本发明专利技术涉及用于确定管内的多相流的多种特性的装置，具体而言，公开了一种用于确定在管内的多相流的多种特性的装置。在一个示例性实施例中，装置包括第一收缩部和第二收缩部、在第一收缩部和第二收缩部之间的受保护的区域、联接至管的内壁的检测装置、和联接至管的内壁且位于受保护的区域内的受保护的装置。多种特性中的第一特性可根据由检测装置产生的数据确定。多种特性中的第二特性可根据由受保护的装置产生的数据确定。在一个示例性实施例中，第一特性是气相部分，检测装置是多个压力传感器。在另一个示例性实施例中，第二特性是相部分，受保护的装置是多个电阻抗频谱(EIS)电极。
【技术实现步骤摘要】
文中的主题大致涉及流量计，且更具体地，涉及用于确定管内的流的多种特性的改进的流量计，该流包括多于一相的物质，例如液体和气体(“多相流”)。
技术介绍
流量计提供了有关在管内的多相流的特性的关键测量值。例如，在石油工业中， 存在需要使用流量计来确定组成多相流的气相组成(“气相部分”)和液相组成(“液相部分”)的各种情况。双文丘里管式流量计可用于该目的。在一个典型的双文丘里管式流量计中，存在有两个收缩部，每一个均由单独的收缩锥形部和单独的扩大锥形部形成。跨越收缩部的多相流的压差对气相部分和液相部分具有经验关系。压差可根据由安装在流量计内的压力传感器产生的数据确定。各个压力传感器具有会经受由于来自颗粒(例如多相流内存在的砂)的冲击的磨损的面。如果该面从管的内壁突出则加重该易感性。同样在典型的文丘里管式流量计中，收缩的锥形部以30度的角度收缩，而扩大的锥形部以5度的角度扩大。扩大的锥形部的角度尤其会显著地增加流量计的长度。流量计的长度可以是管的直径的10至15倍，而直径可在76. 2厘米(30英寸)和114. 3厘米(45 英寸)之间。双文丘里管式流量计和第二类型的流量计的总长可能阻碍它们在海底采油树内的集体串联安装，海底采油树是阀、线轴和装配件的组件，用来控制进出海下井(例如油井或气井)的流。海底采油树的示例包括传统的双孔、单孔、通流管线(TFL)、水平、泥线水平、 侧阀和通孔树(TBT)。在一个实际使用案例场景中，在使用双文丘里管式流量计确定气相部分和液相部分后，可能希望使用含水流量计确定多相流的液体组成。液体组成可指示液态烃的量和存在于液相部分中的水的量。然而，在海底采油树内的空间的量不可能容纳用于确定气相部分、液相部分和液体组成中的每一个的双文丘里管式流量计和含水流量计两者ο提供这样一种流量计将是有利的，其可用于海底采油树内以确定多相流的多种特性，且保护安装在其中的装置免受多相流内的颗粒的冲击，多相流的多种特性典型地通过使用双文丘里管式流量计和第二类型的流量计而确定。
技术实现思路
在一个实施例中，用于确定管内的多相流的多种特性的装置包括第一和第二收缩部、在第一和第二收缩部之间的受保护的区域、联接至管的内壁的检测装置、和联接至管的内壁且位于受保护的区域内的受保护的装置。多种特性中的第一特性可根据由检测装置产生的数据确定。多种特性中的第二特性可根据由受保护的装置产生的数据确定。附图说明为了本专利技术的特征可以被理解的方式，可通过参考某些实施例获得本专利技术的详细描述，实施例中的一些被图示在附图中。然而，由于本专利技术的范围包括了其它等同有效的实施例，应该指出的是附图仅仅图示了本专利技术的某些实施例且因而并不被认为限制其范围。 附图不必要按比例尺画出，总体上强调图示本专利技术的某些实施例的特征。从而，为了进一步理解本专利技术，可参考以下详细说明联系附图阅读，其中图1是根据本专利技术的一个示例性实施例的装置的横截面侧视图。 图2是在根据本专利技术的一个示例性实施例的装置内的电阻抗频谱(EIS)电极的构图3是在根据本专利技术的一个示例性实施例的装置内的EIS电极的备选构造。 图4是根据本专利技术的一个示例性实施例的装置的备选横截面侧视图。 图5是根据本专利技术的一个示例性实施例的装置10的备选横截面侧视图。 图6是可通过使用根据本专利技术的一个示例性实施例的装置而被确定的多相流的特性的框图。零部件列表10装置12第一圆柱部14第一收缩部16第二收缩部18第二圆柱部20受保护的区域22锥形部24受保护的圆柱部26空腔30检测装置32面40受保护的装置42面44柱46密封件50介质材料60环形构造70超声波路径100特性102气相部分104液相部分106相部分108液体组成200多相流300管302内壁304内周界具体实施例方式图1是根据本专利技术的一个示例性实施例的装置10的横截面侧视图。装置10可被用来确定在管300内的多相流200的多种特性100(在图4中所示)。装置10可包括通向第一收缩部14的第一圆柱部12、通向第二圆柱部18的第二收缩部16、在第一收缩部14和第二收缩部16之间的受保护的区域20、联接至管300的内壁302的检测装置、联接至内壁 302且位于受保护的区域20内的受保护的装置40。第一收缩部14和第二收缩部16可在多相流200上引起文丘里效应。文丘里效应是当流体流动通过管的收缩部时产生的流体压力降低。在收缩部前和收缩部处的流体压力的差异(“压差”或“DP”)遵循伯努立方程1 2I2P1 +-PV1 +Pghi =P2+-pv2 +pg\ (1)其中，P1是流体在收缩部前的压力，P2是流体在收缩部处的压力，V1是流体在收缩部前的速度，V2是流体在收缩部处的速度，Ii1是测量P1和V1处的高度，Ii2是测量P2和V2处的高度，g是引力常数，而P是流体密度。当流体压力降低时，流体通过收缩部的速度增加以满足连续方程，连续方程支持以下命题，即管的任何区域内流体的总量可仅改变流体通过该区域的边界进入或移出该区域的量。通过第一收缩部14的多相流200的增加的速度可导致颗粒(例如包含在其中的砂)移动经过受保护的区域20的中央区域，使得颗粒较不可能冲击和侵蚀受保护的装置40 和检测装置30 (如果检测装置30位于受保护的区域20内)。受保护的区域20可包括从第一收缩部14扩大的锥形部22和从锥形部22延伸的受保护的圆柱部对。第二圆柱部18可比锥形部22更短，使得装置10的长度可小于典型的双文丘里管式流量计，且能够促进装置10安装在海底采油树内。在锥形部22处，多相流 200可恢复当移动通过第一收缩部14时损失的压力的一部分。这是因为根据文丘里效应， 管的横截面面积上的变化引起流动通过横截面面积的流体的压力的变化。从而，同样根据文丘里效应，当多相流200移动通过第二收缩部16时会再次损失压力。在一个示例性实施例中，管300在受保护的圆柱部M处的直径可大于管300在第一圆柱部12处的直径和管300在第二圆柱部18处的直径，而管300在第一圆柱部12处的直径和管300在第二圆柱部18处的直径可相同。从而，两个拓扑上不同的区域可串联布置在装置10中，第一区域由第一圆柱部12、第一收缩部14以及锥形部22表征，第二区域由从受保护的区域20延伸且收缩成第二收缩部16的空腔沈、第二收缩部16以及第二圆柱部 18表征。检测装置30可以是位于受保护的区域20内或外的多个压力传感器，且可包括面 32，在该面32上可测量由多相流200施加的压力。压力传感器中的至少一个的面32可凹进内壁302。在该实施例的实践中可实现的优点是可保护面32免受颗粒(例如包含在多相流200中的砂)的冲击。压力传感器的一个子集可被置于各个第一收缩部14和第二收缩部16前或在各个第一收缩部14和第二收缩部16处，使得可确定两个压力差。在本专利技术的一个示例性实施例中，受保护的装置40是多个电阻抗频谱(EIS)电极，其中的每一个可测量多相流200的阻抗。多相流200的阻抗可以是多相流200的电容、电导、电阻、导纳或电感的其中之一。图2是在根据本专利技术的一个示例性实施例的装置10内的电阻抗频谱(EIS)电极的构造。EIS电极中的至少一个可具有面42和柱44。各个面42可被嵌入介质材料50中， 介质材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·R·弗隆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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