CN103038609A - 用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的装置 - Google Patents

用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的装置 Download PDF

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Abstract

一种用于测量多相流体混合物(13)的至少一个特征值的装置(1)，其包括：管段(20)，其具有主流动路径，多相流体混合物(13)流过所述主流动路径，所述主流动路径包括在所述主流动路径的上游部分(21)与下游部分(23)之间的喉部(22)，以便在上游部分(21)与下游部分(23)之间产生压降；第一传感装置(28、33、29、34、35、36)，其测量流入所述主流动路径中的多相流体混合物(13)的第一特征值；通道(25)，其定位在管段(20)的壁内，以便维持与所述主流动路径中相似的操作条件，所述通道(25)通过上游部分(21)或喉部(22)处的进口(24)，以及通过下游部分(23)或喉部(22)处的进口(26)联接至所述主流动路径，这样使得所述压降产生抽吸效应，从而使得流过所述主流动路径的多相流体混合物(13)的样品转入通道(25)中，通道(25)具有内径(70)以使得所述多相流体混合物样品以连续的分离富集相样品(42、52)形式在通道(25)内流动；以及第二传感装置(30)，其测量流入通道(25)中的所述多相流体混合物样品的一个相的第二特征值。

Description

用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的装置
技术领域
本发明的一方面涉及一种用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的装置，例如用于测量多相流体混合物的流量的装置。具体地但不是唯一地来说，这样的测量装置可以用于油田相关应用中，例如用来测量流出地质岩层流入井中的烃流出液的流量，所述井已出于烃勘探和生产的目的予以钻凿。
背景技术
WO99/10712描述了一种适合于由包含水、油和气体的多相流体混合物组成的油流出液的流量测量方法。所述流出液通过文丘里管，在所述文丘里管中，所述流出液经受压降(Δp)，所述压降的平均值<Δp>是在对应频率f1的时间段t1内测定的，所述频率相对于气体和液体以段塞流型(slug flow regime)交替所处的频率是较低的，针对流体混合物的密度的平均值<ρm>是在所述时间段t1内，在文丘里管收缩下测定，并且针对时间段t1的总质量流量值<Q>是考虑压降和密度的平均值来推导。
GB2447908描述了一种用于分析或抽查管道中的多相混合物的流动特性的方法和系统。所述方法包括在等动力条件下抽取多相混合物的代表性样品，并且使所抽取的样品以段塞型流或伪段塞型流来流过一个或多个测量、检测、取样和/或传感器件。
当混合物的一个或数个相的量变得非常低时，或者当这些相中的一个由于测量装置与流线之间的温度差异而改变时，这样的多相流量测量的准确度的局限性可能出现。在一个实施例中，当文丘里管段中的气体体积分数(GVF)变得非常高时，例如达到95％时，一个或数个相的量会变得非常低。此外，在高气体体积分数的情况中，不能估算液相的特性。然而，估算液相的特性是重要的。作为第一个实例，估算液相的水液比有助于检测井孔中的地层水突破。作为第二个实例，估算液相的水盐度有助于校正流量测量值以实现更好的准确度。
发明内容
本发明的目的是提议一种用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的装置，所述装置克服了现有的多相流体混合物测量装置的一个或多个局限性。
根据本发明的一方面，提供一种用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的装置，所述装置包括：
-管段，其具有主流动路径，多相流体混合物流过主流动路径，主流动路径包括在主流动路径的上游部分与下游部分之间的喉部，以便在上游部分与下游部分之间产生压降；
-第一传感装置，其测量流入主流动路径中的多相流体混合物的第一特征值；
-通道，其定位在管段的壁内，以便维持与主流动路径中相似的操作条件，通道通过上游部分或喉部处的进口，以及通过下游部分或喉部处的进口联接至主流动路径，这样使得压降产生抽吸效应，从而使得流过主流动路径的多相流体混合物的样品转入通道中，通道具有内径以使得所述多相流体混合物样品以连续的分离富集相样品形式在通道内流动；
-第二传感装置，其测量流入通道中的多相流体混合物样品的一个相的第二特征值。
装置可进一步包括阀门装置，其调节多相流体混合物到通道中的流动吸入。阀门装置可定位在通道内靠近进口。
装置可被定位以使得通道与重力方向大致上平行。
第一传感装置可包括测压孔和压力传感器，其用于测量上游部分与喉部之间的多相流体混合物的差压并且估算多相流体混合物的总流量。
第一传感装置可包括γ射线源和γ射线检测器，其用于测量多相流体混合物的每个相的γ射线吸收并且估算多相流体混合物的密度和每个相的分流速。
第二传感装置可以是光学传感器或电磁传感器。
多相流体混合物可以是包含气体、油以及水的烃流出液。
液相的第二特征值选自包括以下各项的特征值的组：水盐度、水液比、地层水识别、注射水识别、完井液识别。
可在通道内进一步布置管道泵以便持续抽吸效应。
根据本发明的另一方面，提供一种用于测量多相流体混合物的至少一个特征值的方法，方法包括：
-通过使多相流体混合物在具有主流动路径的管段中流动而在上游部分与下游部分之间产生压降，主流动路径包括定位在主流动路径的上游部分与下游部分之间的喉部；
-借助于第一传感装置来测量流入主流动路径中的多相流体混合物的第一特征值；
-借助于由压降产生的抽吸效应使流过主流动路径的多相流体混合物的样品转入通道中，通道定位在管段的壁内，以便维持与主流动路径中相似的操作条件，通道通过上游部分或喉部处的进口，以及通过下游部分或喉部处的出口联接至主流动路径；
-标注通道的内径的尺寸，这样使得所述多相流体混合物样品以连续的分离富集相样品形式在通道内流动；以及
-借助于第二传感装置来测量流入通道中的多相流体混合物样品的一个相的第二特征值。
方法可进一步包括借助于阀门装置来调节通道中的流动，调节包括调整多相流体混合物样品在通道中的停留时间，以便获得游离气液样品。
方法可进一步包括将通道定位成与重力方向大致上平行。
方法可进一步包括根据流入通道中的多相流体混合物样品的一个相的所测量的第二特征值，校正流入主流动路径中的多相流体混合物的所测量的第一特征值。
流入主流动路径中的多相流体混合物的第一特征值的测量可包括测量上游部分与下游部分之间的多相流体混合物的差压并且估算多相流体混合物的总流量。
流入主流动路径中的多相流体混合物的第一特征值的测量可包括使多相流体混合物经受γ射线、测量多相流体混合物的每个相的γ射线吸收并且估算每个相的分流速。
液相的第二特征值的测量可包括测量水盐度，或测量水液比，或识别地层水，或识别注射水，或识别完井液。
本发明的多相流体混合物测量装置使得能够在类似于有关主流动路径中的多相流体混合物的流量和密度测量的时间标度内，对代表性样品进行有关多相流体混合物的另外的测量。
此外，装置通过从主流动路径中提取富集的液体样品，解决了在高GVF情形的情况下多相流体混合物的一个相的稀薄化问题。所提取的富集液体样品的特性的测量是在与有关主流动路径中的多相流体混合物的流量和密度测量相同的操作条件下进行。
此外，测量装置完全没有妨碍性，所转向的多相流体混合物样品会返回主流动路径。
以下本发明的描述将使其它优点变得明显。
附图说明
本发明以举例的方式进行说明并且不受限于附图，附图中同样的参考符号(reference)指示类似的元件：
●图1示意性地展示一个陆上烃井位置，其示出了本发明的测量装置的部署的实施例；
●图2是示意性地示出本发明的测量装置的横截面图；
●图3是管段的横截面图，其示意性示出高气体体积分数GVF的情形；
●图4是示意性地示出本发明的测量装置的上游部分的横截面图；以及
●图5是示意性地示出本发明的测量装置的下游部分的横截面图。
具体实施方式
图1示意性地示出了在已经实施钻凿操作之后，在已经运行钻管之后，并且在最终已经实施固井、完井和穿孔操作，以及已经开始开采之后的陆上烃井位置和烃地质岩层3上方的设备2。所述井开始产生烃，例如油和/或气体。在这个阶段，井孔包括大致上竖直的部分4并且还可包括水平的或偏斜的部分5。井孔4是无套管井眼，或套管井眼，或是无套管部分和套管部分的混合。
套管井眼部分包括环形体6和套管7。环形体6可被装满水泥或裸眼完井材料，例如砾石充填料。在井底，井的第一生产段8和第二生产段9通常包括在对应于储集层，即烃地质岩层3的含烃区的深度的穿孔、生产封隔器以及生产油管10、11。流体混合物13从烃地质岩层3的所述区8、9流出。流体混合物13是包含多个流体部分(水、油、气体)以及多个构成要素(水、各种烃分子、溶解在水中的各种分子)的多相烃流体混合物。流体混合物13通过生产油管11、12流到井底并且从井头14流出井。井头14通过一个表面流线12联接至表面生产装置15表面生产装置15通常可包括连接在一起的一串元件，例如减压器、热交换器、泵送装置、分离器、槽、燃烧器等(未详细示出)。在一个实施方案中，用于测量多相流体混合物13的至少一个特征值的一个或多个装置1可被安装在与第一生产段8相关联的生产油管10中，或与第二生产段9相关联的生产油管11中(如在图1中所呈现)或井的其它段中(未在图1中呈现)。在另一个实施方案中，用于测量多相流体混合物13的至少一个特征值的一个或多个装置1可被安装在表面流线12内。
控制和数据采集装置16被联接至本发明的测量装置1，和/或其它井底传感器(未示出)和/或如阀门的有源完井器件(未示出)上。控制和数据采集装置16可定位在表面上。控制和数据采集装置16可包括计算机。装置还可包括卫星链路(未示出)以向客户办公室传输数据。装置可由一个操作员进行管理。
井底生产装置和表面生产/控制装置的精确设计与本发明没有密切关系，所以这些装置在本文中不进行详细描述。
图2是示意性地示出本发明的测量装置1的一个实施方案的横截面图。测量装置的主要目的是测量不同相13，例如气体、油和水的混合流的流量，而不分离这些相。测量装置特别对液相进行另外的测量。
测量装置1包括管段20，其内径从上游部分21至喉部22逐渐减小，形成缩口文丘里管，然后内径从喉部22至下游部分23逐渐增加。缩口文丘里管在上游部分21与下游部分23(涵盖喉部22)之间引起压降。管段20可通过任何适当的连接装置(未示出)联接至任何流线10、11、12，连接装置例如是具有螺栓孔模式和垫片型材的凸缘。管段20的上游部分21、喉部22以及下游部分23界定了多相流体混合物13所流过的主流动路径。
此外，测量装置1包括通道25。有利的是，将通道25定位在管段20的壁内。这使得能够在通道25中具有相对主流动路径21、22、23而言相似的操作条件(例如温度、压力)。通道25通过上游部分21处的进口24以及通过下游部分23处的出口26联接至主流动路径。通道25构成了喉部22的旁路。由缩口文丘里管引起的压降产生抽吸效应，从而使流过主流动路径21、22、23的一定量13A的多相流体混合物13转入流入通道25中。量的多相流体混合物13通过上游部分21处的进口24流入通道25中并且通过下游部分23处的出口26返回主流动路径。
作为一个替代方案(未示出)，抽吸效应还可以借助(例如)布置在通道25内的一个管道泵来进一步持续或增强。
作为又一个替代方案(未示出)，通道25可通过喉部22处的进口(未示出)以及通过下游部分23处的出口(未示出)，或可替代地，通过上游部分21处的进口(未示出)以及通过喉部22处的出口(未示出)联接至主流动路径。取决于流动特征，这种替代实施方案可在需要最大压降来产生抽吸效应的情况下适用。
此外，可将节流装置装配在通道25中。节流可以是可调整的。作为一个实施例，采取阀门装置27形式的可调整的节流描绘在附图中。阀门装置27调节多相流体混合物13到通道25中的流动吸入。作为一个实施例，将阀门装置27定位在出口24附近。
此外，测量装置1包括第一传感装置，其用于测量流入主流动路径21、22、23中的多相流体混合物13的第一特征值，以及第二传感装置，其用于测量流入通道25中的多相流体混合物样品的一个相的第二特征值。
在一个实施方案中，第一传感装置是文丘里管流量计，其根据差压测量来估算多相流体混合物的总流量。管段20具备测压孔28、29。第一测压孔28定位在上游部分21中。第一压力传感器33与第一测压孔28相关联以用于测量在上游部分21中流动的多相流体混合物13的压力。第二测压孔29定位在喉部22处。第二压力传感器34与第二测压孔29相关联以用于测量在喉部22处流动的多相流体混合物13的压力。因此，可以测量由缩口文丘里管引起的上游部分与喉部之间的多相流体混合物的压降。
在另一个实施方案中，第一传感装置包括γ射线源35和γ射线检测器36，形成γ光密度计。γ光密度计测量多相流体混合物的每个相的γ射线吸收并且估算多相流体混合物13的密度和每个相的分流速。γ射线源35和γ射线检测器36被沿直径相反地定位在喉部22或喉部附近的各个相对侧面上。
γ射线源35可以是放射性同位素钡133源。这样的γ射线源会产生光子，其能量分布在具有多个峰值的光谱中。主峰具有三个不同的能级，即32keV、81keV以及356keV。作为另一个实施例，已知的X射线管可用作γ射线源35。
γ射线检测器36包括闪烁晶体(例如NaIT1)和光电倍增器。γ射线检测器36测量对应于已经穿过喉部处的多相流体混合物13的衰减γ射线的各种能量窗中的计数率(所检测的光子数量)。更确切地说，计数率是在与γ光子能谱中的峰值相关联的在32keV、81keV以及356keV处的能量窗中测量的。
在32keV和81keV处的能量窗中的计数率测量由于在这些能量下的光电和康普顿效应(Compton effect)，而主要对流体混合物和构成要素(组合物)的流体部分灵敏。在356keV处的能量窗中的计数率测量仅由于在这个能量下的康普顿效应，而大致上对构成要素的密度灵敏。根据这些衰减测量和校准测量，可以估算每个相的分流量和多相流体混合物13的密度。这样的估算已在一些文献中，特别是在WO02/50522中进行详细描述，所以将不在本文中进一步详细描述。
测量装置1还可包括温度传感器(未示出)，其用于测量多相流体混合物13的温度。
在另一个实施方案中，上文提出的两个传感装置可以组合来估算多相流体混合物的总流量、多相流体混合物的密度，以及多相流体混合物的每个相的分流量。
第二传感装置使得能够测量流入通道25中的多相流体混合物的一个相的第二特征值。如下文有关图4和5所做的说明，第二传感装置可以测量液相的水盐度，或水液比。装置还可以识别多相流体混合物中的地层水，或注射水，或完井液的存在。
第二传感装置可以是光学传感器30。这样的光学传感器详细描述在US5,956,132中。光学传感器30包括测杆，其例如由蓝宝石制成、具有双锥形尖端。双锥形尖端包括与流入通道中的多相流体混合物相接触的第一区和第二区。第一区和第二区相邻并且相对于一个测杆纵轴线是同轴。第一区相对测杆纵轴线形成第一角(例如100°)。因此，当尖端被气体包围时，反射入射光束；当尖端被液体包围时，折射入射光束。第二区相对测杆纵轴线形成第二角(例如10°)。因此，有可能将油和水区分开来。入射光束的被反射部分随着包围尖端的多相流体混合物的相的折射率而变化。
光学传感器30耦合至光学耦合器件31。光学耦合器件包括发光二极管，例如用于向尖端提供入射光束的激光二极管，以及检测二极管，例如用于检测来自尖端的被反射光束的光敏晶体管。检测二极管提供信号，信号的电平对与光学传感器的尖端相接触的液相是指定的。当探针被气体包围时，检测到高电平信号。当探头被油或汽油包围时，大多数入射光束被折射进周围的液体中并且检测到低电平信号。当探针被水包围时，探测到中间电平信号。所以，光学传感器30使得能够相对油和气体来辨别水。
第二传感装置可以是电磁传感器，其用于测量在通道中流动的多相流体混合物的，特别是每个独立相的电容率和电导率。电磁传感器可以是进行反射测量的同轴探针，或进行传输测量的发射器和接收器，或进行共振测量的天线，或以上各项的组合。这样的电磁传感器详细描述在US6,831,470中。水的电容率和电导率随盐度和盐种类的变化而变化。地层水、注射水以及完井液具有不同的盐浓度。所以，电磁传感器使得能够在地层水、注射水以及完井液之间进行辨别。监测盐度变化使得能够检测水组成的变化，这种变化可能与所产生的流体混合物中各种水突破的发生有关。
第二传感装置可被定位在出口26附近，以及出口的前面。可能适宜的是：传感器的任何其它位置面朝通道中的一个区，在这个区中，待测量的每个独立相都具有足够的厚度。
应注意，虽然已经在同一平面上一方面描绘了通道25和光学检测器30，另一方面描绘了测压孔28、29以及压力传感器，以及另一方面描绘了γ射线源和检测器，但是这仅仅是出于纯粹的附图简化原因。对技术人员而言明显的是，所述实体可在不同的平面上围绕管段20定位。
压力传感器33、34、温度传感器(未示出)、γ射线检测器36联接至控制和数据采集装置16。光学传感器30可通过光学耦合器件31联接至控制和数据采集装置16。阀门装置27可通过阀门电子接口32联接至控制和数据采集装置16。阀门电子接口32可提供操作阀门装置27所必需的电力。
控制和数据采集装置16可以根据各种传感器和检测器提供的测量值，测定总流量、多相流体混合物的单独相的流量、多相流体混合物的密度、水液比以及其它值。装置可进一步通过阀门电子接口32来控制阀门装置的操作。
图3是管段的横截面图，其示意性示出高气体体积分数GVF的情形。在这样的情形中，具有油和水的液滴51的主湿气流40在管段20中流动，而具有气泡41的包含油和水的液体薄膜50则沿着管段20的壁流动。在高气体体积分数GVF下，对于WLR的γ光密度计的准确度可能显著降低。多相流体混合物的高气体体积分数GVF被认为是至少90％。本发明的测量装置在GVF高时具有特别的实用性。具体来说，当气体体积分数GVF达到95％时，水液比WLR测量的灵敏度显著降低，这是因为在流动横截面中存在的水非常少的事实。例如，在95％的气体体积分数GVF和10％的水液比WLR下，水占总体积分数的0.5％。这影响了水液比灵敏度和分数测量，并且最终影响了流量计算。
为了弥补这些局限，可对变得稀有的液相进行另外的测量。这要求对来自主流动路径中的富集液相的多相流体混合物样品进行取样。这种富集液体的样品是流过多相混合物的主流的液体混合物的代表。本发明的测量装置使得能够收集富集液体的样品，并且将此样品维持在与主流动路径中的多相流体混合物相同的操作条件(压力和温度)下。测量装置具有通过调节流动吸入来调整液体样品在通道中的停留时间的能力，以便使遗留的气泡与液体分离。此外，测量装置具有以下能力：将油和水相与液相分离，并且进行有关每个单独相的特性的测量，例如水相的水盐度测量。
图4是示意性地示出本发明的测量装置的上游部分21的横截面图。
由通过文丘里管喉部22从上游部分21流向下游部分23的多相流体混合物13所产生的压降，与形成联接上游部分21与下游部分23的喉部的旁路的通道25的组合在通道25的进口24处产生抽吸效应(如液相薄膜50中的箭头所描绘)。
一定量的富集液体的多相流体混合物从主流动路径，主要从接触管段壁的流体层中吸出。多相流体混合物的一个对应样品被转入通道25中并通过其循环。借助于阀门装置27来减弱抽吸效应。
由于通道25是定位在管段的壁厚内部，所以多相流体混合物的被转向样品流过通道，而剩余部分在与多相流体混合物相同的温度下流过文丘里管喉部并且大致上在与多相流体混合物相同的压力下在下游部分流动。
通道具有内径70，这样使得提供毛细效应来驱使多相流体混合物的被转向样品的循环。因此，被转向样品根据段塞流在通道内流动，即一连串的独立富集相样品。在通道25内观察到被气顶42分开的一连串液塞52。作为一个实施例，通道的内径70可以是大约1mm至4mm。
节流或阀门装置27通过控制通道进口处的流动吸入和通道内的流动速度来调节通道25内的所取样的多相流体混合物流动。使用阀门装置27，这可以通过打开或关闭阀门来细微地控制。假设进口24处的管段壁始终润湿，在进口处的合适的吸入速度使得能够从具有小量气体(气泡-参见图3)的液体薄膜中捕捉一种混合物。此外，通道中的液体流动的速度应该足够慢以便在通道内获得气相和液相的良好的分层，并且足够快以便维持小通道内的流动方向。事实上，这些都使得能够控制流入通道中的液体混合物的停留延迟，这样使得富集液相的样品，或换句话说液体和气体的独立囊腔(pocket)可通过测量装置而得以容易地检测或测量。
图5是示意性地示出本发明的测量装置的下游部分23的横截面图。
被气顶42分开的一连串液塞52的在通道25内流向出口26。一连串的气顶和液塞提供了理想的一连串的易检测的独立相。每个液塞52形成了富集液相60的一个代表性样品。液塞可通过第二传感装置30进行检测。所述代表性液体样品在气体体积分数GVF方面不是代表性的，但在液体分数和液体特性方面是代表性的。所述代表性液体样品60在游离气体条件下的特征值可通过第二传感装置30进行测量。
例如，第二传感装置30可测量水相的水盐度，或液相的水液比。装置还可以识别液体样品中的地层水、注射水，或完井液。
测量之后，被转向样品通过出口26返回主流动路径(如液相薄膜50中的箭头所描绘)。
如果测量装置1被定位以使得通道25被定向成与重力方向大致上平行，其中“大致上平行”包括偏斜几度，则被转向样品的分层可得到进一步改善。在这种情况下，由通道直径和长度引起的毛细效应以及由通道定向引起的重力实现了样品的分层，从而使样品变成一连串的气顶和液塞。
甚至包含水和油的液塞可被进一步分离为独立的油相和水相。因此，可使用如第二传感装置30的适当传感器来对水样品和油样品进行各种测量。
如图4和图5所描绘，通道25、进口24以及出口26构成了被整合在包括文丘里管的管段20中的取样单元，并且使得能够局部地，即在收集样品的区附近以及测量样品的特性的区附近，产生多相流体混合物样品。
所测量的流入主流动路径的多相流体混合物的第一特征值(总流量、分流量、密度等)可以根据流入通道中的液相样品的所测量的第二特征值来进行改正。
作为一个实施例，如果单独用光学传感器(第二传感装置)测量的水液比WLR比用光密度计(第一传感装置)测量的水液比WLR更准确，则这个值可通过用通过光学传感器测量的值代替用光密度计测量的不准确的值进行校正。此外，用光学传感器获得的这个准确的水液比WLR测量值可以用于在光密度计处理过程中进行的计算中，以便减少对气液分数测量值的计算。因此，测量装置的性能可得到改善。
作为另一个实施例，电磁传感器(第二传感装置)可以用于测定水部分的盐度，并且特别用于检测盐度的任何变化。这被用来评估井孔的状况，例如地层水的检测，或注射水的突破，或地层水或完井液之间的区别。在这种情况下，可以调整文丘里管流量计(第一传感装置)的操作点。实际上，光密度计需要通过测量包含特征已知的纯相(气体、油或水)的各种样品的单独衰减来进行校准。当在光密度计操作过程中压力和温度改变时，相的密度改变，但它们的组成保持不变。密度变化可在光密度计水平下容易地追踪。然而，当水的盐度改变时，在光密度计水平下不能检测到对测量值的影响。水的盐度的变化影响了由光密度计测量的水的衰减。通过测量在通道中流动的多相流体混合物中的水的盐度，有可能校正有关在主路径中流动的多相流体混合物的衰减测量值。应理解，本发明的实施方案不限于陆上烃井并且还可在海上使用。此外，虽然一些实施方案的附图示出水平井孔和竖直井孔，但是所述实施方案还可适用于偏斜的井孔。本发明的所有实施方案同样适用于套管井孔和无套管井孔(裸眼)。虽然本发明的具体应用涉及油田工业，但在其它工业中的其它应用中，例如在采矿工业或类似工业中同样适用。本发明的装置适用于各种烃勘探与生产相关的应用，例如永久性井监测应用，其中多个测量装置被定位在井中的各种位置。
虽然本发明结合文丘里管流量计来描述，但重要的是在多相流体混合物流过流量计时压降的产生。这用V锥形流量计也能获得。
上文的附图和其描述说明而非限制本发明。
虽然附图将不同的功能实体示为不同的方块，但这绝不排除其中单个实体实现多个功能，或其中多个实体实现单个功能的实现方式。在这个方面，附图完全是示意性的。
权利要求中的任何参考符号不应解释为限制所述权利要求。单词“包括”不排除存在除权利要求中所列的那些要素以外的其它要素。一个要素前面的单词“一个(种)”不排除存在多个这种要素。

Claims (17)

1.一种用于测量多相流体混合物(13)的至少一个特征值的装置(1)，其包括：
-管段(20)，其具有主流动路径，所述多相流体混合物(13)流过所述主流动路径，所述主流动路径包括在所述主流动路径的上游部分(21)与下游部分(23)之间的喉部(22)，以便在所述上游部分(21)与所述下游部分(23)之间产生压降；
-第一传感装置(28、33、29、34、35、36)，其测量流入所述主流动路径中的所述多相流体混合物(13)的第一特征值；
-通道(25)，其定位在所述管段(20)的壁内，以便维持与所述主流动路径中相似的操作条件，所述通道(25)通过所述上游部分(21)或所述喉部(22)处的进口(24)，以及通过所述下游部分(23)或所述喉部(22)处的进口(26)联接至所述主流动路径，这样使得所述压降产生抽吸效应，从而使得流过所述主流动路径的所述多相流体混合物(13)的样品转入所述通道(25)中，所述通道(25)具有内径(70)以使得所述多相流体混合物样品以连续的分离富集相样品(42、52)形式在所述通道(25)内流动；以及
-第二传感装置(30)，其测量流入所述通道(25)中的所述多相流体混合物样品的一个相的第二特征值。
2.如权利要求1所述的装置，其进一步包括阀门装置(27)，其调节所述多相流体混合物到所述通道(25)中的流动吸入。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述阀门装置(27)定位在所述通道(25)内接近所述进口(24)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述装置被定位以使得所述通道(25)与重力方向大致上平行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述第一传感装置包括测压孔(28、29)和压力传感器(33、34)，其用于测量所述上游部分(21)与所述喉部(22)之间的所述多相流体混合物(13)的差压并且估算所述多相流体混合物(13)的总流量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述第一传感装置包括γ射线源(35)和γ射线检测器(36)，其用于测量所述多相流体混合物(13)的每个相的γ射线吸收并且估算所述多相流体混合物(13)的密度和每个相的分流速。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述第二传感装置(30)是光学传感器或电磁传感器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述多相流体混合物(13)是包含气体、油以及水的烃流出液。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述第二特征值与液相有关并且选自包括以下各项的特征值的组：水盐度、水液比、地层水识别、注射水识别、完井液识别。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中管道泵被布置在所述通道(25)内以便持续所述抽吸效应。
11.一种用于测量多相流体混合物(13)的至少一个特征值的方法包括：
-通过使所述多相流体混合物(13)在具有主流动路径的管段(20)中流动而在上游部分(21)与下游部分(23)之间产生压降，所述主流动路径包括定位在所述主流动路径的所述上游部分(21)与所述下游部分(23)之间的喉部(22)；
-借助于第一传感装置来测量流入所述主流动路径中的所述多相流体混合物(13)的第一特征值；
-借助于由所述压降产生的抽吸效应使流过所述主流动路径的所述多相流体混合物的样品转入通道(25)中，所述通道(25)定位在所述管段(20)的壁内，以便维持与所述主流动路径中相似的操作条件，所述通道(25)通过所述上游部分(21)或所述喉部处(22)的进口(24)，以及通过所述下游部分(23)或所述喉部(22)处的出口(26)联接至所述主流动路径；
-标注所述通道(25)的内径的尺寸，这样使得所述多相流体混合物样品以连续的分离富集相样品(42、52)形式在所述通道(25)内流动；以及
-借助于第二传感装置来测量流入所述通道(25)中的所述多相流体混合物样品的一个相的第二特征值。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括借助于阀门装置(27)来调节所述通道(25)中的流动，所述调节包括调整所述多相流体混合物样品在所述通道(25)中的停留时间，以便获得游离气液样品。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其进一步包括将所述通道(25)定位成与重力方向大致上平行。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其进一步包括根据流入所述通道(25)中的所述多相流体混合物样品的一个相的所测量的第二特征值，校正流入所述主流动路径中的所述多相流体混合物(13)的所测量的第一特征值。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中测量流入所述主流动路径中的所述多相流体混合物(13)的所述第一特征值包括测量所述上游部分(21)与所述下游部分(23)之间的所述多相流体混合物的差压并且估算所述多相流体混合物的总流量。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中测量流入所述主流动路径中的所述多相流体混合物(13)的所述第一特征值包括使所述多相流体混合物经受γ射线、测量所述多相流体混合物的每个相的γ射线吸收并且估算每个相的分流速。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中测量所述液相的所述第二特征值包括测量水盐度，或测量水液比，或识别地层水，或识别注射水，或识别完井液。
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