使用具有不同灵敏度深度的两个开端式同轴探头测量多相混合物中的液体的特性的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种使用具有不同灵敏度深度的探头测量在管中流动的多相混合物的特性的系统和方法。通过在管中生成多相混合物的环形流，探头可以与在管的内部上流动的混合物的液相，并且可以由探头测量环形流的视介电常数。可以对这些测量的介电常数进行处理，以确定环形流的液体分数和环形流的液相的水液比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体涉及测量在管道在流动的多相混合物的特性，并且更具体地但不是限 制性地，本公开涉及使用具有不同灵敏度深度的探头测量多相混合物的液相的液体分数和 水液比。
技术介绍
在油气工业中，油气生产井的地面监测往往趋向于计量具有大范围气体体积流动 分数(GVF)的多相流。这种示例是所谓的湿气井，在所述湿气井中，GVF通常大于95%，而 液体流量通常不超过每天几百桶。对于这种生产井，通常需要测量气体流量和液体流量，以 及液相的成分，例如，水/液态烃比。对于具有GVF <95%的井来说，内嵌式(in-line)多 相流量计可以用于测量流动特性。然而，在GVF大于95%时，内嵌式计量可能是有问题的， 并且用于计量高GVF流的两种现有方法是分离和混合。分离方法用于使将要被测量/表征 的流动分成几乎液体流和几乎气体流，然后使用单相流量计分别计量分离流。混合方法试 图最小化不同相之间的滑脱，使得可以获得速度和滞留量测量值。现有方法能够为计量具有高GVF的气体流提供良好的精度，然而，液体流动特性 的测量可能不准确。现有方法的缺点还包括增加与分离装置和混合装置相关联的成本和管 道中的压降和/或在管道中由于将分离装置和/或混合装置引入到输送油气混合物的管道 内而使管道内的流动中断。另外，在高GVF下，因为在这种条件下持液率非常低，因此混合 方法可能不能用于精确地测量滞留量和水液比(“WLR”)。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于测量流动通过管道的多相混合物的特 性的系统，所述系统包括旋动元件，所述旋动元件被构造成生成多相混合物的环形流；第 一探头，所述第一探头在第一位置处联接到管道的内壁，且第一探头被构造成接触沿管道 的内壁流动的多相混合物的液相；和第二探头，所述第二探头在第二位置处联接到管道的 内壁，且第二探头被构造成接触沿所述管道的内壁流动的多相混合物的液相；其中，第一探 头和第二探头包括射频频率范围的电磁感测探头、微波频率范围的电磁感测探头和毫米波 频率范围的电磁感测探头中的一个；第一探头和第二探头被构造成具有不同的灵敏度深 度；以及第二探头具有第二灵敏度深度，其中第二灵敏度深度被构造成大于在管道的内壁 上流动的液相的深度/厚度。在根据本专利技术的另一个实施例中，提供了一种用于测量在管中流动的多相混合物4的特性的方法，所述方法包括以下步骤使多相混合物旋动以在管中产生环形流，其中，环 形流包括多相混合物的在管的内壁上的液相流；使用具有第一灵敏度深度的第一探头测量 在管的内壁上流动的液相的环形流的第一视复介电常数；使用具有第二灵敏度深度的第二 探头测量在管的内壁上流动的液相的环形流的第二视复介电常数，其中，第二灵敏度深度 大于在管的内壁上流动的液相的环形流的深度；以及使用处理器液相的特性进行处理。在本专利技术的多个方面中，探头可以包括开端式同轴探头。探头可以包括射频频率 范围的电磁感测探头、微波频率范围的电磁感测探头和/或毫米波频率范围的电磁感测探 头。根据本专利技术，可以通过使用探头测量多相混合物正在流动通过的管中的两个位置处的 多相混合物的环形流的视介电常数，以测量在管的内壁上流动的环形流的多相混合物的液 相的深度/厚度、多相混合物的液体分数、液相的水液比和/或类似物。附图说明以下结合附图说明本公开，其中图1是根据本专利技术的实施例的安装在管壁中的同轴探头的图；图2是根据本专利技术的实施例的双探头流动测量系统的方框图；以及图3是用于处理由具有不同灵敏度深度的两个探头测量的管道中的多相混合物 的环形流的视介电常数以确定环形流的液相流动特性的过程的实施例的流程图。在附图中，类似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，不同类型的各 种部件可以通过在附图标记之后具有虚线和在类似部件中进行区别的第二标记来区别。只 要在说明书中使用第一附图标记，则不管第二附图标记，说明适用于具有相同的第一附图 标记的类似部件中的任一个。具体实施例方式随后的说明仅提供了示例性实施例，并且目的不是限制本公开的保护范围、适用 性或结构。相反，示例性实施例的随后说明将为本领域的技术人员提供用于能够实施一个 或多个示例性实施例的说明。要理解的是在不背离如所附权利要求所述的本专利技术的精神和 保护范围的情况下可以对元件的功能和布置做各种改变。以下说明中给出了具体细节以提供对实施例的彻底理解。然而，本领域的技术人 员要理解的是在没有这些具体细节的情况下可以实施所述实施例。例如，系统、结构、及其 它部件可以被显示为在方框图中的部件，从而以不必要的细节的方式使实施例清楚。在其 它情况下，可以显示公知的过程、技术、及其它方法，而无需不必要的详细以免使所述实施 例不清楚。此外，要注意的是个别实施例可以作为被描述为流程图、程序框图、结构图、或方 框图的过程而进行说明。虽然流程图可以说明作为顺序进程的操作，但是许多操作可以并 行或同时执行。此外，可以重新组合操作的顺序。此外，在一些实施例中可以不发生任意一 个或多个操作。当过程的操作完成时，所述过程结束，但是可以具有没有包括在附图中的另 外的步骤。过程可以与方法、程序等相对应。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的安装在管壁中的同轴探头。如图所示，单 个微波开端式同轴探头116嵌装在管壁118处，并且与(水-油)液层114接触，所述液层5在此示例中被示出为夹带有气体。探头116的内导体具有外半径a，探头116的外导体具 有内半径b ；探头绝缘体(所述探头绝缘体热稳定并且电稳定，优选地为陶瓷或玻璃)的介 电常数为A。在所述结构中，a、b和Α的适当选择确定探头116的特性阻抗Z。。探头116 通过微波同轴电缆112连接到微波反射计110，所述微波同轴电缆优选地具有Z。的特性阻 抗。微波反射计110可以用于产生与探头孔径处的复反射系数G有关的复反射系数r的测 量值。图2示出了根据本专利技术的实施例的双探头流动测量系统。在本专利技术的实施例中， 深探头210中的至少一个和浅探头220中的至少一个可以用于感测在管道240中流动的多 相混合物230的液相的特性。仅以示例的方式，在油气工业中，多相混合物可以包括气态烃 类，而多相混合物的液相可以包括水和/或油。在本专利技术的实施例中，确定多相混合物230的液相的特性。在本专利技术的一些方面， 双探头流动测量系统可以用于在多相混合物230包括湿-气流的情况下确定液相的特性， 并且更具体地，可以在GVF大于95 %的情况下使用。在本专利技术的一个实施例中，多相混合物 230的液相可以在管道240的内壁上的环状层233中流动。在多相混合物230是湿气且湿 气的流动包括液相沿管道壁的流动和作为气芯的气相沿管道的流动的情况下，这会自然发 生。在这些情况下，对气芯/液体环状流的认知和/或对气芯/液体环状流的感测可以用于 定位根据本专利技术的系统和/或用于确定适合使用这种系统来确定液相的流动特性的时间。在一些实施例中，漩流诱导元件245可以用于使多相混合物230旋动，使得当所述 多相混合物沿管道240移动时使所述多相混合物旋动。在这种漩流下，液相通常沿管道240 的内壁作为环状层233流动，且气芯236流动通过管道240的横截面的其余部分。漩流诱 导元件245可以包括叶轮、弯曲元件、进入管道240内的倾斜/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量流动通过管道的多相混合物的特性的系统，包括：旋动元件，所述旋动元件被构造成生成所述多相混合物的环形流；第一探头，所述第一探头在第一位置处联接到所述管道的内壁，所述第一探头被构造成接触沿所述管道的内壁流动的所述多相混合物的液相；和第二探头，所述第二探头在第二位置处联接到所述管道的内壁，所述第二探头被构造成接触沿所述管道的内壁流动的所述多相混合物的液相；其中：所述第一探头和所述第二探头被构造成具有不同的灵敏度深度；以及所述第二探头具有第二灵敏度深度，其中所述第二灵敏度深度被构造成大于在所述管道的内壁上流动的液相的深度。

【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：谢成钢，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]