多相超聲管道流量計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(tǒng)，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。本發(fā)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(shù)】
[0002]油氣井的輸出的測量需要測量系統(tǒng)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(tǒng)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(zhì)量為單位的輸出量。然而，分離是昂貴的工藝，其對于生產(chǎn)較少能量的較小的陸上井不具有高的成本有效性?；蛘?，當(dāng)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(shù)目而減少了用于計算相的輸出測量值的數(shù)學(xué)方程的復(fù)雜性。例如，當(dāng)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?qū)恿?，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(chǎn)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。
[0003]當(dāng)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(jié)合，以確定氣相、水相和油相的輸出量。
[0004]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(yè)用于調(diào)整油氣井的不同的生產(chǎn)輸入，從而優(yōu)化單獨井的生產(chǎn)或優(yōu)化整個井場的生產(chǎn)。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(yōu)化油氣井的輸入也是有用的。
[0005]然而，傳統(tǒng)的MFF密度計對于連續(xù)使用于大多數(shù)小型或中型陸上油氣井過于昂貴。因此，傳統(tǒng)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(tǒng)的MFF密度計還會發(fā)射輻射，包括X-射線和伽馬射線。另外，傳統(tǒng)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(shù)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(yōu)化油井的生產(chǎn)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(zhì)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(fā)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(yōu)化油井生產(chǎn)的能力，做出快速業(yè)務(wù)決策，同時還增加了安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了提供對這里論述的系統(tǒng)和/或方法的某些方面的基本理解，以下概要展現(xiàn)了簡化的概述。這一概述不是這里所論述的系統(tǒng)和/或方法的廣泛綜述。其并不意圖確定主要/關(guān)鍵的元件或限定這種系統(tǒng)和/或方法的范圍。其唯一目的是以簡化的形式展現(xiàn)某些概念作為后文所展現(xiàn)的更詳細說明的序言。
[0007]本發(fā)明的一個方面提供了一種用于確定多相流體流(MFF)中的相的密度和比例的系統(tǒng)，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。出于本申請的目的，應(yīng)該懂得術(shù)語MFF可指三相的流體流。該系統(tǒng)包括第一密度傳感器，其實時地在第一位置處感測MFF的多個第一密度分布，其中在第一位置處，MFF的相至少分離達短時間間隔。該系統(tǒng)還包括第二密度傳感器，其在第二位置處感測MFF的多個第二密度分布，其中在第二位置處，MFF是至少油相、水相和氣相的摻合混合物。該系統(tǒng)還包括第三密度傳感器，其實時地在第三位置處感測MFF的多個第三密度分布，其中在第三位置處，氣相與MFF的混合的液體部分分離，混合的液體部分至少包括水相和油相。該系統(tǒng)還可包括一個或多個處理器，其用于執(zhí)行一個或多個程序，以便基于多個第一、第二和第三密度分布來確定油相的密度、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。
[0008]本發(fā)明的另一方面提供了一種用于確定MFF中的相的密度和比例的方法，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。該方法包括利用第一密度傳感器實時地在第一位置處感測MFF的多個第一密度分布，其中在第一位置處，MFF的相至少分離達短時間間隔。該方法還包括利用第二密度傳感器在第二位置處感測MFF的多個第二密度分布，其中在第二位置處，MFF至少是油相、水相和氣相的摻合混合物。該方法還包括利用第三密度傳感器實時地在第三位置處感測MFF的多個第三密度分布。第三位置是MFF的氣相與MFF的混合的液體部分分離的地方，MFF的混合的液體部分至少包括水相和油相。該方法還可包括至少利用瞬態(tài)分析來分析多個第一密度分布，并確定油相的密度、水相的密度和氣相的密度。該方法還可包括基于多個第一、第二和第三密度分布而確定包括含水量和氣體體積量的相比例。
[0009]本發(fā)明的又一方面提供了一種用于確定MFF中的相的輸出量的系統(tǒng)，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。該系統(tǒng)通過確定MFF中的相的密度和比例，來確定相的輸出量。該系統(tǒng)包括第一密度傳感器，其實時地在第一位置處感測MFF的多個第一密度分布，其中在第一位置處，MFF的相至少分離達短時間間隔。該系統(tǒng)還包括第二密度傳感器，其在第二位置處感測MFF的多個第二密度分布，其中在第二位置處，MFF至少是油相、水相和氣相的摻合混合物。第二密度傳感器的第二位置可位于使MFF均勻化成摻合混合物的相混合器-均化器的輸出處。該系統(tǒng)還包括第三密度傳感器，其實時地在第三位置處感測MFF的多個第三密度分布，其中在第三位置處，氣相與MFF的混合的液體部分分離，混合的液體部分至少包括水相和油相。該系統(tǒng)還包括至少一個流傳感器，其感測摻合混合物的速度。該系統(tǒng)還可包括一個或多個處理器，其用于執(zhí)行一個或多個程序，以便基于多個第一、第二和第三密度分布來確定油相的密度、水相的密度、氣相的密度和相比例。用于執(zhí)行一個或多個程序的所述一個或多個處理器還用于至少基于摻合混合物的速度、油相的密度，水相的密度、氣相的密度和相比例，從而確定油相的輸出量、水相的輸出量和氣相的輸出量中的一個或多個且將其輸出給用戶。
【附圖說明】
[0010]對于本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言，本發(fā)明的前述方面以及其它方面將在參照附圖閱讀以下描述時變得清晰明了，其中:
圖1是用于確定MFF中的相的密度和比例的系統(tǒng)的一個示例實施例，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。
[0011]圖2是安裝在示例環(huán)境中的聲波導(dǎo)組件的一個示例實施例。
[0012]圖3是圖2的聲波導(dǎo)組件的另一透視圖。
[0013]圖4是圖2和圖3的聲波導(dǎo)組件中所使用的波導(dǎo)桿的一個示例實施例。
[0014]圖5是圖1的用于確定MFF中的相的密度和比例的系統(tǒng)的一個示例實施例，其還確定了 MFF中的相的輸出量。
[0015]圖6是用于感測MFF的速度或流率的聲學(xué)流傳感器的一個示例實施例。
[0016]圖7是從圖1和/或圖5的第一密度傳感器獲取的分離的MFF的第一密度分布的示例圖。
[0017]圖8是用于確定MFF中的相的密度和比例的示例方法，MFF可包括來自井的油相、水相和氣相。
【具體實施方式】
[0018]在附圖中描述和顯示了包含本發(fā)明的一個或多個方面的示例實施例。這些所示的示例并不意圖限制本發(fā)明。例如，在其它實施例中和甚至其它類型的裝置中可利用本發(fā)明的一個或多個方面。此外，某些術(shù)語在這里僅僅是出于便利而使用的，并且不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。而且在附圖中，采用了相同的標(biāo)號來表示相同的元件。
[0019]在圖1中顯示了用于確定多相流體流(MFF)中的相的密度和