用于负责说明溶解气体的多相流计量的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于负责说明溶解气体的多相流计量的系统和方法。一种用于计量流体流动的系统，包括用于接收多相流体的可振动的流管.驱动器配置成用于使流管振动.一对传感器定位成用于检测流管上不同位置处的流管的运动.压力传感器和温度传感器定位成用于测量流体的压力.一个或多个处理器配置以利用传感器信号间的相位差来确定通过流管的流体流率.所述一个或多个处理器进一步配置以利用多相流体中的压力、温度和多种液体的相对量来确定多相流体中的溶解气体量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种计量仪，更具体地涉及一种适用于测量多相流体的科里奥利计量仪(Coriolis flowmeter)。
技术介绍
各种不同的计量仪在工业中用于提供关于多相流体的流率的信息。计量的流体可包括液体和气体的混合物。这种情况在油气工业中通常会遇到，其中所产生的流体通常为油、水和气的混合物。然而，在其他工业同样也会遇到需要计量多相流体的情况。一种类型的计量仪为科里奥利计量仪。科里奥利计量仪包括电子发送器和可振动的流管，待测流体可以在流管中流过。发送器通过向一个或多个驱动器发送驱动信号维持流管振动，并且基于来自一对用于测量流管运动的传感器的信号测量计算。设备的物理特性指示科里奥利力沿着传感器之间的流管段作用，从而引起大致为正弦传感器信号之间的相位差。该相位差大致与通过流管测量段流动的流体质量流率成比例。因此，相位差提供了通过流管流动的流体质量流量(mass flow)测量值的基础。科里奥利计的流管振荡的频率随着流管中过程流体的密度而变化。频率值可以从传感器信号中提取(例如通过计算连续过零值之间的时间延迟)，从而流体密度还可以通过分析传感器信号获得。科里奥利计在各种不同的工业中广泛使用。直接测量质量流量在频率方面优于基于体积的测量，因为其中材料的密度和/或体积会随着温度和/或压力而变化，而质量不受影响。这在油气工业中特别重要，其中能量含量以及由此的产量值是质量的函数。术语“净油”用于油气工业中用以描述三相或液流(油/水)内的油的流率。油气工业中常见的目标是确定多个油井中每个油井生产的净油，因为该信息当做出影响油气田生产量的决定时和/或优化油气田产量的决定时非常重要。在液流中包含气体会在科里奥利计的质量流量和密度测量值中引入误差。实验室实验可以用于表征(characterize)质量流率和密度误差是如何与其他参数相关联的，例如所观测的流率以及所观测的与纯净流体相比密度的降低。这些实验可以用于开发一种以经验为依据的模型，该模型提供了对于包含气相和液相的多相流相关的某些误差的修正。这些基于经验的修正会导致现场操作的科里奥利计性能改善。关于使用科里奥利计计量多相流体的其他细节在美国专利US6,311,136；US6,505,519；US6,950,760；US7,059,199；US7,313,488；US7,617,055以及US8,892,371中提供，其内容在此全部引入作为参考。本专利技术人做出了多种适用于科里奥利计领域和净油气测量领域的改进，如下将进行详细说明。
技术实现思路
本专利技术的一个方面为一种测量流体流的系统。该系统具有可振动的流管，用于接收多相流体流。驱动器配置成用以使流管振动。一对传感器定位成用以检测流管上不同位置处的流管的运动并且输出指示所检测的运动的传感器信号。压力传感器定位成用以测量多相流体的压力。温度传感器定位成用以测量流体的温度。一个或多个处理器配置成用以接收传感器信号，确定传感器信号之间的相位差，并且使用所确定的相位差来确定通过流管的流体流率。所述一个或多个处理器进一步配置成用以接收压力传感器中指示流管中多相流体压力的信号，接收来自温度传感器指示流管中多相流体温度的信号，接收来自计量仪指示多相流体中多种不同液体相对量的信号；并且利用多相流体中的压力、温度和多种液体的相对量来确定多相流体中的溶解气体量。本专利技术的另一个方面是一种计量流体流的系统。该系统具有可振动的流管，用于接收包括多种液体和气体的多相流体。驱动器配置成用以使流管振动。一对运动传感器定位成检测在流管上不同位置的流管运动，并且输出指示所检测运动的传感器信号。压力传感器定位成用以测量多相流体的压力。温度传感器定位成用以测量流体的温度。该系统具有一个或多个处理器，配置成用于接收压力传感器中指示流管中多相流体压力的信号，接收温度传感器中指示流管中多相流体温度的信号，接收计量仪中指示多相流体中多种不同液体相对量的信号，并且使用多个输入和不同液体的流体流动速率之间的映射(mapping)确定多种不同液体中每一种的流体流动速率。输入包括：运动传感器信号之间的相位差、运动传感器信号中的至少一个的频率、来自温度传感器的信号、来自压力传感器的信号、以及来自计量仪指示多种不同液体相对量的信号。所述映射负责说明(account for)气体在多种不同液体中的溶解性。本专利技术的另一方面是净油气橇块(net oil and gas skid)，其用于表征来自一个或多个油井的输出。净油气橇块包括可振动的流管，流管用于接收来自一个或多个油井的多相流体。驱动器配置成用以使流管振动。一对传感器定位成检测在流管上不同位置的流管的运动，并且输出指示所检测运动的传感器信号。温度传感器定位成以测量多相流体的温度。压力传感器定位成用以测量多相流体的压力。净油气橇块包括含水量仪，含水量仪适于测量多相流体中油和水的相对量。一个或多个处理器配置成用于接收传感器信号，确定传感器信号之间的相位差，并且使用所确定的相位差来确定通过流管的流体流率。所述一个或多个处理器进一步配置成用于接收来自含水量仪指示多相流体中油和水相对量的信号，使用传感器信号确定流管中多相流体的密度，并且使用多相流体的温度和压力确定多相流体中溶解气体的量。本专利技术的另一个方面是一种计量多相流体流的方法。该方法包括当多相流体流动通过流管时使流管振动。一对传感器用于检测在流管上的不同位置处流管的运动。基于来自传感器的信号之间的相位差确定流率。测量多相流体的温度和压力。测量多相流中多种不同液体的相对量。使用流体的温度和压力确定多相流体中的溶解气体的量。本专利技术的另一方面是一种确定质量流率以及密度误差修正以补偿与通过科里奥利计的多相流体流相关的误差的方法。该方法包括：(i)使多相流体流动通过科里奥利计；ii)使用参考计量仪测量多相流体中的液体量和总的气体量；并且(iii)记录科里奥利计对多相流体的响应。通过改变多相流体中气体和液体的相对比例而改变多相流体的组分，并且重复步骤(i)-(iii)以产生表征科里奥利计对多相流体响应的经验数据。气体溶解性模型用于确定随着多相流体流动通过科里奥利计总气体中有多少气体呈自由气体的形式。科里奥利计的响应与多相流体中的由气体溶解性模型确定的自由气体量映射，从而获得质量流率和密度修正值。其他目标和特征将部分地很清楚，并且部分地此后指出。附图说明图1为科里奥利计量仪一个实施例的透视图；图2为图1中所示科里奥利计量仪的侧视图；图3为科里奥利计量仪处理器一个实施例的示意图，表示了其输入和输出；图4为一种用于产生与通过科里奥利计量仪流动的多相流相关的基于经验数据的系统一个实施例的示意图；图5为一种用于产生与通过科里奥利计量仪流动的多相流相关的基于经验数据的系统另一个实施例的示意图；图6为用于来自当计量油和水的混合物时的科里奥利计的一组数据的、示出了驱动增益相对归一化(nominal)气体体积分数(GVF)的图表；图7为用于来自当计量油和水的混合物时的科里奥利计的一组数据的、示出了密度降相对归一化气体体积分数(GVF)的图表；图8为用于来自当计量油和水的混合物时的科里奥利计的一组数据的、示出了质量流率误差相对归一化气体体积分数(GVF)的图表；图9为用于来自当计量油和水的混合物时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计量流体流的系统，该系统包括：可振动的流管，用于接收多相流体流；驱动器，配置成用于振动所述流管；一对传感器，定位成用于检测在流管上不同位置处的流管的运动，并且输出指示所检测的运动的传感器信号；压力传感器，定位成用于测量多相流体的压力；温度传感器，定位成用于测量流体的温度；和一个或多个处理器，配置成用于接收传感器信号，确定传感器信号之间的相位差，并且使用所确定的相位差来确定通过流管的流体流率，其中所述一个或多个处理器进一步配置成用于：接收来自压力传感器的指示流管中多相流体压力的信号；接收来自温度传感器的指示流管中多相流体温度的信号；接收来自计量仪的指示多相流体中多种不同液体相对量的信号；以及利用多相流体中的压力、温度和多种液体的相对量来确定多相流体中的溶解气体量。

【技术特征摘要】
2015.02.27 US 14/634,5211.一种用于计量流体流的系统，该系统包括：可振动的流管，用于接收多相流体流；驱动器，配置成用于振动所述流管；一对传感器，定位成用于检测在流管上不同位置处的流管的运动，并且输出指示所检测的运动的传感器信号；压力传感器，定位成用于测量多相流体的压力；温度传感器，定位成用于测量流体的温度；和一个或多个处理器，配置成用于接收传感器信号，确定传感器信号之间的相位差，并且使用所确定的相位差来确定通过流管的流体流率，其中所述一个或多个处理器进一步配置成用于：接收来自压力传感器的指示流管中多相流体压力的信号；接收来自温度传感器的指示流管中多相流体温度的信号；接收来自计量仪的指示多相流体中多种不同液体相对量的信号；以及利用多相流体中的压力、温度和多种液体的相对量来确定多相流体中的溶解气体量。2.根据权利要求1的系统，其中所述一个或多个处理器配置成通过利用多个输入和与流体流率相关的至少一个输出之间的映射来确定流体流率，其中所述输入包括原始质量流体流率、流体压力、流体温度以及多相流体中多种液体的相对量，并且其中所述一个或多个处理器配置成根据气体溶解性模型来确定溶解气体量。3.根据权利要求2所述的系统，其中气体溶解性模型包括可调的调整因子。4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述一个或多个处理器配置成用于确定多相流体中的自由气体量。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个处理器配置成利用所确定的溶解气体量和自由气体量来确定多相流体中的总气体量。6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，还包括流调节器，所述流调节器定位并构造成在多相流体进入流管之前对多相流体进行混合。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述流调节器包括多个突伸部，所述突伸部从定位成用于将多相流体传送到流管的管道的壁向内突出。8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，还包括位于流管上游的导管，该位于流管上游的导管连接到流管以便将多相流体传送到流管，并且配置成具有两个大致竖直的部段和位于所述两个大致竖直的部段之间的一大致水平的部段。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述两个大致竖直的部段中的一个位于所述大致水平的部段和流管之间，其中流管比所述大致水平的部段的高度低。10.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述大致水平的部段在每个所述大致竖直的部段的上端连接至所述大致竖直的部段。11.根据前述权利要求1-10中任一项所述的系统，还包括位于流管上游的分离器，用于将多相流体中的至少一些自由气体从液相分离，分离器具有气体输出部和液体输出部，其中液体输出部被从分离器导向流管，并且气体输出部从流管转向，从而在多相流体流动通过流管之前减少其中的自由气体量。12.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，其中所述多种不同液体包括水和油，并且其中所述计量仪包括含水量仪。13.一种用于计量流体流的系统，所述系统包括：可振动的流管，用于接收包括多种液体和气体的多相流体；驱动器，配置成用于使流管振动；一对运动传感器，定位成用于检测在流管上不同位置处的流管的运动，并且输出指示所检测的运动的传感器信号；压力传感器，定位成用于测量多相流体的压力；温度传感器，定位成用于测量流体的温度；和一个或多个处理器，配置成用于：接收来自压力传感器的指示流管中多相流体压力的信号；接收来自温度传感器的指示流管中多相流体温度的信号；接收来自计量仪的指示多相流体中多种不同液体相对量的信号；并且通过利用多个输入和所述不同液体的流体流率之间的映射来确定所述多种不同液体中每一种的流体流率，所述输入包括运动传感器信号之间的相位差、运动传感器信号中的至少一个的频率、来自温度传感器的信号、来自压力传感器的信号、以及来自所述计量仪的指示多种不同液体相对量的信号，其中所述映射负责说明气体在多种不同液体中的溶解性。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述映射包括神经网络。15.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述映射部分地基于气体溶解性模型。16.根据权利要求13-15中任一项所述的系统，其中所述一个或多个处理器配置成利用多相流体中的流体压力、流体温度、以及多种液体的相对量来确定多相流体中的溶解气体量。17.一种净油气橇块，用于表征来自一个或多个油井的输出，所述净油气橇块包括：可振动的流管，用于接收来自所述一个或多个油井的多相流体；驱动器，配置成用于使流管振动；一时传感器，定位成用于检...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·亨利，R·P·卡西米罗，M·S·图姆斯，A·A·普罗布斯特，
申请(专利权)人：因文西斯系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US