[发明专利]多相流体流量计及其测量方法

说明书

本发明涉及多相流体流量计，特别是涉及的多相流体流量计能够在很宽的流体浓度范围内精确地测量流体流量中的气体和液体成分流量，该浓度范围从具有高的液体含气率，即其中待测的流体基本上是液体中的空隙气体，到基本为液体成分的流体。

在石油工业中，经常需要测量在各种不同条件下的油井输出。特别是油井通常的流体输出包括气体和液体成分，而液体成分通常包括水和油。为了可靠地测量油井输出中的每种成分的数量，美国专利5099697号公开了一种用于测量多相流体流量，特别是包括气体、水和油的三相的流体流量的多相流量计(MPFM)。然而，对于就体积计产生气体超过97％的油井更精确地测量每种流体的成分的流量则是非常困难的，因而MPFM必须使其尺寸适应气体的体流量，而液体流量可能仅是百分之几。在需要宽的动态工作范围的情况下，使在包括测量高含气率的流体即高气体浓度的流体的整个工作范围内的精度受到损害。

因此，本发明的目的是提供一种新颖的多相流体流量计，其工作时在包括流体具有很高的气体含气率的很宽的流体浓度范围内都具有高精度。

本发明的这一目的和其它目的实现是通过提供一种新的改进的高空隙比多相流体流量计，其包括：一个第一流体流动通道，在其中配置一多相流量测量器件，用于测量气体和液体流量，以及一个节流器。其与多相流量测量器串联连接，用于当包括液体的流体通过测量器件时降低流体的流速；一个第二流体通道，其与第一流体流动通道相并联，在其中配置一个气体流量测量器件，用于测量气体流量；用于在所述流量计检测液体流量的装置、一个装置，其用于当在该流量计中未检测到液体流量时，将气流转引入第二流体流动通道；以及输出装置，用于输出通过多相流量测量器件的液化流量和通过多相流量测量器件和气体流量测量器件的总的综合气体流量的指示值。

在本发明的流量计的一个实施例中，该转引装置包括一个与气体流量测量器件相串联的阀门。对在节流器两侧的压降进行检测并与一个预定的阈值相比较，假如该阈值被超过，这种情况出现在液体流量通过节流器时，该阀门动作，断开通过第二流体流动通道的流体流。

在另一实施例中，检测在通向第一流动通道的入口处的液体流动是否存在，并且在检测到存在液体流动时，用以动作该阀门切断通过第二流体流动通道的流体流动。在这一实施例中，液体出现的检测通常是通过使被测流体通过一流动节流喷嘴，例如喷射泵的喷嘴，以便在有液体流动的情况下产生压降，利用该被检测的压降动作该阀门，以便切断通过第二流体流动通道。另一方式是在通向第一流体流动通道的入口处设一文丘里装置。在文丘里装置缩颈的两端的压降用于检测液体流动是否存在。并且根据检测到存在液体流动，动作该阀门切断通过第二流体流动通道的流体流。另一方式是利用比重计测量液体流动是否存在，该比重计测量在通向第一流体流动通道的入口处的流体比重，并且当测量的比重表明存在在液体流动时，动作在第二流体流动通道中的阀门切断通过第二流体流动通道的流体流。另一方面，在上述两个实施例中的任一个，当没有检测到液体流动时，操作该阀门转引气流通过第二流体流动通道，使得可以利用气体流量测量器件和多相流量测量器件测量气体流量。

在本发明的另一实施例中，该转引装置包括减压装置，例如在通向第二流体流动通道的入口的上游侧一点处的喷射泵的流动节流喷嘴。在存在液体流动时，在第二流体流动通道两端产生负的差压，因此防止流体流动通过第二流体流动通道。这一负的差压可以产生从多相流量测量器件向第二流体流动通道的反循环流动。因此，为了防止反循环流动，将一止回阀装入第二流体流动通道。最好在第二流体流动通道的入口处包含一个膨胀室和除雾器，以便除去由气体所携带的雾滴。

最好，配置在第一流体流动通道中的多相流量测量器件能够测量被测流体中的气体、水和油的浓度的三相流量计。在这种情况下，本发明的流量计输出由三相流量计测量的总的水流量和总的油流量以及由三相流量计和气体流量测量器件两者测量的总的综合的气体流量的指示值。然而，本发明还适用于利用二相流量计在第一流体流动通道中测量气体和液体(油和水)的流量，以及在这种情况下，本发明输出通过该二相流量计的液体流量和通过二相流量计和气体流量测量器件的总的综合气体流量的指示值。