具有可压缩和不可压缩成分的多成分流体的流体特性确定的制作方法
【技术领域】
[0001] 下列描述的实施例涉及多成分流体，并且更具体地，涉及用于确定具有一种或更 多种可压缩成分和一种或更多种不可压缩成分的多成分流体的各种流体特性的方法。
【背景技术】
[0002] 振动流体传感器（例如科氏质量流量计（Coriolis mass flow meter)和振动密 度计）典型地通过探测包含流动材料的振动导管的运动来操作。与导管中的流体相关的特 性（例如质量流量、密度等）可通过处理从与导管相关的运动转换器（motion transducer) 接收的测量信号来确定。填充振动材料的系统的振动模式通常受包含的导管和包含在其中 的材料的结合的质量、硬度和阻尼特性影响。
[0003] 在系统中，典型的振动流体计包括一个或更多个导管，导管在管线或其他运输系 统中串联地连接并且运送材料，例如流体、泥浆等。各导管可视为具有一组自然振动模式， 包括例如简单的弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的科氏质量流量测量应用中，当材料 流动穿过导管时，以一个或更多个振动模式激励导管，并且在沿着导管分开的点处测量导 管的运动。激励典型地由促动器（例如机电装置）提供，例如以周期方式干扰导管的音圈 型驱动器。质量流速可通过测量转换器位置处的运动之间的延时或相位差来确定。典型地 利用两个这种转换器（或拾取（PickofT)传感器），以便测量流导管或多个流导管的振动响 应，并且两个这种转换器典型地定位在促动器的上游和下游的位置处。该两个拾取传感器 通过布线（例如通过两个独立的电线对）连接至电子仪器。该仪器接收来自两个拾取传感 器的信号并且处理信号，以便导出质量流速测量结果。
[0004] 振动流体计为单成分流提供高精度。但是，当振动流体计用于测量包括附带气体 的流体、包括附带液滴的气体、或含有可压缩和不可压缩成分两者的其他类型的流体时，测 量计的精度可显著地降低。附带气体在流动材料中通常作为气泡存在。由气泡引起的一个 问题是分离（decoupling)。当流量计振动时，小气泡通常与液体流动材料一起移动。但是， 在流动管的振动期间，较大的泡沫不与液体一起移动。相反，气泡可与液体分离并且可与液 体无关地移动。因此，液体可在气泡周围流动。这不利地影响流体计的振动响应。
[0005] 附带气泡的尺寸可取决于流体速度、粘性、表面张力和其他参数而改变。性能的降 低程度不仅涉及存在多少总体气体，而且还涉及流中的单独气泡的尺寸。气泡的尺寸影响 测量的精度。较大的气泡占有更多的体积并且更大程度地分离，从而导致流动材料的测量 中的更大误差。由于气体的可压缩性，故气泡可在气体量方面改变，而可以不一定在尺寸方 面改变。相反地，如果压力改变，那么气泡尺寸可对应地改变，当压力下降时膨胀或在压力 增大时收缩。这还可导致流量计的固有或共振频率方面的变化。
[0006] 振动流体计用于执行用于多种流体流的质量流速和密度测量。其中可使用科氏 流量计的一个领域是在油气井的计量中。这种井的产物可包括多成分流体，其含有油或气 体，但还包括其他成分，例如水和空气。非常合乎需要的是，所得的计量尽可能精确，即使对 于这种多成分流。而且，在这种情况下，使用者通常希望不仅知道流体的总体流速和密度， 且知道其他流体特性，例如液相的密度和多成分流的单独成分的流速。通常，科氏流量计将 仅测量流体的总体流速和密度。在具有已知密度的两个流体成分的情况下，能够在现有技 术流量计中确定单独成分分率和流速。目前市场上的流量计电子器件设想流体流仅包含油 和水，并且使用方程（1)和（2)来确定各成分的量。该算法在油气产业中作为纯油计算机 (Net Oil Computer)众所周知。
【主权项】
1. 一种方法，包括下列步骤： 测量第一密度状态下的多成分流体的第一密度p i，所述多成分流体包括一种或更多 种不可压缩成分和一种或更多种可压缩成分； 将所述多成分流体从所述第一密度状态调节至第二密度状态； 测量所述第二密度状态下的所述多成分流体的第二密度P 2;并且 确定所述可压缩成分或所述不可压缩成分中的至少一个的一种或更多种流体特性。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定步骤包括确定所述一种或更多种不 可压缩成分的结合的密度。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述第一密度口：的步骤包括使用 第一科氏流量计。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述第二密度P 2的步骤包括使用 第二科氏流量计。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在测量所述第二密度P2之前，在 测量所述第一密度Pi之后等待阈值时间的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一密度状态包括第一压力Pi和第 一温度，并且其中，所述第二密度状态包括第二压力匕和/或第二温度T2。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤： 测量所述多成分流体的流速； 确定所述多成分流体的成分中的一种或更多种的体积分率；并且 基于测得的流速和所述体积分率来确定所述成分中的一种或更多种的流速。
8. -种流体测量系统（100)，包括： 管线（103)，其构造为接收多成分流体，所述多成分流体包括一种或更多种不可压缩成 分和一种或更多种可压缩成分； 第一流体计（5),其包括： 第一传感器组件（101)，其与所述管线（103)流体连通； 测量计电子器件（22)，其构造为至少测量所述多成分流体的第一密度p1;和 密度调节器（104)，其与所述管线（103)和所述第一传感器组件（101)流体连通，构造 为通过调节所述多成分流体的压力和/或温度来将所述多成分流体的密度从第一密度状 态调节至至少第二密度状态；和 处理系统（25)，其构造为基于所述第一密度状态下的所述多成分流体的第一密度Pl 和所述第二密度状态下的所述多成分流体的第二密度P 2来生成所述不可压缩成分或所述 可压缩成分中的至少一个的一种或更多种流体特性。
9. 根据权利要求8所述的流体测量系统（100)，其特征在于，还包括第二流体计（6)， 所述第二流体计（6)包括： 第二传感器组件（102)，其与所述管线（103)和所述密度调节器（104)流体连通，其中， 所述密度调节器（104)定位在所述第一传感器组件（101)与所述第二传感器组件（102)之 间。
10. 根据权利要求9所述的流体测量系统（100)，其特征在于，还包括第二测量计电子 器件（24)，所述第二测量计电子器件（24)构造为至少测量所述第二密度状态下的所述多 成分流体的第二密度p2。
11. 根据权利要求9所述的流体测量系统（100)，其特征在于，还包括紧接所述第一 传感器组件（101)的一个或更多个压力传感器（105a、105b)，和紧接所述第二传感器组件 (102)的一个或更多个压力传感器（106a、106b)。
12. 根据权利要求11所述的流体测量系统（100)，其特征在于，第一压力传感器 (105a)定位在所述第一传感器组件（101)的上游，并且第二压力传感器（105b)定位在所述 第一传感器组件（101)的下游，并且其中，第三压力传感器（l〇6b)定位在所述密度调节器 (104)的下游和所述第二传感器组件（102)的上游，并且第四压力传感器（106b)定位在所 述第二传感器组件（102)的下游。
13. 根据权利要求8所述的流体测量系统（100)，其特征在于，还包括一个或更多个温 度传感器，所述温度传感器构造为测量所述第一和第二密度状态下的所述多成分流体的温 度。
14. 根据权利要求8所述的流体测量系统（100)，其特征在于，所述处理系统（25)包括 所述第一测量计电子器件（22)的一部分。
15. 根据权利要求8所述的流体测量系统（100)，其特征在于，所述第一流体计（5)包 括科氏流量计。
【专利摘要】提供了一种用于确定多成分流体的流体特性的方法。该方法包括测量第一密度状态下的多成分流体的第一密度ρ1的步骤，该多成分流体包括一种或更多种不可压缩成分和一种或更多种可压缩成分。该方法还包括将多成分流体从第一密度状态调节至第二密度状态的步骤。然后在第二密度状态下测量多成分流体的第二密度ρ2，并且确定可压缩成分或不可压缩成分中的至少一个的一种或更多种流体特性。
【IPC分类】G01N9-26, G01F1-74
【公开号】CN104641214
【申请号】CN201280075032
【发明人】F.S.肖伦伯格, J.魏因施泰因, D.J.谢泼德
【申请人】高准公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2012年8月1日
【公告号】CA2878931A1, EP2880417A1, US20150160056, WO2014021884A1