處具有更高的水平，而取決于可變載波水平的系統(tǒng)噪聲具有平坦光譜。

在用于組合的通道的選擇中存在改變時，在沒有額外處理的情況下，也可能在輸出信號中存在階躍（step），因為新的成組通道將大體具有與舊組不同的平均偏移。

因此，DC偏移可添加到選定的通道的平均值以給出輸出信號。在該組通道改變時，為了避免或平滑在輸出中的階躍改變，可考慮在新組和舊組的平均值之間的差，且可設(shè)置DC偏移以去除任何階躍改變。尤其，可考慮若干連續(xù)通道樣本的平均值，且在若干這種取樣組中，可平滑DC偏移改變，以便在數(shù)據(jù)中不存在階躍，從而有效地將數(shù)據(jù)從舊組通道逐漸縮減到新組通道，以產(chǎn)生更平滑的結(jié)合。

質(zhì)量度量可基于波動基礎(chǔ)或周期性地確定。在任何情況下，在結(jié)合區(qū)域中的樣本的數(shù)目應(yīng)當(dāng)比任何塊長度更低，以便確保塊長度能夠避免在結(jié)合區(qū)域期間的多個改變。這能夠通過設(shè)置最小塊長度、或設(shè)置有助于結(jié)合的樣本數(shù)目、或兩者來控制，且可根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)預(yù)定或變化。

如將理解的，這種質(zhì)量度量用于確保在已處理的數(shù)據(jù)中強(qiáng)調(diào)“高品質(zhì)”數(shù)據(jù)。然而，在其他示例中，在已經(jīng)識別“壞數(shù)據(jù)”之后，其可簡單地利用來自周圍通道的“好數(shù)據(jù)”替換。

例如，如上面指出的，解調(diào)失效可通過尋找在樣本之間的2π倍數(shù)的階躍而識別。在實踐中，這可在若干樣本上發(fā)生，使得可在來自不同脈沖對的5個、10個或更多樣本上做出完全2π改變。因此，用于檢測改變的閾值可設(shè)置為低于2π，例如跨來自不同脈沖對的例如五個樣本的差測量的2π改變的60%，但是取決于數(shù)據(jù)組和取樣率，其他閾值和取樣間隔可以是適當(dāng)?shù)摹?/p>

可在例如一秒的時間幀內(nèi)考慮樣品（但是對于給定的取樣組，其他時間期間可以是適當(dāng)?shù)模?。如果檢測到解調(diào)失效的特性，則該數(shù)據(jù)可簡單地替換為不呈現(xiàn)該特性的一個或多個相鄰?fù)ǖ?。在一個示例中，如果兩個鄰近通道都沒有呈現(xiàn)出該特性，則可使用這些通道的平均。如果沒有鄰近通道是“良好的”，則可使用來自最近的好通道的數(shù)據(jù)。如上所述，可期望在數(shù)據(jù)組之間調(diào)整或縮減結(jié)合。

在以這種方式的“修復(fù)”之后，數(shù)據(jù)可降低取樣（例如，壓縮取樣100倍）。這種降低取樣可使用有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器的一個或多個來執(zhí)行，通過使用諸如在MATLAB等中的壓縮取樣工具的信號處理工具?？蓤?zhí)行附加的濾波和/或歸一化。

在這種壓縮取樣之后，在數(shù)據(jù)中的趨勢將顯而易見。將注意到該技術(shù)依賴于如下事實：相對很少的通道將經(jīng)受解調(diào)失效，但是這與觀察結(jié)果一致。還已經(jīng)觀察到經(jīng)受解調(diào)失效的通道可保持在該狀態(tài)中一段時間，例如幾個小時。

在一些情況下，相比使用例如參考質(zhì)量度量的加權(quán)平均的方法，這種方法將保留更加原始的數(shù)據(jù)。

其他方法可用于幫助識別有可能經(jīng)受解調(diào)失效的數(shù)據(jù)。例如，具有低載噪比（CNR）的通道，該載噪比通常在解調(diào)失效的期間之前和之后觀察到。因此，CNR可用于指示解調(diào)失效的預(yù)期狀態(tài)，和/或呈現(xiàn)低CNR的數(shù)據(jù)可如上文中關(guān)于解調(diào)失效概述的那樣被替換。

因為這種感測光纖維101的使用相對便宜，所以其可以以永久方式部署在井身中，因為將纖維101留在原地的成本并不顯著。纖維101因此以不妨礙井的正常操作的方式方便地部署。在一些實施例中，合適的纖維可在井的建設(shè)階段期間安裝。

圖4示意性示出用于接近地下烴的井400，其具有與其關(guān)聯(lián)的分布式纖維感測設(shè)備。

井400包括井道402，其具有若干穿孔404。穿孔404在氣體或其他烴儲層的區(qū)域中，且允許流體進(jìn)入井道402，在該井道402中，它們在自身的壓力下上升或使用泵等上升到井口406，在那里，烴被收集和容納。

然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉的，在實踐中，將幾乎總是看到烴和水的混合物經(jīng)由穿孔404進(jìn)入井道402。在水的比例達(dá)到一定點(diǎn)時，井400將變得經(jīng)濟(jì)上不可行。而且，在一些情況下，大比例的水能夠減少或者甚至停止來自井的烴流動。然而，如果引入不均衡的量的水的穿孔404可被識別且例如被密封，則這可增加井400的經(jīng)濟(jì)壽命和提取效率。

同樣有益的是跟蹤每一個穿孔404對井開采貢獻(xiàn)多少烴。

井400包括感測纖維101，其附接到上文關(guān)于圖1描述的詢問器單元100，且在該示例中，如關(guān)于圖1到圖4描述的那樣操作。

在井的使用中，纖維101被借助輻射詢問，以提供聲音和/或溫度感測。這傳回流動信號，該流動信號可指示在井道402的給定深度處的溫度改變或聲音信號，且尤其與在井400中該深度處的溫度/聲音改變有關(guān)。在下文中描述的示例中，所監(jiān)測的是相對低頻的溫度改變。然而，在其他示例中，可監(jiān)測其他頻帶。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉的，在烴儲層的提取中，水通常與烴一起被提取。液體在井中能夠形成所謂的“段塞（slug）”，且在下文氣井的示例中，該術(shù)語將用于表示一種物質(zhì)，其能夠在井身內(nèi)相對于井內(nèi)的其他物質(zhì)（例如，氣體）顯著傳遞熱或生成聲音信號。注意，在該情況下，‘顯著’能夠意味著能夠是在毫開爾文量級上的溫度改變，其仍然能夠由詢問器單元100容易地檢測到。因為液體通常比氣體具有更高的比熱容和熱傳遞系數(shù)，所以對于給定的溫度差，相比相同體積的氣體，在井中的給定體積的液體可具有更大的冷卻/加熱效應(yīng)。段塞可基本上是水、油或去混合物（盡管將理解段塞將很可能包含其他物質(zhì)，尤其是泥、砂、污染物等），或者可為具有高比例的水的一部分氣體。

由于在周圍土地中的地?zé)崽荻?，所以沿井向上通常存在熱梯度，其中，井的下部區(qū)段相比上部區(qū)段通常更熱。沿井向上移動的段塞因此通常比其環(huán)境更溫暖，且如在下文中關(guān)于圖9更詳細(xì)地描述的，由段塞產(chǎn)生的溫度擾動能夠通過井的至少一部分的一系列隨時間的溫度廓線來跟蹤，以在井上提供段塞速度廓線。在井的一個模型中，可考慮段塞速度指示流體速度，并且因此，確定段塞速度廓線允許確定第一流體速度廓線。

此外，因為在某點(diǎn)處的流體速度與在井中的流體的量相關(guān)，所以，如果估計出從穿孔的流入（inflow），則這可允許確定第二流體流動速度廓線。

在一些示例中，可通過假定在任何穿孔處觀察到的由于流入導(dǎo)致的信號的能量水平與流入的量相關(guān)來確定流體流入的估計。在一些示例中，進(jìn)入井的流體的量被估計為與提高到n次冪的特定頻帶中的信號的能量成比例（其中，n的值取決于井類型）。然而，可開發(fā)更復(fù)雜的模型，并且可更好地反映實際流入。

現(xiàn)在關(guān)于圖4到圖8描述估計在單個穿孔處的流體流入的一個示例。在現(xiàn)在描述的一個示例中，井400至少首先是氣井，且方法包括監(jiān)測由于段塞導(dǎo)致的溫度變化。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道的，氣體在其傳遞通過穿孔404時的膨脹和膨脹到井道402中能夠?qū)е掠捎诮苟鷾者d效應(yīng)帶來的局部冷卻。此外，在穿孔處注入的來自儲層的液體將在儲層的平衡溫度附近，其可與井道內(nèi)部的溫度不同。此外，移動通過井400的段塞可源于比穿孔更高或更低的儲層的區(qū)段，在該情形中，其可處于與穿孔不同的溫度處。

通過監(jiān)測在穿孔處的溫度的改變，操作人員能夠檢測指示流入的溫度改變。借助于井的熱梯度，段塞很可能加熱穿孔周圍的區(qū)域，其原本由膨脹的氣體冷卻。然而，不一定總是這樣的情況：可能段塞相比穿孔周圍的區(qū)域更冷。在任何情況下，由于存在影響段塞溫度和穿孔周圍的溫度的不同機(jī)制，所以其不可能處于熱平衡。此外，由一個特定段塞冷卻的量將取決于該段塞的體積及其速度（更緩慢移動的段塞具有更多時間來影響熱傳遞）。

通過考慮這些因素，可開發(fā)氣井的模型，如在圖5中所示，其中，一組段塞502沿著井道向上前進(jìn)。在段塞502通過穿孔404時，存在溫度改變，其由詢問器單元100檢測。通常，當(dāng)段塞行進(jìn)到且通過穿孔區(qū)域時，在鄰近穿孔的纖維101部分處的溫度通常將增加然后降低。一系列段塞502產(chǎn)生振蕩的溫度改變512。如在圖5中所示，給定的段塞（其出于示例的目的是大的段塞502'）的路徑能夠被跟蹤通過每個穿孔404，在該情況下（由于其相對大）為較大的溫度改變。在檢測之間的時間偏移（即，504的梯度）是段塞的速度的指示（且可因此用于基于段塞跟蹤生成的流體流動速度廓線）。

圖5示出井400的熱梯度510（其可已經(jīng)被確定以用于其他目的）。在每個穿孔404處，焦耳湯普遜冷卻導(dǎo)致局部溫度降至背景熱梯度的溫度以下。每個溫度下降的幅值，如相對于熱梯度510示出為dT_1-3，與在每個穿孔404處的氣體流入的量相關(guān)，其中，更高的流入通常導(dǎo)致更大的溫度下降。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，溫度梯度510和下降dT_1-3不按照比例，且下降的幅值在該圖中出于清楚的目的被夸大。在一些情況下，尤其對于具有低流入的穿孔，其可難以與在熱梯度510中的其他局部變化區(qū)分。

出于討論的目的，雖然可能因此認(rèn)為中間穿孔404（其與相對小的下降dT₂關(guān)聯(lián)）相比最低的穿孔404（其與相對大的下降dT₁關(guān)聯(lián)）產(chǎn)生更少的氣體，但是在實踐中，在做出這種假設(shè)時當(dāng)然應(yīng)當(dāng)注意：本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道，存在可影響溫度改變的其他過程，且焦耳湯普遜效應(yīng)除了其他因素外，還取決于壓力，其隨著井深度變化。然而，對于給定的井，這些因素可考慮在內(nèi)。

盡管在該示例中，使用DAS（即，基于瑞利反向散射）感測原理（且其充分敏感以檢測這些溫度改變），但是可使用替代性地溫度感測技術(shù)。

雖然出于說明的目的，段塞502示出為有規(guī)律的形式，每一個都跨越井的整個橫截面，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道，情況可以并非如此。段塞可只占據(jù)部分橫截面，在一些示例中具有與井400的壁接觸的環(huán)形形式（其可或可不是完整的環(huán)）。

熱梯度510為井中的每個點(diǎn)提供‘平衡’溫度，即，在沒有任何流體流動的情況下井將具有的溫度。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，出于許多目的關(guān)于井使用熱梯度，包括作為溫度偏移的基線，而且還用于地質(zhì)勘測，從而確定諸如鹽水的物質(zhì)在給定深度處的導(dǎo)電率等。熱梯度可測量（例如，在井的開采期間，在關(guān)井期間，或者通過重復(fù)的測井運(yùn)行），或者可基于例如在區(qū)域中的已知熱梯度、環(huán)繞井的土地的成份等來估計。

信號幅值對應(yīng)于由通過的段塞502導(dǎo)致的溫度改變，其繼而與熱傳遞相關(guān)，且歸于因素的組合。這些因素包括氣體流入的冷卻效應(yīng)，且因此包括在給定穿孔404處進(jìn)入井的氣體的體積，因為更大的冷卻將導(dǎo)致在段塞和穿孔的溫度之間的更大差。其還將取決于段塞的熱傳遞能力，其將與在其中的液體的量有關(guān)。因此在具有更大冷卻程度（即，與相對大的下降dT₁關(guān)聯(lián)）的圖中的最低穿孔404處的信號將大于其中冷卻更少（即，與相對小的下降dT₂關(guān)聯(lián)）的中間穿孔404中的信號。

圖6示出在單個穿孔處隨著時間收集的由于溫度改變帶來的信號（實線602），以及在穿孔之間的位置處收集的溫度信號（虛線604）。能夠看出在穿孔之間的信號相比在穿孔處的信號變化更少。

盡管在穿孔之間的信號更小，但是仍然存在可感知的信號。這是由于在井和通過的段塞502之間的溫度差導(dǎo)致的。從井的更低處向上移動的段塞502通常將比井的背景熱梯度510更溫暖。在穿孔404處，由于氣體流入的影響，溫度通常將小于該背景梯度510，因此在段塞502和井400之間的溫度差將比穿孔404之間的位置處更大，在該穿孔404之間的位置處，井溫度將更靠近背景熱梯度或處于與背景熱梯度關(guān)聯(lián)的溫度處。因此來自穿孔404之間的信號將傾向于小于在穿孔404處獲得的信號。

隨時間推移（可能幾分鐘或幾小時，其允許獲得合理的圖像，同時仍然能夠假定井400將維持大體穩(wěn)定的狀態(tài)，且確保充分的段塞502已經(jīng)通過以確保將從每個穿孔獲得有代表性的樣本，以及在測量中歸于噪聲等的任何變化將被平滑），溫度波動能夠用于給出在井上的各個點(diǎn)處的信號大小的測量（例如，溫度偏移的和的指示）。

在圖7中示出示例數(shù)據(jù)，其中，在穿孔處以X標(biāo)志的信號能夠與在穿孔之間以O(shè)標(biāo)志的信號水平進(jìn)行比較。這產(chǎn)生一組信號（在每個穿孔處的信號，S_{perf n}，以及在穿孔之間的信號，S_{null n}）。提供這些信號的波峰和波谷能夠至少部分地從穿孔404的已知位置識別，或者可從信號的分析識別以識別波峰，或者可使用這些技術(shù)（和/或其他技術(shù)）的組合。對可對信號有貢獻(xiàn)的其他因素的了解允許它們被過濾掉或如果可能的話被忽略。

在圖7中示出的數(shù)據(jù)通過對在頻帶中的信號能量進(jìn)行積分而產(chǎn)生，其采集了與段塞流動通路關(guān)聯(lián)的溫度振蕩（但是在其他示例中可使用不同的頻帶）。這可通過求和在頻率范圍中的快速傅里葉變換FFT來實現(xiàn)，或者通過在濾波到期望的頻率范圍之后獲得數(shù)據(jù)的RMS來實現(xiàn)。在該示例中，信號水平數(shù)據(jù)通過在0.003Hz的高通濾波以移除在數(shù)據(jù)的DC水平中的任何緩慢漂移（例如，井可逐漸冷卻或加溫）之后取得RMS功率水平來計算。盡管在該示例中，閾值設(shè)置為0.003Hz，但是頻率閾值可通過檢查數(shù)據(jù)并估計由段塞導(dǎo)致的溫度振蕩的頻率（其與段塞速度相關(guān)）、并確保該信息被維持來基于處于給定狀態(tài)的單個井來確定。盡管實際的溫度信號可在更低頻率處看到，但是在該頻率范圍處將存在顯著的信號，且已經(jīng)注意到，該信號還將在穿孔處放大。如上所述，盡管可在一些實施例中可望低通濾波以去除例如聲音信號，但這可不總是必要的。

導(dǎo)致這些信號的原因是段塞與環(huán)境的相互作用。溫度改變的幅值將與在井中該點(diǎn)處在段塞和環(huán)境之間的溫度差以及水的體積兩者相關(guān)。此外，雖然可在每個穿孔404處添加更多的水，但是在正常條件下，很少或者沒有水將丟失。因此，在穿孔n處的信號S_{perf n}可具有如下項：

(方程1)

其中，dT_{perf n}是從可在給定井的熱梯度的穩(wěn)定狀態(tài)條件中預(yù)期的溫度的偏離（其，如上所述，與在該穿孔處引入到井中的氣體的體積相關(guān)），dT_slug是在段塞的溫度和穩(wěn)定狀態(tài)井溫度之間的差，且W_{perf n}是來自給定穿孔的水（求和以給出可用于熱傳導(dǎo)的水的總量），且k是常數(shù)。

信號還取決于段塞的速度，但是假定其在所考慮的井的一部分上是恒定的（或者所考慮的每個區(qū)段的長度受限為，在該長度上，能夠良好地近似認(rèn)為速度是恒定的）。否則，在模型中可包括段塞速度。

因此，能夠理解項[d_{Tperf n}]是在圖5中示出為波峰dT_1-3的‘相對于背景的改變’。

該方程具有若干感興趣的項：如果可找到dT_{perf n}項，則其可用于給出在穿孔n處的氣體的開采的測量，這對井操作人員將是有用的。第二，如果可找到W_{perf n}項，則其可識別引入過量的水到井400內(nèi)的穿孔。

在簡單的模型中，流體流入的估計可通過如下假定做出：

然而，在該示例中，嘗試解出方程1。然而，方程1不能解析求解，因為其包含太多的未知變量。尤其，將理解難以絕對地測量dT_slug，因為由于段塞502有限的通過時間，纖維101將不大可能與段塞502達(dá)到熱平衡。然而，考慮在穿孔之間的信號會提供額外信息。

具體地，在穿孔之間的信號（其與溫度偏移成比例）能夠如下建模（其中，項如上文那樣限定）：

(方程1)

該方程也是欠定的，因為k和dT_slug是未知的。然而，當(dāng)與方程1聯(lián)合且具有充分大量的穿孔時，未知量的數(shù)目比方程的數(shù)目只多一點(diǎn)（在展開時），這允許找到最佳擬合的數(shù)值解，例如使用最小二乘算法。隨著n增大，且只要段塞速度至少近似恒定或以其他方式計算，最佳擬合解的可靠性將增大。

還注意到，通常，在井中的熱梯度意味著段塞從更熱的區(qū)域行進(jìn)到更冷的區(qū)域，且如此使熱沉積。因此，還可認(rèn)為項kdT_slug將與熱梯度有關(guān)。事實上，其可為與熱梯度成比例的合理的近似值。雖然這不必要，但是在一些示例中，熱梯度將是已知的（或能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員使用已知的技術(shù)容易地確定）。這可僅在一些零點(diǎn)（null）上執(zhí)行，且可用于通知最佳擬合過程。事實上，可能夠針對所有零點(diǎn)來解決該問題，這可允許對流入的絕對解（即，分析解而不是數(shù)值解）。

最佳擬合解可根據(jù)氣井的其他已知（或者估計）的特征來約束。尤其，可假定水或氣體項都將不是負(fù)的，因為在實踐中很少或者沒有水或氣體將從井身逃逸，因此一個約束可能是這種項都不是負(fù)的。此外，可能夠獲得一些絕對溫度信息。因為，如上所述，由于有限的通過時間，可能難以測量絕對溫度差dT_Slug，可能夠獲得一些其他溫度或溫度改變的測量，例如，使用諸如分布式溫度感測(DTS)的技術(shù)或在井中提供其他溫度傳感器。可能的是，在實踐中，這種傳感器可用于確定或估計一些更大的溫度改變，或者其可能夠在一些位置處給出dT_perf的指示。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道的，在井的底部處能夠存在顯著的水，事實上可存在一部分靜止的水。因此，該方法優(yōu)選地在井的充分遠(yuǎn)離井的底部的區(qū)段上采用，以避免數(shù)據(jù)可能受靜止的水影響的風(fēng)險。

最佳擬合解對水的初始量敏感。尤其，如果最低的穿孔注入大量的水，則隨后的水項可能不容易區(qū)分。因此，可特別地使用諸如已知的流動監(jiān)測技術(shù)的補(bǔ)充技術(shù)，以通知處于井的基底處的模型（盡管這些技術(shù)還可在整個井中使用）。

替代性地或附加地，可優(yōu)選地在顯著的水流入之前在井中向下盡可能遠(yuǎn)處開始該方法。更一般而言，在評估模型中的置信度時，可考慮在井的基底處的水量。例如，看起來從更高的穿孔比從更低的穿孔產(chǎn)生更多的水的井可被認(rèn)為是，在其精確度方面比如果事實相反的情況具有更高的置信度。

再次看圖7，信號在零點(diǎn)處通常增加的性質(zhì)是由于水流入導(dǎo)致的。在該趨勢上方的波峰高度與由于氣體流入導(dǎo)致的溫度改變有關(guān)，但是通過水項縮放。

圖8使用在圖7中首先呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，示出對于給定井在特定穿孔處引入的氣體和液體的比例如何。如在圖8右側(cè)的條形圖上所示，能夠確定識別和指示在每個穿孔處的氣體和水貢獻(xiàn)的波峰和波谷。應(yīng)當(dāng)注意這些不是絕對測量結(jié)果，而相反是成比例的貢獻(xiàn)（且氣體條和水條不按照相同比例）。絕對值可通過考慮氣體和水開采的實際總量（如通常將在提取點(diǎn)處測量的）來獲得。

可確定基于流體流入的井的流體流動速度廓線，注意到在井中給定點(diǎn)處的流體流動速度將與在進(jìn)一步向下的任何點(diǎn)處發(fā)生的流體進(jìn)入的總速率近似成比例。將該速率除以井的橫截面面積給出估計的流動速度，其繼而能夠用于提供估計的流體流動速度廓線。

如上所述，分離的速度廓線能夠基于跟蹤在井中的段塞而形成。例如，因為段塞很少與其環(huán)境熱平衡，所以其能夠通過跟隨溫度廓線隨著時間的擾動來跟蹤。這在圖9中示意性地示出，其示出‘瀑布’圖，指示在井的至少一部分上在不同時間t1到t5的溫度。溫度測量可例如從以感興趣的頻率（其可在聲音范圍的低端處（例如，在一些井中是0.3-1Hz）或者更低）的瑞利反向散射推導(dǎo)。在其他示例中，可跟蹤不同頻帶，且當(dāng)段塞沿井向上移動時，可跟蹤由例如指示因段塞引起的紊流、壓力或振動的聲音信號所導(dǎo)致的特征，以提供段塞速度的指示。

如在圖9中所示，‘?dāng)_動’的位置在捕集的溫度廓線之間沿著井向上移動，從而允許確定段塞速度，且這能夠用于通過使段塞速度等同于流體流動速度來提供流體流動速度廓線。

以這種方式，產(chǎn)生兩個獨(dú)立的流體速度廓線；第一個來自段塞跟蹤，且第二個來自對流入的估計。

在示例中，考慮井的一部分的流體速度廓線。出于示例的目的，這使用纖維監(jiān)測系統(tǒng)的通道來限定，其等于纖維的物理長度，且因此在該示例中是井身的長度（即，在該示例中，纖維沿著井身線性地布置，但是還可使用其他纖維布置）。因此，在該示例中，選定對應(yīng)于N個通道的井的區(qū)段。通道可例如對應(yīng)于在大約1和100米之間的纖維。通過確定段塞花費(fèi)多長時間沿著N個選定的通道移動，來獲得段塞速度。在這些計算中使用的N的值可考慮如下而選定，即：更大的值的選擇意味著能夠計算段塞速度的更加準(zhǔn)確的值，但是還意味著獲得在更長距離上的平均速度，且因此精度減少。在一些示例中，可優(yōu)選地選擇N，使得由N個通道表示的井的深度可基本上等于或小于在穿孔之間的間距，盡管對于具有緊密填充的穿孔的井，這可能是不可能的。

在該示例中，所確定的段塞速度被分配到在N塊中的中心通道（即，當(dāng)段塞通過中心通道時，假定為段塞速度）。通過沿著纖維的每P個通道重復(fù)該計算，獲得第一速度廓線V_slug。在示例中，P可為大約N/2，使得在用于計算段塞速度的連續(xù)值的通道之間存在50%的重疊，但是還可使用諸如N/4的其他P值。

通過考慮來自井中的每個穿孔的估計的流入，產(chǎn)生第二流入廓線V_inflow。在任何通道處的流體速度被認(rèn)為與在由該通道表示的深度下方的所有穿孔處的流入的和成比例。

然后對兩個廓線做內(nèi)插以提供中間值。這些值可具有比典型的穿孔間距小一個數(shù)量級的間距，例如1米的間距（即，在所考慮的井的部分內(nèi)給出每米的估計流體速度），且所得到的值經(jīng)受低通濾波器，以在將通常包含多個穿孔的長度尺度上平滑廓線。穿孔的該數(shù)目通?？蔀?或4，但是還可選擇其他數(shù)目。濾波后的速度廓線在本文中被稱作V^*_slug和V^*_inflow。所得到的廓線在圖10A中示出。如能夠看到的，其在井部分的下部區(qū)段中符合得很好，但是在上部區(qū)段上分叉。將理解，濾波過程對于V_slug可具有很小的影響（且因此在其他示例中可忽略），因為V_slug在該示例中已經(jīng)相對平滑，因為其是在N個通道上的平均速度。

然后基于第二廓線確定組合的速度廓線V_combined。

(方程3)

在該示例中，計算是在逐個元素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即，將包括內(nèi)插的V_inflow值的數(shù)組的每個元素乘以在提高到m次冪的V^*_slug和V^*_inflow中的對應(yīng)數(shù)組元素的比率。

m是耦合參數(shù)，其控制V_combined耦合到V_slug的程度：m=1提供完全耦合，使得V_combined非常類似于V_slug，而m=0給出無耦合（即，在該情況下，V_combined是V_inflow）。因此，m可基于在V_slug和V_inflow中的相對置信度來選定。在一些示例中，m可大約是0.5。通過考慮穿孔的位置評估V_combined，在速度中的差異可與特定穿孔關(guān)聯(lián)，且用于估計在該穿孔處的流入。

圖10B示出對于m的三個示例值的、從V_combined計算的在每個穿孔處的流入。在下部區(qū)段中，對于m的三個值，在流入之間存在很小的差異，且這是因為，如在圖10A中所示，從段塞運(yùn)動和流入獲得的速度是相似的。在更淺的深度處，V^*_slug小于V^*_inflow，這指示，隨著m值增大，隨著V_combined變得更加緊密地耦合到V^*_slug而不是V^*_inflow，來自每個穿孔的估計的流入減少。

如本文中所述地計算的流入信息可形成井管理系統(tǒng)的一部分，該井管理系統(tǒng)可考慮其他因素或測量結(jié)果。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到對上述實施例的變型，且變型在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，雖然上文中已經(jīng)描述了‘DAS’型溫度感測（即，基于在未改性的光纖維中的瑞利反向散射的溫度感測），但是可使用任何感測技術(shù)，其充分敏感和有反應(yīng)性以檢測流動信號。將理解，在所描述的實施例中，感興趣的是溫度的改變而不是絕對溫度。因為上文中所述的‘DAS’技術(shù)產(chǎn)生指示溫度改變的線性信號，所以其尤其方便。然而，例如，可使用在其中檢測拉曼和/或布里淵反向散射并指示實際的溫度值的DTS感測。替代性地，溫度計可定位在井內(nèi)，以代替或補(bǔ)充本文中所述的‘DAS’溫度技術(shù)。如上文中提到地，在其他示例中，可使用其他頻帶（即，指示不主要是熱信號的信號的那些）來提供流體流動速度廓線，且事實上可使用替代性的設(shè)備。

已經(jīng)關(guān)于不同實施例描述了本發(fā)明。除非清楚地聲明，否則所描述的各種特征可組合在一起，且可在一個實施例中采用來自其他實施例的特征。

應(yīng)當(dāng)注意，上述實施例說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明，且在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計許多替代性的實施例。詞語“包括”不排除除了在權(quán)利要求中列出的元件或步驟以外其他元件或步驟的存在，“一個”或“一種”不排除復(fù)數(shù)，且單個特征或其他單元可實現(xiàn)在權(quán)利要求中列舉的若干單元的功能。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記或標(biāo)注不應(yīng)被解釋為限制其范圍。