多相流量計制造技術

一種多相流量計(10)和確定穿過位于井處導管的多相流體流的處于惡劣環境中存在的流動的兩種或更多種流體的比例以及流體中的每一種的流率的方法。一個或更多個傳感器(16)安裝在流體流中來監測感測的區域(22)，其中各個傳感器包括流體識別探針形式的電子裝置和熱流體速度熱損失傳感器形式的溫度裝置。提出了一種電子電路，該電子電路形成具有流體識別探針的共振電路(54)。處理器(24)用于基于電學性質計算感測的區域中存在的流體的比例以及基于溫度差異計算流率。點測量通過使感測的區域顯著小于導管的橫截面積來實現。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于油氣工業中管線、井口或井下的多相流量計，并且更具體的，但不是排他性的，本專利技術涉及一種儀表，其可以確定在導管中處于惡劣環境下流動的兩種或更多種流體的比例，以及存在的流體中的每一個的流率(flow rate)。
技術介紹
在油氣工業中，有利的是在多個位置包括測量設備以建立流體流動的量以及該流體流的組分。典型的組分可以是油，天然氣，鹵水和空氣。測量的可以是井下，地表或者在加工廠內。常規地，存在測量流體流率的多種方法。例如，存在具有活動部分的多個簡易渦輪流量計。然而這些活動部分常常會降低流量計對小的流率的精度和靈敏度，以及還會減少流量計的預期壽命。其他的例子包括非侵入式的方法，諸如只在導電流體中運行的電磁流量計和僅限在包含已知組分且非常少或沒有自由氣體的流體中使用的超聲流量計。電磁流量計和超聲流量計兩者的另一個缺點是從這些流量計獲得測量值所需的電子設備趨向于相當地復雜。現有技術中一種多相流量計記載在GB 2354329中，受讓給本申請人。一種流量計被用來確定流體的流率，以及一種記載在GB 2386691中并同樣受讓給本申請人的比例工具被用來確定從其中流過的流體的性質和數量。流量計在流體路徑上包括限制部或扼流圈(choke)，在扼流圈上設置有應變測量儀來測量扼流圈上的力。比例工具具有多個流體鑒別傳感器，這些傳感器包括位于跨過扼流圈的成對的盤或者條并且在整個儀器本體的長度上延伸，以用于測量流體的電學性質，特別是阻抗或者電阻和電容兩者。GB 2354329和GB 2386691通過引用而并入本文中。與許多現有技術中的多相流量計相同，這種多相流量計的主要缺點是它只允許將建立的流的大量測量(bulk measurement)。因此，典型地由于密度變化而以不同平均速度流經管道的不同流體會產生現有技術多相流量計不能解決的滑移速度，因為它們不能確定個體的速度。另外，現有技術多相流量計不能處理氣泡懸浮的存在。為了克服這些缺點，一些現有技術多相流量計會包括一個在流量計上游的混合單元，以調節流體并產生均一的混合流體，打碎任何氣泡懸浮和創造一種穩定的單一流率來用于測量。這也給與大量測量。另外，這類混合單元是侵入性的，并且由于需要具有活動部分而易于故障。這種多相流量計的另一個缺點是對扼流圈的需求。這人為地改變了流體的流率，以及不能使多相流量計作為一種非侵入式測量設備使用。這種多相流量計又一個缺點是它確定組分流體的方式。一個自由振蕩電路被使用。這樣一種電路對獲得油氣工業中使用的多相流體混合物的Q值不夠靈敏。鹽水(鹵水)和實際上任何種類的水看起來沒有共振，因為在油/氣和水之間有幾個數量級的差異。這種多相流量計再又一個缺點是測量流率的測壓單元(load cell)設置在本體上有別于流體識別傳感器的不同位置上，一個在另一個的上游。因此必須這樣假設，流率和成分流體的比例沿著本體的長度在不同位置之間必須一致。本領域技術人員可以認識到在實際的流經導管的多相流中上述假設不可能發生。因此本專利技術的至少一個實施例的目標是提供一種多相流量計，以用于確定流過位于井處的導管的多相流體的處于惡劣環境下的存在的流體的比例以及它們相應的流率，該流量計緩解了現有技術多相流量計的至少部分缺點。本專利技術的至少一個實施例的另一個目標是提供一種多相流量計及確定流過位于井處的導管的多相流體的處于惡劣環境下的流動的兩種或更多種流體的比例和存在的流體中的每一個的流率的方法。
技術實現思路
根據本專利技術的第一個方面，提供一種用于確定穿過井處的導管的多相流體流的處于惡劣環境下的處于惡劣環境下的存在的流體的比例和它們相應的流率的多相流量計，包括：傳感器，該傳感器安裝在導管中，與流過導管的流體接觸，該傳感器包括：包括彈力流體識別探針的電子裝置，該探針布置在感測的區域以測量越過導管感測的區域的流體的電學性質；以及溫度裝置，以測量指示基本在感測的區域中的流體流的冷卻效應的溫度差異；電子電路，該電子電路形成具有流體識別探針的共振電路；以及處理器，以根據電學性質計算感測的區域中存在的流體比例以及根據溫度差異計算流率。以這種方式提供了一種多相流量計，其中可以在導管中基本相同的位置處確定流率和流體成分。彈性探針的使用提供了可能在井口，井下管線，表面管線和井處的地表加工廠的惡劣環境下的魯棒性(robustness)。另外，電子電路的并入提供了信號調節和測量電子設備，以及由于電子電路形成了具有流體識別探針的至少一個共振電路，(多個)共振電路響應的分析可以用于確定導管中流體流的(多個)種類和比例，以給出流體成分體積分數測量值。優選地，感測的區域顯著小于導管的橫截面積。由于感測的區域顯著小于導管的橫截面積，可以在導管中做出點測量以及流體可以環繞傳感器本體流動。優選地，在導管中具有以陣列定位有多個傳感器，并且各自感測的區域是不同的。通過做出多于一次的測量，在導管的橫截面上可以確定變化的流體成分和流率。由于每個感測的區域互不交疊，避免了大量測量。有利地是，可以為導管提供流體成分和流率的橫截面2D圖像。優選地，流體識別探針用于形成與感測的區域中流體的電接觸，作為復電阻抗使用。該電接觸可以是通過直接導電直流接觸，通過穿過小的絕緣膜的電容接觸，或者兩者兼備。該復阻抗提供了流體、傳感器的一個或更多個部分和/或接地金屬元件之間的電容元件和電阻元件。優選地，溫度裝置是流體速度熱損失傳感器。這類傳感器在通過測量熱力學的熱損失確定流體速度的領域是公知的。每個流體速度熱損失傳感器可包括一個或更多個溫度傳感器和加熱元件。優選地，溫度裝置包括流體溫度探針，加熱器和至少一個流體溫度探針溫度傳感器。通過使用加熱的探針，形成風速計。在一個實施例中，流體識別探針和溫度探針一起形成為單個探針。采用這種方式，傳感器與現有技術的布置相比可以做的相對小一些。另外，可能有至少一個流體溫度傳感器。采用這種方式，跨過感測的區域的溫度差異剖面能夠被建立。另外地，由于流體速度傳感器相對導管的橫截面積可以是小的，流量計可以由在流體流的不同部分的若干單獨的傳感器構成，提供導管中不同點處的流體速度剖面，提供速度剖面的部分，其完整性取決于部署的傳感器數量。采用這種方式，處理復雜流體動態的流動精度和能力可以通過使用傳感器陣列解決。優選地，多相流量計包括DC電源。采用這種方式，通過應用DC電源，可以做出電解的或者電池響應的測量值。這就允許得到電解流體混合物(諸如井眼中發現的礦化鹽水混合物)的測量值。另外，DC電源的使用還可以提供電阻抗測量值，其可以給出流體是否導電以及導電到何種程度的額外的確認。優選地，處理器包括歷史數據的數據庫，以用于與從電子設備得到的測量值作比較。更優選地，歷史數據包括已知流體和流體混合物的復阻抗數值。在一個實施例中，多相流量計包括：感測模塊，其包括針對導管內位置的多個傳感器；電子模塊，其包括電子電路；以及遠程數據記錄器，其包括顯示單元，在該顯示單元上可以看到在導管中存在的流體的確定的成分和它們相應的流率。處理器可以位于電子模塊中或者數據記錄器中。根據本專利技術的第二個方面，提供一種確定穿過位于井處導管的多相流體流中處于惡劣環境下存在的流體的比例以及它們相應的流率的方法，包括如下步驟：a)提供根據本專利技術的第一個方面的多相流量計；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多相流量計，用于確定穿過位于井處的導管的多相流體流的在惡劣環境下的存在的流體的比例和它們相應的流率，包括：傳感器，所述傳感器安裝在所述導管中與穿過所述導管的流體流接觸，所述傳感器包括：包括彈性流體識別探針的電子裝置，探針布置在感測的區域以測量越過所述導管的所述感測的區域的流體的電學性質；以及溫度裝置，以測量表現出基本在所述感測的區域中的流體流的冷卻效應的溫度差異；電子電路，所述電子電路形成具有流體識別探針的共振電路；以及處理器，以基于所述電學性質計算所述感測的區域中存在的流體的比例以及基于所述溫度差異計算流率。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.08.08 GB 1314230.21.一種多相流量計，用于確定穿過位于井處的導管的多相流體流的在惡劣環境下的存在的流體的比例和它們相應的流率，包括：傳感器，所述傳感器安裝在所述導管中與穿過所述導管的流體流接觸，所述傳感器包括：包括彈性流體識別探針的電子裝置，探針布置在感測的區域以測量越過所述導管的所述感測的區域的流體的電學性質；以及溫度裝置，以測量表現出基本在所述感測的區域中的流體流的冷卻效應的溫度差異；電子電路，所述電子電路形成具有流體識別探針的共振電路；以及處理器，以基于所述電學性質計算所述感測的區域中存在的流體的比例以及基于所述溫度差異計算流率。2.根據權利要求1所述的多相流量計，其特征在于，有以陣列定位的多個傳感器，且各自感測的區域是不同的。3.根據權利要求1或權利要求2所述的多相流量計，其特征在于，所述導管從包括井口，井下管，表面管線和地表加工廠的集合中選取。4.根據前述權利要求中的任一項所述的多相流量計，其特征在于，所述電子裝置布置成提供所述流體識別探針，接地金屬元件和所述流體之間的復阻抗，并且其中所述接地金屬元件從包括傳感器本體的一部分，傳感器的安裝件的一部分或者所述導管的壁的一部分的集合中選取。5.根據前述權利要求中的任一項所述的多相流量計，其特征在于，所述溫度裝置是流體速度熱損失傳感器。6.根據權利要求5所述的多相流量計，其特征在于，所述流體速度熱損失傳感器包括流體溫度探針，至少一個流體溫度探針溫度傳感器和加熱元件。7.根據權利要求6所述的多相流量計，其特征在于，所述流體識別探針和所述流體溫度探針一起形成為單個彈性探針。8.根據權利要求7所述的多相流量計，其特征在于，所述溫度裝置進一步包括一個或更多個流體溫度傳感器。9.根據權利要求8所述的多相流量計，其特征在于，有多個流體溫度傳感器。10.根據前述權利要求中的任一項所述的多相流量計，其特征在于，所述多相流量計包括DC電源。11.根據前述權利要求中的任一項所述的多相流量計，其特征在于，所述處理器包括歷史數據的數據庫，以用于與來自所述電子裝置的測量值比較。12.根據權利要求11所述的多相流量計，其特征在于，所述歷史數據包括用于已知流體和流體混合物的復阻抗數值。13.根據前述權利要求中的任一項所述的多相流量計，其特征在于，所述多相流量計包括：包括針對所述導管中的位置的多個傳感器的感測模塊，包括所述電子電路的電子模塊，以及包括顯示單元的遠程數據記錄器，在該顯示單元上可以察看所確定的所述導管中存在的流體的比例以及它們相應的流率。14.根據權利要求13所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·S·尚克斯，R·辛普森，
申請(專利權)人：鼎盛油田技術有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB