一种用于确定管中包含气体和至少一种液体的多组分混合物的流体的流速的方法，该方法包括以下步骤：ａ．基于电磁测量确定所述多组分混合物的电容率，ｂ．计算与所述电磁测量相关的统计参数，ｃ．确定所述多组分的密度，ｄ．获得温度和压力，ｅ．基于所述流体混合物各组分的密度和介电常数的知识，以及上述步骤ａ－ｃ的结果，计算所述多组分混合物的水分数，该方法的特征在于用于确定所述多组分混合物的液体分数和流速的方法，ｆ．使用经验获得的曲线，基于步骤ｂ的统计参数和步骤ｅ的所计算的水分数来计算液体分数，ｇ．得到所述多组分混合物的速度，和ｈ．基于步骤ａ－ｇ，计算所述多组分混合物中的单个组分的流速。还公开了用于实施该方法的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量湿气的组成和流速的方法和装置本专利技术涉及用于测量主要包含气体的多相流体的单个组分的方法和装置，如权利要求1和18的前序部分分别定义的。自二十世纪八十年代初期，如何计量油水气混合物就已经成为石油工业感兴趣的问题。其后，进行了大量的研究来开发适合在工业环境中使用的三相流量计。油气工业中的多相流通常定义为其中游离气体(也表示为GVF)的量低于管体积的90-95%的液体和气体的混合物。对于95% -99. 99%范围内的GVF，多相流经常被称为湿气，其中液体部分是水和冷凝物(轻油)。但是，典型的湿气井具有高于97%的GVF，并且最常见的是GVF在99. 5-99. 9%范围内。存在若干技术和已知的仪器来测量多相气体和湿气，如下面将进一步进行描述的。这样的仪器必须是适度精确的(对于每一相来说，通常优于速度的士5% )、无干扰的、 可靠的、流型独立的且在全组分分数范围内提供准确的测量。尽管近年来已提出大量解决方案，但是仍没有任何商业上可利用的三相湿气流量计满足所有的这些要求。除了严格的测量要求之外，仪器还需要在苛刻和腐蚀性环境中诸如海平面下数千米表现可靠。在管内部，流动的多相流体可在超过1000巴的压力且高于200°C的温度下以l-50m/s的速度行进。 其中还经常存在沙，而沙能够损坏仪器的内部。湿气流量计越来越多地用于井测试和分配测量(allocationmeasurement)。为了使油/气田的生产和寿命达到最佳，经营者需要能够定期监测油气田中每一口井的产量。 这样做的常规方式是使用计量分离器。计量分离器昂贵，占用生产平台上宝贵的空间，且由于需要稳定的流动条件而需要长时间监测每一口井。此外，计量分离器仅是中等精确的 (一般为每相流速的士 5-10 ，并且无法用于连续监测井。可以首先使用湿气流量计代替计量分离器，并且长期作为每一口井的永久性装置。这样的布置将节省一般与井测试有关的生产损耗。对于典型的离岸安装，这样的损耗估计为大约2%。当使用公共管线将不同公司拥有的许多井的产出输送到处理厂时，需用分配计量。目前这是通过使每一口井的产出在进入公共管线之前通过计量分离器来实现的。然而，除了上述计量分离器的不利之处外， 还需要通往每一口井的专用测试管线。永久安装的湿气流量计将对分配计量提供显著的优势。油气藏中的地层水是典型的盐水。在正常的情况下，井不应产生任何地层水。事实上，除了严重的管线腐蚀之外，管线中的地层水还可导致水化物形成和结垢。如果油气田经营者已知井中地层水和淡水的量(也称为总水分数)，则可将化学抑制剂注射到井内液气流(well stream)中以限制这些水造成的不利影响。可选地，可改变井的生产率以使产生的地层水最少或减少产生的地层水或完全关闭井以节约管线基础设施。测量远程操作的水下井的地层水和淡水含量尤其令人关注，这是因为这样的设施中的管线成本是严重的。对于大多数水下设施来说，将井合并成公共管线并将多相流体输送到处理厂是常见的。这样的处理厂可位于海底设施的数百公里之外，导致在海底有长的多相输送管。因此，若没有湿气流量计可能要花费数月来检测并确认产生盐水的井，湿气流量计能够对产生的水进行准确的测量。湿气流量计还需要对于配置参数的不确定性是稳健的。市售的湿气计的典型配置参数为湿气中包含的所有流体的密度、电容率(介电常数)、质量吸收系数和粘度数据。对于其中液体和气体的分离是基于湿气的密度测量和已知的气相和液相的密度值的湿气流量计，测量的液体分数(liquidfraction)(水和油)受气体密度值的高度影响。实际上，气体的密度值决定了液体分数测量的零点。在大多数实际生活的应用中，气体密度的不确定性可在2-7%的量级，并且由于油气藏组成的变化而随时间显著改变。这可导致液体部分的显著测量误差，该误差可容易地达到百分之几百的量级。对于操作压力为150巴的典型湿气应用来说，测量的混合物(湿气)密度可为112.7kg/m3。假定气体密度为110kg/m3， 而冷凝物(油)密度为650kg/m3，则计算的GVF结果为99. 5%，即管中0. 5%的体积是液体。另一方面，如果气体密度有5%误差，以致真实的气体密度为104. ^g/m3而不是IlOkg/ m3，则计算的GVF结果为98. 5%，这对应于1. 5%的液体分数。对于上面的实例，5%的气体密度变化导致200%的液体分数(和液体流速)的测量误差。如果测量的混合物密度略低 (即111. 35kg/m3)，则基于110kg/m3的气体密度计算的GVF结果为99. 75 %，对应于0. 25 % 的液体分数。同样，如果气体密度有5%误差，以致真实的气体密度为104. 5kg/m3而不是 110kg/m3，则计算的GVF结果为98. 75%，这对应于1. 25%的液体分数，造成了液体分数的 400%测量误差。因此，与气体密度不确定性相关的液体部分的测量不确定性随管中气体分数的增加而指数增加。测量的液体分数的任何误差都与湿气计的计算的流速的对应测量误差直接相关， 因为流速是通过将测量的分数乘以管中流体的速度得到的。市售的无干扰的多相计的一些实例显示于US 5，103，181、US6，097，786、US 5，135，684和WO 2007/129897.使用核子密度计来测量混合物密度，并(直接或间接)使用该混合物密度来将多相混合物分离成液体和气体。因此，多相计受到气体密度的任何未知变化或差异的显著影响，如上面实例中所概述的。还熟知的是可基于测量管的截止频率来测量多相混合物的组成。这样的设备的实例见于 US 4423623、US 5455516、US 5331284、US 6614238、US 6109097 和 US 5351521，它们描述了基于不同频率下的损耗或相位测量来测量管的截止频率并基于后者确定多相混合物的组成的方法。然而，所有这些方法都受到高气体分数下气体密度变化的高度影响，并且将不能提供湿气的液体组分的准确测量。用于测量多相流体流速的设备是熟知的。这些设备可基于检测流中的液体微滴和气体微滴的变化的测量信号的交互关联。通过发射载波信号到流中并测量响应，接收信号包含扰动造成的振幅(损耗)、相位或频率调节引起的流的变化信息。通过对彼此相距已知距离的管的两个截面进行测量，可创建在等于多相流在两个截面之间行进所耗费的时间内变化的两个时间变化信号。基于电磁载波信号的这样的设备的实例公开于US4402230、US 4459858、US 4201083、US 4976154、W094/17373、US 6009760 和 US 5701083。用于测量流速的其他设备可基于测量横跨管中的节流部(restriction)，诸如文丘里管、孔、V型锥体或流混合器的压差。这样的设备的实例可见于US 4638672、US 4974452、US 6332111、US 6335959、US 6378380、US 6755086、US 6898986、US 6993979、US 5，135，684、WO 00/45133和W003/034051。所有这些设备都受到与以上实例中描述的相同的限制，其中给定的气体密度的任何误差都将导致测量的液体流速的显著误差。使用流的统计信息来获得多本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于确定管中包含气体和至少一种液体的多组分混合物的流体的流速的方法，该方法包括以下步骤：ａ．基于电磁测量确定所述多组分混合物的电容率，ｂ．确定所述多组分的密度，ｃ．获得温度和压力，ｄ．基于所述流体混合物的各组分的密度和电容率的知识以及上述步骤ａ－ｃ的结果来计算所述多组分混合物的水分数，所述方法的特征在于用于确定所述多组分混合物的液体分数和流速的方法，其中ｅ．计算与所述电磁测量相关的统计参数，ｆ．使用经验获得的曲线，基于步骤ｅ的所述统计参数和步骤ｄ的所计算的水分数来计算所述液体分数，ｇ．得到所述多组分混合物的速度，和ｈ．基于步骤ａ－ｇ来计算所述多组分混合物的单个组分的流速。
【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：安斯汀·维基，
申请(专利权)人：多相仪表公司，
类型：发明
国别省市：NO
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