用于产生与流体粘度成比例的压力变化的系统和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种系统和方法，用于产生与流体粘度成比例的压力变化。本发明进一步涉及压力变化如何被用来根据系统内流动的材料的粘度来控制系统。为了本发明的这个目的，讨论了不同实施例，以及这些不同实施例是用来产生与粘度成比例的压力变化的系统和方法的各种示例。然而，这些实施例的上述讨论仅仅是示例性的而非限制性的。
[0002]控制进程与流动系统的控制系统和方法已经随着时间的流逝显著改变，趋向于以自动控制代替手工控制。控制系统的演化示例包括:许多种基于压力、温度或液体水平的开关变成由可编程逻辑控制器控制的自动阀门。简言之，目前的趋势是为了控制系统能够识别其系统属性以适应变化的运行条件。
[0003]目前，井下油气疏散面临的一个问题是，调节油气井完井内的油相、水相和气相的流入或流体流中不同相的分离。通常，不同的粘度与流体流中的不同相相关联，然而该流体流的压力受到粘度变化的影响不大。由于这个原因，连接自动阀的压力开关还没有直接用来根据相或材料来分离或控制流体。
[0004]因此，具有用来产生与流体粘度成比例的压力变化的改善的系统和方法将是有益的。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种用于产生与流体粘度成比例的压力变化的系统和方法。具体地，本发明讨论了一种粘度依赖压差系统。该系统可包括第一引导流、第二引导流以及压力传感设备，压力传感设备读取第一引导流上的第一结合点与第二引导流上的第二结合点之间的压差。第一结合点位于第一部分与第二部分之间，第一部分具有第一主要压力损失特性，第二部分具有第二主要压力损失特性。类似地，第二结合点可以位于第三部分与第四部分之间，第三部分具有第三主要压力损失特性，第四部分具有第四压力损失特性。
[0006]此外，本发明讨论了一种利用压差确定粘度的方法。所述方法可以包括测量第一结合点与第二结合点之间的压差的步骤。所述第一结合点位于第一引导流的具有第一主要压力损失特性的第一部分与具有第二主要压力损失特性的第二部分之间。所述第二结合点位于第二引导流的具有第三主要压力损失特性的第一部分与第二引导流的具有第四主要压力损失特性的第二部分之间。
[0007]附图简要说明
[0008]图1示出用来产生与流体粘度成比例的压力变化的系统。
[0009]图2示出曲线图，该曲线图显示各种材料在结合点106a和106b之间在总压力损失上的压差(y轴)与引导回路间的总压力损失之比。
[0010]图3示出包括多个压差的VDro系统，V0_^P V。_2通过第一压力传感设备和第二压力传感设备测量。
【具体实施方式】
[0011]本文描述了一种用于产生与粘度成比例的压力变化的系统和方法。下文的描述被呈现以使所属领域的任何技术人员能够制造和使用所要求保护的本发明并以下文讨论的具体实施例提供，这些实施例的变化对本领域的技术人员来说是明显的。为了清楚起见，本说明书中没有描述实际实施的所有特征。应理解的是，在任何这种实际实施的开发中(如在任何开发项目)，必须做出设计决定以实现设计者的特定目标(例如，遵从系统和商业相关的限制)，并且这些目标在一种实施中和另一种实施中不同。还应理解，这种开发努力可能是复杂和费时的，但是对于适当技术领域的普通技术人员来说在得到本公开的益处后不过是例行任务。因此，所附的权利要求并不旨在由所公开的实施例限制，而是应被赋予与本文所揭示的原理和特征及其最宽的范围相一致。
[0012]图1示出示例性速度依赖压差(VDPD)系统100，其连接到管道上，其中主流流过该管道。在一个实施例中，VDro系统100可以包括预引导流102，预引导流102通过预引导管从主流101侧面引出。在所述实施例中，预引导流102可以分成多个引导流管，每一个引导流管都具有引导流103，如图1中所示的引导流103a和引导流103b。在另一个实施例中，未设预引导流102，两个或更多的引导流可以直接从主流101流出。在另一个实施例中，主流101可以分成两个或更多的引导流103。
[0013]引导流103a可以经过两流路:惯性变化路径104a和摩擦路径105a，惯性变化路径104a和摩擦路径105a连接形成完整路径。惯性变化路径104a和摩擦路径105a可以在结合点106a处连接。引导流103a首先流过惯性变化路径104a，然后流过摩擦路径105a。引导流103b也经过两流路，惯性变化路径104b和摩擦路径105b，惯性变化路径104b和摩擦路径105b连接形成完整路径。惯性变化路径104b和摩擦路径105b在结合点处106b连接。引导流103b首先流过摩擦路径105b，然后流过惯性变化路径104b。
[0014]通常，当流体流过路径时，由于各种原因其可能会经历压力损失。压力损失的类型包括静水压力损失、摩擦压力损失以及惯性压力损失。静水压力损失和摩擦压力损失主要取决于流体密度，并且可以根据流动路径的几何形状而变化。例如，经历高度上变化的流动路径将会经历静水压力损失。此外，方向变化或诸如孔口的流路的急剧缩窄引起惯性压力损失。然而，摩擦压力损失由壁面剪切引起，并在很大程度上取决于流体的粘度。由于这些区别，可以将摩擦压力损失与其他类型的压力损失独立出来的系统和方法可以用来将材料的粘度与压差读数相关联。
[0015]将这些信息与图1中的例子关联起来，当引导流103a经过惯性变化路径104a时，引导流103a将经历引导分开点与结合点106a之间的较高水平的惯性压力损失。
[0016]接下来，当引导流103a经过摩擦路径105a时，引导流103a主要经历摩擦压力损失。类似地，但是顺序相反，当引导流103b经过摩擦路径105b时，引导流103b将主要经历引导分开点与结合点106b之间的摩擦压力损失。接下来，当引导流103b经过惯性变化路径104b时，引导流103b经历高水平的惯性压力损失。只要惯性变化路径104a和惯性变化路径104b相同，以及摩擦路径105a和摩擦路径105b相同，引导流103b的总压力损失就与引导流103a的总压力损失基本相等。然而，在结合点106a和结合点106b之间将存在压差。该压差将根据材料的粘度变化。在一个实施例中，流路内的点106a和106b之间的压差可以通过压差传感器直接测量，该压差传感器可以位于引导流103内。在另一个实施例中，压差可以通过引导流103的壁测量。然而，测量压力方式并不限于本公开。
[0017]对于VDro系统100，特定的流体粘度可以产生等于零的压差(该压差通过压力传感设备107测量)。为了方便，该粘度在下文将用Vtl表示。在另一 VDro系统100中，V。可以为正压差或负压差。具有大于Vo的粘度的材料将产生大于Vo的压差。这种压差将用V+表示。具有小于Vo的粘度的材料将产生小于Vo的压差。这种压差将用V_表示。通过改变系统的特性，例如孔的尺寸或直管的长度，VDPD系统100的设计者可以调整该V。。
[0018]在一种情况下，主流101可能在任何时间都有两种已知化学品(化学品A或化学品B)中的一种流过其。然而，在任何时间点上，什么化学品流过其并不容易或立即被系统操作者得知。这些压差可以实时地确定是什么穿过主流101。如果两种化学品都是已知的，操作者可以知道化学品A和化学品B的粘度，分别用VJP Vb表示。假设V A>VB，则操作者可以调整￥0^)系统100使得￥/￥。％。在这样的系统中，Va将为V+而VB+将为V _。也就是说，当化学品A流过主流101时，化学品A能够在VDH)系统100中产生大于Vtl的压差107，而当化学品B流过主流101时，化学品B能够在VDH)系统100产生小于Vtl的压差107。
[0019]一旦在系