OA10296A - Débitmètre à venturi pour mesure dans une veine d'écoulement d'un fluide - Google Patents
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Description
1 t ' s b* 2 9 6
DEBITMETRE A VENTURI POUR MESURE DANS UNE VEINED'ECOULEMENT D'UN FLUIDE
DESCRIPTION
Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un dispositif de mesure dudébit d'un fluide dans une veine, notamment d'un puitsd'hydrocarbure.
Un dispositif connu selon l'art antérieur estdécrit dans le document EP-A-234 747. Un tel dispositifesc illustré sur la figure 1 et comporteessentiellement une première section 1 d'une veine, dediamètre uniforme, suivie d'une seconde section 2 dontle diamètre va en se rétrécissant pour former unventuri. Trois points de prise de pression 3, 4, 5 sontprévus, le point 4 étant situé à l'entrée du venturi,le point 3 en amont du point 4 et le point 5 en aval duventuri. Le sens d'écoulement du fluide est repéré parla flèche désignée par la référence 6. Une premièremesure de pression différentielle APm peut êtreréalisée entre les points 3 et 4, aux extrémités de lasection 1 de diamètre constant. Cette pressiondifférentielle APm permet de déterminer la densitémoyenne du fluide qui s'écoule. Une deuxième mesure depression différentielle ΔΡν peut être réalisée entreles points 4 et 5, aux extrémités du venturi. Cettemesure permet de déterminer le débit du fluide, àcondition que la densité de ce dernier ait étépréalablement déterminée à l'aide de la mesure APm.Plias précisément, le débit v peut être calculé à partirde la relation : APv=apv2+b(po~p) où p est la densité du fluide et pg correspond à la densité d'un fluide présent dans le circuit de mesure des capteurs de pression différentielle. Le coefficient SP 10498 PM. lala se débit apparent,différentiels de a est égal à 1/2 (l-d4/D4) , où d et D sontrespectivement le diamètre de la section la plusétroite et de la section la plus large du venturi.
Cette relation montre que la pressiondifférentielle mesurée est la somme de deux termes dontl’un est proportionnel au carré du débit, tandis quel'autre (composante "gradio") est indépendante de cedébit. Par conséquent, lorsque le débit est faible,composante "gradio" est prépondérante, si bien quemoindre erreur sur la détermination de la densitécraduit immédiatement en un L'utilisation de deux capteurs pression, ayant typiquement une précision de 15 mpsi(10“3bar), peut faire apparaître des débits apparentsde l'ordre de 1000 barils/jour (6,6 m3/h), et ceci mêmelorsqu'aucun fluide ne circule dans la veine. Ceci estillustré sur la figure 2 qui donne, pour deux densitésdifférentes (I : 1250 kg/m3, II : 500 kg/m3) l'évolution, en fonction du débit, des deux composantesde la pression différentielle : l'une de ces composantes dépend du débit, tandis que l'autre; composante "gradio") en est indépendante. d'après ce graphique, que la composantelargement prépondérante pour des débits environ 600 barils/jour (3,96 m3/h). En fait, jusqu'à2000 barils/jour (13,2 m3/h), la mesure de la pressiondifférentielle et, par conséquent, la mesure du débit,est très sensible à la composante "gradio".
Par ailleurs, le dispositif connu repose bien,comme dans tout autre système mettant en oeuvre unventuri, sur une diminution d'un diamètre de la veineou du canal dans lequel circule le fluide. Cependant,le débit à mesurer est le débit dans la partie de laveine de diamètre d, c'est-à-dire dans la sectionnormale du venturi. Dans le cas d'application aux
Il apparaît,"gradio" estinférieurs à SP 10498 PM. 3 υ à ύ 2 9 6 essais de puits en vue de l’exploitation pétrolière'DST), des valeurs standards sont à respecter en ce quiconcerne les diamètres de la colonne de production,c'est-à-dire le diamètre d : ce dernier est fixé à la 5 valeur de 2,25 pouces (57,15 mm). Par conséquent, la seule façon de réaliser une restriction afin de former un venturi est d’abord d’élargir le diamètre interne dela colonne, jusqu’au diamètre D, et ensuite de le ramener à son diamètre standard d. Ceci a pour 10 conséquence que, dans l'expression ΔΡν ci-dessus, le cerme v est affecté d'un coefficient 1-d^/D4 qui estinférieur à 1. Dans le cas où d=2,25 pouces (57,15 mm)et D=3 pouces (76,2 mm), le terme v2 est donc affectéd'un coefficient d’atténuation d'environ 0,3. En 15 conséquence, la sensibilité de ΔΡν au débit mesuré estfaible, notamment à faible débit. Typiquement, pour undébit de l'ordre de 1000 barils/jour (6,6 m3/h) , uneerreur de 30% est courante, tandis que l'erreur sur desdébits de l'ordre de 600 barils/jour (3,96 m3/h) peut 20 atteindre 50 à 60%. On atteint des erreurs de moins de5% seulement pour des débits supérieurs à environ5000 barils/jour (33 m3/h).
Par conséquent, le dispositif connu est affectéde deux sources principales d'erreur : 25 - l'une liée au fait que l'on cherche à mesurer undébit dans la petite section d'un venturi, dont lediamètre ne peut être réduit en dessous de la valeurnominale d - 2, 25 pouces (57,15 mm), - l'autre liée à la présence de la composante "gradio", 3C indépendante du débit.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour objet un dispositif de mesure du débit Q d'un fluide dans une 35 veine de fluide, dans un puits, comportant une première SP 10498 PM. 4 t g 2 9 6 section à venturi, et des premiers moyens sensibles àla différence de pression ΔΡχ, au niveau de la premièresection à venturi, entre deux points distants l'un del'autre dans le sens de l'écoulement, caractérisé en cequ'il comporte, en outre, une seconde section à venturiet des seconds moyens sensibles à la différence depression ΔΡ2, au niveau de cette seconde section, entredeux points distants l'un de l'autre dans le sens del'écoulement, les deux sections à venturi étantdisposées l'une par rapport à l'autre de telle façonque, pour un sens d'écoulement donné du fluide, lediamètre de l'une des deux soit croissant tandis que lediamètre de l'autre est décroissant.
Un tel dispositif de mesure permet : - de supprimer totalement la présence de la composante"gradio" parasite, - de réduire considérablement l'erreur sur la mesure dudébit : pour un même débit, des valeurs d'erreur 5 à10 fois plus faibles qu'avec le dispositif de l'artantérieur peuvent être obtenues.
Les distances entre les deux points de prise depression des deux venturi sont de préférence égales. Ilen va de même pour les sections normales(respectivement larges) des venturi.
Selon un mode particulier de réalisation, lapremière et la seconde sections à venturi peuvent êtreciracune constituées par une portion localement plusépaisse de la paroi délimitant extérieurement la veine.
La meilleure détermination du débit, dans lecas d'un appareil selon la présente invention,s'obtient cependant au prix d'une légère dégradation dela précision sur la densité, à débit élevé. Ceci peutêbre compensé par l'ajout d'une mesure d'une différencede pression, dans une portion droite de la veine. On SP 10498 PM. 5 t i G 2 3 6 obtient alors à la fois une excellente mesure de ladensité et une très bonne mesure du débit.
Les deux sections à venturi peuvent être fixéesdans un train de tiges d’essai de production, desmcyens d'enregistrement pouvant de plus être prévusdans ce train de tiges pour mémoriser des signauxreprésentatifs de ΔΡχ et ΔΡ2· L'invention concerne également un système demesure du débit d'un fluide comportant un dispositiftel que décrit ci-dessus et des moyens de calcul dudébit du fluide, par combinaison linéaire desdifférences de pression ΔΡ]_ et ΔΡ2 - Un tel système peuten ouure comporter des moyens de détermination de ladensité du fluide. Des moyens peuvent être prévus pourdéterminer le débit (i - 1,2) du fluide, au niveaud'au moins un des deux venturi, à partir de ladifférence de pression ΔΡ^, ainsi que, éventuellement,des mcyens pour comparer et Q. L'invention a également pour objet un procédéde mesure du débit d'un fluide dans une veine definide, dans un puits, à l'aide d'un dispositif ou d'unsystème tel qu'il vient d'être décrit, ce procédécomportant : - une étape de mesure d'une première différence de pression ΔΡ^, au niveau de la première section à vencuri, - une étape de mesure d’une seconde différence de pression ΔΡ2, au niveau de la seconde section à venturi, - une étape de calcul du débit du fluide à partir desvaleurs ΔΡχ et ΔΡ2 mesurées au cours des deux étapesprécédentes, en éliminant la composante gradio.
Les distances entre les deux points de prise de pression des deux venturi sont de préférence égales. Il SP 10498 PM. 6 v y 6 en va de même pour les sections normales(respectivement larges) des venturi. L’élimination de la composante gradio peut êtreobtenue par combinaison linéaire de ΔΡχ et ΔΡ2. 5 Ce procédé peut en outre comporter une étape de calcul de la composante "gradio".
Par ailleurs, il peut également comporter uneétape de détermination du sens d’écoulement du fluidedans la veine comprenant les sous-étapes suivantes : 1C - supposer un sens d’écoulement, déterminer, pour ce sens d'écoulement, le débitQÿ (i = 1,2) du fluide au niveau d'au moins un desdeux venturi, à partir de la différence de pressionΔΡχ, 15 - comparer Q et Οχ pour vérifier l'hypothèse sur le sens d’écoulement.
Les différences de pression (ΔΡ-jJjcorrespondant à différents instants tj peuvent êtremesurées, les données correspondantes étant mémorisées 2C après avoir éventuellement été comprimées, des valeursQ- du débit pour différents instants tj étant ensuitecalculées.
On obtient ainsi un ensemble de données Qj(tj). 25 Brève description des figures
De toute façon, les caractéristiques et av-antages de l'invention apparaîtront mieux à lalumière de la description qui va suivre. Cettedescription porte sur les exemples de réalisation, 30 donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un dispositif de mesure de débit selon l’art antérieur, SP 10498 PM. 7 à ^296 - la figure 2 représente le poids des deuxcomposantes dans une mesure de pression différentielleselon l’art antérieur, - les figures 3 et 4 représentent deuxdispositifs selon la présente invention.
Description détaillée de modes de réalisation de 1’invention
Un premier exemple d'un dispositif conforme àl'invention est illustré sur la figure 3. Sur cettefigure, les références 12, 14, 16 représententdifférentes sections de la paroi interne d'un train detiges d'essai de puits (DST) . Ces sections ont uneconfiguration telle qu'un fluide circulant par exempledans le sens indiqué par la flèche 13 traverse d'abordun venturi divergent : la paroi interne de la colonnes'élargit de façon à ce que le fluide traverse unesection de diamètre d (section normale), puis unesection de diamètre D (section large). Dans le cas d'untrain de tiges d'essai de puits, le diamètre d est fixéà une valeur nominale de 2,25 pouces (57,15 mm), tandisque l'élargissement central présente un diamètre D de3 pouces (76,2 mm). Puis, le fluide traverse un venturiconvergent 20 : il y a rétrécissement de la paroi, lefluide traversant une section de diamètre D et revenantà une section de diamètre d. Un capteur de pressiondifférentielle 22 permet de mesurer la différence depression entre deux points de prise de pression 26 et28 situés en amont et en aval du venturi divergent 18.Un capteur de pression différentielle 24 permet demesurer la différence de pression entre deux points deprise de pression 30 et 32 situés respectivement enamcnt et en aval du venturi convergent 20. Les points28 et 30 peuvent également être confondus. SP *0498 PM. 8 * h 2 9 6
Un autre mode de réalisation est illustré surla figure 4. Le fluide, circulant par exemple dans lesens représenté par la flèche 33 traverse d'abord unventuri convergent 34, la paroi définissant une section 5 large de diamètre D (3 pouces, 76,2 mm) et une sectionnormale de diamètre d (2,25 pouces, 57,15 mm). Unpremier capteur de pression différentielle 38 permet demesurer la différence de pression entre deux points deprise de pression 40, 42 situés respectivement à 10 l’entrée et à la sortie du venturi convergent 34,tandis qu’un capteur de pression différentielle 44permet de mesurer la pression entre deux points deprise de pression 46, 48 situés respectivement àl’entrée et à la sortie du venturi divergent 36. Là 15 encore, les points 46 et 42 peuvent être confondus.
Dans les deux cas, la hauteur qui sépare les deux points de prise de pression d’un même venturi estde préférence égale à la hauteur qui sépare les deuxpoints de prise de pression de l’autre venturi. 20 Cependant, l’invention couvre également touteréalisation où ces deux hauteurs seraient différentes.
De même, les sections normales (respectivementles sections larges) des deux venturi sont depréférence égales, mais l’invention couvre également 25 les cas où elles ne le seraient pas.
Dans tous les cas, les capteurs de pressiondifférentielle 22, 24, 38, 44 peuvent être reliés, de manière connue par l’homme de l'art, à des moyens, nonreprésentés sur les figures, permettant de mémoriser 30 et,zou d’exploiter les données fournies par cescapteurs. Notamment, dans le cas d’une exploitationd’hydrocarbure, ces moyens peuvent comporter des moyensinformatiques situés en surface.
On peut, à partir des signaux produits par les 35 capteurs de pression pour différents instants tj, par SP 10498 PM. 9 296 10 15
2C 25 exemple pendant une séquence de test donnée, obtenirdes signaux donnant l’évolution temporelle Q(t) dudébit.
Dans les deux cas illustrés sur les figures 3et 4, ce sont les mêmes équations qui régissent lesvariations de pression entre l’entrée et la sortie desventuri, et le dispositif présente, du point de vue del'écoulement des fluides, les mêmes avantages parrapport à l’art antérieur. Du point de vue de la miseen oeuvre pratique, le dispositif selon la figure 4 estplus simple à réaliser que celui selon la figure 3.
Si l'on considère le cas du dispositif illustrésur la figure 3, la pression ΔΡχ mesurée entre lespoints 26 et 28 est donnée par la relation : AP1=a1pxv2+b(p0-Px) (1)
La différence de pression entre les points 30et 32 est par ailleurs donnée par la relation : AP2=a2pxv2-b(p0-px) (2)
Dans les équations ci-dessus, px désigne ladensité du fluide s'écoulant, pq désigne la densitéd’une huile de référence présente dans les conduits descapteurs différentiels 22, 24 (38 et 44 pour le mode deréalisation de la figure 4),et v désigne la vitessed’écoulement du fluide. En outre : ai = k / Cdif et a2 = k / Cd^ ave: 1 2g / 4Dq
Cii et Cd2 étant des coefficients de calibration desventuris. 30 A partir de la mesure de ΔΡι et ΔΡ2, il est pcssible de déduire la densité et/ou la vitessedrécoulement du fluide par les relations : SP 10498 PM. 10
Px = PO + 2b —--~ ( ΔΡχ + ΔΡ2 ) - ( ΔΡ[ - ΔΡ2 )
Lal + a2 v2 = (ΔΡχ + ΔΡ2) ( ai + a2 )
Px (4) (3)
Cette dernière relation (4) donne la vitessed’écoulement dans la section de diamètre D. Le débitvolumique du fluide est calculé par : 3. (5)
De ce système d’équation, il est possible de conséquencesdispositif à déduire plusieurscaractéristiques duconforme à l'invention.
Tout d’abord, la composante "gradio", bien queprésente dans les formules 1 et 2, y est affectée designes différents, si bien qu’elle disparaîtcomplètement lorsqu’on réalise la somme de ΔΡχ et ΔΡ2 :par conséquent, quel que soit le débit, cettecomposante n'a aucune influence sur le résultat.
On peut remarquer ici que les équations ci-dessus ont été données pour le cas où la hauteur entreles deux points de prise de pression d'un venturi estégale à la hauteur entre les deux points de prise depression de l'autre venturi. Dans le cas contraire(hauteur différentes), ce n'est plus en formant lasomme de ΔΡ1 et ΔΡ2 qu'on élimine la composante"gradio", mais en formant une combinaison linéaire deΔΡ- et ΔΡ2, les coefficients de cette combinaisontenant compte du rapport des hauteurs.
Les mesures ΔΡχ et ΔΡ2 réalisés avec chacun descapteurs peuvent encore être affectées de l'erreur ou relatives auxdouble venturi de l'incertitude liée ces capteurs eux-memes. SP 10498 PM. 11 Néanmoins, par rapport au système de mesuregradioventuri, l'erreur liée au capteur a une influencebeaucoup moins importante sur le résultat final. Dansle cas du système gradioventuri, cette erreur évoluesystématiquement en 1/v, c'est-à-dire de manièreinversement proportionnelle au débit. Dans le cas dudouble venturi selon l'invention, l'erreur globaledépend du signe de l'erreur de chaque capteur : il estpossible d'obtenir une erreur qui évolue de manièreinversement proportionnelle au débit (auquel casl'erreur est de toute façon de l'ordre de 5 à 10 foisplus petite que dans le cas du gradioventuri), mais ilesc également possible d'obtenir une erreur constantesur l'ensemble de la gamme de débits mesurés, notammentlorsque l'erreur sur l'un des capteurs compensel'erreur sur l'autre capteur. Or, cette dernièrealternative était mathématiquement impossible dans lecas où un seul venturi était utilisé.
Un autre intérêt du dispositif à double venturiest de permettre d'obtenir une très bonne estimation ducoefficient de décharge sur une large gamme de débits.Dans un venturi simple, le coefficient de décharge estune fonction dont l'expression analytique n'est pasrigoureusement établie. Certaines expressions fontintervenir l'équation de STOLZ, d'autres sont plusempiriques, mais elles ont toutes en commun le fait defatre intervenir le nombre de Reynolds. Dans le cas desdébitmètres à venturi, la norme ISO-5167 fournit untableau qui donne l'évolution approximative ducoefficient de décharge en fonction du nombre deReynolds. Ce tableau est reproduit ci-dessous(Tableau I). SP 7 0498 PM. 12 o i U 2 9 6 10 15 20
TABLEAU I ΙΙίΙϊίΐββΙΙΙΙΙ 4.104 0, 957 6.104 0, 966 105 0, 976 1,5.105 0, 982
Pour le domaine de l’extraction d’hydrocarbure,les débits mesurés sont compris environ entre500 barils/jour et 15000 barils/jour (soit de 3,3 m3/hà 99 m3/h) . Pour un débit de 1000 barils/jour(6,6 m3/h, correspondant à une vitesse d’écoulementd’environ 0,7 m/s), on calcule un nombre de ReynoldsR£=4.104, tandis que pour un débit de 10000 barils/jour(66 m3/h, soit environ 7 m/s) on peut calculer unnombre de Reynolds Re=4.105. De la comparaison avec letableau I ci-dessus, on en déduit que le coefficient dedécharge n’est pas constant sur la gamme de débitsmis en jeu. Le dispositif de double venturi conforme àla présente invention permet de surmonter cettedifficulté, puisque le coefficient de déchargeéquivalent de l’ensemble du système peut être donnécomme étant une moyenne quadratique des coefficients dedécharge Cd^ et Cd£ de chacun des venturis. De manièreplus précise, le coefficient de décharge équivalent estdonné par : 1 cde 1 1— + —
(6)
Il en résulte une atténuation des variations du25 coefficient de décharge sur tout le domaine de débitsexploré. Dans le tableau II ci-dessous, est donné pourdeux débits différents (1000 barils/jour et10000 barils/jours) la valeur du coefficient de SP 10498 PM. v i u 2 9 6 13 décharge respectivement pour un venturi convergent(C31), un venturi divergent (C^) et pour le système dedouble venturi conforme à l’invention (ο^θ). L’erreurdonnée en bas de chaque colonne correspond à l’erreurobtenue sur le débit lorsqu’est appliqué, au faibledébit (1000 barils/jour) , le coefficient de déchargecalculé pour 10000 barils/jour : cette erreur tombe à2,5% pour le double venturi conforme à l’invention,tandis qu’elle est d'environ 5% pour le venturiconvergent et de plus de 15% pour le venturi divergent.
Par conséquent, le double venturi conforme àl'invention permet de disposer d'un seul coefficient dedécharge pour tout le régime de débits mis en jeu.
TABLEAU II ..Çdi...... lie· C^ecru 1000 B/j(6,6 m^/h) 0, 94 1,43 0,785 10000 B/j(66 m-3/h) 0, 988 1,21 0, 765 ERREUR 5, 1% 15, 4% 2,5%
Le fait que les coefficients de décharge nesoient pas les mêmes pour un venturi convergent et unventuri divergent a pour conséquence qu'une mesure dela densité effectuée avec un dispositif selonl'invention est affectée d'une composante parasiteproportionnelle à la somme des signaux des deuxcapteurs (ΔΡχ + ΔΡ2), qui est elle-même proportionnelleau carré de la vitesse du fluide (voir équations 3 et 4ci—dessus). Par conséquent, l'erreur sur ladébermination du coefficient de décharge de chacun desventuri se répercute sur la densité et ceci de manièred'sutant plus importante que la vitesse d'écoulement du SP "10498 PM. 14 « G 2 9 6 fluide est élevée. Ceci signifie que l’amélioration dela détermination du débit est obtenue au prix d'unemoindre précision sur la densité.
Afin de remédier à cet inconvénient, il est 5 possible de déterminer la densité à bas régime (parexemple à vitesse d'écoulement nulle), et ensuited'utiliser la valeur de la densité ainsi obtenue pourdéterminer la vitesse d'écoulement à régime de débitplus élevé. 10 Une autre méthode pour compenser cette perte de précision sur le débit consiste à rajouter un capteurde pression différentielle dans une section neprésentant pas de variation de diamètre (par exempleentre les points 28 et 30 de la figure 3 ou entre les 15 points 42 et 46 de la figure 4) , afin de mesurer unecomposante "gradio", indépendante de la vitessed'écoulement du fluide : ceci permet d'avoir à la foisune très bonne détermination de la densité et une bonnemesure du débit. 20
Du fait de la configuration symétrique dudouble venturi dans un dispositif selon la présenteInvention, ce dernier peut être traversé par un fluide,dans l'un ou l'autre sens, et la vitesse d'écoulement 25 peut être déterminée dans tous les cas. En particulier,l'invention trouve également application dans les puitsd’injection. Ceci n'est pas possible avec la structureçradioventuri de l'art antérieur, pour laquelle leventuri convergent doit être orienté dans le sens 30 d'écoulement du fluide. Réciproquement, le dispositif selon l'invention permet de déterminer le sens d'écoulement du fluide.
Ceci peut être particulièrement intéressant dans le cas de régime transitoire, par exemple après fermeture 35 d'une vanne. On peut procéder de la manière suivante : SP 10498 PM. 15 ü i ύ 2 9 6 - on suppose un sens d'écoulement du fluide, parexemple le sens indiqué par la flèche 13(respectivement 33) sur la figure 3 (respectivement 4) , 5 - on mesure ensuite les valeurs de ΔΡχ et ΔΡ2 et on en déduit la vitesse d'écoulement et la densité à l'aidedes équations (3) et (4), - on reprend l'équation (1) pour en déduire la vitessed'écoulement v^ à travers le venturi 18 (divergent si 10 le fluide s'écoule dans le sens 13) et à partir de la valeur de la densité p et de la pressiondifférentielle ΔΡ^ ; on peut poser : C^]_=l, - on reprend l'équation (2) pour en déduire la vitessed'écoulement du fluide V£ à travers le venturi 20 15 (convergent si le fluide s'écoule dans le sens 13), à partir de la densité p et de la pressiondifférentielle ΔΡ2 ; on peut poser : 0^2=1/ - si le fluide circule dans le sens indiqué par laflèche 13 (figure 3), on doit avoir : v^>v et V2<v, 2C - si, au contraire, v^<v et v£>v, alors cela signifieque le venturi 18 est convergent pour le sens decirculation du fluide tandis que le venturi 20 estdivergent et que, par conséquent, le fluide s'écouleen sens inverse du sens indiqué par la flèche 13 (ou 25 33) . La densité doit alors être recalculée, avec un sens inverse de circulation du fluide. La valeur dela vitesse d'écoulement est ensuite corrigée pourprendre en compte la nouvelle valeur de la densité. 30 Toutes les méthodes décrites ci-dessus, en parciculier les méthodes de calcul du débit et/ou de la densité d'un fluide, ou de détermination du sens de cincuiation du fluide peuvent être mises en oeuvre à l'aide de moyens informatiques appropriés 35 convenablement programmés ; par exemple dans le cas SP 10498 PM. 16 v i l 2 3 6 d’une exploitation d’hydrocarbure, ces moyens peuventêtre les moyens situés en surface et déjà mentionnésdans la description ci-dessus.
Enfin, l'invention a été décrite dans le cas5 d’une application à un puits d'hydrocarbure. Lesdispositifs et les procédés de mesure décrits ne sontpas limités à ce type d'application, et l'inventionpeut s'appliquer à toute mesure de fluide dans uneveine non horizontale (dans le cas d'un écoulement 10 horizontal, il n'y a pas de composante "gradio"). SP 150498 PM.
Claims (23)
17 υ i U 2 9 6 REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure du débit Q d’un fluide dans une veine de fluide, dans un puits, comportant unepremière section à venturi (18, 34) et des premiers 5 moyens (22, 38) sensibles à la différence de pressionΔΡχ, au niveau de la première section à venturi, entredeux points (26, 28, 40, 42) distants l'un de l’autre dans le sens de l’écoulement, caractérisé en ce qu’ilcomporte, en outre, une seconde section à venturi (20, 36), et des seconds moyens (24, 44), sensibles à la différence de pression ΔΡ2, au niveau de la secondesection à venturi, entre deux points (30, 32, 4 6, 48) distants l’un de l’autre dans le sens de l’écoulement,les deux sections à venturi étant disposées l'une par 15 rapport à l'autre de telle façon que, pour un sensdonné de l'écoulement du fluide, le diamètre de l'unedes deux soit croissant tandis que le diamètre del’autre est décroissant.
2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, les distances entre les deux points de prise de pression des deux venturi étant égales.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1ou 2, les sections normales des deux venturi étantégales.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, les sections larges des deux venturi étant égales.
5. Dispositif de mesure selon l'une desrevendications 1 à 4, la première et la seconde sectionà venturi étant constituées chacune par une portion 30 localement plus épaisse de la paroi délimitantextérieurement la veine.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1à 5, comportant en outre des moyens pour mesurer unedifférence de pression entre deux points d'une portion SP 10498 PM. 18 ^296 de la veine dans laquelle il n’y a pas de variation dediamètre.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1à 6, dans lequel le puits est équipé d'un train de 5 tiges d'essai de production, les deux sections àventuri (18, 34, 20, 36) étant fixées dans ce train de tige.
8. Dispositif selon la revendication 7, desmoyens d'enregistrement étant prévus dans le train de 10 tiges pour mémoriser des signaux représentatifs de ΔΡ]_et ΔΡ2·
9. Système de mesure du débit d'un fluide dansune veine de fluide, comportant un dispositif selonl'une des revendications 1 à 8 et des moyens de calcul 15 du débit du fluide, par combinaison linéaire desdifférences de pression ΔΡχ et ΔΡ2.
10. Système de mesure du débit d'un fluide dansune veine de fluide, comportant un dispositif selon larevendication 2 et des moyens de calcul du débit du 20 fluide, par sommation des différences de pression ΔΡ^et ΔΡ2.
11. Système de mesure selon l'une desrevendications 9 ou 10, comportant en outre des moyensde détermination de la densité du fluide.
12. Système de mesure selon la revendication 11, comportant en outre des moyens pour déterminer ledémit Qj_ (i = 1,2) du fluide au niveau d'au moins undes deux venturi, à partir de la différence de pressionAP-j_ et des moyens de comparaison de Q et de .
13. Procédé de mesure du débit Q d'un fluide dams une veine de fluide, dans un puits, à l'aide d'undispositif selon l'une des revendications 1 à 8, oud'un système selon l'une des revendications 9 à 12,ccnmportant : SP 10498 PM. 19 «· H) 2 9 6 - une étape de mesure d'une première différence depression ΔΡχ, au niveau de la première section àventuri, - une étape de mesure d’une seconde différence depression ΔΡ2, au niveau de la seconde section àventuri, - une étape de calcul du débit à partir des valeursΔΡχ et ΔΡ2 mesurées au cours des deux étapesprécédentes, en éliminant la composante gradio.
14. Procédé de détermination du débit Q d'unfluide dans une veine de fluide, dans un puits, àpastir : - d'une première mesure d'une différence de pression ΔΡ]_ obtenue au niveau d'une première section àventuri (18, 34), entre deux points (26, 28, 40, 42)distants l'un de l'autre dans le sens de l'écoulement, et - d'une deuxième mesure d'une différence de pression ΔΡ2 obtenue au niveau d’une deuxième section àventuri (20, 36), entre deux points (20, 22, 46, 48)distants l'un de l'autre dans le sens de 1'écoulement, les deux sections à venturi étant disposées l'une parrapport à l'autre de telle façon que, pour un sensdonné de l'écoulement du fluide, le diamètre de l'unedes deux soit croissant tandis que le diamètre de1'autre est décroissant, le débit Q étant obtenu parcombinaison des APj_ (i=l,2) de façon à éliminer chaquecomposante gradio présente dans l'expression des ΔΡ£.
15. Procédé selon la revendication 14, la distance entre les deux points (26, 28, 40, 42) de la première section à venturi (18, 34) étant égale à la distance entre les deux points (20, 22, 46, 48) de la deuxième section à venturi (20, 36). SP 10498 PM. 20 v H! 2 9 6
16. Procédé selon l'une des revendications 14ou 15, les sections normales des deux venturi étantégales.
17. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, les sections larges des deux venturi étant égales.
18. Procédé selon l'une des revendications 13 à 17, l'élimination de la composante gradio étant obtenuepar combinaison linéaire de ΔΡχ et ΔΡ2-
19. Procédé selon la revendication 18, lacombinaison linéaire de ΔΡχ et ΔΡ2 étant la sommede ΔΡχ et ΔΡ2·
20. Procédé selon l'une des revendications 13 à19 comportant en outre une étape de calcul de lacomposante "gradio".
21. Procédé selon l'une des revendications 13 à2C comportant en outre une étape de détermination dusens d'écoulement du fluide comprenant les sous-étapessuivantes : supposer un sens d'écoulement, déterminer, pour ce sens d'écoulement, le débitQi (i = 1,2) du fluide au niveau d'au moins un desdeux venturi, à partir de la différence de pressionΔΡχ, - comparer Q et Qæ pour vérifier l'hypothèse sur lesens d'écoulement.
22. Procédé selon l'une des revendications 13 à21» les différences de pression (APpj correspondant àdifférents instants tj étant mesurées, les donnéescorrespondantes étant mémorisées après avoiréventuellement été comprimées, des valeurs Qj du débitpour différents instants tj étant ensuite calculés.
23. Ensemble de données Qj(tj), tellesqu’obtenues par un procédé selon la revendication 22. SP 10498 PM.
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