[发明专利]用于虚拟流量计的校准装置、灵敏度确定模块及相应方法

说明书

本公开涉及用于虚拟流量计的校准装置、灵敏度确定装置及相应方法。本公开涉及一种对用于生产系统的虚拟流量计进行校准的校准装置，所述生产系统包括用于传送流体的组件，所述虚拟流量计用于基于所述组件的属性值以及所述组件的可变参数的值来估计所述流体的流率，所述校准装置包括用于计算第一灵敏度的灵敏度确定模块，该第一灵敏度用于指示所述可变参数的值相对于所述属性值的扰动而变化的程度；以及用于根据所述第一灵敏度校准所述虚拟流量计的校准模块。本公开还涉及相应的方法。

技术领域

本公开涉及虚拟流量计量领域，尤其涉及用于虚拟流量计的校准装置、灵敏度确定模块及相应方法。

背景技术

对于涉及单相和多相流率的生产系统，通常需要对其流率进行计量。对于涉及地下和水下作业的生产系统，典型的如地下的油田采油系统，实体流量计非常昂贵，其安装与维护成本也是巨大的，因此通常使用虚拟流量计来对流量进行计量。

生产系统包括可用于传送流体的组件，虚拟流量计使用传感器所测量的各组件的测量值(例如，压力、温度)来估计多相流率(例如，油、气、水)。表示流率和传感器测量值之间相关性的模型的准确度是重要的。在该油田采油系统的应用中，表示流率和传感器测量值之间相关性的典型模型是各个组件的压降模型，相应的模型参数包括流体密度和粘度、组件表面粗糙度、一些具有放电功能的组件的放电功能系数等等。灵敏度分析是校准该模型并确保其准确度的重要且非常有效的方法。灵敏度分析即评估特定模型参数的扰动对于模型输出的影响。例如，灵敏度分析可以表示例如在流体密度存在扰动时、管道压降如何偏离其参考值。生产系统也可以是其他需要使用虚拟流量计的系统，例如海底气田采集系统等等。

理想情况下，在虚拟流量计校准中，想要计算所估计的流率相对于每一个模型参数的灵敏度。然而，直接计算所估计的多相流率相对于各个模型参数的灵敏度是非常复杂且困难的。

而且，常用的灵敏度计算方法是有限差分法(FDM)。然而，由于虚拟流量计的输出是所估计的多相流率，在虚拟流量计的应用中，模型输出相对于模型参数变化的函数可能存在尖峰和不连续性，因此，有限差分法在应用于虚拟流量计时缺乏稳健性。

因此，有必要提供一种改进的用于虚拟流量计的校准装置和方法以及灵敏度确定装置和方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的涉及提供一种用于虚拟流量计的校准装置、灵敏度确定模块及相应方法。

在一个方面，本发明的实施例涉及一种对用于生产系统的虚拟流量计进行校准的校准装置，其特征在于，所述生产系统包括用于传送流体的组件，所述虚拟流量计用于基于所设定的所述组件的属性值以及所获得的所述组件的可变参数的值来估计所述流体的流率，所述校准装置包括：灵敏度确定模块，用于计算第一灵敏度，该第一灵敏度用于指示所述可变参数的值相对于所述属性值的扰动而变化的程度；以及校准模块，用于根据所述第一灵敏度校准所述虚拟流量计。

本公开的另一个方面在于提供一种用于适用于生产系统的虚拟流量计的灵敏度确定模块，其特征在于，所述生产系统包括用于传送流体的组件，所述虚拟流量计用于基于所设定的所述组件的属性值以及所获得的所述组件的可变参数的值来估计所述流体的流率，所述灵敏度确定模块包括：值确定单元，用于根据扰动尺度对所述属性值施加扰动，获得多个扰动值，并基于所述虚拟流量计确定与所述多个扰动值对应的所述可变参数的多个值；线性回归单元，用于应用线性回归逼近所述可变参数的多个值，获得逼近结果；以及灵敏度获得单元，用于根据所述逼近结果获得第一灵敏度，该第一灵敏度用于指示所述可变参数的值相对于所述属性值的扰动而变化的程度。