[發明專利]多相超聲管道流量計

有效

• 申請號: 201380059898.3
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN104781639B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: X.S.敖;O.A.赫拉科夫斯基;馬玥;S.L.多里亞;J.C.徐
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01F1/74
• 分類號: G01F1/74;G01N9/00;G01F1/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;周心志

一種用于確定多相流體流(MFF)中的相的密度和比例的系統，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。該系統包括第一密度傳感器、第二密度傳感器和第三密度傳感器，第一密度傳感器在MFF的相通常分離的位置處感測MFF，第二密度傳感器感測來自相混合器?均化器的輸出的MFF，并且第三密度傳感器實時感測在氣相開始分離或者已經與液相分離但液相沒有分離處的MFF。該系統還包括一個或多個處理器，其用于執行一個或多個程序，以便基于來自第一、第二和第三密度傳感器的讀數來確定油相的密度、水相的密度、氣相的密度和包括含水量和氣體體積量的相比例。

技術領域

本發明涉及一種用于確定多相流體流(MFF)中的相的密度和比例的系統，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。本發明還涉及利用相的密度和比例借助流傳感器來確定相的輸出量。

背景技術

油氣井的輸出的測量需要測量系統考慮多相流體流(MFF)的單獨成分。單獨成分包括氣相、水相和油相。在某些測量系統中，不同的相被分離且單獨測量的，從而確定相之間的比例以及相的以體積或質量為單位的輸出量。然而，分離是昂貴的工藝，其對于生產較少能量的較小的陸上井不具有高的成本有效性。或者，當測量來自井的MFF的輸出時，使用相混合器-均化器作為分離器的不太昂貴的備選方案。相混合器-均化器通過減少輸出方程中的變量數目而減少了用于計算相的輸出測量值的數學方程的復雜性。例如，當氣、油和水三相來自井時，它們通常是部分分離的，被稱為段塞(slug)流或層流，其具有快速行進的氣相和緩慢流動的液相。為了測量這種類型的分離的MFF的流率，必須單獨地測量各個相的速度。然而，相混合器-均化器產生了摻合流或均勻的MFF，其中所有的相都以相同的速度或流率行進。因此，對于相混合器-均化器而言，只有一個流率需要測量，因為所有的相都以相同的速度行進。相反，對于分離器而言，需要測量三個不同的流率。

當求解來自油井或氣井的不同相的輸出時，不同相的密度測量是很重要的。密度測量用于計算在氣、油和水的不同相之間的比例。例如，密度測量用于計算MFF的氣體體積量，其是MFF中的氣體的比例。密度測量還用于計算MFF的含水量，其是MFF中的水對油的比率。這些比例可與來自相混合器-均化器的輸出的MFF的摻合混合物的單個流率結合，以確定氣相、水相和油相的輸出量。

另外，密度測量用于確定相比例，即使該比例不與流率一起用來求解輸出量。不同相的比例被油氣工業用于調整油氣井的不同的生產輸入，從而優化單獨井的生產或優化整個井場的生產。油氣井的輸入可包括：壓力、輸入到井中的水量和泵的能量消耗。因而，油氣井的密度測量也是很重要的，因為在沒有流量計量的條件下，單單相比例對于優化油氣井的輸入也是有用的。

然而，傳統的MFF密度計對于連續使用于大多數小型或中型陸上油氣井過于昂貴。因此，傳統的MFF密度計配置為便攜式單元，以便用于多個油井。這需要職員附連和移動密度傳感器，因而便攜式密度傳感器增加人力費用。傳統的MFF密度計還會發射輻射，包括X-射線和伽馬射線。另外，傳統的MFF密度計只是周期性地附連在油井上，通常在測量之間間隔數月。在這些情形下，油井或油田輸出方面的變化，例如相比例方面的變化由于井的密度測量之間的長的周期而不容易檢測到。頻繁的密度測量對于確定相比例方面的變化是必須的，所述變化用于優化油井的生產輸入。頻繁的密度測量還改善了不同相的輸出量(例如體積或質量)的精度，因為頻繁的密度測量考慮了相之間的比例變化，所述變化會影響輸出量計算的精度。許多較小輸出的陸基油井可使用廉價的不發出輻射的永久計量儀，用于測量MFF密度以檢測變化，因而提高了優化油井生產的能力，做出快速業務決策，同時還增加了安全性。

發明內容

為了提供對這里論述的系統和/或方法的某些方面的基本理解，以下概要展現了簡化的概述。這一概述不是這里所論述的系統和/或方法的廣泛綜述。其并不意圖確定主要/關鍵的元件或限定這種系統和/或方法的范圍。其唯一目的是以簡化的形式展現某些概念作為后文所展現的更詳細說明的序言。