流测量插入件制造技术

一种用于插入在管路内的多相流测量插入件，其包含第一上游隔离圆盘，所述第一上游隔离圆盘被设定大小和形状以便与所述管路的内表面形成不透流体的密封。第二下游隔离圆盘也被设定大小和形状以与所述管路的所述内表面形成不透流体的密封。所述第一隔离圆盘包含第一孔口且所述第二隔离圆盘包含第二孔口。所述第一孔口的下部边缘在所述第一隔离圆盘中竖直定位比在所述第二隔离圆盘中的所述第二孔口的下部边缘更高。测量器皿从所述第一孔口延伸到所述第二孔口从而形成流动通道，当所述多相流测量插入件处于其操作定向时所述流动通道向下倾斜。

Flow measurement inserts

A multiphase flow measuring insert for insertion in a pipeline includes a first upstream isolation disk, the first upstream isolation disk is set in size and shape to form an impermeable seal with the inner surface of the pipeline. Second the downstream isolation disc is also set in size and shape to form an impermeable seal with the inner surface of the pipeline. The first isolation disc comprises a first orifice and the second isolation disc comprises second holes. The vertical positioning of the lower edge of the first pass in the first isolation disc is higher than the lower edge of the second pass in the second isolation disk. The measuring vessel extends from the first orifice to the second hole to form a flow channel, and when the multiphase flow measuring insert is placed in its operating direction, the flow channel is tilted downward.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流测量插入件相关申请的交叉引用要求2015年11月24日提交的第1520706.1号GB申请的优先权，且所述申请以全文引用的方式并入本文。
技术介绍
本公开涉及测量在地面生产管路中的油、气体和水的多相流，所述地面生产管路可以连接到油/气体生产井。所公开设备的既定用途是作为用于低生产油井的低成本且无核的多相流量计，所述低生产油井通常具有小于1000桶/日的适度液体流动速率以及不大于90％的气体体积分数(GVF)。用于这些应用的流量计应当能够测量油流动速率、气体流动速率以及水流动速率，同时满足对压降和成本限制的要求。此流量计应当还具有足够宽的流动速率测量范围(也称为量程比)，以便解决在井的寿命期间生产流动速率的较大变化。主要存在两种类型的多相流测量的方法。第一种是将流作为不同相的均质化混合物来测量，其中测量例如混合物密度和速率等全局参数以确定流动速率。对于总是比液体行进更快的气体相，使用某种滑动相关来估计其速率。此类型的典型实施例是由Schlumberger制造的Vx流量计，其组合了基于核的相分数测量与基于文丘里(Venturi)的差压测量以确定油、气体和水这三个相的流动速率。第二种方法是根据相的密度将相分离，使得可以将单独的速率和持留率测量应用于个别相中的每一相。本申请使用插入式结构提供基于具有仅两个末端凸缘的管路的单个笔直区段的流量计，所述插入式结构可以用相对低成本材料且通过相对低成本制造方法来制作以产生流动通道结构。
技术实现思路
本公开描述用于测量从油井生产的流体的多相流的方法和设备。基本设备是基于近水平管路设置，其由笔直管路区段与安装于一个或两个末端凸缘上的适当插入件组合组成，其中所述插入件产生具有横截面变化的适当形状的所需内部流动通道，所述通道促进将气体、油、水分离为分层三相气体/油/水流。所述插入还促进将各种流速率和持留率测量传感器安装于内部流动通道的壁周围或者一个或多个相的流动路径内。在内部通道中流动的三个分离相的持留率和速率由传感器基于例如超声、电磁、热等各种原理而测量。这些测量与流动通道几何形状组合以导出不同相的流动速率。末端凸缘也促进了电馈通，其提供外部电子单元与传感器以及管路内的相关联电子器件和/或处理单元之间的电力和信号传送通道链接。本公开的实施方案提供低成本流量计，其制造和安装简单，且通过包含于两个凸缘之间的单个标准笔直管路区段内的流体而满足操作安全要求。用于测量系统的以上概念是借助于根据技术方案1的多相流测量插入件来满足。特定来说，所述插入件既定被引入到流器皿中，优选地所述流器皿是用于在石油或正常流体运载工业中使用的标准管路。本公开的特定优点在于所述管路可以容易引入或栓接到石油网络的正常流体运载管路上，且因此，此测量系统容易适于包含在多种位置中。所述插入件的特定设计是具备多个隔离圆盘的设计，其中当将插入件包含于管路流体运载器皿中时提供这些圆盘，一个在上游且一个在下游。隔离圆盘被适当结构化以使得它们将与流器皿形成不透流体的密封，且这可以用任何多种已知方式实现。显然，隔离圆盘的大小不是固定的，且可以取决于其中将放置插入件的流管路来选择。在既定定位于上游且通过流体运输网络接收流体进入流的第一个隔离圆盘内提供通过其中的第一孔口。第二下游隔离圆盘也具备孔口，其中在第一上游隔离圆盘中的孔口大体上设置为高于第二下游圆盘中的孔口。每一个隔离圆盘中的孔口小于隔离圆盘本身。提供测量器皿或管道，其将两个隔离圆盘接合在一起，其中此器皿提供于上游和下游隔离圆盘上的两个孔口之间。测量器皿或管路形成两个孔口周围的不透流体的密封，且允许从第一隔离圆盘的上游侧通过器皿到第二隔离圆盘的下游侧的流体连接。测量器皿形成流体通道，由于两个孔口位于不同高度且测量器皿追随于这两个孔口之间，因此所述流体通道是大体上向下倾斜的。测量器皿因此当被放入管道中用于进行测量时将具有大体上向下的斜率。通过提供向下倾斜的管道，促进多相流体中的不同相分离，且因此可以实现分层流。所述插入件既定促进多相流体的气体流和液体流分离，使得液体将在测量器皿或流动通道的下部部分上流动，且因此将形成分层流且可以对流体流进行改进的测量。为了进一步以分层方式促进流体流，所述插入件包括位于第一上游隔离圆盘的孔口处的流阻力与矫直装置。此矫直装置将促进通过孔口的流体减慢，且因此两个相将分离以使得还在测量器皿中促进分层流。所述阻力与矫直装置由一个或多个平行板组成，所述平行板在上游隔离圆盘中的孔口的上游侧前方优选竖直地延伸。选择这些板之间的间隙以及平板状部分的长度将允许定制通过此阻力装置的流体的速度，使得可以适应不同的流动体系且实现测量器皿中的分层流。进一步可能在阻力装置中提供辅助板，其中这些板优选为水平的或者与第一板成近似90°加减5°。这些辅助板不仅有助于维持第一板的平行特征，而且允许通过阻力装置的流体的进一步矫直，以便促进在更下游的分层流。假定可以定制测量器皿的斜率，且也可以适当结构化阻力装置，可以计算测量器皿中的其中应当且通常将实现特定性质的分层流的位置。由于此结构，接着可能提供一系列传感器，所述传感器与测量器皿的其中将实现分层流的部分对准，因此改善进行的流测量的准确性。传感器可以用可移动方式定位，使得如果流体的流动特性改变，那么修改插入件且改变传感器的位置以便确保它们与分层流的区域正确对准是简单的事。这是显著优点，因为其允许针对流体流系统中的任何改变容易定制插入件。可能将传感器定位于测量器皿的外部上，这具有的又一个优点是这些传感器不受通过测量器皿的流体流影响，且还允许测量器皿周围的传感器的更容易重定位。特定来说，传感器应当具有小占据面积，使得它们不会延伸到通过将两个隔离圆盘连接在一起而将界定的形状之外。即，传感器不会增加插入件的横截面积，因此允许插入件定位于流管路内而不会损坏传感器。在测量器皿周围提供许多可能的传感器，其中这些可以与超声气体流速率传感器相关。这些传感器优选地定位于测量器皿的上部部分处，其中这些传感器可以沿着测量器皿的长度定位于在上部部分中已知气体流将处于的点处，因此改善其测量准确性。同样，可以沿着测量器皿的长度在保证分层流的地方提供超声液体分数和速率传感器，且这些传感器接着将定位于测量器皿的下部部分上。可以提供额外的温度传感器和压力传感器，以便在测量器皿内进行适当读取。假定在测量器皿中可以适当实现分层流，在测量器皿的流部分内提供水高度传感器也是有利的。此提供的一种特定技术是借助于电容式传感器，其中呈浸量尺或浸量环的形式的绝缘导体定位于流体流内。导体与流过测量器皿的液体绝缘且将形成电容式读数，其中水作为在分层流部分中通过器皿的第二电极。具有已知分层流的区具有显著优点，因为这不仅允许对液体流和气体流的准确测量，而且允许对水高度的准确确定，因为这将在此分层流体系中从油层分离出来。为了允许到两个隔离圆盘之间的传感器的连接，隔离圆盘中的一个或另一个或实际上两者可以具备压力密闭和/或不透流体的馈通。为了促进分层流，可以修改通过两个隔离板的孔口的相对高度，且适当定制测量器皿的倾斜。取决于多相流体的预期流特性，测量器皿的倾斜角度可以在0与45°之间、优选地在0与30°之间。还更优选使倾斜在0与20°的范围之间、优选0到15°、更优选0与10°之间且更优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于插入在流体流器皿(2)或管路(3)中的多相流测量插入件(1)，包括：第一上游隔离圆盘(4)，其被配置成当容纳于所述流体流器皿(2)或管路(3)中时与所述流体流器皿或管路的内表面(5)形成不透流体的密封；第二下游隔离圆盘(6)，其被配置成当容纳于所述流体流器皿(2)或管路(3)中时与所述流体流器皿或管路的所述内表面(5)形成不透流体的密封；其中：所述第一隔离圆盘(4)包含第一孔口(7)；所述第二隔离圆盘(6)包含第二孔口(8)；每一孔口(7，8)的横截面积小于所述第一隔离圆盘(4)和所述第二隔离圆盘(6)；且当所述多相流测量插入件(1)处于其操作定向时，所述第一孔口(7)的下部边缘在所述第一隔离圆盘(4)中竖直定位比在所述第二隔离圆盘(6)中的所述第二孔口(8)的下部边缘更高；测量器皿(10)从所述第一孔口(7)延伸到所述第二孔口(8)且被配置成在所述第一与第二孔口(7，8)之间形成流动通道(11)，其中所述流动通道(11)的第一末端(12)的下部边缘与所述第一孔口(7)的所述下部边缘对准且所述流动通道(11)的第二末端(13)的下部边缘与所述第二孔口(8)的所述下部边缘对准，使得当所述多相流测量插入件(1)处于其操作定向时所述流动通道(11)向下倾斜。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.24 GB 1520706.11.一种用于插入在流体流器皿(2)或管路(3)中的多相流测量插入件(1)，包括：第一上游隔离圆盘(4)，其被配置成当容纳于所述流体流器皿(2)或管路(3)中时与所述流体流器皿或管路的内表面(5)形成不透流体的密封；第二下游隔离圆盘(6)，其被配置成当容纳于所述流体流器皿(2)或管路(3)中时与所述流体流器皿或管路的所述内表面(5)形成不透流体的密封；其中：所述第一隔离圆盘(4)包含第一孔口(7)；所述第二隔离圆盘(6)包含第二孔口(8)；每一孔口(7，8)的横截面积小于所述第一隔离圆盘(4)和所述第二隔离圆盘(6)；且当所述多相流测量插入件(1)处于其操作定向时，所述第一孔口(7)的下部边缘在所述第一隔离圆盘(4)中竖直定位比在所述第二隔离圆盘(6)中的所述第二孔口(8)的下部边缘更高；测量器皿(10)从所述第一孔口(7)延伸到所述第二孔口(8)且被配置成在所述第一与第二孔口(7，8)之间形成流动通道(11)，其中所述流动通道(11)的第一末端(12)的下部边缘与所述第一孔口(7)的所述下部边缘对准且所述流动通道(11)的第二末端(13)的下部边缘与所述第二孔口(8)的所述下部边缘对准，使得当所述多相流测量插入件(1)处于其操作定向时所述流动通道(11)向下倾斜。2.根据权利要求1所述的多相流测量插入件(1)，进一步包括：流阻力与矫直装置(20)，其邻近于所述第一孔口(7)安置，其中所述流阻力与矫直装置(20)包括一个或多个主要平板(21)，所述一个或多个主要平板相对于彼此平行安装且竖直或水平地延伸，所述主要板(21)的平板状部分(22)与所述第一孔口(7)的法向对准，以便减少进入所述测量器皿(10)的液体流且矫直所述液体流。3.根据权利要求1所述的多相流测量插入件(1)，其中所述流阻力与矫直装置(20)与所述第一隔离圆盘(4)联接且被配置成覆盖所述第一孔口(7)。4.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中在所述流阻力与矫直装置(20)中提供相对于所述主要平板(21)旋转的一个或多个平行辅助平板(23)，其中所述主要平板(21)与所述辅助平板(23)之间的角偏移优选地为90°+/-5°。5.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中所述测量器皿(10)包括定位于沿着所述测量器皿(10)的位置的一个或多个传感器，基于所述多相流测量插入件(1)的几何形状以及通过所述测量器皿(10)的预期流体流，所述位置对应于其中将获得通过所述测量器皿(10)的流体的分层流的位置。6.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中所述测量器皿(10)包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器提供于所述测量器皿(10)外部且适于以可移动方式固定到所述测量器皿(10)的外部，其中优选地。7.根据权利要求6所述的多相流测量插入件(1)，其中所述一个或多个传感器被配置成使得当附接到所述测量器皿(10)的外部时，所述一个或多个传感器不会延伸到形成于所述第一隔离圆盘(4)与所述第二隔离圆盘(6)之间的横截面廓线/轮廓之外。8.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中所述一个或多个传感器包括以下各项中的一个或多个：(a)安装于所述测量器皿(10)的中心竖直点周围或上方的超声气体流速率传感器(14)；(b)安装于所述测量器皿(10)的中心竖直点周围或下方的超声液体分数与速率传感器(15)；(c)温度传感器(16)；或(d)贯穿所述测量器皿(10)的竖直高度范围定位的压力传感器(17)。9.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，进一步包括：基于电容测量的水位传感器(18)。10.根据权利要求9所述的多相流测量插入件(1)，其中所述水位传感器(18)包括处于浸量尺或浸量环配置的绝缘导体(19)，所述配置适于测量所述绝缘导体(19)与所述测量器皿(10)中的任何水之间的电容以当存在时确定所述水的高度。11.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中所述第一隔离圆盘(4)和所述第二隔离圆盘(6)两者中的任一个包括布线馈通孔(9)。12.根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中当在使用中时从所述测量器皿(10)的水平线测得的倾斜角度在0°到45°的范围中，优选地在0°到30°的范围中，更优选地在0°到20°的范围中，更优选地在0°到15°的范围中，更优选地在0°到10°的范围中，更优选地在0°到5°的范围中。13.一种流测量系统(30)，包括外壳(31)以及根据前述权利要求中任一项所述的多相流测量插入件(1)，其中所述外壳(31)构成根据前述权利要求中任一项所述的流体流器皿(2)或管路(3)；且其中：所述外壳(31)包括侧壁或凸缘(32)，所述侧壁或凸缘包括用于接纳流体运输系统的入口管路(34)的外壳入口孔口(33)，其中所述外壳入口孔口(33)的下部边缘当处于其操作定向时优选地与所述外壳(31)的下部边缘对准；且所述流测量系统(30)包括累积体积(34)，所述累积体积在所述外壳(31)内定位于包括所述外壳入口孔口(33)的所述侧壁或凸缘(32)与所述第一隔离圆盘(4)之间。14.根据前述权利要求中任一项所述的流测量系统(30)，进一步包括：在所述累积体积(34)内的相分配器(40)，所述相分配器(40)邻近于所述外壳入口孔口(33)定位以使得通过所述外壳入口孔口(33)的流体通过所述相分配器(40)，所述相分配器(40)适于在所述累积体积(34)内分配来自所述入口管路(34)的传入流的液体和气体相。15.根据权利要求14所述的流测量系统(30)，其中所述相分配器(40)包括：管路(41)，其具有与所述外壳入口孔口(33)的大小和形状匹配的大小和形状，沿着所述管路(41)的长度提供一个或多个第一狭槽(42)，所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松明，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL