[发明专利]集成声相分离器和多相流体组成监测装置和方法

说明书

相关申请的交叉-参考

本申请要求2010年9月3日提交的美国临时专利申请号61/379,864、发明名称为“Integrated Acoustic Phase Separator And Multiphase Fluid Composition Monitoring Device”的优先权，针对上述申请的所有公开和教导内容，通过引用将上述申请的全部内容通过引用并入本文。

关于联邦权利的声明

本发明是在美国能源部资助的合同号为DE-AC52-06NA25396下的政府支持而做出的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明大体涉及一种用于确定多相流体的特性的设备和方法，该多相流体包含至少两种液相和一种气相，具体而言，本发明的实施例能够分离气相和液相，并且测量每一相的体积和组成。

背景技术

来自油井的流体通常包括气体、产生的水和烃的混合物（原油）。实时确定指定油井中生产的原油的实际质量对确定原油生产工业的税费是必要的。目前，有若干种方法来完成这种测量。可以将离井的流体流发送到能由重力分离的分离容器中，在由重力分离之后，可以确定各种相的相对量。然而，这种分离需要很长时间，并需要采用大容器。重质原油的密度接近于水，在不加热流体的情况下分离十分困难。一旦被加热，油和水的密度差就会大到足以能够重力分离，但加热过程会耗费大量能量。

另一过程包括用于从流体流中分离气体的相分离器，例如旋风分离器（cyclone separator）。在输送混合流体流的管道外部，需要较大的机械管道系统。一旦气体从流体中分离出来，作为示例，基于微波的液体/液体分析仪（例如，由Agar公司生产的OW-200系列系统）可用于确定油-水组成。该过程对重质原油有效，但在轻质原油的情况下，可以使用更精确的密度测量装置，诸如Coriolis型计量器（例如，由MicroMotion Elite生产的Coriolis型计量器）系统来确定油-水混合物的密度，从而确定该流体的组成。具有这种功能的测量系统体积大且价格昂贵，所以通常不能将这种设备用于每个井。因此，通常将来自多个井的流动流混合起来，并且对混合的流动流进行测量，这在不将各个流动流切换到测量装置的情况下难以确定各个井的输出。如果需要在显著低于地面或深海操作中实现监测，这种测量的难度和成本都会增大。

如果需要在井内的各个钻孔水平面对流体进行监测，以确定哪些钻孔水平面产生有价值的流体并且应当关闭剩下的哪些水平面，则必须将设备下放到井内来进行这种测量。已经使用了钻孔TV摄像机和红外检测器，但获得的成效有限。另外，这些方法不能提供井下流体组成的定量测量。

发明内容

本发明的实施例通过提供一种能移动通过井中的生产区域并连续监测井眼中的流体组成的测井工具来克服现有技术的缺点和限制。

本发明的实施例的另一目的是提供一种测井工具来连续监测井眼中的流体组成，其中流体是流动的。

本发明的实施例的再一目的是提供一种装置，用于使气体与井眼中的流体分离、确定各个流体成分的量、以及使成分能够再混合而不影响井眼中的流体流动。

本发明的其它目的、优点和新颖特征部分地将在以下描述中阐述，部分地通过以下研究而对本领域技术人员而言变得明显或者通过实践本发明而被本领域技术人员学习。本发明的目的和优点可以通过尤其是所述权利要求所指出的工具和组合来实现和达到本发明。