多相超声管道流量计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于确定多相流体流(MFF)中的相的密度和比例的系统，MFF可包括来自井的油相、水相和气相。本发明还涉及利用相的密度和比例借助流传感器来确定相的输出量。
【背景技术】
[0002]油气井的输出的测量需要测量系统考虑多相流体流(MFF)的单独成分。单独成分包括气相、水相和油相。在某些测量系统中，不同的相被分离且单独测量的，从而确定相之间的比例以及相的以体积或质量为单位的输出量。然而，分离是昂贵的工艺，其对于生产较少能量的较小的陆上井不具有高的成本有效性。或者，当测量来自井的MFF的输出时，使用相混合器-均化器作为分离器的不太昂贵的备选方案。相混合器-均化器通过减少输出方程中的变量数目而减少了用于计算相的输出测量值的数学方程的复杂性。例如，当气、油和水三相来自井时，它们通常是部分分离的，被称为段塞(slug)流或层流，其具有快速行进的气相和缓慢流动的液相。为了测量这种类型的分离的MFF的流率，必须单独地测量各个相的速度。然而，相混合器-均化器产生了掺合流或均匀的MFF，其中所有的相都以相同的速度或流率行进。因此，对于相混合器-均化器而言，只有一个流率需要测量，因为所有的相都以相同的速度行进。相反，对于分离器而言，需要测量三个不同的流率。
[0003]当求解来自油井或气井的不同相的输出时，不同相的密度测量是很重要的。密度测量用于计算在气、油和水的不同相之间的比例。例如，密度测量用于计算MFF的气体体积量，其是MFF中的气体的比例。密度测量还用于计算MFF的含水量，其是MFF中的水对油的比率。这些比例可与来自相混合器-均化器的输出的MFF的掺合混合物的单个流率结合，以确定气相、水相和油相的输出量。
[0004]另外，密度测量用于确定相比例，即使该比例不与流率一起用来求解输出量。不同相的比例被油气工业用于调整油气井的不同的生产输入，从而优化单独井的生产或优化整个井场的生产。油气井的输入可包括:压力、输入到井中的水量和泵的能量消耗。因而，油气井的密度测量也是很重要的，因为在没有流量计量的条件下，单单相比例对于优化油气井的输入也是有用的。
[0005]然而，传统的MFF密度计对于连续使用于大多数小型或中型陆上油气井过于昂贵。因此，传统的MFF密度计配置为便携式单元，以便用于多个油井。这需要职员附连和移动密度传感器，因而便携式密度传感器增加人力费用。传统的MFF密度计还会发射辐射，包括X-射线和伽马射线。另外，传统的MFF密度计只是周期性地附连在油井上，通常在测量之间间隔数月。在这些情形下，油井或油田输出方面的变化，例如相比例方面的变化由于井的密度测量之间的长的周期而不容易检测到。频繁的密度测量对于确定相比例方面的变化是必须的，所述变化用于优化油井的生产输入。频繁的密度测量还改善了不同相的输出量(例如体积或质量)的精度，因为频繁的密度测量考虑了相之间的比例变化，所述变化会影响输出量计算的精度。许多较小输出的陆基油井可使用廉价的不发出辐射的永久计量仪，用于测量MFF密度以检测变化，因而提高了优化油井生产的能力，做出快速业务决策，同时还增加了安全性。
【发明内容】
[0006]为了提供对这里论述的系统和/或方法的某些方面的基本理解，以下概要展现了简化的概述。这一概述不是这里所论述的系统和/或方法的广泛综述。其并不意图确定主要/关键的元件或限定这种系统和/或方法的范围。其唯一目的是以简化的形式展现某些概念作为后文所展现的更详细说明的序言。
[0007]本发明的一个方面提供了一种用于确定多相流体流(MFF)中的相的密度和比例的系统，MFF可包括来自井的油相、水相和气相。出于本申请的目的，应该懂得术语MFF可指三相的流体流。该系统包括第一密度传感器，其实时地在第一位置处感测MFF的多个第一密度分布，其中在第一位置处，MFF的相至少分离达短时间间隔。该系统还包括第二密度传感器，其在第二位置处感测MFF的多个第二密度分布，其中在第二位置处，MFF是至少油相、水相和气相的掺合混合物。该系统还包括第三密度传感器，其实时地在第三位置处感测MFF的多个第三密度分布，其中在第三位置处，气相与MFF的混合的液体部分分离，混合的液体部分至少包括水相和油相。该系统还可包括一个或多个处理器，其用于执行一个或多个程序，以便基于多个第一、第二和第三密度分布来确定油相的密度、水相的密度、气相的密度和包括含水量和气体体积量的相比例。
[0008]本发明的另一方面提供了一种用于确定MFF中的相的密度和比例的方法，MFF可包括来自井的油相、水相和气相。该方法包括利用第一密度传感器实时地在第一位置处感测MFF的多个第一密度分布，其中在第一位置处，MFF的相至少分离达短时间间隔。该方法还包括利用第二密度传感器在第二位置处感测MFF的多个第二密度分布，其中在第二位置处，MFF至少是油相、水相和气相的掺合混合物。该方法还包括利用第三密度传感器实时地在第三位置处感测MFF的多个第三密度分布。第三位置是MFF的气相与MFF的混合的液体部分分离的地方，MFF的混合的液体部分至少包括水相和油相。该方法还可包括至少利用瞬态分析来分析多个第一密度分布，并确定油相的密度、水相的密度和气相的密度。该方法还可包括基于多个第一、第二和第三密度分布而确定包括含水量和气体体积量的相比例。
[0009]本发明的又一方面提供了一种用于确定MFF中的相的输出量的系统，MFF可包括来自井的油相、水相和气相。该系统通过确定MFF中的相的密度和比例，来确定相的输出量。该系统包括第一密度传感器，其实时地在第一位置处感测MFF的多个第一密度分布，其中在第一位置处，MFF的相至少分离达短时间间隔。该系统还包括第二密度传感器，其在第二位置处感测MFF的多个第二密度分布，其中在第二位置处，MFF至少是油相、水相和气相的掺合混合物。第二密度传感器的第二位置可位于使MFF均匀化成掺合混合物的相混合器-均化器的输出处。该系统还包括第三密度传感器，其实时地在第三位置处感测MFF的多个第三密度分布，其中在第三位置处，气相与MFF的混合的液体部分分离，混合的液体部分至少包括水相和油相。该系统还包括至少一个流传感器，其感测掺合混合物的速度。该系统还可包括一个或多个处理器，其用于执行一个或多个程序，以便基于多个第一、第二和第三密度分布来确定油相的密度、水相的密度、气相的密度和相比例。用于执行一个或多个程序的所述一个或多个处理器还用于至少基于掺合混合物的速度、油相的密度，水相的密度、气相的密度和相比例，从而确定油相的输出量、水相的输出量和气相的输出量中的一个或多个且将其输出给用户。
【附图说明】
[0010]对于本发明所涉及的领域中的技术人员而言，本发明的前述方面以及其它方面将在参照附图阅读以下描述时变得清晰明了，其中:
图1是用于确定MFF中的相的密度和比例的系统的一个示例实施例，MFF可包括来自井的油相、水相和气相。
[0011]图2是安装在示例环境中的声波导组件的一个示例实施例。
[0012]图3是图2的声波导组件的另一透视图。
[0013]图4是图2和图3的声波导组件中所使用的波导杆的一个示例实施例。
[0014]图5是图1的用于确定MFF中的相的密度和比例的系统的一个示例实施例，其还确定了 MFF中的相的输出量。
[0015]图6是用于感测MFF的速度或流率的声学流传感器的一个示例实施例。
[0016]图7是从图1和/或图5的第一密度传感器获取的分离的MFF的第一密度分布的示例图。
[0017]图8是用于确定MFF中的相的密度和比例的示例方法，MFF可包括来自井的油相、水相和气相。
【具体实施方式】
[0018]在附图中描述和显示了包含本发明的一个或多个方面的示例实施例。这些所示的示例并不意图限制本发明。例如，在其它实施例中和甚至其它类型的装置中可利用本发明的一个或多个方面。此外，某些术语在这里仅仅是出于便利而使用的，并且不应被认为是对本发明的限制。而且在附图中，采用了相同的标号来表示相同的元件。
[0019]在图1中显示了用于确定多相流体流(MFF)中的相的密度和