[发明专利]多相超声管道流量计

说明书

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。该系统包括第一密度传感器、第二密度传感器和第三密度传感器，第一密度传感器在MFF的相通常分离的位置处感测MFF，第二密度传感器感测来自相混合器‑均化器的输出的MFF，并且第三密度传感器实时感测在气相开始分离或者已经与液相分离但液相没有分离处的MFF。该系统还包括一个或多个处理器，其用于执行一个或多个程序，以便基于来自第一、第二和第三密度传感器的读数来确定油相的密度、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。

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。