多相流量计制造技术

一种多相流量计(10)和确定穿过位于井处导管的多相流体流的处于恶劣环境中存在的流动的两种或更多种流体的比例以及流体中的每一种的流率的方法。一个或更多个传感器(16)安装在流体流中来监测感测的区域(22)，其中各个传感器包括流体识别探针形式的电子装置和热流体速度热损失传感器形式的温度装置。提出了一种电子电路，该电子电路形成具有流体识别探针的共振电路(54)。处理器(24)用于基于电学性质计算感测的区域中存在的流体的比例以及基于温度差异计算流率。点测量通过使感测的区域显著小于导管的横截面积来实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于油气工业中管线、井口或井下的多相流量计，并且更具体的，但不是排他性的，本专利技术涉及一种仪表，其可以确定在导管中处于恶劣环境下流动的两种或更多种流体的比例，以及存在的流体中的每一个的流率(flow rate)。
技术介绍
在油气工业中，有利的是在多个位置包括测量设备以建立流体流动的量以及该流体流的组分。典型的组分可以是油，天然气，卤水和空气。测量的可以是井下，地表或者在加工厂内。常规地，存在测量流体流率的多种方法。例如，存在具有活动部分的多个简易涡轮流量计。然而这些活动部分常常会降低流量计对小的流率的精度和灵敏度，以及还会减少流量计的预期寿命。其他的例子包括非侵入式的方法，诸如只在导电流体中运行的电磁流量计和仅限在包含已知组分且非常少或没有自由气体的流体中使用的超声流量计。电磁流量计和超声流量计两者的另一个缺点是从这些流量计获得测量值所需的电子设备趋向于相当地复杂。现有技术中一种多相流量计记载在GB 2354329中，受让给本申请人。一种流量计被用来确定流体的流率，以及一种记载在GB 2386691中并同样受让给本申请人的比例工具被用来确定从其中流过的流体的性质和数量。流量计在流体路径上包括限制部或扼流圈(choke)，在扼流圈上设置有应变测量仪来测量扼流圈上的力。比例工具具有多个流体鉴别传感器，这些传感器包括位于跨过扼流圈的成对的盘或者条并且在整个仪器本体的长度上延伸，以用于测量流体的电学性质，特别是阻抗或者电阻和电容两者。GB 2354329和GB 2386691通过引用而并入本文中。与许多现有技术中的多相流量计相同，这种多相流量计的主要缺点是它只允许将建立的流的大量测量(bulk measurement)。因此，典型地由于密度变化而以不同平均速度流经管道的不同流体会产生现有技术多相流量计不能解决的滑移速度，因为它们不能确定个体的速度。另外，现有技术多相流量计不能处理气泡悬浮的存在。为了克服这些缺点，一些现有技术多相流量计会包括一个在流量计上游的混合单元，以调节流体并产生均一的混合流体，打碎任何气泡悬浮和创造一种稳定的单一流率来用于测量。这也给与大量测量。另外，这类混合单元是侵入性的，并且由于需要具有活动部分而易于故障。这种多相流量计的另一个缺点是对扼流圈的需求。这人为地改变了流体的流率，以及不能使多相流量计作为一种非侵入式测量设备使用。这种多相流量计又一个缺点是它确定组分流体的方式。一个自由振荡电路被使用。这样一种电路对获得油气工业中使用的多相流体混合物的Q值不够灵敏。盐水(卤水)和实际上任何种类的水看起来没有共振，因为在油/气和水之间有几个数量级的差异。这种多相流量计再又一个缺点是测量流率的测压单元(load cell)设置在本体上有别于流体识别传感器的不同位置上，一个在另一个的上游。因此必须这样假设，流率和成分流体的比例沿着本体的长度在不同位置之间必须一致。本领域技术人员可以认识到在实际的流经导管的多相流中上述假设不可能发生。因此本专利技术的至少一个实施例的目标是提供一种多相流量计，以用于确定流过位于井处的导管的多相流体的处于恶劣环境下的存在的流体的比例以及它们相应的流率，该流量计缓解了现有技术多相流量计的至少部分缺点。本专利技术的至少一个实施例的另一个目标是提供一种多相流量计及确定流过位于井处的导管的多相流体的处于恶劣环境下的流动的两种或更多种流体的比例和存在的流体中的每一个的流率的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供一种用于确定穿过井处的导管的多相流体流的处于恶劣环境下的处于恶劣环境下的存在的流体的比例和它们相应的流率的多相流量计，包括：传感器，该传感器安装在导管中，与流过导管的流体接触，该传感器包括：包括弹力流体识别探针的电子装置，该探针布置在感测的区域以测量越过导管感测的区域的流体的电学性质；以及温度装置，以测量指示基本在感测的区域中的流体流的冷却效应的温度差异；电子电路，该电子电路形成具有流体识别探针的共振电路；以及处理器，以根据电学性质计算感测的区域中存在的流体比例以及根据温度差异计算流率。以这种方式提供了一种多相流量计，其中可以在导管中基本相同的位置处确定流率和流体成分。弹性探针的使用提供了可能在井口，井下管线，表面管线和井处的地表加工厂的恶劣环境下的鲁棒性(robustness)。另外，电子电路的并入提供了信号调节和测量电子设备，以及由于电子电路形成了具有流体识别探针的至少一个共振电路，(多个)共振电路响应的分析可以用于确定导管中流体流的(多个)种类和比例，以给出流体成分体积分数测量值。优选地，感测的区域显著小于导管的横截面积。由于感测的区域显著小于导管的横截面积，可以在导管中做出点测量以及流体可以环绕传感器本体流动。优选地，在导管中具有以阵列定位有多个传感器，并且各自感测的区域是不同的。通过做出多于一次的测量，在导管的横截面上可以确定变化的流体成分和流率。由于每个感测的区域互不交叠，避免了大量测量。有利地是，可以为导管提供流体成分和流率的横截面2D图像。优选地，流体识别探针用于形成与感测的区域中流体的电接触，作为复电阻抗使用。该电接触可以是通过直接导电直流接触，通过穿过小的绝缘膜的电容接触，或者两者兼备。该复阻抗提供了流体、传感器的一个或更多个部分和/或接地金属元件之间的电容元件和电阻元件。优选地，温度装置是流体速度热损失传感器。这类传感器在通过测量热力学的热损失确定流体速度的领域是公知的。每个流体速度热损失传感器可包括一个或更多个温度传感器和加热元件。优选地，温度装置包括流体温度探针，加热器和至少一个流体温度探针温度传感器。通过使用加热的探针，形成风速计。在一个实施例中，流体识别探针和温度探针一起形成为单个探针。采用这种方式，传感器与现有技术的布置相比可以做的相对小一些。另外，可能有至少一个流体温度传感器。采用这种方式，跨过感测的区域的温度差异剖面能够被建立。另外地，由于流体速度传感器相对导管的横截面积可以是小的，流量计可以由在流体流的不同部分的若干单独的传感器构成，提供导管中不同点处的流体速度剖面，提供速度剖面的部分，其完整性取决于部署的传感器数量。采用这种方式，处理复杂流体动态的流动精度和能力可以通过使用传感器阵列解决。优选地，多相流量计包括DC电源。采用这种方式，通过应用DC电源，可以做出电解的或者电池响应的测量值。这就允许得到电解流体混合物(诸如井眼中发现的矿化盐水混合物)的测量值。另外，DC电源的使用还可以提供电阻抗测量值，其可以给出流体是否导电以及导电到何种程度的额外的确认。优选地，处理器包括历史数据的数据库，以用于与从电子设备得到的测量值作比较。更优选地，历史数据包括已知流体和流体混合物的复阻抗数值。在一个实施例中，多相流量计包括：感测模块，其包括针对导管内位置的多个传感器；电子模块，其包括电子电路；以及远程数据记录器，其包括显示单元，在该显示单元上可以看到在导管中存在的流体的确定的成分和它们相应的流率。处理器可以位于电子模块中或者数据记录器中。根据本专利技术的第二个方面，提供一种确定穿过位于井处导管的多相流体流中处于恶劣环境下存在的流体的比例以及它们相应的流率的方法，包括如下步骤：a)提供根据本专利技术的第一个方面的多相流量计；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相流量计，用于确定穿过位于井处的导管的多相流体流的在恶劣环境下的存在的流体的比例和它们相应的流率，包括：传感器，所述传感器安装在所述导管中与穿过所述导管的流体流接触，所述传感器包括：包括弹性流体识别探针的电子装置，探针布置在感测的区域以测量越过所述导管的所述感测的区域的流体的电学性质；以及温度装置，以测量表现出基本在所述感测的区域中的流体流的冷却效应的温度差异；电子电路，所述电子电路形成具有流体识别探针的共振电路；以及处理器，以基于所述电学性质计算所述感测的区域中存在的流体的比例以及基于所述温度差异计算流率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.08 GB 1314230.21.一种多相流量计，用于确定穿过位于井处的导管的多相流体流的在恶劣环境下的存在的流体的比例和它们相应的流率，包括：传感器，所述传感器安装在所述导管中与穿过所述导管的流体流接触，所述传感器包括：包括弹性流体识别探针的电子装置，探针布置在感测的区域以测量越过所述导管的所述感测的区域的流体的电学性质；以及温度装置，以测量表现出基本在所述感测的区域中的流体流的冷却效应的温度差异；电子电路，所述电子电路形成具有流体识别探针的共振电路；以及处理器，以基于所述电学性质计算所述感测的区域中存在的流体的比例以及基于所述温度差异计算流率。2.根据权利要求1所述的多相流量计，其特征在于，有以阵列定位的多个传感器，且各自感测的区域是不同的。3.根据权利要求1或权利要求2所述的多相流量计，其特征在于，所述导管从包括井口，井下管，表面管线和地表加工厂的集合中选取。4.根据前述权利要求中的任一项所述的多相流量计，其特征在于，所述电子装置布置成提供所述流体识别探针，接地金属元件和所述流体之间的复阻抗，并且其中所述接地金属元件从包括传感器本体的一部分，传感器的安装件的一部分或者所述导管的壁的一部分的集合中选取。5.根据前述权利要求中的任一项所述的多相流量计，其特征在于，所述温度装置是流体速度热损失传感器。6.根据权利要求5所述的多相流量计，其特征在于，所述流体速度热损失传感器包括流体温度探针，至少一个流体温度探针温度传感器和加热元件。7.根据权利要求6所述的多相流量计，其特征在于，所述流体识别探针和所述流体温度探针一起形成为单个弹性探针。8.根据权利要求7所述的多相流量计，其特征在于，所述温度装置进一步包括一个或更多个流体温度传感器。9.根据权利要求8所述的多相流量计，其特征在于，有多个流体温度传感器。10.根据前述权利要求中的任一项所述的多相流量计，其特征在于，所述多相流量计包括DC电源。11.根据前述权利要求中的任一项所述的多相流量计，其特征在于，所述处理器包括历史数据的数据库，以用于与来自所述电子装置的测量值比较。12.根据权利要求11所述的多相流量计，其特征在于，所述历史数据包括用于已知流体和流体混合物的复阻抗数值。13.根据前述权利要求中的任一项所述的多相流量计，其特征在于，所述多相流量计包括：包括针对所述导管中的位置的多个传感器的感测模块，包括所述电子电路的电子模块，以及包括显示单元的远程数据记录器，在该显示单元上可以察看所确定的所述导管中存在的流体的比例以及它们相应的流率。14.根据权利要求13所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·尚克斯，R·辛普森，
申请(专利权)人：鼎盛油田技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB