CN107636427B - 流量计量器测量置信度确定装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于操作振动式流量计量器（5）的方法。所述方法包括：将过程流体放置在所述振动式计量器（5）中并且测量所述过程流体中的夹带气体。针对至少一个操作变量，确定测量置信度水平。

Description

流量计量器测量置信度确定装置和方法

技术领域

本发明涉及流量计量装置和方法，并且更具体地，涉及流量计量装置和用于确定测量的置信度或所预测的精度的方法。

背景技术

振动导管传感器（例如科里奥利质量流量计量器和振动密度计量器）典型地通过检测容纳流动材料的振动导管的运动而操作。与导管中的材料关联的属性（例如质量流量、密度等）可以通过处理测量信号来确定，该测量信号从与导管关联的运动换能器接收。该振动材料填充系统的振动模式通常受到容纳导管和容纳于所述容纳导管内的材料的组合的质量、刚度、以及阻尼特性的影响。

典型的科里奥利质量流量计量器包括一条或多条导管（也被称为流量管），一条或多条导管在管线或其它运输系统中并置（inline）地连接并且在该系统中输送材料（例如流体、浆体、乳液等）。每个导管可被视为具有一组固有振动模式，包括例如简单的弯曲、扭转、径向、和耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流动经过导管时，导管以一种或多种振动模式被激励，并且在沿着导管间隔的地点处测量导管的运动。激励典型地由驱动器（例如诸如音圈型致动器的机电装置）来提供，该驱动器以周期方式扰动导管。可通过测量换能器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定质量流率。典型地采用两个或更多个这种换能器（或检出（pickoff）传感器）以便测量流量导管的振动响应，并且两个或更多个这种换能器典型地定位在驱动器的上游和下游的位置处。仪器接收来自检出传感器的信号并且对该信号进行处理以便获得质量流率测量结果。

流量计量器可用于执行对于种类广泛的流体流的质量流率测量。科里奥利流量计量器会有可能被使用的一个领域是油和气井的计量。这种井的产物可以包括多相流，该多相流包括油或气，但还包括其它组分，该其他组分包括例如水和空气、和/或固体。当然，非常期望的是，所产生的计量是尽可能地精确的，甚至是对于这种多相流而言。

对于单相流而言，科里奥利计量器提供高精度。然而，当科里奥利流量计量器被用于测量混气流体或者包括夹带气体的流体时，该计量器的精度会显著地劣化。对于具有夹带固体的流和混合相流体流（例如当烃流体包含水时）也同样是如此。

夹带的气体在流动材料中通常以气泡形式而存在。气泡的尺寸可以取决于所存在空气的量、流动材料的流率、以及其它因素而变化。相关和重要的误差来源产生于流体分离（fluid decoupling）。流体分离是由气体气泡相对于液体的运动所造成的，其由管的振动所导致。气体气泡相对于液体的相对运动由浮力所驱动，该浮力类似于在重力作用下导致气泡上升到表面的力。然而，在振动管中，正是振动管的加速度导致了气泡比重力加速度的情况下移动得更多。因为稠密流体具有比轻的气泡更多的质量，所以气泡在管加速度的方向上具有比流体更大的加速度。由于气泡具有更大的加速度，所以当流量导管每次发生振荡时，气泡比流量导管移动地更多。这是分离问题的基础。因此，具有较低振动振幅的流体经受较小的科里奥利加速度，并且具有较低振动振幅的流体在流量导管上施加比在没有气泡的情况下将会施加的科里奥利力更小的科里奥利力。这导致当存在夹带气体时流率和密度特性未被如实报告（负流量和密度误差）。对于流体分离的补偿是困难的，因为存在有决定有多少气泡相对于流体移动的若干因素。流体粘度是一个明显的因素。在非常粘稠的流体中，气泡（或颗粒）被有效地就地固定在流体中并且导致小的流量误差。对气泡移动性的另一个影响因素是气泡尺寸。作用于气泡上的阻力与表面积成比例，而浮力与体积成比例。因此，非常小的气泡具有高的阻力与浮力的比并且趋向于与流体一起移动。小的气泡接着导致小的误差。相反地，大的气泡不趋向于与流体一起运动并且导致大的误差。对于颗粒也是如此。小的颗粒趋向于与流体一起移动并且导致小的误差。

流体与气体之间的密度差是可有助于流量计量器不精确的另一因素。浮力与流体和气体之间的密度差成比例。高压气体可以具有足够高的密度以影响浮力并且降低分离作用。

除了测量误差之外，多相流对科里奥利计量器的影响是在流量导管上的增加的阻尼作用，从而导致流量导管振动振幅的减小。典型地，计量器电子器件通过增加驱动能量或驱动增益来补偿该减小的振幅，从而恢复振幅。为了校正由于多相流所造成的误差，使用从单相流（只有液体）的阶段获得的所测量的变量（包括密度、质量流量、和体积流量），即，这些值被称为保持值。在两相流期间使用保持值以代替或改善所测量的变量的精度。目前，在参数变得超过阈值之前在用户指定的时间点处确定保持值。

总体上讲，多相应用特别地涉及非常可变的量和夹带气体的行为并因此展现出可变的测量性能。已开发出了减小误差的方法，但存在限制，并且某些类型的条件或多或少由现有技术方法得到有效地处理。通过理解这些各种方法如何工作（即，采样、插值等），并且通过依靠被用于形成该方法的相同或相似的诊断（即，驱动增益、密度），可以确定该方法的工作效果并因此至少定性地确定分离和其它多相误差的严重程度。

对测量置信度或所预测的定性精度水平进行指示对于制造商及他们的客户两者是有利的。对置信因素进行输出有助于设定每个流量计量器精度的客户预期，因此导致对分离因子（separator）和其它参照物（reference）的更有成效的比较。其次，置信度指标告诉客户哪个流量计量器他们可以完全地信赖并且哪个流量计量器应当只是被用来估计或进行趋势预测。例如，假设有100个油井，50 个可以没有气体并且可以考虑使用标准计量器规格（即0.1%误差），30个可以具有轻度气体，并且20个可以具有严重程度的气体。这些20个“严重”情况可以要么被用于趋势预测，要么如果精度在该位置中是至关重要的则可以有可能被移除以有利于另一技术。

最后，置信因素也可以用于作出关于优化生产或测量精度的决策。返回到上述的假设，如果由于租赁配置的缘故，测量精度对于一特定的井是高度重要的，那么操作者可以选择增大节流压力（choke pressure）或者执行其它操作步骤以减少气体的量并改善在该位置处的测量置信度。

因此，在本领域中一直以来需要一种振动式流量计量器，所述振动式流量计量器提供置信度或精度预测指标（predictor）。在本领域中一直以来需要一种振动式流量计量器，所述振动式流量计量器在处理多相流方面提供置信度或精度预测指标。本文中的实施例提供用于计算并提供置信度指标的方法和装置。

发明内容

根据实施例，提供了一种用于操作振动式流量计量器的方法。所述方法包括：将过程流体放置在所述振动式计量器中，并且测量所述过程流体中的夹带气体；随后确定至少一个操作变量的测量置信度水平。

根据实施例，提供了用于被配置成接收过程流体的流量计量器的计量器电子器件。计量器电子器件包括：接口，所述接口被配置成与所述流量计量器的流量计量器组件通信，并且接收振动响应；以及，处理系统，所述处理系统联接到所述接口。所述处理系统包括测量置信度程序，所述测量置信度程序被配置成：测量所述过程流体中的夹带气体；以及，确定至少一个操作变量的测量置信度水平。

发明的各方面

根据一个方面，一种用于操作振动式流量计量器的方法包括：将过程流体放置在所述振动式计量器中；测量所述过程流体中的夹带气体；以及，确定至少一个操作变量的测量置信度水平。

优选地，测量所述过程流体中的夹带气体的步骤包括确定驱动增益阈值。

优选地，确定驱动增益阈值的步骤包括在预定的时间阶段内测量驱动增益信号。

优选地，测量所述过程流体中的夹带气体的步骤包括检测在所述过程流体中包括最少量的夹带气体的时间阶段，并且其中，如果所述驱动增益阈值在这些阶段期间超过预定的阈值则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述方法包括在所述过程流体中具有低至无夹带气体的时间阶段期间记录至少一个保持值的步骤。

优选地，所述至少一个保持值包括所述过程流体的流率和密度中的至少一个。

优选地，所述方法包括测量所述过程流体中的夹带气体的步骤并且包括检测所述过程流体中的气体段塞的严重程度，并且其中，如果所述气体段塞的严重程度超过预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述方法包括以下步骤：测量所述过程流体的流率；以及，如果所测量的流率低于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述方法包括以下步骤：测量过程流体夹带气体测量结果之间的时间区间；以及，如果所述时间区间大于预定的量，则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述方法包括以下步骤：记录多个保持值；以及，如果所述多个保持值的标准差大于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

根据一个方面，用于流量计量器的计量器电子器件被配置成接收过程流体。所述计量器电子器件包括：接口，所述接口被配置成与所述流量计量器的流量计量器组件通信，并且接收振动响应；以及，处理系统，所述处理系统联接到所述接口。所述处理系统包括：测量置信度程序，所述测量置信度程序被配置成：测量所述过程流体中的夹带气体；以及，确定至少一个操作变量的测量置信度水平。

优选地，测量所述过程流体中的夹带气体包括确定驱动增益阈值。

优选地，确定驱动增益阈值包括在预定的时间阶段内测量驱动增益信号。

优选地，所述计量器电子器件被配置成检测在所述过程流体中包括最少量的夹带气体的时间阶段，并且其中，如果所述驱动增益阈值在这些阶段期间超过预定的水平则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述测量置信度程序被配置成在所述过程流体中具有低至无夹带气体的时间阶段期间记录至少一个保持值。

优选地，所述至少一个保持值包括所述过程流体的流率和密度中的至少一个。

优选地，测量所述过程流体中的夹带气体包括检测所述过程流体中的气体段塞的严重程度，并且其中，如果所述气体段塞的严重程度超过预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述测量置信度程序被配置成：测量所述过程流体的流率；以及，如果所测量的流率低于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述测量置信度程序被配置成：测量过程流体夹带气体测量结果之间的时间区间；以及，如果所述时间区间大于预定的量，则降低所述测量置信度水平。

优选地，所述测量置信度程序被配置成：记录多个保持值；以及，如果所述多个保持值的标准差大于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

附图说明

图1示出了包括计量器组件和计量器电子器件的流量计量器。

图2示出了根据实施例的计量器电子器件的方框图。

图3是图示出高流量计量器置信度的示例阶段的图表。

图4是图示出中等流量计量器置信度的示例阶段的图表。

图5是图示出低流量计量器置信度的一个示例阶段的图表。

图6是用于帮助确定流量计量器置信度水平的样例表。

图7是用于帮助确定流量计量器置信度水平的另一样例表。

具体实施方式

图1-7以及下面的说明示出了具体示例，以便教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。出于教导创造性原理的目的，已将一些常规方面简化或省略。本领域技术人员将理解落在本发明范围内的这些示例的变型。本领域技术人员将理解下述的特征可以以各种方式加以组合以形成本发明的多个变型。因此，本发明并不局限于下述具体示例，而是仅由权利要求和它们的等同物所限制。

图1 示出了根据实施例的流量计量器5。流量计量器5包括传感器组件10和计量器电子器件20。电子器件20经由导线100连接到传感器组件10，并且被配置成通过通信路径26提供密度、质量流率、体积流率、总质量流量（totalized mass flow）、温度中的一个或多个的测量结果或者其它测量结果或信息。流量计量器5 可以包括科里奥利质量流量计量器。本领域技术人员应明白的是，流量计量器5可以包括任何形式的流量计量器5，无论驱动器、检出传感器、流量导管的数量或者运行的振动模式。

传感器组件10包括一对凸缘101和101′、歧管102和102′、驱动器104、检出传感器105和105′、以及流量导管103A和103B。驱动器104和检出传感器105和105′连接到流量导管103A和103B。

凸缘101和101′附接到歧管102和102′。在一些实施例中，歧管102和102′可以附接到间隔件106的相对端。间隔件106维持歧管102与102′之间的间距。当将传感器组件10插入到载送被测量的过程流体的管线（未示出）中时，过程流体经过凸缘101进入传感器组件10，穿过入口歧管102，在入口歧管102处，将过程流体的总量引导成进入流量导管103A和103B，流动经过流量导管103A和103B并且流动返回到出口歧管102′中，在出口歧管102′处，过程流体经过凸缘101′离开计量器组件10 。

过程流体可以包括液体。过程流体可以包括气体。过程流体可以包括多相流体，例如包括夹带气体和/或夹带固体的液体。对流量导管103A和103B进行选择并且流量导管103A和103B被适当地安装到入口歧管102并且被适当地安装到出口歧管102′，使得关于弯曲轴线W-W和W′-W′分别具有大体上相同的质量分布、转动惯量、以及弹性模量。流量导管103A和103B以必要地平行的方式从歧管102和102′向外延伸。

流量导管103A和103B关于各自的弯曲轴线W和W′沿相反方向被驱动器104驱动并且处于被称为振动式流量计量器5的第一异相弯曲模式的状态。驱动器104 可包括许多众所周知的装置中的一种，例如安装到流量导管103A的磁体和安装到流量导管103B的相对的线圈。交流电流穿过相对的线圈以导致两个导管发生振荡。计量器电子器件20将合适的驱动信号经由导线110施加到驱动器104 。其它驱动器装置是可构想的，并且在本说明书和权利要求的范围内。

计量器电子器件20分别经由导线111和111′接收传感器信号。计量器电子器件20在导线110上产生驱动信号，该驱动信号导致驱动器104使流量导管103A和103B发生振荡。其它传感器装置是可构想的并且在本说明书和权利要求的范围内。

计量器电子器件20对来自检出传感器105和105′的左和右速度信号进行处理从而计算流率等。通信路径26提供输入和输出装置，这允许计量器电子器件20与操作者或与其它电子系统相互作用。 图1的描述仅仅被提供为流量计量器的操作的示例，而并非意图限制本发明的教导。

在一个实施例中，计量器电子器件20被配置成使流量导管103A和103B发生振动。振动由驱动器104来执行。计量器电子器件20还从检出传感器105和105′接收得到的振动信号。振动信号包括流量导管103A和103B的振动响应。计量器电子器件20对振动响应进行处理并且确定响应频率和/或相位差。计量器电子器件20对振动响应进行处理并且确定一个或多个流量测量结果，包括过程流体的质量流率和/或密度。其它振动响应特性和/或流量测量结果是可构想的并且在本说明书和权利要求的范围内。

在一个实施例中，流量导管103A和103B包括大体上U形的流量导管，如所示出的那样。替代地，在其它实施例中，井口（wellhead）测量装置可以包括大体上笔直的流量导管。另外的流量计量器形状和/或构造可以被使用并且在本说明书和权利要求的范围内。

图2是根据实施例的流量计量器5的计量器电子器件20的方框图。在操作中，流量计量器5提供可被输出的各种测量值，包括含水率（water cut）、质量流率、体积流率、单独流体组分的质量流率和体积流率、以及总流率（包括例如体积流量和质量流量两者）的测量值或平均值中的一个或多个。

流量计量器5生成振动响应。振动响应被计量器电子器件20接收并处理以生成一个或多个流体测量值。这些值可以被监测、记录、合计、以及输出。

计量器电子器件20包括：接口201、与接口201通信的处理系统203、以及与处理系统203通信的存储系统204。尽管这些部件被示出为独立的方框，但应当理解的是，计量器电子器件20可以由一体的和/或分立的部件的各种组合来组成。

接口201被配置成与流量计量器5的传感器组件10通信。接口201可被配置成联接到导线100（参见图1）并且与驱动器104以及检出传感器105和105'交换信号。接口201还可被配置成经由通信路径26进行通信，例如与外部设备进行通信。

处理系统203可以包括任何形式的处理系统。处理系统203被配置成检索并执行所存储的程序从而操作流量计量器5。存储系统204可以存储程序，程序包括流量计量器程序205、质量加权的密度/粘度程序209、质量加权的温度程序211、气体夹带检测程序213、以及测量置信度程序215。其它测量/处理程序是可构想的并且在本说明书和权利要求的范围内。存储系统204 可以存储测量结果、所接收的值、工作值（working value）、以及其它信息。在一些实施例中，存储系统存储质量流量（

）221、密度（ρ）304、粘度（μ）223、温度（T）224、驱动增益306、驱动增益阈值302、气体夹带阈值244、以及气体夹带分数（fraction）248。

流量计量器程序205可以产生并存储流体定量和流量测量结果。这些值可以包括大体上瞬时的测量值，或者可以包括合计或累加值。例如，流量计量器程序205可以生成质量流量测量结果并且将它们存储于例如系统存储器204的质量流量存储器221中。流量计量器程序205可以生成密度测量结果并且将它们存储于例如密度存储器304中。质量流量和密度值从振动响应来确定，如先前所讨论的并且如本领域中已知的。质量流量和其它测量结果可以包括大体上瞬时的值，可以包括样本，可以包括在一时间区间之上的平均值，或者可以包括在一时间区间之上的累加值。可对时间区间进行选择从而与以下的一段时间相对应，在所述一段时间期间，检测某些流体条件，例如只有液体的流体状态、或者替代地，包括液体和夹带气体的流体状态。另外地，其它质量流量和相关定量是可构想的并且在本说明书和权利要求的范围内。

在不存在气体的流动条件中，混合物体积流率等于液体体积流率。在当驱动增益是低的且稳定的时间，管线中不存在气体并且可假设在标准流量计量器规格内的所有测量结果是精确的。许多流体源仅涉及间歇夹带气体，并且历经一小时或一天或者其它预定时间阶段的过程，有可能存在其中有极少量气体存在或者不存在气体的时间区间。在该时间期间，驱动增益是低的且是稳定的，并且由该计量器所作出的流率、密度、以及任何其它测量可以是被信任的并且被输出到用户或被记录以便进行统计分析。这将会允许例如但不限于在该具有低驱动增益的阶段对组分流率进行精确确定。因为这些说明性情况对于单个流体源而言会随时间而出现，所以重要的是注意流量计量器5的测量置信度以确定该测量结果会是可信任的、仅仅被用被作估计的、或者被忽略的。

使用各种方法来减小在具有间歇气体段塞（slug）的应用中的误差。理想地，不存在气体并且非常精确的测量是可能性的，但并非始终如此。当在过程流体中的气体体积分数增大时，测量的精度下降。这些方法的精度取决于各种因素，因此使用这些因素的组合来确定置信度指标输出。

根据实施例，可利用若干因素来确定测量置信度。具体地，从其确定保持值的具有低气体或无气体的时间阶段的存在可有助于确定测量置信度。利用驱动增益作为指示在过程流体流中存在夹带气体的信号。驱动增益阈值可被用于在相对高和低的气体水平的阶段之间进行辨别。应当注意的是，出于本文中所提供的实施例的目的，在一些实施例中术语“驱动增益”可指代驱动电流、检出电压、或者指示以下内容的所测量的或所获得的任何信号，所述内容为以特定振幅驱动流量导管103A、103B所需的功率量。在相关的实施例中，术语“驱动增益”可扩展到涵盖用于检测多相流的任何度量，例如噪声水平、信号的标准差、与阻尼相关的测量结果、以及本领域中已知的用以检测多相流的任何其它方式。在高气体的阶段期间，采取校正行为来改善所测量的值的精度。因此，当驱动增益超过该阈值时，计量器在校正状态下操作。因此，在校正状态期间可利用从低驱动增益306（驱动增益306低于驱动增益阈值302）的阶段得到的任何密度、体积流率、以及质量流率的保持值（从低气体至无气体的阶段得到的所利用的测量变量）从而代替或改善测量变量的精度。因为流率和密度会随时间而改变，所以必须定期地更新保持值。因此，更有益的是仅偶尔地测量精确的值而不是频繁地作出展示出大误差的测量。然而，如果无气体的阶段不存在，那么必须增大驱动增益阈值从而形成新的保持值。生成保持值所需的驱动增益阈值越大，或者换句话说，在保持值的形成期间存在的气体越多，那么该保持值和利用该保持值所形成的测量结果的精度就越低。

另一个尽管有关的用于确定置信度水平的变量是气体段塞的“严重程度”，该变量也在实施例中被利用。甚至在保持值保持恒定的时间阶段期间，计量器电子器件20仍然依赖于其它实时测量值的精度，当气体体积流量（GVF）是低的时，所述其他实时测量值更加精确。例如，一些方法使气体段塞期间的体积流率保持恒定，但依赖于实时密度值来计算GVF并因此确定体积流量的总液体部分。在这种情况下，气体段塞（gas slug）或段塞（slugging）指的是在高气体阶段与低气体阶段之间GVF的差。例如，如果气体段塞具有高GVF并且在气体段塞之前和之后的阶段具有低或无GVF，那么气体段塞被认为是严重的。然而，如果在气体段塞之前和之后的阶段具有与气体段塞相同或近似的上述GVF，则不存在段塞或者段塞被认为是不严重的。应当注意的是，无段塞的情况并不表明不存在气体，或者该测量结果是值得信赖的。无段塞指示GVF是恒定的，无论其值如何。而且，要注意的是，低气体阶段指的是在流量计量器5中的具有最少量气体的阶段。另外地，具有最少量气体的阶段不必然意味着低气体体积分数，而是意味着以下的时间阶段，在所述时间阶段中，GVF相对于其它时间是低的。从低气体阶段来确定保持值，无论在低气体阶段中的GVF如何。还应当注意的是，本领域技术人员将理解：因为流量计量器构造在模型和处理条件之间是不同的，所以术语如低、高、严重等在应用之间（并且在应用之内）变化，因此与这些术语关联的绝对值是针对用于特定应用中的具体流量计量器。

用于确定置信度水平的又一变量是过程流体的流率。流率会对所测量的质量流率精度具有大的影响。在给定的GVF（即例如但不限于5%）的情况下，取决于真实的质量流率是多少，所测量的质量流率的精度将有极大变化。如果真实的质量流率是高的，接近计量器的标称流率，那么就5%的GVF而言，对于所测量的质量流率将存在小的误差，即+/- 1%。然而，如果就相同的计量器和GVF而言，真实流率低得多，那么所测量质量流率的误差将会更高。

可用于置信度水平确定的另一变量可以是数据的“近期性”。在实施例中，优选的是偏好近期数据而不是早期数据，从而促使精确的测量。在实施例中，在低GVF保持值之间的长时间阶段可促使更低的置信度。类似地，如果自从最后所采集的保持值已经过了长时间阶段，那么会报告较低的置信度。因为将驱动增益用作指示在过程流体流中存在夹带气体的信号，所以定期地测量驱动增益。在实施例中，近期的驱动增益测量结果相比较不近期的测量结果受到偏爱并且/或者近期的驱动增益测量结果针对较不近期的测量结果被加权。类似地，用于在相对高气体水平与相对低气体水平的阶段之间进行区分的驱动增益阈值可被定期地更新/重新计算，并且当调整驱动增益阈值时优选地利用更近期的驱动增益测量结果。因为在高气体阶段期间，采取校正动作来改善所测量的值的精度，所以利用近期数据覆盖早期数据使得以下情况更有可能：所采取的校正动作和/或所报告的置信度水平基于被认为是最相关的数据。

在实施例中，利用包括上面所讨论的那些的计量值的各种组合来确定置信度。在具体实施例中，置信度可以是数值百分比。在其它实施例中，可采用更加定性的方式。例如，定性的等级可以是简单的“高”、“中等”和“低”指标。在实施例中，定性的等级可以是以下的内容。

高置信度：在此情况下，低气体阶段包含极少量气体至无气体并且气体段塞严重程度是低的。因此，保持值是精确的，因为它们是从无气体的阶段来确定的。另外地，正使用保持值进行校正的“高气体”或“段塞”阶段也包含极少量的气体，这有助于减小校正方法中的一些误差。

中等置信度：这里，低气体阶段包含极少量气体至无气体，但气体段塞的严重程度是高的。在该情况下，保持值是精确的。然而，由于在插值部分期间要求使用实时测量结果所导致的在高气体阶段中的高GVF的缘故，将引起校正方法中的误差。

低置信度：这些情况表示仍然具有高GVF的低气体阶段。无论气体段塞的严重程度如何，测量结果将会是不精确的，因为保持值将会是不精确的。

图3-5代表高、中等、和低置信度的阶段的示例。关于左侧y轴300绘制出密度，由右侧y轴302标示扩展的驱动增益，并且关于x-轴304绘制出时间。扩展的驱动增益是指允许驱动增益变得超过100%的情况下的驱动增益。实线代表密度，并且虚线代表扩展的驱动增益。

图3代表（一种或多种）测量值中的高置信度的示例情况，具体是在低气体阶段期间具有低GVF的低严重程度段塞。在该示例中，不严重的气体段塞由在高气体阶段与低气体阶段之间的小的密度变化（～0.5%的变化）来指示。另外地，在将会导致低驱动增益阈值的具有最少量气体的阶段期间，驱动增益是低的，这指示在这些阶段期间的低GVF和因此对保持值的精确采集。

图4代表（一种或多种）测量值中的中等置信度的示例情况。这里，在低气体阶段期间具有低GVF的情况下展示出高严重程度段塞。低GVF阶段与高GVF阶段之间的大的密度变动（～20%的变化）指示高严重程度。然而，在低气体阶段期间，驱动增益是低的，从而指示低GVF。这得到具有高精度的保持值。

图5代表（一种或多种）测量值中的低置信度的示例情况——具体地，在低气体阶段期间具有高GVF的低严重程度段塞。低气体阶段与高气体阶段之间的小的密度变化（～2%的变化）指示低段塞严重程度。然而，在低气体阶段期间，驱动增益仍然是高的（～250%），这导致高驱动增益阈值，因此指示高GVF。在低阶段期间所确定的保持值将会具有误差，因此导致校正状态也具有误差。尽管未示出，但在低气体阶段期间具有高GVF的高严重程度段塞也将会导致低置信度。如上面所提到的，在实施例中，相对于早期数据，优选地是利用较新的数据/测量结果。因此，由于高气体的延长阶段而存在的数据越陈旧，则所报告的置信度就越低。

在实施例中，例如但不限于使用以下方程式来估计高气体阶段期间的GVF：

（1）

其中：

ρ _mix 是混合物（气体与液体）密度，该密度是在存在气体的情况下所测量的密度；

ρ _liq 是从低气体阶段获得的保持液体密度；以及

ρ _gas 是气体密度。

如果在气体段塞期间真实GVF是高的，那么在校正状态期间对液体体积流量的估计将具有更大的误差。如果GVF是高的，假设是精确的所测量的质量流率将较不精确。因此，整个测量中的置信度下降，即使可以从无气体的阶段确定保持值。

应当注意的是，方程式（1）不可以被用于估计保持值从其确定的低气体阶段期间的GVF，因为计量器电子器件20假设在低GVF阶段期间ρ _mix = ρ _liq 。因此，现有技术的方法当不处于校正状态时将GVF估计为0。在实施例中，驱动增益阈值被用于估计低气体阶段中的气体含量。可预先设定驱动增益阈值，或者可基于具有最少量气体的和/或无气体的阶段期间所记录的驱动增益。如果这些阶段期间的驱动增益是低的，那么这些阶段期间的GVF也是低的。然而，如果基于具有最少量气体的阶段的驱动增益阈值是高的，那么在低气体阶段期间GVF是高的。因此，驱动增益阈值可以给出对气体的存在的粗略估计，并且可以有助于预测测量置信度。

图6图示出GVF和驱动增益阈值水平的使用，而图7图示出GVF、驱动增益阈值水平、以及流量水平在确定离散置信度水平中的使用。应当注意的是，数值仅仅是示例并且必然地基于各种参数（包括流量计量器模型、尺寸、应用、环境，等）而不同。限定置信度水平的GVF和驱动增益阈值的值取决于特定的流量计量器、应用条件、以及所需要的精度来确定。尽管图示出了离散的置信度水平，但也可替代地采用连续的置信度谱。

在给定的GVF处（即例如但不限于5%），所测量的质量流率的精度将取决于真实质量流率的多少而极大地变化。如果真实质量流率是高的，接近计量器的标称流率，那么就5%的GVF而言，所测量的质量流率将存在极小的误差（例如+/- 1%）。然而，如果就相同的流量计量器5和GVF而言，流率明显地低于标称流率，那么所测量的质量流率的误差将较高。存在可以被用于说明由低流率所引入的可变量（variability）的各种度量，包括例如计量器衰减（turndown）和质量流率保持值的变化。

计量器衰减被限定为就给定的计量器尺寸而言所测量的流率与标称流率的分数。由于从流量计量器5的入口到出口的阻尼不对称性，所以在具有夹带气体的流动阶段期间的低流率产生不精确的结果。本实施例直接地查找低流率，并且如果找到，则降低总体测量中的置信度。

保持值的标准差也可以是基于流率的置信度指标。如果发生低流率，保持值的标准差将是高的，因此指示较低的置信度。此方法在其方式方面是更加通用的并且可以说明除了仅仅低流率之外的其它可变量的来源。

如上面所提到的，各种计量值可以被用于确定置信度水平。保持值和输出变量两者可以具有关联的置信度指标。

用于确定保持值精度的属性包括：驱动增益——随着驱动增益增加置信度降低；所记录的保持值的高标准差降低置信度；与先前保持值相比保持值的大变化降低置信度；与先前的密度保持值相比密度保持值的下降降低置信度；以及具有从计量器的标称流率的高衰减的质量/体积流量保持值降低置信度。

用于确定输出变量的精度的属性包括：校正状态期间的高GVF降低置信度；与所保持的密度相比的密度的下降降低置信度；距所保持的质量/体积流量的质量/体积流量的大的偏差降低置信度；校正状态期间任何流动变量的高标准偏差降低置信度；并且在经校正状态期间增加的驱动增益降低置信度。

可用于估计置信度的其它指标包括：在测量期间高流率衰减降低置信度；在没有新保持值的情况下在校正状态中所花费的时间的增加降低置信度；以及在校正状态中所花费的总体时间过多降低置信度。

可以以与任何其它输出变量相同的速率对置信度进行更新，或者每当计算新保持值时或者当计算新驱动增益阈值时对置信度进行更新。更新速率将取决于如何限定置信度。也可以对置信度进行平均并且以离散的时间区间来输出。最后，可以基于经过计量器的流率对置信度进行平均和加权。用于流量平均的流率可以择一地是保持值或所测量的值。

本说明书描绘了具体示例以教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。例如，油井和气井是用于说明性的目的，但可构想出将本文中所描述的实施例用于流体流动的任何应用中。出于教导创造性原理的目的，已将一些常规方面简化或省略。本领域技术人员将会领会落在本发明范围内的这些示例的变型。

上面的实施例的详细描述并非是对发明人构想到的在本发明范围内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到上述实施例的某些元件可以以各种方式组合或排除从而形成另外的实施例，并且这些另外的实施例落在本发明的范围和教导内。本领域技术人员也将明白的是，可将上述实施例全部地或部分地组合从而形成在本发明的范围和教导内的额外的实施例。

因此，尽管在本文中为了说明性目的描述了本发明的具体实施例和示例，但在本发明范围内的各种等效的修改是可能的，正如相关领域技术人员将认识到的。本文中所提供的教导可应用于不同于上面所描述的且在附图中示出的其它实施例。因此，本发明的范围由所附权利要求确定。

Claims (18)

1.一种用于操作振动式流量计量器的方法，包括：

将过程流体放置在所述振动式计量器中；

测量所述过程流体中的夹带气体；以及

确定至少一个操作变量的测量置信度水平，

其中，测量所述过程流体中的夹带气体包括检测所述过程流体中的气体段塞的严重程度，并且其中，如果所述气体段塞的严重程度超过预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

2.如权利要求1所述的方法，其中，测量所述过程流体中的夹带气体包括确定驱动增益阈值。

3.如权利要求2所述的方法，其中，确定驱动增益阈值包括在预定的时间阶段内测量驱动增益信号。

4.如权利要求2所述的方法，其中，测量所述过程流体中的夹带气体包括检测在所述过程流体中包括最少量的夹带气体的时间阶段，并且其中，如果所述驱动增益阈值在这些阶段期间超过预定的阈值则降低所述测量置信度水平。

5.如权利要求4所述的方法，包括在所述过程流体中具有低至无夹带气体的时间阶段期间记录至少一个保持值的步骤。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个保持值包括所述过程流体的流率和密度中的至少一个。

7.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：

测量所述过程流体的流率；以及

如果所测量的流率低于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

8.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：

测量过程流体夹带气体测量结果之间的时间区间；以及

如果所述时间区间大于预定的量，则降低所述测量置信度水平。

9.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：

记录多个保持值；以及

如果所述多个保持值的标准差大于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

10.用于被配置成接收过程流体的流量计量器（5）的计量器电子器件（20），所述计量器电子器件（20）包括：接口（201），所述接口（201）被配置成与所述流量计量器（5）的流量计量器组件通信并且接收振动响应；以及处理系统（203），所述处理系统（203）联接到所述接口（201），所述处理系统（203）包括：

测量置信度程序（215），所述测量置信度程序（215）被配置成：

测量所述过程流体中的夹带气体；以及

确定至少一个操作变量的测量置信度水平；

其中，测量所述过程流体中的夹带气体包括检测所述过程流体中的气体段塞的严重程度，并且其中，如果所述气体段塞的严重程度超过预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

11.如权利要求10所述的计量器电子器件（20），其中，测量所述过程流体中的夹带气体包括确定驱动增益阈值。

12.如权利要求11所述的计量器电子器件（20），其中，确定驱动增益阈值包括在预定的时间阶段内测量驱动增益信号。

13.如权利要求11所述的计量器电子器件（20），被配置成检测在所述过程流体中包括最少量的夹带气体的时间阶段，并且其中，如果所述驱动增益阈值在这些阶段期间超过预定的水平则降低所述测量置信度水平。

14.如权利要求13所述的计量器电子器件（20），其中，所述测量置信度程序被配置成在所述过程流体中具有低至无夹带气体的时间阶段期间记录至少一个保持值。

15.如权利要求14所述的计量器电子器件（20），其中，所述至少一个保持值包括所述过程流体的流率和密度中的至少一个。

16.如权利要求10所述的计量器电子器件（20），其中，所述测量置信度程序被配置成：

测量所述过程流体的流率；以及

如果所测量的流率低于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

17.如权利要求10所述的计量器电子器件（20），其中，所述测量置信度程序被配置成：

测量过程流体夹带气体测量结果之间的时间区间；以及

如果所述时间区间大于预定的量，则降低所述测量置信度水平。

18.如权利要求10所述的计量器电子器件（20），其中，所述测量置信度程序被配置成：

记录多个保持值；以及

如果所述多个保持值的标准差大于预定的阈值，则降低所述测量置信度水平。

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