[发明专利]用于确定两种或更多种流体相之间的界面的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定(测量)容纳于容器(槽)中的两种或更多种不同密度的流体相之间的一个或多个相间边界/界面的水平面/高度的方法和设备。

背景技术

在油加工工厂中，无论是在海底、近海还是陆上，分离过程都是非常重要的。在此过程中，从油田中的井开采的水、油以及气体被分离。为从分离器获得不同(流体)相的合格品质，准确地得知每一相之间的界面位于分离槽内的何处始终是必要的。另外，得知每一相应流体的水平面位于何处以防止槽被充满或清空是重要的。不精确的水平面测量可造成大的生产损失并导致产品品质降低。它们还可能导致向环境中进行不期望的排放。

大量气田及油田的经验显示：需要具有用于确定在分离槽中存在的不同水平面的更好方法和设备。对于大量工厂，对界面进行更加准确的指示将有助于提高产量与延长工作寿命。

两种相(例如油与水)之间的界面是基于这些相具有不同的物理特性而确定的。各种仪器能够探测这些特性在何处变化，并且因此可指示槽中的界面。

然而，这在实践中是难以做到的，并且商业测量仪器不具有所期望的耐用性及精确度。在重油工厂中以及在所要被分离的相之间存在渐变的实质油-水乳状液的情况下，该问题是最大问题。此外，这些仪器需要占用大量空间，并且需要进行广泛的校准。

另外，当今最好的仪器是基于放射源，放射源需要进行特别处理。

Bukhari S.F.A与Yang，W.在“多界面水平传感器及在油分离器的监测与控制方面的新发展(Multi-interface Level Sensors and New Development in Monitoring and Control of Oil Separators)”(Sensors 杂志，2006，6，第380-389页)中给出了对最常见的测量原理的概述。用于测量水平面(相之间的界面)的现有方法是基于对被测量的媒体的特性发生变化的位置的探测。在现有测量仪器(参见Tracerco profiles)的情形中，利用来自两个传感元件的信息来确定界面在哪里。这些元件将根据界面的位置而变化。

GB-A-2236688说明一种其中使用具有两个或三个压力传感器的棒来调整分离器中的水平面的方法。此方法的使用需要在工厂开始运转之前进行广泛的校准。为执行此校准，必须了解不同相的密度。该方法完全地依赖于每一传感器给出足够精确的测量值并依赖于各相中的密度不发生变化。如果存在测量(随时间)的漂移或存在密度变化，则该方法将指示错误的水平面。

发明内容

本发明的目的是实现一种比上述方法和设备更加精确的方法和设备，用以找到容纳于容器中的两种或更多种相之间的水平面(相间边界或界面)。

根据本发明的方法的特征是所附独立权利要求1中所公开的特征。

此外，该设备的特征是所附独立权利要求5中所公开的特征。

从属权利要求2-4以及6-10公开本发明的有利特征。

附图说明

在下文中，将借助实例并参照图式对本发明进行更详细的说明，在图式中：

图1显示根据本发明的分离器，该分离器具有配备有传感器的分段式压力测量棒，且右侧的曲线图代表相关压力分布图；

图2显示对容纳3种相的槽的截面的例示，在槽中，压差(x)与绝对压力(y)根据在分离器中的高度h而变化；

图3至图5显示位于槽中或槽的凸缘中的分段式压力测量棒的替代设计与位置；

图6显示用于测量过程媒体与参考媒体之间的差压的经修改的压力测量棒；

图7显示基于绝对压力(在顶部)以及基于参考压力(在底部)的测量值的压力分布图；以及

图8显示绝对压力、参考压力以及差压之间的关系。

具体实施方式

此处所用的用语“相对近似的密度”是指当忽略与存在于槽中的其它一种或多种流体相关的任何浓度梯度时，在流体层的高度上所分布的一些测量点处测得的流体的密度相同。

发明人发现，可通过测量槽中流体在槽的高度上的压力并进而间接地确定槽中流体在槽的高度上的密度来以更精确的方式确定槽中不同界面的位置。与表示密度及进而压力如何在槽的高度上作为流体特性的函数而变化的数学模型相结合，这使得可能通过使根据模型所估计的压力与所测量的压力之间的差别最小化来找到不同相的界面。根据本发明的方法使用比严格所需的信息更多的信息(一些测量点)，以找到界面的位置。这使得该方法能很好地耐受来自个别测量及其它噪声的误差，并使其区别于其它先前提出的方法/仪器。