CN108291829B - 多相流测量系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了多相流测量系统和方法，以及用于多相流测量系统的调节蓄积器和调节多相流混合物的方法。所述调节蓄积器包括容器，容器具有连接到流入管道的端部的流入孔口和连接到流出器皿的端部的流出孔口。所述流入孔口的最低点定位在容器的侧壁的底部处或附近；所述流出孔口定位在容器的侧壁中，其中所述流出孔口的最低点竖直偏离所述流入孔口的所述最低点并且在容器处于操作定向中时位于所述流入孔口的所述最低点上方。容器包括相分配器，所述相分配器位于所述流入孔口附近，所述相分配器适于分配从所述流入管道进入所述容器内的传入流的液相和气相。出口流阻装置减少/抵制液体从所述容器的流出。

Description

多相流测量系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年11月24日提交的英国申请号1520708.7的优先权，并且所述申请以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本公开的实施方案涉及测量含烃储层、井或管道中的流体的多相流的领域。更具体地说，本公开的实施方案可提供一种测量连接到此类含烃储层的地面生产管道中的流体的多相流的设备。此外，本发明涉及一种测量由/从含烃储层产生的流体的多相流的方法。
背景技术
测量流动穿过含烃储层管线的油、气和水的流的多相流的流速是井生产管理的重要考虑因素。用于测量此类流量的技术大体上是众所周知的，并且存在两种类型的众所周知的多相流测量途径。
一种已知技术是将流作为不同相(主要是液体和气体)的充分混合的混合物进行测量，其中测量诸如混合物密度和速度的全局参数来确定流量。对于气相(通常比液体行进更快)，使用滑动相关来估计其速度。这种类型的典型实例是由Schlumberger生产的商用Vx流量计，其将基于核的相分率测量与基于文丘里管的压差测量相结合以确定多相流体的流量。
第二种技术为根据相的密度将相分离开来，使得分开的速度和保持率测量可应用于单独相中的每一者。在这种技术中，通常通过旋流发生器将多相流分离成具有气体芯和液体环带的环状流。可使用超声技术测量液体分率和速度，并且可根据这些测量值得出液相的流量。然后可将通过超声测量的液体的保持率和速度与跨文丘里管式流量计的测量值相结合以得出气体流量。
然而，基于旋流的流量计具有若干限制，即气体与液体的分离受截留在液层中的难以除去(特别是液体粘稠时)的微小尺寸气泡的影响。因此，微气泡的存在使超声传播通过液层变难，从而导致错误的液体的保持率和速度测量。
此外，基于飞行时间测量原理，超声地测量的保持率的准确度受液相中未知声速限制。此外，流量计的操作范围是有限的，典型的调节比约为三(3)。当液体流量下降到所携带的动量不再足以产生旋流的水平时，达到所述范围的下限；上限受跨仪表的总压降限制，所述总压降可以是不使用旋流时由文丘里管产生的压力的若干倍高。对于可使用压力来控制混合物的流量的领域来说，此高压降可能是个问题。
发明内容
本公开的实施方案涉及提供流量计，其中设备被配置来生成多相流体的分层流并将其与速度和保持率测量手段相结合，所述手段适用于气体、油和水的分离相。此外，基于超声的测量技术可用于测量持液率、持油率、液体流量和气体流量，并且使用基于电容的持水率传感器可允许分开地确定油的流量和水的流量，从而提供全油田三相流量计。
在本公开的实施方案中，提供与多相流测量系统整合以便提供分层流的蓄积器。调节器设置有：流入孔口，所述流入孔口以适当方式设定大小和形状以接收来自天然气和油井系统的流入管道；以及容器，所述容器包括用于供流混合物穿过以到达另一器皿的流出孔口。在优选方面，流入孔口的最低点定位在蓄积器的侧壁上的低点或实际上最低点处，因为这允许流体从管道平缓地流进蓄积器中。
流出孔口可设置在蓄积器的同一侧壁中，或更优选地，设置在蓄积器的不同的或许相对的侧壁中。在一些方面，流出孔口的最低部分的高度在流入孔口的最低点上方。以此方式，进入蓄积器的多相流体将不会立即从蓄积器流出到流出器皿中，并且将具有足够时间来沉降，并且不同的相可适当地分离开。
蓄积器的容器还优选地包括在蓄积器的内侧处且在流入孔口旁边的相分配器。相分配器的操作方式为使得从流入管道进入的流将被适当地引导，以使得不同的相可分离并且液相的流保持在蓄积器的底部附近，其中气体流向上朝向蓄积器的更高部分移动。这也有助于生成分层流。在蓄积器中还存在阻力装置，其中此阻力装置定位在流出孔口附近。通过将阻力装置定位在流出孔口附近，可使段塞流的影响最小化，因为蓄积器将适当地保持传入多相流体并允许气相和液相适当地沉降出来。
相分配器的结构是其中设置有中央管道的结构，所述中央管道流体连接到多相流体流动穿过的孔口。所述管道设置有一系列侧部狭槽，至少有其中的一个。侧部狭槽被定位来促进多相流体的液体部分穿过侧部并进入蓄积器的下部部分。为了将液体流引导远离中央管道，提供一系列翅片，其中翅片的大小大体上随内部管道中的流体压力的下降而减小。翅片大小的这种减小有助于分配在蓄积器内的流体。相分配器的管道的端部优选地被堵塞，因为这确保流体不会立即穿过管道并在蓄积器处没有适当地引导地结束，这有助于相分离。一个或多个狭槽设置在管道的上侧中,以便允许气相适当地分离出来并进入蓄积器的上部部分。上部狭槽的优选设计是T形的设计，其中T形结构的侧部部分促进气体流动到蓄积器的外部部分和上部部分，从而改进分层流的生成。
蓄积器的流出孔口处的出口流阻装置有助于减少从蓄积器直接流出并进入测量或流出器皿中的流体的量。阻力装置优选地包括彼此平行地被固持的一系列板状元件。这些板之间的间隙可被调整以便适当地矫直离开蓄积器的流体流，并且进一步减慢流以促成并生成分层的分离相流。优选地，板被定向成使得它们的板状元件沿着流出孔口的法线延伸。
在本公开的一些实施方案中，另外的板通常设置成与阻力元件的第一板成90°。这些另外的板不仅有助于加强阻力元件，还有助于减慢流体流并且在出口处产生更直的更多分层的流。优选地，这两组板之间的角度是90°加或减5°。
不同的阻力装置可通过刚性块提供，数个直孔穿过所述刚性块提供。这些直孔有助于流体流以规则的方式穿过阻力装置并到达蓄积器的出口孔口。
为了有助于分层流，容器的体积相比于进入蓄积器的流入管道可以是大的。优选地，蓄积器的横截面积是流入管道的横截面积的至少两倍，并且优选地在大小上甚至更大。此外，蓄积器的长度可以是流入孔口的直径—或流入孔口不是圆形的情况下的至少其较长边—的至少两倍。以此方式，在本公开的实施方案中，蓄积器具有足够大的大小，使得进入蓄积器中的流将不会完全充满蓄积器，并且将允许多个相分离并允许确保流出孔口处的分层流。
在本公开的一些实施方案中，提供在流入部分处包括上述蓄积器的多相流测量系统。在本公开的一些实施方案中，在蓄积器的流出孔口处，通过倾斜测量器皿构成流出器皿，所述倾斜测量器皿从流出孔口向外延伸并且大体上被定向成背离蓄积器。测量器皿的倾斜大体上是从蓄积器的流出孔口向下，以使得测量器皿的最远离蓄积器的第二端低于蓄积器的流出孔口的最低点。提供倾斜测量器皿确保持续的分层流以及离开蓄积器的流体流的相的进一步分离。
在本公开的一些实施方案中，优选地，参考地面/水平线，测量系统的测量器皿具有介于0°与75°之间的倾斜角。优选地，此范围在0°与50°之间或0°与30°之间，或更优选地在0°至15°或甚至0°至10°的范围内，并且甚至更优选地在0°至5°的范围内。
为了进一步促成和持续穿过测量器皿的分层流，测量器皿的横截面积可优选地大于流入孔口和进入蓄积器中的流入管道的横截面积。然而，在一些方面，测量器皿的横截面积可与流入孔口和进入蓄积器的流入管道的横截面积相同或并不远小于所述横截面积，以便允许维持分层流。此外，在一些实施方案中，测量器皿的横截面积小于蓄积器的横截面积，由此意味着在此类实施方案中，测量器皿的截面介于蓄积器与流入管道的大小之间。
测量器皿的长度有助于维持和促成分层流，并且所述长度可以是测量器皿的直径或测量器皿不是圆形的情况下的至少其最长边的至少三倍。此外，在一些实施方案中，测量器皿的最大长度是测量器皿的直径或最长边的近似高达50倍。在一些实施方案中，测量器皿的最大长度是测量器皿的直径或最长边的近似高达20倍。此比例确保流体流并不使流体显著减速或倒退到蓄积器中。
为了对分层多相流体进行测量，可沿着测量器皿定位数个传感器。具体来说，因为所述系统可生成穿过测量器皿的已知分层流，所以在本公开的一些实施方案中，优选的是，将传感器定位在测量器皿的将提供对于进行准确测量来说最稳定且有益的流的区域处。在本公开的实施方案中，蓄积器的大小、测量器皿的角度以及测量传感器的选择和布置可被调整来适应不同的应用，以使得所述系统可应对不同的进口处流量以及多相流体流的流体特性。通过调整流量计的这些特性，可确保测量器皿的特定点处的分层流，以使得将传感器定位在在此点中或周围将产生准确/可重复的测量。
在本公开的实施方案中，用于对穿过测量器皿的流进行测量的传感器可定位在测量器皿的内部或外部。优选设计包括将传感器并入在测量器皿的外部上以及以可移动的方式将这些传感器附连到测量器皿。通过以此方式进行，可以在流体流的性质改变并且稳定分层流的位置在所述系统中也改变的情况下，允许以容易的方式移动传感器。
在传感器系统内，可提供数种不同的传感器。例如，可提供超声气体流动速度传感器，其中这些传感器优选地在测量器皿的上部部分中，预期分层流内的气体流在所述上部部分中将是盛行的。同样地，可在测量器皿的下部部分中提供超声液体分率和速度传感器，预期液体流体流在所述下部部分中将占主导。还可提供另外的传感器、诸如温度传感器和压力传感器，以便允许进行适当的流体和液体流测量。
在操作中，水可以是进入测量系统的多相流体的一部分。通常，水是多相流体中密度最大的相，因此水形成分层多相流中的最低层。为了确定水的体积或高度，可提供水位传感器。在本公开的实施方案中，此水传感器包括具有测杆或测环配置和绝缘导体的电容测量传感器。测量流动穿过测量器皿的水与绝缘导体之间的电容，使得可确定水的高度。根据本公开的实施方案，将此定位在分层流体流的已知区域中的可能性是特别有利的，因为已经证明测量此类井中水的高度或体积的先前尝试就水与烃流体和液体之间的混合而言是困难的。
为了避免来自测量器皿的端部的流体、特别是液体的回流扰乱分层流体流，在本公开的一些实施方案中，可提供第二下游蓄积器。将此蓄积器设置在测量器皿的下端或远侧端处，允许离开测量器皿的流体适当地聚集并穿过下游蓄积器后部的下游端处的孔口离开而回到外部流体处置系统的正常管道工程中。通过将下游蓄积器的下部部分设置在比测量器皿的出口低的点处，可获得另一体积的蓄积流体，这然后将避免液体回流到测量器皿中。这通过以下方式得到进一步增强：确保从下游蓄积器进入流出管道中的流出孔口近似地定位在下游蓄积器的侧壁的底部处，由此意味着液体可易于从流出管道流出。
为了进一步在测量器皿中促成分层流，另一流量校正器可定位在测量器皿的流出孔口处，并且具体地定位在下游蓄积器体积内。下游流量校正器可具有与如上所公开的上游流量校正器相同的配置，并且将进一步确保测量器皿内存在分层流。
如上所述，本公开的实施方案提供一种机构，通过所述机构，可将测量系统包括在正常管道网络中，其中内联地包括测量系统及其设计允许在测量器皿中生成分层流；从而允许测量多相流体流。上游和下游蓄积器的组合确保多相流体的入流可适当地聚集和分离，使得流动穿过测量器皿的气体和液体分离并分层。
应注意，所述系统可设置有标准部件，诸如标准管道工程以及用于连接和形成两个蓄积器和倾斜测量器皿中的每一个的垫圈，其中这些垫圈可易于螺栓连接到一段管道工程中。为此，在本公开的实施方案中，可在所需位置处将所述系统添加到现有管道工程网络中，并且适当地确定蓄积器的倾斜度和体积以确保在测量器皿内实现分层流。
附图说明
本公开结合附图来描述。应强调的是，根据行业内的标准惯例，各种特征并未按比例绘制。事实上，为了论述清楚起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1示出根据本公开的一些实施方案的分层流发生器和基于超声的气体和液体流测量传感器系统、基于电容的持水率传感器，以及另外的P、T、ΔP、超声穿气(ultrasonicthrough-gas)、盐度测量和在线液体采样。
图2示出根据本公开的一些实施方案的上游流蓄积器/段塞流捕集器，其具有任选的流向转向器/相分配器和出口流阻装置以及与向下倾斜管道的出口接口。
图3示出来自根据本公开的一些实施方案的流量计系统的在两个Ro值120和250下的、在脉动输入流(段塞)下的段塞捕集器的输入和输出流量；假设L＝0.3m，D＝0.17m且h2(0)＝0.035m(即，t＝0时管道中的一些液体)，其中输入流量初始为150BPD，在50～53秒期间脉冲至300BPD，并且在67s与72s之间再次到达450BPD。
图4示出用于在根据本公开的一些实施方案的流量计中使用的超声气体和液体测量传感器的剖视图，其示出来自距离选通多普勒测量传感器测量阵列的液相中的测量速度和能量分布轮廓以及从此类分布轮廓得出的气/液和油/水界面，并且还示出用于穿气测量的另外的超声传感器。
图5示出用于在根据本公开的一些实施方案的流量计中使用的电容式水位传感器，所述传感器以绝缘导体(测杆/测环)作为第一电极并且以水作为第二电极，以将第一电极的水浸没段长度转换成电容值。
图6示出根据本公开的一些实施方案的多相流测量系统的示例性体系结构，所述多相流测量系统适于计量油田管道中的分层的气/油/水三相流—基于以下各项的组合：气体速度传感器/测量系统、超声多普勒液体流量传感器、电容式水位传感器、气体压力传感器、以及用于添加冗余并应对液相中的特殊情况、诸如油/水乳液的另外的传感器，诸如DP液体密度传感器和基于电磁的WLR传感器。
图7示出WLR测量的替代方法，这些方法包括：
a)在下游流调节器中的液体混合区中使用基于电磁的WLR测量探头，其中距离y2被设计来在油与水之间产生充分混合；以及
b)在用作气体/液体分离器的下游流调节器的竖直截面中形成液体富集流，并且使用水含量或WLR传感器、例如基于电感或微波的传感器来确定此竖直截面上的WLR；
其中的每一种均可在根据本公开的一些实施方案的流量计中使用。
图8示出气体速度测量的替代方法：
a)使用一个或多个局部速度探头，诸如涡轮流量计(例如，微型旋转器)、V形锥流量计、皮托管、热线风速计或热体传热探头等；以及
b)使用具有基于超声、热或压力的漩涡检测传感器的基于漩涡脱落的流动速度测量系统
其中的每一种均可在根据本公开的一些实施方案的流量计中使用。
图9示出根据本公开的一些实施方案的用于通过将三相界面水平测量系统与多入口采样器装置相结合来获得气相、油相和水相的样本的方法，所述多入口采样器装置选择性地控制在竖直轴线上的采样位置并将正确的采样管连接到相关的样品瓶。
图10示出根据本公开的一些实施方案的基于十字形管的流调节器/蓄积器/分离器的设计。
图11示出针对根据本公开的实施方案的流量计在三相流动回路上的液体流量测量值的校准—在WLR范围为0.39-0.61且GVF范围为0.47至0.95的情况下的测量液体流量对比流动回路参考值；使用安装在管道的下侧上并由商用距离选通超声多普勒速度剖析仪器驱动的单个夹紧式超声多普勒探头来获取数据。
图12示出针对根据本公开的实施方案的流量计、在WLR值为1且GVF范围为0.54至0.97的情况下、在三相流动回路上的气体流量测量值(左)和气体速度测量值(右)的校准；使用商用超声渡越时间气体流量计以及沿着在管道(120mm ID)中心上方20mm处跨管道成45°(相对于轴向)的路径进行的脉冲传输来获取数据(从参考气体流速得出的速度参考值，以及通过夹紧式超声多普勒方法跨横截面积测量的气体)。
图13示出在气/水流(左)和气/油流(右)的情况下、在流动回路上测量的、跨根据本公开的实施方案的流量计的压力损失(1.4巴绝对压力)。
在附图中，类似的部件和/或特征可具有相同的附图标号。此外，相同类型的各种部件可通过在附图标号之后加破折号和区分类似部件的第二标号来进行区分。如果在说明书中仅使用第一附图标号，那么描述适用于具有相同第一附图标号的类似部件中的任一个，而不管第二附图标号。
具体实施方式
以下描述仅提供优选示例性实施方案，并且不意图限制本发明的范围、适用性或配置。相反，以下对优选示例性实施方案的描述将为本领域的技术人员提供能够实现本发明的优选示例性实施方案的描述。应理解，可在不脱离如所附权利要求书中所陈述的本发明的范围的情况下，对元件的功能和布置做出各种改变。
以下描述中给出具体细节以提供对实施方案的透彻理解。然而，本领域的普通技术一员将理解，实施方案可在没有这些具体细节的情况下进行实践。例如，电路可以框图示出，以便不以不必要的细节使实施方案模糊。在其他情况下，可在没有不必要的细节的情况下示出众所周知的电路、过程、算法、结构以及技术，以便避免使实施方案模糊。
另外，应注意，实施方案可被描述为作为流图、流程图、数据流程图、结构图或框图示出的过程。虽然流图可将操作描述为顺序过程，但是许多操作可并行或同时执行。此外，操作次序可重新布置。虽然过程在其操作完成时终止，但是可具有未包括在附图中的附加步骤。过程可对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止对应于函数返回到调用函数或主函数。
此外，如本文所公开的，术语“存储介质”可表示用于存储数据的一个或多个装置，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、磁芯存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置和/或用于存储信息的其他机器可读介质。术语“计算机可读介质”包括但不限于便携式或固定式存储装置、光学存储装置、无线信道以及能够存储、包含或携带指令和/或数据的各种其他介质。
此外，实施方案可通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可存储在诸如存储介质的机器可读介质中。处理器可执行必要任务。代码段可表示规程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容来耦合到另一个代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可通过任何合适的手段(包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等)来传递、转发或传输。
应理解，以下公开内容提供许多不同的实施方案或用于实现各种实施方案的不同特征的实例。以下描述部件和布置的具体实例以简化本公开。当然，这些仅是实例并且不意图是限制性的。此外，本公开可在各种实例中重复附图标号和/或字母。此重复是为了简单和清晰的目的，并且本身并不决定所论述的各种实施方案和/或配置之间的关系。此外，在以下描述中，第一特征在第二特征之上或在其上的形成可包括第一特征和第二特征形成为直接接触的实施方案，并且还可包括可形成介于第一特征和第二特征之间的附加特征以使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施方案。
本公开的实施方案可包括两个重要特征：第一个是在计量管道段中产生分层流的紧凑流体处理和调节系统，并且第二个是将此分层系统与各种适当的测量装置结合起来，所述测量装置测量由所述分层系统分离的气体、液体、油和水的单独相的速度和保持率。测量的进一步组合产生气/油/水多相流量计的所需输出。对于气体，测量装置的实例包括各种超声渡越时间气体、基于传热测量的热探头、微型旋转器涡轮速度传感器、皮托管以及漩涡脱落测量系统；对于液体、水和油的速度，速度计这些实例包括基于超声多普勒和渡越时间(包括交叉相关)测量技术的系统；对于液体和水的保持率，包括超声传感器，基于压差和电磁的传感器(诸如基于微波、电阻抗/电容以及涡流效应的感应传感器)。
在本公开的实施方案中，对流量的适当调节可将段塞流转换成分层流，从而使分层流态在流量计所遇到的整个流量范围内延伸。
图1示出根据本公开的一些实施方案的多相流测量系统1的示意图。在图1中，流量系统1包括：主要呈调节蓄积器2的形式的上游流调节器；之后是示出为管道段的向下倾斜测量器皿30，在测量器皿30中产生主要分层的气/油/水流；再之后是包括两个法兰板45A和45B的下游流蓄积器40。进出两个蓄积器的流体进入和退出位置是此实施方案的重要设计特征。
如图2所示，上游调节蓄积器2可使用足够大的体积(例如，直径d2显著大于流入管道5的直径d1并且长度L2也大于d1的管道段)来实现。在一些方面，L2的范围是0.1米至1米。在本公开的一些实施方案中，此蓄积体积可包括可在4英寸至12英寸的标称直径范围内可容易商购得到的管道段、T型连结管件或十字形连结件。
在本公开的一些实施方案中，在体积内部，使用两个内部部件来改进上游流调节器2的段塞流捕集和相分离性能。如图1所示，这些内部部件中的第一内部部件是相分配器10，其功能是将液相和气相分配到它们在蓄积器2的体积中应处于的位置，而不在这种过程中引起相之间的过度混合。这通常通过基于适当的管道网络和导流板12(图2)的设计来实现。
在此实例中，所述设计在多相混合物首先进入调节蓄积器容器3时允许大部分气体被汽提并转向到所述调节蓄积器容器3的上部部分，并且通过将液相更均匀地分配到体积中的液体区的适当部分(例如，朝向容器3的侧壁分配；或者如果将十字件用作蓄积器2，则分配到两个横向定向的分支)来减慢液相，从而允许油和水有足够的停留时间来分离。
第二内部部件是出口流阻装置20，其功能是抵制从蓄积器2流出，使得由于段塞所致的进口液体流量的突然增大转换成蓄积器2中的液位的增大，并且从体积流出到测量器皿30中的流得到调节以使流量脉冲平滑。如图2所示，此阻力装置20可通过具有直孔的流量校正器20或通过平行板的组件来实现。阻力装置20也用作流量校正器，使得在测量器皿30中在传感器之前所需的扩展长度可显著减小。
以下模型显示：根据本公开的一些实施方案，这种蓄积器2将在很大程度上使液体流段塞平滑，将段塞转换成蓄积器2中的液位波动，并因此充当液体段塞流捕集器。
在本公开的实施方案中，假设：
1)输出流量取决于在流出孔口6的下部上方的液位h2和出口流阻Rx，并且
2)液位接近蓄积器2的中心，并且水跃之后的液面的长度Lx在适度段塞过程中改变不大，因此h2处的液/气界面的横截面积几乎为常数，即
A(y)＝Lx·D (1)
那么根据这些假设，
Figure GDA0002758030540000131
其中，ρ为液体的密度，g为重力加速度，并且
Ro＝Rx/(ρ·g) (3)
根据质量守恒，蓄积器2中的增量液体体积是输入与输出液体流量之间的差：
Figure GDA0002758030540000141
即
Figure GDA0002758030540000142
假设输入流量是脉动函数，例如
Figure GDA0002758030540000143
其中：Q为任何脉动之前的稳态输入流量。
在图3中由红色迹线示出在Q＝0.28·10-3m3/s下的qi(t)函数的实例。
针对上述示例性输入函数求解方程(5)得出：
qo(t)＝k·(1-e-t/T-2·e-(t-50)/T+2·e-(t-53)/T-3·e-(t-67)/T+3·e-(t-72)/T)+h2(0)·e-Tt/Ro
(7)
其中：
T＝A·Ro (8)
为此一阶动态系统的时间常数，h2(0)为t＝0时的液位。
蓄积器2的作用取决于时间常数T，给定蓄积器2的大小A，所述时间常数T是阻力元(resistance element)Ro的函数。假设Lx＝0.3m，D＝0.17m且h2(0)＝0.035m，并且Ro＝120和Ro＝250(其中单位由方程(3)来定义)的两种情况，那么可通过使用方程(7)来计算输出流量。结果在图3中以蓝色标绘。
图3显示：由于段塞所致的输入液体流量脉冲已通过蓄积器2的低通过滤作用而得以平滑。在图3中，可观察到阻力元Ro的显著作用。在蓄积器2中没有添加阻力装置20的情况下，Ro的值取决于蓄积器2中的流的粘性和湍流损失；添加阻力装置20将提供对段塞流过滤作用的额外程度的控制。
由于重力，倾斜将改变不同相的横截面保持率。例如，在油/水分层流中，由于重力而在管道的下部部分处的水层比油行进得更快；为了获得相同流量，移动更快的层应具有更小横截面，而慢层应具有更粗横截面。对于油田流量计量来说，油的流量比水的流量更令人关注。在倾斜管道中，流动更慢的油层的扩大粗度有助于降低其保持率测量的不确定性，这是根据本公开的实施方案的流量计的有益作用。
本公开所述的蓄积器2通过以下方式来促进测量器皿或管道段30的向下倾斜：将此段与蓄积器2的接口位置向上提升到流入管道5的底线上方的适当偏离高度y1，并且使测量器皿管道段30的另一端保持在流出管道44的底线上方的小得多的偏离高度y2处。偏向角θ由y1-y2和测量器皿或管道段30的长度确定。通常，向下倾斜角θ的值设定在0至75度之间的范围内，更优选地，所述值设定在0至5度的范围内。蓄积器在容器3的每个端处的两个端板或侧壁8促进蓄积器2与流入管道5和测量器皿30之间的连接，其中流入口在蓄积器2的底部部分周围，并且流出口在高出y1的高度处。
因为上游蓄积器2的流体的出口液面因测量器皿或管道段30的向上偏离而升高，所以蓄积器2中的液位从流入管道5中的液位h1增大到h2(见图2)。在本公开的实施方案中，段塞液体流入由此在蓄积器2的溢流出口处转换成液位波动。
一般来说，为应对流入段塞，优选地在上游蓄积器2内安装用于增大流体出口阻力和用于流相分配/方向转向的装置。如图2所示，出口阻力装置20可由数个扁平的优选地薄的板21组成，它们彼此平行地安装成堆叠，在水平或竖直层压的板之间具有适当的间隙以供流体流动穿过；每个板21的尺寸(诸如，图2中的Lr)、板21之间的间隙大小以及堆叠中的板21的总数目可根据段塞流的所需平滑/过滤作用来设计。流向转向装置或相分配器10的适当的尺寸和横截面形状可选择来提供入流的有效岔路分配/转向，以便减轻段塞期间不同流体相之间的竖直/水平混合。
在本公开的一些实施方案中，测量器皿或管道段30的直径d3大于流入管道5的直径d1且小于蓄积器2的直径d2。实例将是d1＝3英寸，d2＝8英寸，且d3＝4～5英寸。在本公开的一些实施方案中，测量段30的长度可介于d3的5至20倍之间。
在本公开的一些实施方案中，在大小方面正常地小于上游蓄积器2的下游蓄积器40可用于调节来自测量器皿或管道段30的出射流，使得没有流体由于位于仪表下游的大小更小的流出管道44的扼流效应而往回行进到测量段30中。这确保了测量段30内的液位在沿着相同管道段或器皿段的不同轴向位置处不显著改变。优选地，下游蓄积器/调节器40设定在其进口处与计量器皿30的适当竖直偏移(通过图1所示的y2)以及在其出口处与流出管道44接口的适当竖直偏移，使得计量段30的下游端附近的气/液界面水平高于出口管道的顶部。这使进入计量段30中的回流最小化。
在本公开的实施方案中，安装在测量管道段上的测量系统可包括：
1.超声气体流动速度测量单元或多个传感器31，其安装在测量器皿30的中心高度周围或上方，优选地安装在器皿30的上半部上，以避免液相的影响；
2.超声液体分率和速度测量单元或多个传感器32，其安装在测量器皿30圆周周围，大多安装在器皿30的中心高度的周围和下方；
3.水位传感器35，其基于电容原理；
4.至少一个、优选两个压力传感器34，其测量气体压力；以及信号处理单元，其得出管道的顶侧与底侧之间的压差，
5.至少一个温度传感器33，其测量测量器皿区段30上或蓄积器2、40中的一个上的流体温度。
在本公开的一些实施方案中，气体流动速度可优选地由测量器皿30的上半部上的基于超声渡越时间的速度传感器31来测量。概括来说，渡越时间法包括：从第一换能器发送超声脉冲；在位于发射器下游的位置处的第二换能器处接收所述超声脉冲，并测量在流的方向上的第一超声渡越时间t1；然后反转发射器/接收器对，并获得在逆着流的方向上的超声脉冲的第二渡越时间t2。这允许确定气体流动速度：
Figure GDA0002758030540000171
还有气体中的声速：
Figure GDA0002758030540000172
其中：L为发射器与接收器之间的距离，β为管道轴线和超声波束路径之间的角度(见图4)。超声换能器可以是与气体直接接触的插入型或安装在测量器皿30外部的夹紧型。
使用已知方法，使用来自安装在测量器皿30的圆周周围的距离选通超声多普勒系统32的瞬时液体分率信号来提供气体流的瞬时横截面积。然后将此面积与测量气体速度、测量气体压力以及测量气体温度相结合以根据以下方程执行气体流量计算：
Figure GDA0002758030540000173
其中：Aliq为由距离选通超声多普勒传感器测量的液相的横截面积，Ap为管道的横截面积，Vg为气相的速度，Ts和Ps为标准条件下的温度和压力，例如293K和1巴，并且Tg和Pg为线路条件下的温度和压力。
具有优选地夹紧型的传感器阵列的距离选通超声多普勒系统32还提供沿着液相的横截面之上的多个路径的速度分布轮廓。这在图4中示意性地示出。
如果油和水分离成分层的层，那么气/液和油/水界面水平可由超声多普勒扫描系统、超声阻抗扫描系统等来确定。测量水层厚度的更可靠且优选的方法是基于电容原理。图5中示出这种方法的数个实例，其中绝缘导体36浸入水中。此导体36形成电容器的第一电极，而传导的水形成第二电极，所述第二电极通过第一导体36的已知绝缘层与第一导体36分开。水与电容测量电路之间的电连接可通过携载水流的金属器皿或通过从底侧插入管道中的特制接触管道来进行。第一导体36可采取各种形式。图5中示出两个实例。第一个是可沿着器皿孔的竖直直径安装的具有圆柱形横截面的简单的绝缘导线。测量电容与水位L成正比：
Figure GDA0002758030540000181
其中：a为导体的半径，b-a为绝缘体的厚度，并且ε为绝缘体的介电常数。第二实例是可制成为具有管道的全孔径并且因此没有侵入性的绝缘环电极。假设电极在轴向方向上的宽度远大于绝缘厚度，则电容由以下方程给出：
Figure GDA0002758030540000182
其中：w为轴向(流动)方向上的电极宽度，δ为绝缘体的厚度，ε为绝缘体的介电常数，并且Lx为水横截面的湿周。给定管道的横截面形状，可得出水位。
关于所识别的气/液和油/水界面，可适当地整合落在油层和水层的横截面上的多普勒速度点以得出油的流量和水的流量。
如果油和水形成混合物或乳液，那么可使用若干方法来确定液体中水的比(WLR)。这可通过浸入上游蓄积器2的液相中的电阻抗传感器、通过壁内漏波模式测量的液体的声阻抗或者液体采样和测量装置来进行。在获得WLR的情况下，整合整个液体横截面之上的多普勒速度分布轮廓以得出液相的流量Qliq。油流量由以下方程确定：
Q油＝(1-WLR)·Qliq (14)
并且水流量由以下方程确定：
Q水＝(WLR)·Qliq。 (15)
图6示出上述流测量系统实施方案的体系结构。这是多相流测量系统，专门适配来计量油田管道中的分层的气/油/水三相的流量。基本配置结合了气体速度传感器31或气体流量测量系统；用于线路条件监测的气体压力传感器34；提供持液率、速度和流量测量的数个超声多普勒液体流量传感器32；提供持水率的电容式水位传感器35。来自这些传感器/子系统的输出在计算单元中结合，以得出油、气和水的流量。诸如DP液体密度传感器、液体采样和WLR测量子系统和/或基于电磁的WLR传感器的另外的传感器/子系统可添加到如图1所示的不同位置，以便添加测量冗余并应对液相中的特殊情况，诸如油/水乳液。这些另外的或任选的传感器和子系统在以下部分中进一步论述。
根据本公开的一些实施方案中可使用其他WLR测量方法。
例如，在乳液的情况下，可通过液体采样线从仪表(见图1)中的液体富集区域抽取液体样品，并且可由在线WLR传感器(例如，基于电磁原理，或密度计)或由离线WLR分析器来测量WLR。
对于另一替代WLR测量，如图1所示，压差ΔP＝P2-P1可与由超声液体传感器测量的气/液界面高度hl结合使用，以得出液体中的持水率。因为：
ΔP＝ρmix·g·hl (16)其中：ρmix为液相的平均密度。如果液体是油/水乳液，那么
ρmix＝(WLR)·ρw+(1-WLR)·ρo (17)
其中：ρw为水的密度，且ρo为油的密度，这可通过采样和校准来确定。通过将方程(16)和(17)相结合，可得到
Figure GDA0002758030540000201
如果油和水分离成两个不同的层，那么ΔP可跟管道壁与气/液界面之间的测量超声飞行时间T相结合，以得出水层的厚度hw和油的厚度ho。T、hw和ho之间的关系由以下方程给出：
Figure GDA0002758030540000202
其中：cw和co为已知的对应于水和油的声速值。
方程(16)也可重写为：
ΔP＝ρwghw+ρogho， (20)
其中：g为引力常数；ρw和ρo也是已知的。因此，根据两个测量值T和ΔP，通过一起求解方程(19)和(20)可获得两个未知厚度值。
用于WLR确定的另一方法是使用可部署在水和油充分混合在一起的区域处的基于电磁的水分率传感器。实例在图7a和7b中示出。在7a中，测试段之后的膨胀提供油/水混合区，在所述混合区中，可使用基于电阻抗、电感或微波的EM传感器来测量WLR。在7b中，下游流调节器的修改后设计形成液体富集竖直支路，在所述液体富集竖直支路中，可安装水含量传感器以测量充分混合的竖直油/水流。因为在竖直流中，水和油分配比在水平流中更均匀，所以WLR或水含量传感器(不论是局部地测量还是涵盖整个管道横截面)产生更具代表性的结果。
作为以上论述的基于渡越时间的超声气体速度测量的替代方案，可在测量器皿30的上部部分处安装其他类型的速度传感器以测量气相的速度。这些传感器可包括一个或多个热探头、皮托管、旋转器或涡轮流量计、基于漩涡脱落的流量计，如图8所示。
测量气/液界面高度的替代方式可包括使用覆盖管道的竖直高度的基于传热或超声导波(诸如兰姆波)的测杆型传感器，或安装在管道的顶侧上的非接触式超声换能器，参见图1和4。对于非接触式测量，超声换能器的声阻抗必须与气体的声阻抗相匹配，从而允许足够的超声能量传输穿过气体层而到达下面的气/液界面。测量从换能器到气/液界面的脉冲回波往返行进时间Tg，并且通过以下方程确定液体层厚度hl：
hl＝D-Tg·cg/2 (21)
其中：D为测量器皿30的直径，且cg是气相中的声速，这通过渡越时间气体速度测量系统来获得，如方程(10)所示。
在本公开的一些实施方案中，三相流体采样和流体特性测量也是可能的。上游调节器2自然地提供三相分离器，或在乳液的情况下提供气/液分离器。
图9示出相采样器，其可与界面水平传感器并行地运行以选择性地对水相、油相和气相进行采样。界面水平传感器可基于超声脉冲回波传感器或多电极电容测杆。由多个采样管组成的采样器具有沿着竖直高度布置的多个进口。通过使用关于利用界面水平传感器获得三相的竖直分配的信息，可操作适当的阀以从适当的高度处的进口抽取样品。
在本公开的一些实施方案中，还可在微型分离器上安装流体特性传感器(诸如水传导率/盐度、液体粘度、密度、气体组成传感器)，以测量所需的特性。水传导率/盐度测量作为基于电磁的WLR传感器的校准手段将特别有用，特别是在测量水连续乳液(其中传感器输出始终受WLR和水传导率两者的影响)的情况下。在本公开的实施方案中，可安装水特性测量传感器以进入仪表中的水富集区域，例如，图1中的上游蓄积器2的下侧附近。合适类型的电传导率传感器(诸如基于微波、直接接触电极或涡流原理的传感器)可与测量液体温度结合使用，以测量/得出水盐度。
在本公开的一些实施方案中，图1所示的流调节器设计是基于具有相对大直径的一段直管道。还可使用其他形式的管道系统诸如T形件和十字件来增大蓄积体积。尽管十字的两个分支在图10中示出为水平地定向，但是T形件或十字件中的一个或多个横向分支的定向可根据应用而改变。横向分支可容纳转向到其中的流体，从而增加流体在其最终流出到测量段中之前在蓄积器中的停留时间。
图1所示的系统已经在三相流回路上进行测试。测试结果显示：对于本发明的实施方案，多相流的气体和液体在穿过流量计的分层流中是充分分离的。油与水之间的分离也得以实现。油层和水层的分层可通过进一步修改段塞流捕集器和测量段几何形状来实现。图11和图12中示出初步液体和气体流量测量值。
流量计的压降也在流回路测试中进行测量，并且结果在图13中示出。在流量的顶部范围处跨流量计的最大损失为约0.02巴。
根据本发明的实施方案的系统的特定优选优势是：
·近水平安装—从输入处的段塞流生成倾斜/分层流
○在宽流量和GVF范围之上的相分离
○向下倾斜的流扩大油层厚度—Qoil测量的准确度
○没有与竖直仪表相关联的升/降和弯曲—成本/压力降低
○低压降(在测试中不超过0.5psi)
·用于液体流的夹紧式超声阵列—多普勒数字扫描
○没有窗口—直接夹紧到钢管上
○圆周数字模式(不需要校准)
·耐受液体中的气泡
·不需要准确地知道声速
○瞬时液体保持率和流量信号
○油/水分离时的WLR能力—界面检测
○油/水混合时的WLR能力—使用声阻抗/电阻抗测量
·管道的单独部分上的超声气体速度测量
○高调节比
○非侵入式换能器齐平安装到管道壁
○成熟的测量技术、可用的商业系统
·电容水位/保持率传感器35—比超声更可靠/准确的水位测量
·另外的测量—例如基于ΔP的WLR和基于电磁的WLR以及盐度
·易于在上游和下游流调节器处在可发现分离或混合相的地方实现采样装置和流体特性传感器。
除其他事项之外，本公开的实施方案可提供分层流发生器与各种速度和相保持率测量装置的组合，以确定单独的分层相(诸如气体和液体)的流量以及液相、油和水内的流量，这是优于不利用流分层的现有技术的显著优势。更具体地，本公开可提供用于将管道段7中的分层的气/液和/或气/油/水流的产生与可分离地测量单独相的流量相关参数的一些或所有以下传感器/测量系统—用于测量以下各项的传感器或系统—相结合：
·气相流动速度，
·液相流动速度，
·油相流动速度，
·水相流动速度，
·液相保持率或气相保持率，
·持水率或液体中水的比，
·水传导率，
在本公开的一些实施方案中，速度和保持率测量可在分层的气/油/水流的相同横截面上执行。在本公开的一些实施方案中，优选测量技术可包括通常可在非侵入式安装中实现的基于超声的气体和液体流量传感器31、32，以及基于电容的水位传感器。
除其他事项之外，本公开的实施方案可提供用于：
·将流量调节蓄积器2与向下倾斜的流管道段7组合起来以实现气、油和水之间的足够水平的相分层；
·使用具有适当大小(例如，大于平均液体段塞流大小)的上游流量调节体积，这可允许输入流的足够大的横截面膨胀；在圆形横截面的情况下，蓄积器2的直径优选地是输入管道5的直径的至少2倍大，以便使输入流显著减速并增强蓄积器内的气/液分离—包括T型件、十字件的标准管件可用于提供蓄积器体积。
·对于典型的上游流调节器/蓄积器2，在入口附近使用流动方向转向器/相分配器10并在出口附近使用流阻装置20来减轻相之间的混合，这增强相分离以及段塞平滑作用并减小测量段中的流量波动；使用阻力装置20的层压堆叠设计(具有处于竖直定向的板21、处于水平定向的板23或两者的组合)，其可安装在测量管道段7的一端或两端处以用作流量校正器。
·在管道中形成具有合适的倾斜角(优选地在0与75度之间，甚至更优选地在0与5度之间)的向下倾斜的流，对所述流执行相保持率、速度和流量测量。
·针对测量管道段7选择适当的直径d3，例如优选地大于输入管道5的直径，使得在测量段内维持令人满意的分层度，其中优选的管道长度为d3的3至20倍。
·使用可用于计量管道段7的与圆形不同的横截面，包括正方形和矩形。
·将上游蓄积器2的流入口朝向蓄积器2的下侧定位，优选地对齐输入管道5孔的底部，使得流入口位于蓄积器2内的气/液和油/水界面的下方。
·使用下游流调节器40来减轻回流效应并确保测量段内令人满意的分层度—优选地，下游调节器40设定在其进口处与计量段管道7的适当竖直偏移以及在其出口处与生产管道接口的适当竖直偏移，使得计量段的下游端附近的气/液界面高度高于出口管道的顶部—这使进入计量段中的回流最小化。
·在倾斜测量管道段7的任一端或两端处使用流量校正器20，来调节液体和气体流量。
除其他事项之外，本公开的实施方案还可提供用语：
·基于管道7周围的夹紧式超声换能器31、32的持液率、速度和流量测量系统，其执行距离选通多普勒测量(现有技术[4])，这允许主要通过识别气相和液相以及油和水之间的界面、测量油层和水层内的速度分布轮廓并整合这些分布轮廓以得出油和水的流量来得出气体、油和水的保持率以及油和水的速度；代替多普勒，也可使用其他超声界面和速度测量方法，这些方法可包括测量界面高度的脉冲回波测量以及测量流动速度的飞行时间方法或互相关方法。
·基于电容原理的水位传感器35，其利用呈测杆或测环状配置的一个绝缘导体，测量所述导体(电极1)与传导的水相(电极2)之间的电容，并利用电极1的浸水长度与测量电容值之间的关系来得出水层厚度和持水率。
·基于超声渡越时间测量的气体速度和声速测量系统，所述超声渡越时间测量跨气体层、主要跨管道横截面的上部部分沿着合适路径来执行；替代上述超声方法，可使用替代气体速度测量传感器，诸如涡轮、V形锥流量计、皮托管等
·将测量气体横截面积和气体速度以及测量气体温度和压力相结合以产生气体流量。
·将超声测量与基于其他物理原理的传感器相结合以测量在分层气/液流中包括油/水乳液的液相，所述结合包括：
通过使用夹紧式超声漏波传感器测量液体的声阻抗来确定液体的WLR；
将测量液体界面水平与在测量管道段的顶侧与下侧之间进行的压差测量结合起来以得出WLR；或
在流量计管道工程内的液体富集区域处使用液体采样线来提取液体样品，并使用安装在采样线上的WLR传感器(例如，基于密度计或电介质)来测量并得出WLR
·结合界面水平测量传感器使用气体、液体、水、油采样线，以从上游流调节器/蓄积器提取分离相的样品。
·使用流体特性传感器、诸如水传导率传感器来测量分离相的特性。
·在下游流调节器处的另外的WLR探头，其测量油与水之间良好混合的区域中的液体；或者在所述调节器下游的竖直支路上的另外的WLR传感器，用于测量WLR，并结合测量水传导率来得出正确的WLR。
·液体采样装置，其进口位于下游调节器中以对通过朝向调节器出口的水跃形成的混合区中的流体进行采样；从此类样品得出WLR。
·将测量WLR与测量液体流量相组合以确定油和水的流量
在本公开的一些实施方案中，另外的测量可包括：
·安装在测量管道段7的顶侧上的超声换能器，其跨气体层传输超声脉冲以测量气/液界面水平并且可能地测量界面速度，
·水盐度测量单元/传感器，其接入口通向仪表管道系统内的富水区域，所述水盐度测量单元/传感器测量水传导率并得出盐度
·获得样品(混合物或分离相)以用于离线分析的液体采样能力
在本公开的一些实施方案中，总体测量系统体系结构可在计算单元中将以上所列的所有测量结果结合起来，以得出油、水和气体的流量以及其他参数，如图6所示。
前述内容概述了若干实施方案的特征，使得本领域技术人员可更好地理解本公开的方面。本领域技术人员应了解，可易于使用本公开作为用于设计或修改其他过程和结构以便执行本文介绍的实施方案的相同目的和/或实现其相同优势的基础。本领域技术人员还应认识到，此类等效构造并不偏离本公开的精神和范围，并且可在不背离本公开的范围的情况下在本文中进行各种改变、替代和更改。

Claims (26)

1.一种用于多相流测量系统(1)的调节蓄积器(2)，所述调节蓄积器(2)包括：
容器(3)，所述容器(3)包括：侧壁；流入孔口(4)，所述流入孔口(4)在所述侧壁中的一个中、用于接收流入管道(5)的端部；以及流出孔口(6)，所述流出孔口(6)在所述侧壁中的另一个中、用于接收流出器皿(7)的端部，其中所述容器(3)还包括：
相分配器(10)，所述相分配器(10)定位成附属于所述流入孔口(4)，并且被配置来分配从所述流入管道(5)进入所述容器(3)内的多相混合物的传入流的液相和气相；以及
出口流阻装置(20)，所述出口流阻装置(20)定位成附属于所述流出孔口(6)，并且被配置来减少或抵制液体从所述容器(3)的流出，从而使流量脉冲平滑。
2.根据权利要求1所述的调节蓄积器(2)，其中
所述流入孔口(4)的最低点在所述容器(3)的底部处或附近；
所述流出孔口(6)的最低点竖直偏离所述流入孔口(4)的所述最低点并且在所述容器(3)处于其操作定向中时位于所述流入孔口(4)的所述最低点上方。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的调节蓄积器(2)，其中所述容器(3)还包括顶部和底部。
4.根据权利要求1所述的调节蓄积器(2)，其中所述容器(3)呈在所述侧壁之间具有实质上圆形横截面的管的形状。
5.根据权利要求4所述的调节蓄积器(2)，其中所述侧壁之间的距离长于所述容器(3)的所述横截面的平均直径。
6.根据权利要求1所述的调节蓄积器(2)，其中所述容器(3)的平均横截面大于所述流出器皿(7)的平均横截面和所述流入管道(5)的平均横截面两者。
7.根据权利要求1所述的调节蓄积器(2)，其中所述相分配器(10)包括：
管道(11)，所述管道(11)的大小和形状匹配所述流入孔口(4)的大小和形状；一个或多个第一狭槽(12)，所述一个或多个第一狭槽(12)沿着所述管道(11)的长度设置并且延伸穿过管道壁以使所述管道(11)的内部与其外部流体连接，所述一个或多个第一狭槽(12)在所述相分配器(10)处于其操作定向中时位于所述管道(11)的侧部处；
一个或多个翅片(13)，所述一个或多个翅片(13)位于所述管道(11)的所述外部上并且邻近所述一个或多个第一狭槽(12)且位于其间，其中所述一个或多个翅片(13)具有比所述管道(11)大的横截面积，并且背离所述管道(11)的所述外部延伸以便将流动穿过所述管道(11)的所述液相向外且背离所述管道(11)引导；以及
一个或多个第二狭槽(14)，所述一个或多个第二狭槽(14)沿着所述管道(11)的所述长度设置、延伸穿过所述管道壁以使所述管道(11)的所述内部与其所述外部流体连接，所述一个或多个第二狭槽(14)在所述相分配器(10)处于其操作定向中时位于所述管道(11)的顶部处，所述一个或多个第二狭槽(14)确保气相将被汽提并转向到所述容器(3)的上部部分，其中所述一个或多个第二狭槽(14)被成形为“T形”狭槽，其中下部部分与所述管道(11)的所述内部流体连接，并且所述“T形”的侧臂适于将所述气相向外朝向所述容器(3)的所述侧部引导。
8.根据权利要求7所述的调节蓄积器(2)，其中所述狭槽在所述“T形”狭槽的顶侧上式开放的，以将一部分气体朝向所述蓄积器容器的所述顶部/顶板引导。
9.根据权利要求1所述的调节蓄积器(2)，其中所述出口流阻装置(20)包括相对于彼此平行安装并且竖直或水平延伸的一个或多个初级平板(21)，所述初级平板(21)的平板状部分(22)与所述流出孔口(6)的法线对齐以便减少液体的流出并矫直所述液体的流。
10.根据权利要求9所述的调节蓄积器(2)，其中一个或多个平行次级平板(23)设置在所述出口流阻装置(20)中、相对于所述初级平板(21)旋转，其中，所述初级平板(21)与所述次级平板(23)之间的角度偏移为90°+/-5°。
11.根据权利要求9所述的调节蓄积器(2)，其中所述出口流阻装置(20)包括其中设置有一个或多个直孔(25)的流量校正器(24)，其中所述直孔(25)与所述流出孔口(6)的所述法线对齐。
12.根据权利要求1所述的调节蓄积器(2)，其中所述容器(3)在所述流入孔口(4)的法线处截取的横截面积是所述流入孔口(4)的横截面积的至少两倍，并且所述容器(3)的长度是所述流入孔口(4)的直径或在所述流入孔口(4)不是圆形时的其最长边的至少两倍。
13.一种多相流测量系统(1)，其包括前述权利要求中任一项所述的调节蓄积器(2)，并且其还包括：
倾斜测量器皿(30)，所述倾斜测量器皿(30)从所述流出孔口(6)延伸并且被定向成背离所述容器(3)，其中所述倾斜测量器皿(30)的第一端(31)在所述流出孔口(6)处并且定位成高于所述测量器皿(30)的第二端(32)，使得所述测量器皿(30)在处于其操作定向中时从所述第一端(31)到所述第二端(32)向下倾斜，所述第二端(32)是所述测量器皿(30)的远离所述流出孔口(6)的端部。
14.根据权利要求13所述的多相流测量系统(1)，其中所述测量器皿(30)在使用时如从水平线测量的倾斜角在0°至75°的范围内。
15.根据权利要求13或14所述的多相流测量系统(1)，其中，所述测量器皿具有下述特征中的至少一个：
所述测量器皿(30)的横截面积不小于所述流入孔口(4)的所述横截面积并且小于所述容器(3)的所述横截面积；
所述测量器皿(30)的长度是所述测量器皿(30)的直径或在所述测量器皿(30)不是圆形时的其横截面的最长边的至少3倍；或
所述测量器皿(30)的所述长度是所述测量器皿(30)的所述直径或在所述测量器皿(30)不是圆形时其所述横截面的最长边的高达50倍。
16.根据权利要求13所述的多相流测量系统(1)，其中所述测量器皿(30)包括定位在沿着所述测量器皿(30)的位置处的一个或多个传感器，基于所述多相流测量系统(1)的几何形状和穿过所述多相流测量系统(1)的预期流体流量，所述位置对应于将在其中获得穿过所述测量器皿(30)的流体的分层流的位置。
17.根据权利要求13所述的多相流测量系统(1)，其中所述测量器皿(30)包括设置在所述测量器皿(30)的外部并且适于可移动地固定到所述测量器皿(30)的所述外部的一个或多个传感器。
18.根据权利要求16所述的多相流测量系统(1)，其中所述一个或多个传感器包括以下各项中的一项或多项：
a)超声气体流动速度传感器(31)，所述超声气体流动速度传感器(31)安装在所述测量器皿(30)的中心竖直点周围或上方；
b)超声液体分率和速度传感器(32)，所述超声液体分率和速度传感器(32)安装在所述测量器皿(30)的所述中心垂直点周围或下方；
c)温度传感器(33)；和/或
d)压力传感器(34)，所述压力传感器(34)遍及所述测量器皿(30)的竖直高度范围定位。
19.根据权利要求13所述的多相流测量系统(1)，其还包括基于电容测量的水位传感器(34)，其中所述水位传感器(34)包括呈测杆或测环配置的绝缘导体(35)，所述绝缘导体(35)适于在所述测量器皿(30)中存在任何水时测量所述绝缘导体(35)与所述水之间的电容以确定所述水的高度。
20.根据权利要求13所述的多相流测量系统(1)，其中所述多相流测量系统(1)还包括：
下游蓄积器(40)，所述下游蓄积器(40)位于所述测量器皿(30)的下端处，所述下游蓄积器(40)包括：
下游蓄积器容器(41)，所述下游蓄积器容器(41)具有用于接收所述测量器皿(30)的所述下端的下游蓄积器流入孔口(42)和用于接收流出管道(44)的端部的下游蓄积器流出孔口(43)，其中所述下游蓄积器流入孔口(42)的最低点定位成竖直偏离所述下游蓄积器容器(41)的侧壁(45)的底部并位于所述底部上方，并且所述下游蓄积器流出孔口(43)定位在所述侧壁(45B)或所述下游蓄积器容器(41)的不同侧壁(45B)中，其中所述下游蓄积器流出孔口(43)的最低点在所述下游蓄积器容器(41)处于其操作定向中时定位在所述下游蓄积器容器(41)的侧壁(45B)的底部处或附近，以便使流体进入所述测量器皿(30)中的回流最小化。
21.根据权利要求20所述的多相流测量系统(1)，其中所述下游蓄积器(40)包括：
流量校正器(46)，所述流量校正器(46)邻近所述下游蓄积器流入孔口(42)，以便调节进入所述下游蓄积器(40)的流，从而调节所述测量器皿(30)内的流并促成分层流，并且所述流量校正器(46)包括相对于彼此平行安装并且竖直或水平延伸的一个或多个三级平板(47)，所述三级平板(47)的平板状部分(48)与所述下游蓄积器流入孔口(42)的法线对齐以便矫直所述流体入流；其中一个或多个平行四级平板(48)设置在所述流量校正器(46)中、相对于所述三级平板(47)旋转，其中所述三级平板(47)与所述四级平板(48)之间的角度偏移是90°+/-5°。
22.一种用于多相流测量系统(1)的调节多相流混合物的方法，其包括：
使所述多相流混合物通过蓄积器皿的侧壁中的一个中的流入孔口流进所述蓄积器皿中；
使所述蓄积器皿中的所述多相流混合物的液相和气相分离；
使所述多相流混合物的所分离的液相和气相通过所述蓄积器皿的所述侧壁中的一个中的流出孔口从所述蓄积器皿流出；以及
使用出口流阻装置来减少或抵制所述多相流混合物的所述液相穿过所述流出孔口的流出，从而使流量脉冲平滑。
23.据权利要求22所述的方法，其中所述流出孔口被配置成在使用中在所述蓄积器皿中与所述流入孔口相比设置在竖直更高处。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，其中所述出口流阻装置将离开所述蓄积器皿的所述液相的流量减小到小于进入所述蓄积器皿中的所述多相混合物的峰值流量。
25.一种多相流测量方法，其包括：
使用权利要求22或权利要求23所述的调节多相流混合物的方法来调节所述多相流混合物的流；
通过使所调节多相混合物向下流动穿过倾斜测量器皿来使所调节多相混合物的所述流分层；以及
测量所述测量器皿中的所调节多相混合物的所述分层流的特性。
26.如权利要求25所述的方法，其还包括：
使所调节多相混合物的所述分层流从所述测量器皿流出到下游蓄积器皿中。
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