[发明专利]振动流量计以及用于校正流动物质中的夹带气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动流量计及方法，并且更具体地涉及一种振动流量计以及用来校正流动物质中的夹带气体的方法。 

背景技术

诸如科里奥利(Coriolis)质量流量计和振动密度计之类的振动管道传感器(vibtating conduit sensor)通常通过检测容纳流动物质的振动管道的运动来工作。可以通过处理从与管道相关联的位移传感器接收到的测量信号来确定与管道中的物质相关的属性，如质量流量、密度等。充满振动物质的系统的振动模式通常受到容纳的管道以及管道中所容纳的物质的组合质量、硬度和阻尼特性的影响。 

典型的Coriolis质量流量计包括在管线或其它运输系统中连接成一列并且在系统中传送例如流体、泥浆等材料的一个或多个管道。每个管道都可以被看作具有一组固有振动模式，例如包括简单弯曲、扭转的、辐射状的、以及耦合的模式。在典型的Coriolis质量流量测量应用中，当物质流过管道时，以一种或多种振动模式激励管道，并且在沿着管道间隔开的各点处测量管道的运动。通常由以周期的方式扰动管道的致动器(例如诸如音圈型驱动器的机电装置)来提供激励。可以通过测量在变换器位置处的运动之间的时延或相位差来确定质量流率。通常使用两个此类的变换器(或捡拾(pickoff)传感器)，以便测量该流管或多个流管的振动响应，并且这两个变换器通常位于致动器上游和下游的位置。两个捡拾传感器通过电缆连接(诸如通过独立的两对电线)连接到电子仪器。该仪器接收来自两个捡拾传感器的信号并对这些信号进行处理，以便推导出质量流率测量结果。 

使用流量计来对许多种的流体流动执行质量流率测量。其中可能会使用Coriolis流量计的一个领域在于油井和气井的计量。这些井的产物可能包括多相流，包括油或气，还可包括例如包括水和空气在内 的其它组分。非常希望的是，即使对于这种多相流而言，所得到的计量也能尽可能地准确。 

Coriolis仪表对于单相流提供了较高的准确性。但是，当Coriolis流量计用来测量充气的流体或者具有夹带气体的流体时，仪表的准确性可能会显著降低。夹带气体通常作为气泡存在于流动物质中。气泡的尺寸可能会依赖于存在的气体量、流动物质的压力、温度和管线中的混合度而变化。性能降低的程度不仅与存在的总的气体量有关，而且还与流动中的单独气泡的尺寸有关。气泡的尺寸会影响测量准确度。较大的气泡占据较大的体积，导致流动物质的密度出现波动。由于气体的可压缩性，气泡的气体量可能会变化，而其尺寸不一定变化。相反，如果压力变化，则气泡尺寸可能相应地变化，随着压力下降而膨胀，或者随着压力增大而缩小。这可能还会使流量计的固有频率或者谐振频率出现变化。 

由气泡引起的另一问题是滑移(slippage)。当流量计被振动时，小的气泡通常会随着液体流动物质移动。但是，在流量管振动的过程中，较大的气泡不会随着液体移动。相反，气泡可能会从液体中解耦出来，并且会独立于液体而移动。因此，液体可能在气泡周围流动。这会不利地影响流量计的振动响应。 

本领域仍然需要一种检测有疑问级别的夹带气体的振动流量计。本领域还需要一种在存在夹带气体时能够准确地测量流动特性的振动流量计。本领域还需要一种能够在任何级别的夹带气体下准确地测量流动特性的振动流量计。 

发明内容

根据本发明实施例，提供一种用于校正流动物质中的夹带气体的振动流量计。振动流量计包括：流量计组件，其被配置成生成流动物质的振动响应；气泡振动传感器，其被配置成生成流动物质的气泡测量信号；以及仪表电子装置(meter electronic)，其被耦合到流量计组件和气泡振动传感器。仪表电子装置被配置成接收振动响应和气泡测量信号，至少使用气泡测量信号确定流动物质中气泡的气泡尺寸， 至少使用振动响应和气泡尺寸确定流动物质的一个或多个流动特性。 

根据本发明实施例，提供一种用于校正流动物质中的夹带气体的振动流量计。振动流量计包括：流量计组件，其被配置成生成流动物质的振动响应；气泡振动传感器，其被配置成生成流动物质的气泡测量信号；以及仪表电子装置，其被耦合到流量计组件和气泡振动传感器。仪表电子装置被配置成接收振动响应和气泡测量信号，至少使用气泡测量信号确定流动物质中的气泡的气泡尺寸，至少使用振动响应确定流动物质的一个或多个流动特性，并且如果气泡尺寸超过预定的尺寸阈值则生成警报，该警报指示一个或多个流动特性已经超过预定的测量容限。