具有分批分离的多相流量计的原理及设计

内容说明

本发明提供一种过程流体流量系统，具体涉及具有分批分离的多相流量计。

发明背景

当油井产油时，它有时将产生不需要的成分，诸如水。对于正在大量产油的油井，通常会投资昂贵而复杂的设备用于持续测量油、气、水、和/或其它物质的相对比例。这样的设备多使用核密度测定法来提供多相流量计，其可以持续地监视油、水、气、和/或其它物质的相对量。但是，基于核密度测定法的多相流量计的成本，每个装置投资或许达$100，000。尽管该成本高昂，但是对于具有显著生产量的油井，这仍是合理的。

油井在接近其可用寿命的结束时，会开始产生相当量的油/水/气三相混合物。此外，由于这些井具有减少的生产能力，用于管理油井的大量资本支出并不总是合算的。例如，采用核密度测定法的多相流量计的持续使用常常是不合理的。然而，由于较高的运营费用而简单地放弃晚期油井也是不可取的，因为剩余部分的油仍遗留在井中。

如果针对不生产足够量的油的油井，可以提供新的多相流量计的解决方案以替代基于核密度测定法的多相流量计，这在油回收的技术领域中将是有益的。提供这样的多相流量计可以延长油井的可用寿命，同时不需要使用与高产量井同样的高运营成本。

发明内容

本发明提供一种过程流体流量系统，其具有输入、输出、以及布置在所述输入和所述输出之间的多个流体线路。布置至少一个阀，以可选择地使得过程流体流经多个线路中的第一线路或者多个线路中的第二线路。

在正常生产期间，过程流体流经所述第一线路，以及在过程流体隔离（sequestration）期间，过程流体流经所述第二线路。过程流体流量测量设备可操作地插入在所述输入和所述输出之间，并且被配置为测量通过系统的总的流量。在所述第二线路中布置分离器，且所述分离器被布置为允许所述过程流体随时间按比重分离为所述过程流体的不能混合的成分，所述分离器具有已知的内部容积。

优选地布置导波雷达液面测量设备，以测量所述分离器内的分界面的高度。将控制器耦合到至少一个阀、所述过程流体流量测量系统、以及所述导波雷达液面测量设备。所述控制器被配置为将来自所述过程流体流量测量设备的总的过程流体流量的信息与来自所述导波液面测量设备的所测量的高度信息相结合，以提供所述过程流体的至少一个不能混合的成分的分流量（fracTIonalflowrate）。

本发明的实施例源自以下理念：将实际油井流的一小部分与生产流相隔离，并且允许隔离的样本量沉淀到某种程度，使得可以提供关于油、气、和/或水的相对比例的测量和/或推断。尽管这样的技术没有提供高达使用核密度测定法的多相流量计的秒级实时输出，但是它们确实提供了一种具有显著减少费用的可行解决方案。

在一个实施例中，提供了一种设备，其能够以小于 /-10％的总误差，精确地确定气、油以及水的量并且能够在含水量超过80％的条件下工作。而且，该多相流量计能够在温度约200°F、压力高达15，000psi的区域工作。此外，该设计只要求最小的人力成本和制造成本，并且该设计能够以使用传统核密度测定法技术的多相流量计的成本的大约1/5来实现。