根据本发明专利技术提供一种用于测量三相流的流动特性的振动式流量计（５）。振动式流量计（５）包括量计组件（１０），量计组件（１０）包括拾取传感器（１０５，１０５′）和被耦接到拾取传感器（１０５，１０５′）的量计电子器件（２０）。量计电子器件（２０）被配置为从拾取传感器（１０５，１０５′）接收振动响应，使用该振动响应的第一频率分量产生三相流的第一密度测量，和，使用该振动响应的至少第二频率分量产生三相流的至少第二密度测量。频率分量处于与该第一频率分量不同的频率。量计电子器件（２０）进一步被配置为根据该第一密度测量和该至少第二密度测量确定一个或者多个流动特性。
【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流量计(flow meter)系统和方法，并且更加具体地涉及一种用于测量三相流(three phase flow)的流动特性(flowcharacteristic)的流量计系统和方法。
技术介绍
流量计被用于测量流动材料的质量流率、密度和其它特性。流动材料可包括液体(liquid)、气体(gas)、相组合的液体和气体、在液体中悬浮的固体、包括气体和悬浮固体的液体等。 振动管道传感器例如Coriolis (科里奥利)质量流量计和振动密度计通常通过检测包含流动材料的振动管道的运动而进行操作。与管道中的材料相关联的性质例如质量流量、密度等能够通过处理从与管道相关联的运动换能器(transducer)接收到的测量信号而得以确定。振动的、被材料填充的系统的振动模式通常受到包容管道和在其中所包含的材料的、相组合的质量、刚度以及阻尼特性的影响。 典型的Coriolis质量流量计包括在管线或者其它输送系统中串列式(inline)连接并且在系统中输运材料例如流体(fluid)、浆液等的一个或者多个管道。每一个管道可以被视为具有一组固有振动模式，包括例如简单弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的Coriolis质量流量测量应用中，当材料流动通过管道时，管道在一种或者多种振动模式中受到激励(excite)，并且在沿着管道隔开的点位处测量管道的运动。通常由致动器例如机电装置(如以周期性方式扰动管道的音圈式驱动器)提供激励。可以通过测量在换能器位置处的运动之间的时间延迟或者相位差而确定质量流率。能够根据流量计的振动响应频率而确定流动材料的密度。两个这样的换能器(或者拾取传感器(pickoff sensor))通常被用以测量一个或者多个流管道(flow conduit)的振动响应并且通常位于在致动器上游和下游的位置处。该两个拾取传感器通过电缆线路例如通过独立的两对导线而被连接到电子仪器。该仪器从该两个拾取传感器接收信号并且处理该信号从而得到流量测量(flowmeasurement)。 使用近来在信号处理和量计(meter)设计方面的进展并且注意到包括混合、气泡尺寸等的流体动力学，一种低频振动式(vibratory)流量计能够被用于准确地测量多相流体液流的混合物密度和混合物质量流量。虽然这个是一个大的进展，但是很多流量计使用者希望了解纯粹液体(liquid-only)的密度。关于纯粹液体密度的主要应用是在用于三相油田流量测量和用于纯粹液体水泥工艺测量这两者的上游油气计量中。能够测量纯粹液体密度的振动式流量计可以消除对于用于测量多相流的气体体积分率(volume fraction)的气体体积分率量计的需求。这可以消除另外的成本和复杂度。 在上游油气工业中，油井通常产生水(water)、油(oil)和天然气。分离器(s印arator)被用于将这些分量(component)分离到气腿(leg)和液腿中。液腿的密度然后得以测量并且被用于计算构成液流的水的分率(fraction)和油的分率。这种测量只是一种基于测得密度的浓度测量并且被称作净油计算(net oil computing)。例如，如果油具有0. 8g/cc的密度并且水具有1. 0g/cc的密度，则测得的0. 9的混合物密度意味着按照体积50%的水和50%的油。类似地，0. 95的测得密度意味着按照体积75%的水和25%的油。 在仅仅存在两种液相时并且在油和水的基础密度(base density)已知的情况下，根据两个等式和两个未知量，两相分量确定是比较容易的。基本等式包括11+ P water①water 其中(小)项包括体积相分率(phase fraction)并且(P )项包括密度。这能够被以矩阵形式写为11wa敏 输入水和油密度并且利用振动式流〗矩阵求逆计算体积相位分率，包括:计测量混合物密度，标准净油计算过程利用0)oz70)1An-; P11体积。流一旦两个相分率已知，它们便能够乘以体积流率以确定所产生的水的体积和油的另外，能够通过将分量体积流率乘以分量密度而计算分量质量流率。在一些情形中，尽管经过分离过程，但是液流将仍然携带一些气体。当在阀门或者量装置两端存在压降时，这将发生。结果，一些被夹带的气体脱离油混合物。当由于油的粘度增加、受激生产(stimulated production)或者通过油井发生滞流(slugging)而使得分离器并非以完美方式工作时，气体脱离也会发生。在这些情形中，存在于液流中的气体在实际的水和油生产中引起非常大的误差。例如，如果油井仅仅产生水和天然气并且分离器的液腿的输出包括95%的水和5%的气体，则所示意的混合物密度是0. 95g/cc(假设气体密度为零)并且净油计算假设液流再次为75%的水和25%的油。实际上，这个油井并不产油并且在产油中的误差是无穷大的。 —种典型解决方案是添加含气率(gas void fraction, GVF)量计。气体分率能够由GVF量计定量并且液体密度测量的气体部分能够被移除。这在净油处理计算中消除了大的夹带气体误差。 当存在三种相态时，存在三个未知量(油、水和天然气的相分率)并且为了解决该问题而需要另一等式。如上所述，在过去，这个第三等式已经根据含水率探针(water-cutprobe)或者含气率量计而得出。然而，期望利用单个Coriolis量计作出这个测量。 在本
中仍然需要一种能够测量三相流的流动特性的振动式流量计和方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例提供了一种用于效:三相流的流动特性的振动式流j计。该振动式流量计包括量计组件，该量计组件包括拾取传感器和被耦接到该拾取传感器的量计电子器件。该量计电子器件被配置为从拾取传感器接收振动响应，使用振动响应的第一频率分量产生三相流的第一密度测量，并且使用振动响应的至少第二频率分量而产生三相流的至少第二密度测量。该至少第二频率分量包括与第一频率分量不同的频率。该量计电子器件进一步被配置为根据该第一密度测量和该至少第二密度测量而确定一个或者多个流动特性。 根据本专利技术的一个实施例提供了一种用于测量三相流的流动特性的振动式流量计系统。该振动式流量计系统包括第一振动式流量计、至少第二振动式流量计，和被耦接到该第一振动式流量计和该至少第二振动式流量计的处理系统。该处理系统被配置为从第一振动式流量计接收第一振动响应并且从该至少第二振动式流量计接收至少第二振动响应。该至少第二振动响应包括与第一振动响应不同的频率。该处理系统进一步被配置为根据第一振动式流量计的第一振动响应产生三相流的第一密度测量并且根据该至少第二振动式流量计的该至少第二振动频率响应产生三相流的至少第二密度测量。该处理系统进一步被配置为根据该第一密度测量和该至少第二密度测量确定一个或者多个流动特性。 根据本专利技术提供了一种用于测量三相流的流动特性的方法。该方法包括从振动式流量计接收振动响应，使用振动响应的第一频率分量产生三相流的第一密度测量，和，使用振动响应的至少第二频率分量产生三相流的至少第二密度测量。该至少第二频率分量包括与第一频率分量不同的频率。该方法进一步包括根据该第一密度测量和该至少第二密度测量确定一个或者多个流动特性。 根据本专利技术提供了一种用于测量三相流的流动特性的方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量三相流的流动特性的振动式流量计（５），振动式流量计（５）包括量计组件（１０），量计组件（１０）包括拾取传感器（１０５，１０５′）和被耦接到拾取传感器（１０５，１０５′）的量计电子器件（２０），其中振动式流量计（５）的特征在于：量计电子器件（２０）被配置为从拾取传感器（１０５，１０５′）接收振动响应，使用所述振动响应的第一频率分量产生所述三相流的第一密度测量，使用所述振动响应的至少第二频率分量产生所述三相流的至少第二密度测量，以及根据所述第一密度测量和所述至少第二密度测量而确定一个或者多个流动特性，其中所述至少第二频率分量处于与所述第一频率分量不同的频率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：MJ贝尔，CB麦卡纳利，RL小圣皮埃尔，AT佩滕，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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