CN105738649A - 用于计算流速的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于计算流速的系统和方法。该系统包括至少两个超声传感器、超声收发装置及信号处理装置。至少两个超声传感器被设置在用于流体流过的管道上，至少两个超声传感器具有不同的超声束路径，并且，至少两个超声传感器的超声束路径具有重叠区域。超声收发装置用于激励至少两个超声传感器，并且用于通过至少两个超声传感器中的一个或多个向管道发射一个或多个超声信号，并通过至少两个超声传感器接收超声信号。信号处理装置用于对接收到的超声信号进行处理，从而能够精确地计算出流体的流速。本发明的系统和方法能够应用于多个领域，具有较高的应用价值。

Description

用于计算流速的系统和方法

技术领域

本发明大体涉及计算流速的系统和方法，尤其涉及一种在钻井过程中用于计算流速的系统和方法。

背景技术

在钻井时，可转动的钻头设置在钻杆上，海面平台通过钻杆对钻头进行控制，钻杆驱动钻头转动，从而从海床下钻出井筒。在此期间，来自设置在海面平台的流体罐中的钻井液通过钻杆到达钻头，然后，通过形成于钻杆和立管之间的环形空间来返回流体罐中。钻井液维持了一定的静水压力来平衡来自井筒的流体的压力并对钻头进行冷却。另外，钻井液与井筒形成过程中产生的物料相混合以返回并携带其到海面进行处理。

在钻井过程中，当从井壁中进入井筒中的流体的压力大于钻井液的压力时，则会导致地层中的流体随同钻井液一同进入环形空间中，从而产生较大压力的返回的钻井液，如果控制不当就会导致井喷的发生。因此，需要对返回的钻井液进行实时的监控测量以确定是否会发生井喷。通常，通过对返回的钻井液的流速进行测量来确定流体是否发生变化，从而来监控井喷的发生，确保钻探的安全运行。

图1a示出一种立管的轴向示意图及图1b示出一种立管的横向示意图。如图1a和1b所示，已知使用任一个超声传感器能够计算出在立管11中流动的返回的钻井液130(如图3所示)在平行于超声束路径的方向上的流速v_i，然后，在不考虑返回的钻井液130的横向流速分量v_R的情况下，直接将返回的钻井液130在平行于超声束路径的方向上的流速v_i投影到轴向方向(即z轴方向)，从而可以计算出返回的钻井液130的轴向流速v_z，即z轴方向上的流速分量v_z。然而，在实际操作中，钻杆会不时地移动，当钻杆移动时，返回的钻井液130的横向流速分量v_R所作出的贡献非常明显，此时，返回的钻井液130的横向流速分量v_R是不能被忽略的。在这种情况下，仅使用一个超声传感器是无法计算出返回的钻井液130的轴向流速v_z和横向流速分量v_R，即返回的钻井液130的二维流速。进一步地，横向流速分量v_R可以分解成x轴方向上的流速分量v_x和y轴方向上的流速分量v_y。因此，通过一个超声传感器更无法计算出返回的钻井液130的在x轴、y轴、z轴方向上的流速分量v_x、v_y、v_z，即返回的钻井液130的三维流速。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法以解决如上所述的至少一个问题。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种用于计算流速的系统，其包括至少两个超声传感器、超声收发装置及信号处理装置。其中，所述至少两个超声传感器被设置在用于流体流过的管道上，所述至少两个超声传感器具有不同的超声束路径，并且，所述至少两个超声传感器的超声束路径具有重叠区域。超声收发装置用于激励所述至少两个超声传感器，并且用于通过所述至少两个超声传感器中的一个或多个向所述管道发射一个或多个超声信号，并且，通过所述至少两个超声传感器接收超声信号。信号处理装置用于对所述接收到的超声信号进行处理，以计算出所述流体的流速。

本发明的另一个方面在于提供一种用于计算流速的方法，其包括：通过至少两个超声传感器中的一个或多个来向管道发射一个或多个超声信号，所述至少两个超声传感器的超声束路径彼此相交而具有重叠区域；通过所述至少两个超声传感器接收超声信号；及对所述接收到的超声信号进行处理，以计算出流过所述管道的流体的流速。

本发明的用于计算流速的系统和方法能够应用于多个领域，具有较高的应用价值和可靠性。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：

图1a是一种立管的轴向示意图；

图1b是一种立管的横向示意图；

图2是根据本发明的一个具体实施方式的用于计算流速的系统的示意图；

图3是图2中的立管的剖视图；

图4是图2中三个超声传感器的超声束路径的示意图；

图5是以三个超声传感器所建立的三维坐标系的示意图；及

图6是根据本发明的一个具体实施方式的用于计算三维流速的方法的流程图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。

除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

本发明的用于计算流速的系统100和方法正是用于解决现有技术中所述的技术问题而提出的。以下将对本发明的用于计算流速的系统100和方法进行详细介绍。

图2示出根据本发明的一个具体实施方式的用于计算流速的系统100的示意图。现在参照图2所示，根据本发明的一个具体实施方式的用于计算流速的系统100可以在开探海上井筒或陆上井筒中使用，其包括管道11、至少两个超声传感器(例如图示中所示出的超声传感器20、21、22)、与至少两个超声传感器(例如超声传感器20、21、22)相电性连接的超声收发装置3以及与超声收发装置3相电性连接的信号处理装置4。在本发明的一个示例中，管道11被示为包括立管(riser)，以下将以管道11包括立管为例来进行描述。然而，这仅作为本发明的管道11的一个示意性例子，本发明的管道11并不限于此。在本发明的另一个示例中，管道11也可以包括套管(casing)。在非限定的一个具体实施方式中，至少两个超声传感器(例如超声传感器20、21、22)中的每一个为多普勒超声传感器，其具有较高的感应准确度。当然，超声传感器的类型并不限于此，其也可以使用其他合适的感应装置。

图3示出图2中的立管11的剖视图，如图2并结合参照图3所示，立管11具有筒形横截面(如图1b所示)，并且可收容钻杆12，在立管11与钻杆12之间形成用于通过返回的钻井液130的环形空间13，钻杆12是由多个具有一定长度的管道首尾相连形成，钻杆12设置在立管11中并且沿着立管11的轴向方向在立管11中延伸。在钻杆12的底端可旋转地安装有钻头(未图示)，利用立管11、钻杆12及其上的钻头来开凿出井筒。来自平台(未图示)的钻井液120(通常也被称为钻井泥浆)通过钻杆12输送到井筒中。在钻井的过程中，来自井筒中的返回的钻井液130可通过立管11与钻杆12之间的环形空间13返回到平台。钻井液120维持了一定的静水压力来平衡来自井筒的返回的钻井液130的压力并对钻头进行冷却，同时，钻井液120把在开凿井筒过程中产生的物料，如破碎的岩石等带到水面。在一个具体实施方式中，来自平台的钻井液120可包括水或油和多种添加物。返回的钻井液130可至少包括钻井液120和开凿井筒过程中产生的物料的混合物。在平台上，返回的钻井液130可被进行处理，比如进行过滤，来移除其中的固体物质后可重新进行循环。

在本发明的一个具体实施方式中，至少两个超声传感器包括至少三个超声传感器。例如，在本发明的图示中，作为一个示例，至少三个超声传感器被示为三个超声传感器20、21、22，可选地，在本具体实施方式中，至少三个超声传感器20、21、22可以相同。在本发明的一个具体实施方式中，至少三个超声传感器20、21、22设置在立管11的周围。在本具体实施方式中，至少三个超声传感器20、21、22设置在立管11的外表面上。然而，至少三个超声传感器20、21、22的设置位置并不限于此，在其他具体实施方式中，至少三个超声传感器20、21、22也可设置在立管11的内表面上或立管11中，从而作为接触式感应器来接触返回的钻井液130以进行监测。并且，结合参照图4所示，至少三个超声传感器20、21、22如此设置以致于至少三个超声传感器20、21、22分别具有不同的超声束路径P0、P1、P2，并且，至少三个超声传感器20、21、22的超声束路径P0、P1、P2彼此相交而具有重叠区域A。并且，至少三个超声传感器20、21、22的超声束路径P0、P1、P2分别位于不同的平面。

超声收发装置3用于激励至少三个超声传感器20、21、22，并且用于通过至少三个超声传感器20、21、22中的一个或多个向立管11和钻杆12之间的环形空间13发射一个或多个超声信号，在本发明的具体实施方式中，超声收发装置3通过至少三个超声传感器20、21、22中的其中一个(例如超声传感器20)来向立管11和钻杆12之间的环形空间13发射一个超声信号。并且，通过至少三个超声传感器20、21、22接收超声信号。

信号处理装置4对接收到的超声信号进行处理，从而能够计算出返回的钻井液130的三维流速v(v_x，v_y，v_z)。

图5示出以至少三个超声传感器20、21、22所建立的三维坐标系的示意图，在图5所示出的三维坐标系中，是以超声传感器20为坐标原点所建立的，其他坐标点的坐标都是相对于该坐标原点而言的。至少三个超声传感器20、21、22的三维坐标分别为20(x₀,y₀,z₀)、21(x₁,y₁,z₁)、22(x₂,y₂,z₂)；M为重叠区域A内的任一个采样点，其三维坐标为M(x_r,y_r,z_r)；i ₀、i ₁、i₂分别为沿三个超声传感器20、21、22的超声束路径上的方向变量。结合参照图4和图5所示，信号处理装置4基于所接收到的超声信号来计算出对于重叠区域A内的任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的在不同方向的至少三个流速v ₀、v ₁、v ₂。例如，不同方向的至少三个流速v ₀、v ₁、v ₂中的每一个流速可以基于对所接收到的超声信号进行多普勒信号处理的方法计算得出。在本具体实施方式中，至少三个超声传感器20、21、22被视为相同。

然后，信号处理装置4基于计算出的对于任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的在不同方向的至少三个流速v ₀、v ₁、v ₂，根据以下公式可以计算出对于返回的钻井液130的任意采样点M的三维流速v(v_x，v_y，v_z)。

$f_0=-\frac{\mathrm{fc}}{c}2{\underset{\‾}{v}}_0=-\frac{\mathrm{fc}}{c}2(\underset{\‾}{v}\·{\underset{\‾}{i}}_0)---\left(1\right)$

$f_1=-\frac{\mathrm{fc}}{c}({\underset{\‾}{v}}_0+{\underset{\‾}{v}}_1)=-\frac{\mathrm{fc}}{c}(\underset{\‾}{v}\·{\underset{\‾}{i}}_0+\underset{\‾}{v}\·{\underset{\‾}{i}}_1)---\left(2\right)$

$f_2=-\frac{\mathrm{fc}}{c}({\underset{\‾}{v}}_0+{\underset{\‾}{v}}_2)=-\frac{\mathrm{fc}}{c}(\underset{\‾}{v}\·{\underset{\‾}{i}}_0+\underset{\‾}{v}\·{\underset{\‾}{i}}_2)---\left(3\right)$

v＝(v_x，v_y，v_z)(4)

i _i＝(i_ix，i_iy，i_iz),i＝[0,2](5)

其中，f₀、f₁、f₂分别为由三个超声传感器20、21、22所接收到的超声信号的频偏，f_c为由超声传感器20发射的超声信号的中心频率，c为声速，v为预要计算出的返回的钻井液130的流速变量(在本具体实施方式中为三维流速)，i _i(i＝[0,2])分别为沿三个超声传感器20、21、22中的任一个超声束路径上的方向变量。

根据以上公式(1)至(5)，可以得出如下公式：

$\left[\begin{array}{ccc}{i}_{0x}& i_{0y}& i_{0z}\\ i_{1x}+i_{0x}& i_{1y}+i_{0y}& i_{1z}+i_{0z}\\ i_{2x}+i_{0x}& i_{2y}+i_{0y}& i_{2z}+i_{0z}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_x\\ v_y\\ v_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}-\frac{f_{0}c}{2f_c}\\ -f_1\frac{c}{f_c}\\ -f_2\frac{c}{f_c}\end{array}\right]---\left(6\right)$

i ₀＝(x_r-x₀，y_r-y₀，z_r-z₀)/r₀(7)

$r_0=\sqrt{{(x_r-x_0)}^2+{(y_r-y_0)}^2+{(z_r-z_0)}^2}---\left(8\right)$

i ₁＝(x_r-x₁，y_r-y₁，z_r-z₁)/r₁(9)

$r_1=\sqrt{{(x_r-x_1)}^2+{(y_r-y_1)}^2+{(z_r-z_1)}^2}---\left(10\right)$

i ₂＝(x_r-x₂，y_r-y₂，z_r-z₂)/r₂(11)

$r_2=\sqrt{{(x_r-x_2)}^2+{(y_r-y_2)}^2+{(z_r-z_2)}^2}---\left(12\right)$

根据以上所述的方法，根据重叠区域A内的任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的坐标，可以依次计算出重叠区域A内的所有采样点的的三维流速。

图5所建立的坐标系仅作为本发明的一个示例被示意性示出，并不作为对本发明的限制。实际上，根据以上的公式可以看出，在计算返回的钻井液130的任意采样点M的三维流速v(v_x，v_y，v_z)时所用到的坐标都是三个超声传感器20(x₀,y₀,z₀)、21(x₁,y₁,z₁)、22(x₂,y₂,z₂)相对于采样点M(x_r,y_r,z_r)的相对坐标值，因此，计算返回的钻井液130的任意采样点M的三维流速v(v_x,v_y,v_z)与具体如何建立坐标系及其坐标原点的选择无关。

本发明的信号处理装置4并不局限于任何特定的可用来执行本发明处理任务的处理装置。在本发明的具体实施方式中，信号处理装置4可表示任何能够进行运算或计算，对执行本发明的任务而言是必要的装置。正如本领域的技术人员所理解的，信号处理装置4还可表示任何能够接收输入并按照预定的规则处理该输入，从而产生输出的装置。

如图2所示，用于计算流速的系统100还包括控制装置5，超声收发装置3在控制装置5的控制下，通过超声传感器20来发射超声信号，并且，通过超声传感器20、21、22来接收超声信号。

当超声收发装置3通过至少三个超声传感器20、21、22中的多个来向立管11和钻杆12之间的环形空间13发射多个超声信号，或者至少三个超声传感器20、21、22采用不同的超声传感器时，均能够根据如上所述的方法来类似地计算出返回的钻井液130的任意采样点M的三维流速v(v_x，v_y，v_z)，在此不再赘述。

在本发明的另一个具体实施方式中，当仅需要计算出返回的钻井液130的二维流速v(v_R，v_z)时，则至少两个超声传感器可以仅包括两个超声传感器(例如从三个超声传感器20、21、22中选取任意两个)。在返回的钻井液130的三维流速v(v_x，v_y，v_z)的计算过程中，由于存在三个变量v_x，v_y，v_z，因此，需要求解三个方程式，而在计算返回的钻井液130的二维流速v(v_R，v_z)时，由于仅存在两个变量，仅需要求解两个方程式即可，因此，仅需要两个超声传感器即可。同样地，这两个超声传感器也分别具有不同的超声束路径，并且，这两个超声传感器的超声束路径彼此相交。超声收发装置3通过这两个超声传感器中的一个或两个向立管11和钻杆12之间的环形空间13发射一个或两个超声信号，并且，通过这两个超声传感器接收超声信号。信号处理装置4对接收到的超声信号进行处理，可以参照如上所述的三维流速的计算方式，从而能够计算出返回的钻井液130的二维流速。返回的钻井液130的二维流速相对于三维流速的计算方式将会更加简化，在此不再赘述。

在本发明的一个可选的具体实施方式中，用于计算流速的系统100可以将如上所述的至少两个超声传感器20、21、22视为一组，而本发明的用于计算流速的系统100可以包括至少一组这样的超声传感器。当用于计算流速的系统100包括多组这样的超声传感器时，在一个具体实施方式中，多组超声传感器可以交替地工作，例如当多组超声传感器之间的超声传感器的超声束路径具有重叠区域时，多组超声传感器可以采用交替地进行工作，从而可以避免信号之间的相互干扰。在另一个具体实施方式中，多组超声传感器也可以同时工作。当多组超声传感器同时工作时，同时工作的组之间的超声传感器的超声束路径不具有重叠区域，以确保信号之间不会发生干扰。多组超声传感器位于立管11的不同位置用于计算出返回的钻井液130在立管11的不同区域的流速。在一个具体实施方式中，多组超声传感器可以沿着立管11的周向设置，从而可以计算出返回的钻井液130在立管11的周向上不同区域的流速。在另一个具体实施方式中，多组超声传感器可以沿着立管11的轴向设置，从而可以计算出返回的钻井液130在立管11的轴向上不同位置的流速。

本发明的用于计算流速的系统100在实际钻井领域应用时，即使在钻杆12移动的情况下，也能够精确地计算出返回的钻井液130的流速，即二维流速v(v_R，v_z)或三维流速v(v_x，v_y，v_z)，进而能够更加精确地计算出返回的钻井液130的流量，提高返回的钻井液130的流量测量的精确性，同时，也有助于计算出钻杆12的位置和移动状况，对于钻井领域具有较高的应用价值和可靠性。

本发明的用于计算流速的系统100并不仅局限于上述的钻井领域，其还能够应用于其他多个领域。本发明的系统100能够计算出在任何管道中流动的流体的流速，其具有较高的应用价值和可靠性。

本发明还提供了一种使用如上的系统100来计算流速的方法。同样地，本发明的用于计算流速的方法能够计算出在任何管道中流动的流体的流速。根据本发明的一个具体实施方式的用于计算流速的方法包括如下步骤：

将至少两个超声传感器放置在管道周围，通过至少两个超声传感器中的一个或多个来向管道发射一个或多个超声信号，至少两个超声传感器的超声束路径彼此相交而具有重叠区域，其中，例如，至少两个超声传感器中的每一个工作在多普勒模式；

通过至少两个超声传感器接收超声信号；及

对接收到的超声信号进行处理，以计算出在管道内流动的流体的流速。例如，当本发明的用于计算流速的方法应用于钻井领域中时可以计算出在环形空间13内流动的返回的钻井液130的流速。

根据实际应用的需要，可以分别计算出在管道内流动的流体的二维流速或三维流速。当在实际应用中仅需要计算出流体的二维流速时，则在这种情况下，仅需要通过两个超声传感器(例如从三个超声传感器20、21、22中选取任意两个)中的一个或两个来向管道发射一个或两个超声信号，两个超声传感器的超声束路径彼此相交而具有重叠区域，并且，通过两个超声传感器接收超声信号。然后，对接收到的超声信号进行处理，从而能够计算出在管道内流动的流体的二维流速。

当在实际应用中需要计算出流体的三维流速时，则在这种情况下，至少两个超声传感器需要包括至少三个超声传感器，例如三个超声传感器20、21、22。以下将以如何计算出流体的三维流速为例来进行详细说明。

图6示出根据本发明的一个具体实施方式的用于计算三维流速的方法的流程图。如图6所示，根据本发明的一个具体实施方式的用于计算三维流速的方法包括如下步骤：

在步骤S1中，将至少三个超声传感器20、21、22设置成以致于至少三个超声传感器20、21、22分别具有不同的超声束路径P0、P1、P2，并且，至少三个超声传感器20、21、22的超声束路径P0、P1、P2彼此相交而具有重叠区域A，通过至少三个超声传感器20、21、22中的一个或多个来向管道发射一个或多个超声信号。至少三个超声传感器的超声束路径位于不同的平面内。

在步骤S2中，通过至少三个超声传感器20、21、22接收超声信号。

在步骤S3中，对接收到的超声信号进行处理，参照以上在描述系统100时所详细介绍的方法，可以计算出在管道内流动的流体的三维流速v(v_x，v_y，v_z)。

如图6所示，步骤S3进一步包括如下步骤：

在步骤S31中，基于所接收到的超声信号通过多普勒信号处理算法来计算出对于重叠区域A内的任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的在不同方向的至少三个流速v ₀、v ₁、v ₂

在步骤S32中，基于计算出的对于任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的在不同方向的至少三个流速v ₀、v ₁、v ₂来计算出对于流体的任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的三维流速v(v_x，v_y，v_z)。具体地，基于计算出的对于任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的在不同方向的至少三个流速v ₀、v ₁、v ₂及至少三个超声传感器20(x₀,y₀,z₀)、21(x₁,y₁,z₁)、22(x₂,y₂,z₂)与任意采样点M(x_r,y_r,z_r)之间的相对位置通过以上公式(6)-(12)可以计算出对于流体的任意采样点M(x_r,y_r,z_r)的三维流速v(v_x，v_y，v_z)。

当然，本发明的用于计算流速的方法还可以包括：提供至少一组超声传感器，其中，每一组超声传感器包括如上所述的至少两个超声传感器。在一个具体实施方式中，当至少一组超声传感器包括多组，并且，多组超声传感器的超声束路径具有重叠区域时，则具有重叠区域的多组超声传感器可以交替地工作。在另一个具体实施方式中，当至少一组超声传感器包括多组，并且，多组超声传感器的超声束路径不具有重叠区域时，则不具有重叠区域的多组超声传感器可以同时工作。

本发明的用于计算流速的方法能够应用于多个领域，具有较高的应用价值和可靠性。本发明的用于计算流速的方法在实际钻井领域应用时，即使在钻杆12移动的情况下，也能够精确地计算出返回的钻井液130的流速，即二维流速或三维流速，进而能够更加精确地计算出返回的钻井液130的流量，提高返回的钻井液130的流量测量的精确性，同时，也有助于计算出钻杆12的位置和移动状况，对于钻井领域具有较高的应用价值和可靠性。

虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (14)

1.一种用于计算流速的系统，其包括：

至少两个超声传感器，其被设置在用于流体流过的管道上，所述至少两个超声传感器具有不同的超声束路径，并且，所述至少两个超声传感器的超声束路径具有重叠区域；

超声收发装置，其用于激励所述至少两个超声传感器，并且用于通过所述至少两个超声传感器中的一个或多个向所述管道发射一个或多个超声信号，并且，通过所述至少两个超声传感器接收超声信号；及

信号处理装置，其用于对所述接收到的超声信号进行处理，以计算出所述流体的流速。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个超声传感器包括至少三个超声传感器，所述至少三个超声传感器的超声束路径位于不同的平面，所述信号处理装置对所述接收到的超声信号进行处理，以计算出所述流体的三维流速。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号处理装置用于基于所述接收到的超声信号来计算出所述流体在所述重叠区域内的不同方向的至少三个流速，并且基于所述计算出的所述流体的在不同方向的至少三个流速来计算出所述流体的三维流速。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个超声传感器设置在所述管道周围。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个超声传感器中的每一个为多普勒超声传感器。

6.如权利要求1所述的系统，其还包括多组超声传感器，其中每一组包括所述至少两个超声传感器，所述多组超声传感器位于所述管道的不同位置用于计算出所述流体在所述管道的不同区域的流速。

7.一种用于计算流速的方法，其包括：

通过至少两个超声传感器中的一个或多个来向管道发射一个或多个超声信号，所述至少两个超声传感器的超声束路径彼此相交而具有重叠区域；

通过所述至少两个超声传感器接收超声信号；及

对所述接收到的超声信号进行处理，以计算出流过所述管道的流体的流速。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述至少两个超声传感器包括至少三个超声传感器，所述至少三个超声传感器的超声束路径位于不同的平面内，所述方法包括：

a1)通过所述至少三个超声传感器中的一个或多个发射一个或多个超声信号；

a2)通过所述至少三个超声传感器接收超声信号；及

a3)对所述接收到的超声信号进行处理，以计算出所述流体的三维流速。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述步骤a3)包括：

a31)基于所述接收到的超声信号来计算出所述流体在所述重叠区域内的不同方向的至少三个流速；及

a32)基于所述计算出的所述流体的在不同方向的至少三个流速来计算出所述流体的三维流速。

10.如权利要求9所述的方法，其中，基于对所述接收到的超声信号进行多普勒信号处理来计算出所述流体在不同方向的所述至少三个流速中的每一个流速。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述步骤a31)包括计算出对于所述重叠区域内的任意采样点在不同方向的至少三个流速，所述步骤a32)包括基于所述计算出的对于所述任意采样点的在不同方向的至少三个流速及所述至少三个超声传感器与所述任意采样点之间的相对位置来计算出所述流体的所述任意采样点的三维流速。

12.如权利要求7所述的方法，其还包括：

提供至少一组超声传感器，其中，每一组包括所述至少两个超声传感器。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述至少一组超声传感器包括多组超声传感器，所述方法还包括所述多组超声传感器交替地工作。

14.如权利要求12所述的方法，其中，所述至少一组超声传感器包括多组超声传感器，并且，所述多组超声传感器之间的的超声束路径不具有重叠区域，所述方法还包括所述多组超声传感器同时工作。