CN107850689B - 模块化移动流量计系统 - Google Patents

Abstract

一种促进诸如从井产出的流体的流体的评估的技术。所述技术利用模块化和移动的系统，以用于测试可包括组分的混合物的流体流。模块化流量计系统包括多个模块，其各自具有联接到流动回路中的多相流量计。所述多个模块的所述流动回路可通过流连接器选择性地彼此连接。此外，所述流动回路的部分可选择性地打开和关闭以实现通过所述一个或多个所需多相流量计测试的所述流体的受控导引。

Description

模块化移动流量计系统

背景

领域

本公开涉及用于测量来自井筒的多相流的技术。更具体地，本公开涉及用于移动的多相流量计系统的工具和方法。

相关技术的描述

在许多烃类井应用中，各种测试程序被用于评估产出井流体的特性或其他储层特性。经常，产出井流体包含相的混合物，诸如油、水、气体和固体或其他成分的混合物。测试程序已用来评估来自特定井的产出流体的相。例如，各种类型的测井设备利用多相流量计来测量产出流体的各种相。然而，多相流量计具有不同的流量范围等级并且根据被测试井的产出流速来进行选择。因此，具有不同流量范围等级的不同多相流量计根据给定井的产出流速来进行选择。切换多相流量计以适应不同井的流量范围可能是昂贵且费时的过程。

概述

一般而言，方法和系统提供一种用于测试可包括组分的混合物的流体流的模块化和移动系统。模块化流量计系统包括多个模块，其各自具有联接到流动回路中的多相流量计。所述多个模块的流动回路可通过流连接器选择性地彼此连接。此外，流动回路的部分可选择性地打开和关闭以实现通过一个或多个所需多相流量计测试的流体的受控导引。

然而，在没有实质上背离本公开的教义的情况下，许多修改是可能的。因此，此类修改旨在包括在如权利要求书所限定的本公开范围内。

附图简述

因此，使上述特征可得到详细理解的方式，即更具体描述可参照实施方案来获得，实施方案中的一些在附图中示出，其中相同参考数字指代相同元件。然而，应注意，附图示出各种实施方案并且因此不应视为对发明范围的限制，并且可承认其他同等有效的实施方案。

图1是根据本公开的一些实施方案的可联接到用于评估流体流的模块化流量计系统中的流测试模块的实例的图示。

图2是根据本公开的一些实施方案的类似于图1但外加保护框架和其他特征的图示。

图3是根据本公开的一些实施方案的共同联接到模块化流量计系统中的多个流测试模块的图示。

图4是根据本公开的一些实施方案的图3所示的模块化流量计系统的实例的另一视图。

图5是根据本公开的一些实施方案的可用于联接流测试模块的流动回路的可延展连接器的实例的正交视图。

图6是根据本公开的一些实施方案的图5所示的可延展连接器的剖视图。

图7是根据本公开的一些实施方案的示出流测试模块的流动回路的实例的流程图。

图8是根据本公开的一些实施方案的示出在总体模块化流量计系统中协作的流测试模块的多个接合流动回路的实例的流程图。

图9是根据本公开的一些实施方案的类似于图8所示但处于不同操作配置的流程图。

图10是根据本公开的一些实施方案的类似于图8所示但处于不同操作配置的流程图。

图11是根据本公开的一些实施方案的类似于图7所示但处于不同操作配置的流程图。

图12是根据本公开的一些实施方案的类似于图7所示但处于不同操作配置的流程图。

详细描述

在以下描述中，对大量细节进行阐述以提供对本公开的一些实施方案的理解。然而，本领域普通技术人员应理解，可以在没有这些细节的情况下实践本系统和/或方法，并且可以对所描述的实施方案进行大量变更或修改。

在说明书和所附权利要求书中：术语“连接(connect)”、“连接(connection)”、“连接的(connected)”、“与......连接”和“连接的(connecting)”用于意指“与......直接连接”或“通过一个或多个元件与......连接”；并且术语“组(set)”用于意指“一个元件”或“多于一个元件”。此外，术语“联接”、“联接的(coupling)”、“联接的(coupled)”、“联接在一起”和“与......联接”用于意指“直接联接在一起”或“通过一个或多个元件联接在一起”。如本文所用，术语“上”和“下”、“上部”和“下部”、“向上”和“向下”、“上游”和“下游”、“上方”和“下方”；以及指示在给定点或元件上方或下方的相对位置的其他类似术语在本说明书中用于更清楚地描述本公开的一些实施方案。

关于本公开的某些实施方案，提供了一种方法和系统来促进井流出液流或井处理流体流的有效测试以确定例如所述流体的组成，例如相。在例如井测试应用中，所述方法和系统提供了一种容易且快速地适用于给定井的参数(例如流速)的移动模块化系统。如以下更详细描述的，所需数量的流测试模块可结合到模块化流量计系统中，并且所述模块化流量计系统可快速地调整以在不交换流量计的情况下引导被测试的流体流通过所需流量计(或多个流量计)。至少在本文所述的一些实施方案中，模块化系统可在大约几分钟或甚至几秒内根据新井的参数来进行调整，而不是在几小时内更换流量计。所述模块或总体模块化流量计系统是移动的并且可由例如标准长途运输车辆容易地运输。

根据一些实施方案，模块化流量计系统包括多个模块，其各自具有联接到流动回路中的多相流量计。所述多个模块的流动回路可通过流连接器选择性地彼此连接。此外，流动回路的部分可选择性地打开和关闭以实现通过一个或多个所需多相流量计测试的流体的受控导引。在一些实施方案中，流动回路可通过可延展流连接器选择性地连接以促进流测试模块快速接合到总体模块化流量计系统中。取决于应用，不同模块的多相流量计可具有不同的喉管大小，例如不同的文丘里喉管直径(以及成比例改变的文丘里管入口直径以便维持相同的喉管/入口直径比，例如0.5)，其大小被选择以适应来自被测试井的不同产出流体流。然而，一些实施方案可利用具有多相流量计的两个或更多个模块，所述多相流量计具有相同喉管大小以便适应相同流速范围。

当使用多相流量计执行油/气井的移动产出测试时并且在流速未知的情况下，使流量计具有不同大小的文丘里喉管可能是有用的。常规的基于文丘里管的多相流量计可具有有限的调节比，例如10∶1，其中流速限制取决于喉管大小。然而，本文所述的模块化流量计系统实现了连接在一起的具有不同的喉管大小的至少两个流量计(例如多相流量计)的选择性使用，以便将调节比实质上增加到在例如50∶1直到100∶1的范围内的比率。如果附加流量计被添加到模块化流量计系统中，那么调节比可进一步增加。

根据一些实施方案，模块化流量计系统可包括滑架，例如模块化滑架，移动多相流量计产出测试平台安装到所述滑架上。模块化流量计系统的模块可各自利用整合旁通岐管来用于更紧凑且更轻的总体系统。旁通岐管可包括多种流动回路，如以下更详细描述的，这实现了特定流量计的选择性隔离，从而在不必中断产出流体的流动的情况下有助于执行流体特性测量。在多种应用中，一旦用户对用于有待测试的特定井的流速有所了解，模块化结构就实现模块的分离，使得分离的流量计可用于不同操作，从而因此增加资产利用率。

总体上参考图1，流测试模块30的实例被示出为包括联接到流动回路34中的流量计32，例如多相流量计。通过实例，流量计32可包括可获自Schlumberger Technology公司的Vx SpectraTM多相流量计，以用于在分析流体组分(诸如产出的井流体中的油、水和气体)的流速和比率时使用。然而，多种其他类型的流量计32可根据给定流体测试应用的参数来结合流动回路34使用。流动回路34包括入口36，有待测试的流体(例如生产井流体)通过入口36流入流动回路34中。流动回路34还包括出口38，流体流通过出口38从流动回路34排放。如果流动回路34被构造来实现测试，那么流体被引导通过流量计32并且最终通过流动回路34的出口38排放。

然而，模块30被构建成使得可容易控制流动通过流动回路34和流量计32。在所示实施方案中，沿着流动回路34的流体流可通过多个隔离阀40、42和44来控制。阀40、42、44可在对流打开和对流关闭的位置之间单独致动。例如，进入入口36的流体流可通过打开阀40和44同时关闭沿着流动回路旁路46(例如，旁通岐管)定位的阀42而引导通过流量计32。然而，流量计32例如通过关闭阀40、44同时打开旁路46中的阀42而容易地绕过。如以下更详细描述的，阀40、42、44可结合对应模块30的阀使用以引导所需流体流通过特定流量计32。在所示实施方案中，阀40、42、44可呈球阀的形式，尽管其他类型的阀可适用于多种应用，例如套筒阀、旋塞阀、其他类型的旋转阀。

为了促进模块30与附加流测试模块30的联接，流动回路34包括多个流连接器末端48。流连接器末端48被设置在流动回路34的流动管道50上并且被定向用于与对应模块30的对应流连接器末端48联接。当不在使用中时，流连接器末端48可由固定坯件52阻断到流连接器末端48以便阻止流体从其流过。通过实例，流连接器末端48可包括法兰，坯件52通过合适的紧固件(例如螺纹紧固件)固定到法兰。

取决于应用，流动回路34可包括多种其他部件或特征。例如，流动回路34可包括在流量计32上方的进入端口54和在流量计32下方的底部沉积物和水(BSW)端口56。流动回路34还可包括例如液体采样端口58和气体采样端口60。各种传感器(诸如压力计62)也可沿着流动回路34定位。

在一些实施方案中，流动回路34和流量计32可安装在便携式滑架64上。滑架64也可以是模块化的以用于与对应流测试模块30的对应滑架64一起使用。在一些应用中，对应模块30的滑架64可联接在一起以形成总体滑架，其促进模块/多个模块30在位置之间，例如在井场之间的移动，以实现流体测试程序。滑架64被构建以增强模块30的移动性和可运输性，并且可包括特征，诸如叉车槽66，其通过叉车促进滑架64的提升和移动。在一些应用中，叉车可用于相对于合适的运输车辆装载和卸载模块30。每个滑架64可包括多种其他特征以促进给定应用的各方面。此类特征的实例包括盛液盘68和栅格70。

例如信息数据和/或控制信号的信号可通过一个或多个通信线路72从流量计32传送和/或传送到流量计32。例如，关于流动通过多相流量计32的流体的相组成的数据可通过通信线路72输出。此外，通信线路72中的至少一个可用于将控制信号运送到可控隔离阀40、42、44。以这种方式，特定隔离阀40、42、44可通过适当命令/控制信号而致动到所需打开或关闭位置。取决于隔离阀的类型，对应的通信线路72可以是电线、液压管线或其他合适的控制线路。

总体上参考图2，示出模块30的另一实施方案。在这个实例中，框架74附接到滑架64。框架74被构建成围绕流动回路34和流量计32并且在例如使用和运输过程中提供保护。在这个实例中，模块30还可包括各种其他特征，诸如盖罩76，例如帆布罩，其可选择性地定位来保护流动回路34和流量计32不受环境元素影响。吊钩78也可附接到框架74以促进模块30通过起重机或其他升降机类型的机构的提升和移动。

总体上参考图3和4，示出总体模块化流量计系统80的实施方案。在这个实例中，模块化流量计系统80通过结合所需数量的流测试模块30以构造所需的模块化流量计系统80而形成。通过实例，模块化流量计系统80可通过结合两个模块30来构建。在一些应用中，模块化流量计系统80可通过结合三个或更多个流测试模块30来构建。

在各种实施方案中，来自多个模块30的通信线路72可被导引至控制系统82，诸如可编程的基于计算机的控制系统。然而，其他类型的控制系统82也可用于例如从流量计32接收数据并向隔离阀40、42、44提供控制信号。在一些应用中，控制系统82可以是可编程的基于处理器的系统，其被编程来自动地致动特定模块30的特定阀40、42、44，以便将流体流(例如生产井流体)引导至所需的多相流量计32。应注意，在一些应用中，流体流可被引导至多于一个流量计32。

通过实例，控制系统82可被编程来为具有产出流体的给定流速的井优化可用流量计32的利用率。在这种应用中，每个多相流量计32利用例如具有所需喉管大小的文丘里管。控制系统82可被编程来自动地选择具有流动范围等级的流量计32(或多个流量计32)，所述流动范围等级适当地覆盖来自井的实际流体流速的范围。在一些应用中，也可采用模块30和对应流量计32的手动选择来替代通过控制系统82的自动选择。应注意，如果例如操作者意识到给定井应用将不必利用模块30中的一个，那么模块30也可作为独立单元来使用。“额外”模块30随后可断开连接并在不同应用中利用，从而使资产利用率最大化。

模块化流量计系统80的对应的(例如相邻的)模块30可通过经由流连接器84(参见图4)接合对应的流动回路34而联接在一起。流连接器84可连接在对应的(例如相邻的)流动回路34的选定流连接器末端48之间。适当坯件52从流连接器末端48简单地移除，使得对应模块30的对应流连接器末端48可通过流连接器84流体连通地联接在一起。通过实例，流连接器84可通过法兰式连接器密封地联接到相邻流动回路34的流连接器末端48。在一些应用中，相邻滑架64(和/或框架74)也可通过合适的连接器86联接在一起，所述连接器86可呈螺栓、其他螺纹紧固件或其他联接机构的形式。如图所示，未通过流连接器84联接在一起的流连接器末端48通过坯件52保持关闭。

总体上参考图5和6，示出流连接器84的实施方案。在这个实例中，流连接器84是用于促进对应模块30的对应流动回路34的联接的可延展流连接器。由于相邻流动回路34的公差或定位，示出的流连接器84的可延展性质促进相邻流动回路34的联接。在这个实例中，流连接器84可线性延展，尽管流连接器可被构建来适应其他类型的移动。

在所示实施方案中，流连接器84包括一对法兰88，其被构建用于通过合适的螺纹紧固件而联接到对应的流连接器末端48。法兰88联接到套叠管路90，其允许法兰88相对于彼此的线性移动。通过实例，套叠管路90可被构建成具有可与外螺纹联管节94(参见图6)滑动接合的内螺纹联管节92。内螺纹联管节92和外螺纹联管节94可通过内部密封件96相对于彼此密封。

此外，螺纹螺母98可用于固定内螺纹联管节92和外螺纹联管节94，同时还实现法兰88之间的距离的线性调整。在所示实施方案中，螺纹螺母98包括对接部分100，其抵靠外螺纹联管节94的对应对接部102对接。螺纹螺母98还包括螺纹部分104，其可与内螺纹联管节92的对应螺纹部分106螺接接合。通过旋转螺纹螺母98，内螺纹联管节92和外螺纹联管节94被迫使沿着密封件96相对于彼此线性滑动。因此，螺纹螺母98可在一个或另一个方向上转动以分别将法兰98移动成更靠近在一起或远离开。应注意，其他部件和部件构造可在提供可延展或另外可调整的流连接器84时利用。

各种数量的模块30可取决于应用联接在一起以提供平行布置的所需数量的流量计32。在许多应用中，当连接流动回路34时，选定的入口36和出口38可例如由坯件52遮挡以确保多个模块使用单个入口36和单个出口38。流动回路34通过流动回路旁路46各自有效地提供整合旁通岐管，使得选定模块30的所需阀40、42、44的打开和关闭能够实现流体流向所需流量计32(或多个流量计32)的快速转向。

总体上参考图7，流程图被提供并表示单个模块30的流动回路34的实例。如图所示，流动回路34包括阀40、42、44，例如可远程控制的球阀，其控制关于此特定模块30的对应流量计32的流体流。在这个实例中，阀42再次定位在流动回路旁路46中，而阀44沿着流入通道108定位并且阀40沿着流出通道110定位。流入通道108从入口36接收流入流体，并且流出通道110在流动流体穿过流量计32后将其递送到出口38。流动回路旁路46在流入通道108与流出通道110之间延伸。

如图8所示，多个流动回路34可联接在一起。在所示实例中，两个流动回路34在对应的流连接器末端48处联接在一起以形成总体模块化流量计系统80。每个流动回路34与其对应的流量计32联接并且包括三个隔离阀40、42、44。在这个具体实例中，每个模块30的流量计32具有与其他模块30的流量计32不同的流量范围等级。不同流速可源于具有不同的文丘里喉管直径大小的每个流量计32，尽管保持相同文丘里喉管/入口直径比以适应不同产出流体(或其他流体)流速。在这个实施方案中，与流动回路34中的一个相关联的入口36和出口38被阻断，而与另一个流动回路34相关联的入口36和出口38用于适应被测试的流体的流入和流出。附加流动回路34可如给定应用所需地联接到总体模块化流量计系统80中。

在操作实例中，模块化流量计系统80用于井流测试并且连接到井。如图9所示，来自井的井流体流被引导通过具有更大喉管大小即更大流动范围等级的流量计32。在这个实例中，如图所示，在图的左侧上的流量计32具有更大的喉管大小，并且井流体流通过打开对应的流动回路34的阀40、44同时关闭所有其他阀而引导通过这个流量计32。通过检查所测量的压差，可以做出关于选定流量计32是否是适当流量计或者所述流是否应转向通过具有更小喉管大小的其他流量计32的确定。通过实例，压差可跨文丘里管入口和喉管由形成流量计32的部分的压差传感器(未示出)来测量。如图10所示，如果做出井流体流应被导引通过其他流量计32(在这个所示实例的右侧上的流量计)的确定，那么右侧上的流动回路34的阀40、44打开并且所有其他阀关闭。

如图11所示，当给定流量计32被选择并使用时，旁通岐管46通过隔离阀42的关闭而断开。当隔离阀42关闭时，阀40、44打开，以确保被测试的流体被导引通过所需流量计32。如由箭头112所指示，井流体通过入口36进入并被阻塞而无法移动通过旁路46。因此，流体流被引导通过隔离阀44、通过适当流量计32、通过隔离阀40并且通过出口38流出。

然而，如图12所示，当本主题的流量计32将被隔离时，隔离阀42打开并且隔离阀40、44关闭。隔离阀40、44的关闭阻止流体流动通过流量计32并且有效地隔离流量计32。流动回路34的构造在不中断流体流的情况下实现流量计32的隔离，因为流体可穿过旁路46并通过出口38流出，如由箭头114所指示的。

当对应的流测试模块30的流动回路34联接在一起时，阀40、42、44的各种组合可打开或关闭以引导流体流动通过所需流量计32，同时在不中断流的情况下隔离其他流量计32。因此，每个模块30中的流动回路34的构造连同容易地结合所需数量的模块30的能力对于不同测试操作提供极大灵活性。此外，流动回路34和隔离阀40、42、44的使用能够为特定流体测试评估容易且快速地选择所需流量计32(或多个流量计32)。

在井应用中，模块化流量计系统80被容易地构造并且可在井场之间运输。系统的模块性和可容易调整的流动回路34能够为每个井场处的井产出流体的油、水、气体相混合物的评估快速地选择适当的多相流量计32。在许多应用中，所述系统可利用控制系统82来自动分析来自所需流量计32的数据和/或自动致动阀40、42、44以能够为给定测试操作选择一个或多个最佳流量计32。

应注意，本文所述的方法和系统可用于确定各种流体的多种所需组分的存在和相含率。在许多井应用中，感兴趣的组分是油、水和气体。然而，本文所述的实施方案还可在包括非烃类流体测试应用的多种其他应用中使用。

此外，每个模块30可包括许多类型的部件并且可以各种构造来构建。总体模块化流量计系统80类似地可包括除了模块30之外的多种部件。还可结合各种数量的模块30以适应给定应用的参数范围。在许多井应用中，流量计32是多相流量计，然而也可在每个模块30中采用其他类型的流分析计。附加和/或其他类型的传感器和评估工具可整合到每个模块30中以促进各种流体测试程序。

尽管本文已经参照具体装置、材料和实施方案描述了前面的说明，但并不意图限制本文所公开的细节；相反，它延伸至所有功能等效的诸如在所附权利要求书范围内的结构、方法和用途。

Claims (10)

1.一种用于移动测试流体流的系统，其包括：

模块化流量计系统，其用于测试流体流，所述模块化流量计系统具有可释放地彼此联接的多个流测试模块，每个流测试模块包括：

便携式滑架；以及

流动回路，其安装在所述便携式滑架上；

以及多相流量计，其联接到所述流动回路中；

所述流动回路包括：

入口，所述流体流通过所述入口进入所述流动回路；

出口，所述流体流通过所述出口离开所述流动回路；

多个隔离阀，其可通过操作来选择性地允许所述流体流通过所述多相流量计，以便对流体进行测量；或阻止所述流体流通过所述多相流量计以便重新引导；或阻止所述流体流进入所述流动回路；以及

多个流连接器末端，所述流动回路可通过所述多个流连接器末端与相邻的流测试模块的至少一个相邻流动回路联接。

2.如权利要求1所述的系统，其还包括多个可调整连接器，相邻流动回路的所述流连接器末端通过所述多个可调整连接器联接以使得流体能够在相邻的流测试模块之间流动。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述模块化流量计系统包括至少两个流测试模块。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述流测试模块的所述多相流量计具有与所述相邻的流测试模块的所述多相流量计不同的流量范围等级。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述模块化流量计系统还包括控制系统，所述控制系统联接到每个流测试模块的所述多相流量计和所述多个隔离阀以使得能够选择性致动特定隔离阀。

6.一种用于移动测试流体流的系统，其包括：

模块化流量计系统，其可在井场之间运输，所述模块化流量计系统包括多个流测试模块，所述多个流测式模块各自具有便携式滑架，以及多相流量计和流动回路，所述流动回路安装在所述便携式滑架上，所述多个流测试模块中对应的流动回路可通过流连接器选择性地连接，所述流动回路还包括多个隔离阀，所述多个隔离阀可通过操作来选择性地允许流体流通过所述多相流量计，以便对流体进行测量，或阻止流体流通过所述多相流量计以便重新引导，或阻止所述流体流进入所述流动回路。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述流连接器可延展以适应相邻的流测试模块的连接。

8.如权利要求6所述的系统，其还包括控制系统，所述控制系统可通过编程来自动控制所述多个隔离阀的致动。

9.如权利要求6所述的系统，其中每个流测试模块能够通过便携式滑架上的叉车槽被移动。

10.一种用于移动测试流体流的方法，其包括：

准备多个流测试模块，每个流测试模块包括多相流量计和便携式滑架，以及安装在所述便携式滑架上、联接所述多相流量计的流动回路，所述流动回路包括多个隔离阀；

组合所需数量的流测试模块以形成移动的模块化流量计系统；

接合所述所需数量的流测试模块的所述流动回路；以及

调整所述流动回路中的至少一个以改变流动路线并将流体流引导通过所述多相流量计中的至少一个以便进行分析，或者重新引导所述流动路线以阻止所述流体流进入所述多相流量计中的至少一个。

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