RU2694163C1

RU2694163C1 - Модульная мобильная расходомерная система

Info

Publication number: RU2694163C1
Application number: RU2018104459A
Authority: RU
Inventors: Александер Туборг ВИЛСТРУП; ЗАИН Мухаммад Фуад Бин МОХАМЕД; Гийом ЖОЛИВЕ; Жан-Филипп ЮССЕНЕ
Original assignee: Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2019-07-09
Also published as: US20180252080A1; WO2017007787A1; EP3320379A1; US10323490B2; CN107850689A; EP3320379B1; EP3320379A4; US9963956B2; US20170010139A1; CN107850689B

Abstract

Предложен способ облегчения оценки текучей среды, такой как текучая среда, добываемая из скважины. В способе используется модульная и мобильная система для испытания потоков текучей среды, которая может содержать смеси составляющих. Модульная расходомерная система содержит множество модулей, каждый из которых имеет многофазный расходомер, включенный в контур потока. Контуры потока множества модулей выполнены с возможностью избирательного соединения друг с другом через соединители потока. Кроме того, участки контуров потока могут быть избирательно открыты и закрыты, чтобы обеспечить управляемое направление испытываемой текучей среды через необходимый многофазный расходомер или расходомеры. Технический результат - обеспечение мобильной модульной системы, которая легко и быстро адаптируется к расходам данной скважины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к способам измерения многофазных потоков из ствола скважины. В частности, настоящее изобретение относится к области приборов и способов для мобильной многофазной расходомерной системы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Во многих вариантах применения в углеводородных скважинах для оценки характеристик добытой скважинной текучей среды или других характеристик пласта используют различные процедуры испытаний. Часто добываемая текучая среда содержит смесь фаз, такую как смесь нефти, воды, газа и твердых частиц или других компонентов. Для оценки фаз добываемых текучих сред из конкретных скважин были использованы процедуры испытаний. Например, для измерения различных фаз добываемой текучей среды в различных типах оборудования для испытаний скважин используют многофазные расходомеры. Однако многофазные расходомеры имеют разные номинальные значения диапазона расхода и выбираются в соответствии с производительностью испытуемой скважины. Таким образом, различные многофазные расходомеры с различными номинальными значениями диапазона расхода выбирают в соответствии с производительностью данной скважины. Переключение многофазного расходомера для обеспечения диапазона расхода другой скважины может быть дорогостоящей и длительной процедурой.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В целом, способ и система обеспечивают модульную и мобильную систему для испытаний потоков текучей среды, которые могут содержать смеси составляющих. Модульная расходомерная система содержит множество модулей, каждый из которых имеет многофазный расходомер, включенный в контур потока. Контуры потока множества модулей выполнены с возможностью избирательного соединения друг с другом через соединители потока. Кроме того, участки контуров потока могут быть избирательно открыты и закрыты, чтобы обеспечить управляемое направление испытываемой текучей среды через необходимый многофазный расходомер или расходомеры.

[0004] Однако возможны многие модификации без существенного отклонения от принципов настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, как указано в пунктах формулы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Итак, для способа, могущего подробно пояснить указанные выше элементы, более конкретное описание может быть сделано со ссылкой на варианты осуществления, некоторые из которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых одинаковые числовые ссылки обозначают одинаковые элементы. Однако следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют различные варианты реализации, и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие область действия, и могут допускаться другие в равной степени эффективные варианты реализации.

[0006] На фиг. 1 приведена иллюстрация примера испытательного модуля потока, который может быть соединен с модульной расходомерной системой для оценки потоков текучих сред в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0007] На фиг. 2 приведена иллюстрация, аналогичная иллюстрации на фиг. 1, но с добавлением защитного каркаса и других элементов, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0008] На фиг. 3 показана иллюстрация множества испытательных модулей потока, соединенных друг с другом в модульную расходомерную систему, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0009] На фиг. 4 показан другой вид примера модульной расходомерной системы, показанной на фиг. 3, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0010] На фиг. 5 показан ортогональный вид примера раздвижного соединителя, который может быть использован для соединения контуров потока испытательных модулей потока, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0011] На фиг. 6 показан вид в разрезе раздвижного соединителя, показанного на фиг. 5, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0012] На фиг. 7 показана схема потока, иллюстрирующая пример контура потока испытательного модуля потока, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0013] На фиг. 8 показана схема потока, иллюстрирующая пример множества объединенных контуров потока взаимодействующих испытательных модулей потока в общей модульной расходомерной системе, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0014] На фиг. 9 показана схема потока, аналогичная схеме, показанной на фиг. 8, но в другой рабочей конфигурации, согласно некоторым вариантам изобретения.

[0015] На фиг. 10 показана схема потока, аналогичная схеме, показанной на фиг. 8, но в другой рабочей конфигурации, согласно некоторым вариантам изобретения.

[0016] На фиг. 11 показана схема потока, аналогичная схеме, показанной на фиг. 7, но в другой рабочей конфигурации, согласно некоторым вариантам изобретения.

[0017] На фиг. 12 показана схема потока, аналогичная схеме, показанной на фиг. 7, но в другой рабочей конфигурации, согласно некоторым вариантам изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Для обеспечения понимания некоторых вариантов реализации настоящего изобретения в приведенном ниже описании изложены многочисленные детали. Однако специалисту должно быть понятно, что система и/или способ могут быть воплощены без этих деталей, и что возможно осуществление множества вариантов или модификаций описанных вариантов.

[0019] В описании и прилагаемой формуле изобретения термины «соединять», «соединение», «соединенный», «в соединении с» и «соединяющий» использованы в значении «в прямом соединении с» или «в соединении с одним или более элементами»; а термин «ряд» используется в значении «один элемент» или «более чем один элемент». Кроме того, термины «соединять», «соединение», «подключенный», «связанные друг с другом» и «связанный с» используются в значении «непосредственно связаны друг с другом» или «связаны друг с другом посредством одного или более элементов». Используемые здесь термины «вверх» и «вниз», «верхний» и «нижний», «направленный вверх» и «направленный вниз», «выше по потоку» и «ниже по потоку», «выше» и «ниже» и другие подобные термины, указывающие относительные положения выше или ниже данной точки или элемента, используются в настоящем описании для более четкого описания некоторых вариантов реализации изобретения.

[0020] В отношении некоторых вариантов реализации настоящего изобретения предложен способ и система для способствования эффективному испытанию потоков поступающей в скважину жидкости и газа или скважинного состава для обработки для определения, например, составляющих текучей среды, например фаз. Например, в вариантах применения в испытаниях скважин способ и система обеспечивают мобильную модульную систему, которая легко и быстро адаптируется к параметрам, например расходам данной скважины. Как более подробно описано ниже, необходимое количество испытательных модулей потока может быть объединено в модульную расходомерную систему, и такая модульная расходомерная система может быть быстро скорректирована, чтобы направлять поток испытываемой текучей среды через требуемый расходомер (или расходомеры) без замены расходомеров. Вместо того чтобы заменять расходомеры в течение нескольких часов, модульная система может быть отрегулирована в соответствии с параметрами новой скважины в течение нескольких минут или даже секунд, по меньшей мере в некоторых вариантах реализации, описанных в настоящем документе. Модули или общая модульная расходомерная система являются мобильными и легко транспортируемыми, например, стандартными транспортными средствами.

[0021] В соответствии с некоторыми вариантами реализации, модульная расходомерная система содержит множество модулей, каждый из которых имеет многофазный расходомер, включенный в контур потока. Контуры потока множества модулей выполнены с возможностью избирательного соединения друг с другом через соединители потока. Кроме того, участки контуров потока могут быть избирательно открыты и закрыты, чтобы обеспечить управляемое направление испытываемой текучей среды через необходимый многофазный расходомер или расходомеры. В некоторых вариантах реализации контуры потока могут быть выполнены с возможностью избирательного подключения через раздвижные соединители потока для облегчения быстрого соединения испытательных модулей потока в общую модульную расходомерную систему. В зависимости от применения, многофазные расходомеры различных модулей могут иметь разные размеры сопла, например различные диаметры сопла трубки Вентури (и пропорционально изменяемые диаметры впуска трубки Вентури для поддержания того же отношения диаметра сопла/впуска, например 0,5), выбранного для обеспечения различных потоков добываемой текучей среды из испытываемых скважин. Однако в некоторых вариантах реализации могут быть использованы два или более модулей, имеющих многофазные расходомеры с одинаковыми размерами сопла для обеспечения одного и того же диапазона расходов.

[0022] При проведении мобильных испытаний добычи на нефтяных/газовых скважинах с использованием многофазных расходомеров и при неизвестных расходах может быть выгодным наличие расходомеров с соплами Вентури разного размера. Обычный многофазный расходомер на основе трубки Вентури может иметь ограниченный динамический диапазон регулирования, например, 10:1, в котором ограничение расхода зависит от размера сопла. Однако модульная расходомерная система, описанная в настоящем документе, обеспечивает избирательное использование по меньшей мере двух расходомеров, например многофазных расходомеров, соединенных друг с другом, с различными размерами сопел, чтобы существенно увеличить динамический диапазон регулирования для отношений в диапазоне, например от 50:1 до 100:1. Если в модульную расходомерную систему добавлены дополнительные расходомеры, динамический диапазон регулирования может быть дополнительно увеличен.

[0023] В соответствии с некоторыми вариантами реализации модульная расходомерная система может содержать салазки, например модульные салазки, на которых установлены платформы для производственных испытаний мобильных многофазных расходомеров. Модули модульной расходомерной системы могут использовать встроенный обводной коллектор для более компактной и более легкой общей системы. Обводной коллектор может содержать различные контуры потока, как описано более подробно ниже, что обеспечивает избирательное отключение конкретных расходомеров, таким образом, облегчая выполнение измерений характеристик текучей среды без необходимости в прерывании потока добываемых текучих сред. В различных вариантах применения, когда пользователь получает представление о расходе для конкретных испытываемых скважин, модульная конструкция обеспечивает разделение модулей таким образом, чтобы разделенные расходомеры могли быть использованы для различных операций, следовательно, увеличивая использование ресурсов.

[0024] Как показано, в общем, на фиг. 1, пример испытательного модуля 30 потока проиллюстрирован как содержащий расходомер 32, например многофазный расходомер, включенный в контур 34 потока. В качестве примера расходомер 32 может включать многофазный расходомер Vx SpectraTM, поставляемый Schlumberger Technology Corporation для использования при анализе расходов и соотношений компонентов текучей среды, таких как нефть, вода и газ, в полученной скважинной текучей среде. Однако для испытаний текучей среды может быть использован ряд других типов расходомеров 32 в сочетании с контуром 34 потока, в зависимости от параметров данного применения для испытаний текучей среды. Контур 34 потока содержит впуск 36, через который в контур 34 потока поступает испытываемая текучая среда, например, добываемая скважинная текучая среда. Контур 34 потока также содержит выпуск 38, через который поток текучей среды выходит из контура 34 потока. Если контур потока 34 выполнен с возможностью обеспечения испытаний, текучая среда направляется через расходомер 32 и, в конечном счете, выпускается через выпуск 38 контура 34 потока.

[0025] Однако модуль 30 сконструирован так, что поток через контур 34 потока и расходомер 32 можно легко регулировать. В иллюстрируемом варианте реализации поток текучей среды по контуру 34 потока можно регулировать посредством множества запорных клапанов 40, 42 и 44. Клапаны 40, 42, 44 можно по отдельности приводить в действие с переводом между положениями, открытыми для потока и закрытыми для потока. Например, поток текучей среды, поступающей на вход 36, может быть направлен через расходомер 32 посредством открывания клапанов 40 и 44, при одновременном закрывании клапана 42, расположенного в обводном контуре 46 потока, например, обводном коллекторе. Однако расходомер 32 можно легко обойти, например, при закрывании клапанов 40, 44 при одновременном открывании клапана 42 в обводной ветви 46. Как более подробно описано ниже, клапаны 40, 42, 44 могут быть использованы в комбинации с клапанами соответствующих модулей 30 для направления необходимых потоков текучей среды через конкретный расходомер 32. В иллюстрируемом варианте реализации клапаны 40, 42, 44 могут быть выполнены в виде шаровых клапанов, хотя для различных применений могут быть пригодны другие типы клапанов, например золотниковые клапаны, пробковые клапаны и другие типы поворотных клапанов.

[0026] Для облегчения соединения модуля 30 с дополнительными испытательными модулями 30 потока контур 34 потока содержит множество концов 48 соединителей потока. Концы 48 соединителей потока расположены на каналах 50 потока контура 34 потока и ориентированы для соединения с соответствующими концами 48 соединителей потока соответствующих модулей 30. Когда они не используются, концы 48 соединителей потока могут быть «заглушены», путем закрепления заглушек 52 на концах 48 соединителей потока, чтобы предотвратить поток текучей среды через них. В качестве примера концы 48 соединителей потока могут содержать фланцы, к которым заглушки 52 крепят посредством подходящих крепежных элементов, например, резьбовых крепежных элементов.

[0027] В зависимости от варианта применения контур 34 потока может содержать ряд других компонентов или элементов. Например, контур 34 потока может содержать отверстие 54 для доступа выше расходомера 32 и отверстие 56 для твердого отстоя и воды (base sediment and water, BSW) ниже расходомера 32. Контур 34 потока также может содержать, например, отверстие 58 для отбора проб жидкости и отверстие 60 для отбора проб газа. Также вдоль контура 34 потока могут быть расположены различные датчики, такие как манометр 62.

[0028] В некоторых вариантах реализации контур 34 потока и расходомер 32 могут быть установлены на переносных салазках 64. Салазки 64 также могут быть модульными для использования с соответствующими салазками 64 соответствующих испытательных модулей 30 потока. В некоторых вариантах применения салазки 64 соответствующих модулей 30 могут быть соединены друг с другом, чтобы сформировать общие салазки, которые облегчают перемещение модуля/модулей 30 между местоположениями, например, между площадками скважин, чтобы обеспечить процедуры испытания текучей среды. Салазки 64 созданы для повышения мобильности и транспортабельности модулей 30, и могут содержать такие элементы, как гнезда для вилочных погрузчиков 66, которые облегчают подъем и перемещение салазок 64 посредством вилочного погрузчика. В некоторых вариантах применения погрузчики могут быть использованы для погрузки и выгрузки модулей 30 применительно к подходящему транспортному средству. Каждые салазки 64 могут содержать ряд других элементов для способствования аспектам данного применения. Примерами таких элементов служат маслосборники 68 и решетки 70.

[0029] Сигналы, например, информационные данные и/или управляющие сигналы могут быть переданы по линии или линиям 72 связи из расходомера 32 и/или к нему. Например, данные о фазовом составе текучих сред, проходящих через многофазный расходомер 32, могут выводиться через линии 72 связи. Кроме того, по меньшей мере одна из линий 72 связи может быть использована для передачи управляющих сигналов в управляемые запорные клапаны 40, 42, 44. Таким образом, конкретные запорные клапаны 40, 42, 44 могут быть приведены в действие с переводом в необходимое открытое или закрытое положение посредством соответствующего командного/управляющего сигнала. В зависимости от типа запорного клапана, соответствующая линия 72 связи может представлять собой электрическую линию, гидравлическую линию, или другую соответствующую линию (лини) управления.

[0030] Как показано, в общем, на фиг. 2, проиллюстрирован другой вариант реализации модуля 30. В этом примере каркас 74 прикреплен к салазкам 64. Каркас 74 выполнен, чтобы огораживать контур 34 потока и расходомера 32 и обеспечивать защиту, например, во время использования и транспортировки. В данном примере модуль 30 также может содержать различные другие элементы, такие как крышка 76, например, брезентовый тент, который может быть избирательно расположен для защиты контура 34 потока и расходомера 32 от воздействия элементов окружающей среды. Для облегчения подъема и перемещения модуля 30 с помощью крана или другого типа подъемного механизма к каркасу 74 также могут быть прикреплены подъемные крюки 78.

[0031] На фиг. 3 и 4 показан вариант реализации всей модульной расходомерной системы 80. В данном примере модульная расходомерная система 80 выполнена путем объединения необходимого количества испытательных модулей 30 потока для формирования требуемой модульной расходомерной системы 80. В качестве примера модульная расходомерная система 80 может быть создана путем объединения двух модулей 30. В некоторых вариантах применения модульная расходомерная система 80 может быть создана путем объединения трех или более испытательных модулей 30 потока.

[0032] В различных вариантах реализации линии 72 связи от множества модулей 30 могут быть направлены в систему 82 управления, такую как программируемая компьютерная система управления. Однако также могут быть использованы другие типы систем 82 управления, например, для приема данных от расходомеров 32 и для доставки управляющих сигналов к запорным клапанам 40, 42, 44. В некоторых вариантах применения система 82 управления может быть программируемой системой на основе процессора, которая запрограммирована так, чтобы автоматически приводить в действие конкретные клапаны 40, 42, 44 конкретных модулей 30 для направления потока текучей среды, например, в требуемый многофазный расходомер 32. Следует заметить, что в некоторых вариантах применения поток текучей среды может быть направлен более чем к одному расходомеру 32.

[0033] В качестве примера система 82 управления может быть запрограммирована для оптимизации использования доступных расходомеров 32 для скважины, имеющей заданный расход добываемой текучей среды. В таком варианте применения каждый многофазный расходомер 32 использует, например, трубку Вентури с необходимым размером сопла. Система 82 управления может быть запрограммирована для автоматического выбора расходомера 32 (или расходомеров 32), имеющего номинальный диапазон расхода, который соответственно охватывает диапазон фактических расходов текучей среды из скважины. В некоторых вариантах применения также может быть использован выбор вручную модулей 30 и соответствующих расходомеров 32 вместо автоматического выбора посредством системы 82 управления. Следует заметить, что модули 30 также могут быть использованы в качестве автономных блоков, если, например, оператор знает, что в данном варианте применения скважины не должен использоваться один из модулей 30. Затем «лишний» модуль 30 может быть отсоединен и использован в другом варианте применения, таким образом, доводя до максимума использование ресурсов.

[0034] Соответствующие, например, смежные модули 30 модульной расходомерной системы 80 могут быть соединены друг с другом путем объединения соответствующих контуров 34 потока через соединители 84 (см. фиг. 4). Соединители 84 расходомера могут быть подключены между выбранными концами 48 соединителей потока соответствующих, например, смежных контуров 34 потока. Соответствующие заглушки 52 просто удаляют из концов 48 соединителя потока, так что соответствующие концы 48 соединителей соответствующих модулей 30 могут быть соединены друг с другом с сообщением по текучей среде через соединители 84 потока. В качестве примера соединители потока 84 могут быть соединены с возможностью уплотнения с концами 48 соединителя потока соседних контуров 34 потока через фланцевые соединители. В некоторых вариантах применения смежные салазки 64 (и/или каркасы 74) также могут быть соединены друг с другом подходящим соединителем 86, который может быть выполнен в виде болтов, других резьбовых крепежных элементов или других соединительных механизмов. Как проиллюстрировано, концы 48 соединителей потока, которые не соединены друг с другом через соединители 84 потока, остаются закрытыми посредством заглушек 52.

[0035] Как показано на фиг. 5 и 6, проиллюстрирован вариант реализации соединителя 84 потока. В данном примере элемент 84 соединителя потока представляет собой раздвижной соединитель потока для облегчения соединения соответствующих контуров 34 потока соответствующих модулей 30. Вследствие установления допусков или размещения смежных контуров 34 потока раздвижной характер показанного соединителя 84 потока облегчает соединение смежных контуров 34 потока. В данном примере элемент 84 соединителя потока является линейно раздвижным, хотя соединитель потока может быть создан так, чтобы обеспечивать другие типы перемещения.

[0036] В проиллюстрированном варианте реализации соединитель 84 потока содержит пару фланцев 88, выполненных для соединения с соответствующими концами 48 соединителей потока посредством подходящих резьбовых крепежных элементов. Фланцы 88 соединены с телескопическим трубопроводом 90, который обеспечивает линейное перемещение фланцев 88 относительно друг друга. В качестве примера, телескопический трубопровод 90 может быть выполнен с муфтой 92 с внутренней резьбой, соединяемой с возможностью плавного перемещения с муфтой 94 с наружной резьбой (см. фиг. 6). Муфта 92 с внутренней резьбой и муфта 94 с наружной резьбой могут быть уплотнены относительно друг друга посредством внутреннего уплотнения 96.

[0037] Кроме того, для крепления муфты 92 с внутренней резьбой и муфты 94 с наружной резьбой может быть использована резьбовая гайка 98, в то же время с обеспечением линейного регулирования расстояния между фланцами 88. В иллюстрируемом варианте реализации резьбовая гайка 98 содержит опорный участок 100, примыкающий к соответствующему упору 102 муфты 94 с наружной резьбой. Резьбовая гайка 98 также содержит резьбовой участок 104, который с возможностью резьбового соединения входит в зацепление с соответствующим резьбовым участком 106 муфты 92 с внутренней резьбой. При вращении резьбовой гайки 98 муфта 92 с внутренней резьбой и муфта 94 с наружной резьбой вынуждены плавно перемещаться линейно относительно друг друга вдоль уплотнения 96. Соответственно, резьбовая гайка 98 может быть повернута в одном или другом направлении для перемещения фланцев 98 ближе друг к другу или дальше друг от друга, соответственно. Следует заметить, что для обеспечения раздвижного или регулируемого иным способом соединителя 84 потока могут быть использованы другие компоненты и конфигурации компонентов.

[0038] В зависимости от варианта применения, чтобы обеспечить необходимое количество расходомеров 32, расположенных параллельно, различные количества модулей 30 могут быть соединены друг с другом. Во многих вариантах применения при подключении контуров 34 потока выбранные входы 36 и выходы 38 могут быть заглушены, например, заглушками 52, для обеспечения того, чтобы множество модулей использовали один впуск 36 и один выпуск 38. Каждый из контуров 34 потока практически обеспечивает объединенный обводной коллектор через обводной контур 46 потока, так что открывание и закрывание требуемых клапанов 40, 42, 44 выбранных модулей 30 позволяет быстро отводить поток текучей среды к требуемому расходомеру 32 (или расходомерам 32).

[0039] В общем, на фиг.7, представлена схема потока и представлен пример контур 34 потока одного модуля 30. Как показано, контур 34 потока содержит клапаны 40, 42, 44, например, удаленно управляемые шаровые клапаны, которые регулируют поток текучей среды относительно соответствующего расходомера 32 этого конкретного модуля 30. В данном примере клапан 42, кроме того, расположен в обводном контуре 46 потока, тогда как клапан 44 расположен в приточном канале 108, а клапан 40 расположен в выпускном канале 110. Приточный канал 108 принимает поступающую текучую среду из впуска 36, а выпускной канал 110 доставляет текучую среду к выпуску 38 после прохождения через расходомер 32. Обводной контур 46 потока проходит между приточным каналом 108 и выпускным каналом 110.

[0040] Как показано на фиг.8, множество контуров 34 потока могут быть соединены друг с другом. В проиллюстрированном примере два контура 34 потока соединены друг с другом на соответствующих концах 48 соединителя потока, чтобы образовывать общую модульную расходомерную систему 80. Каждый контур потока 34 соединен с соответствующим расходомером 32 и содержит три запорных клапана 40, 42, 44. В данном конкретном примере расходомер 32 каждого модуля 30 имеет отличающийся номинальный диапазон расхода по сравнению с расходомером 32 другого модуля 30. Различные расходы могут быть получены от каждого расходомера 32, имеющего другой диаметр сопла Вентури, сохраняя при этом одинаковое отношение диаметра сопла/впуска трубки Вентури, чтобы обеспечить другие расходы добываемой текучей среды (или другой текучей среды). В этом варианте реализации впуск 36 и выпуск 38, связанные с одним из контуров 34 потока, заглушены, в то время как впуск 36 и выпуск 38, связанные с другим контуром 34 потока, используют для обеспечения притока и оттока испытываемой текучей среды. Дополнительные контуры 34 потока могут быть объединены в общую модульную расходомерную систему 80, как требуется для данного варианта применения.

[0041] В действующем примере модульная расходомерная система 80 используется для испытания потока скважины и соединена со скважиной. Поток скважинной текучей среды из скважины направляют через расходомер 32, имеющий больший размер сопла, то есть больший номинальный диапазон расхода, как показано на фиг. 9. В этом примере расходомер 32 на левой стороне схемы имеет больший размер сопла, и поток скважинной текучей среды направляют через данный расходомер 32 путем открывания клапанов 40, 44 соответствующего контура 34 потока, в то же время, с закрыванием всех остальных клапанов, как показано. Проверяя измеренный перепад давления, можно определить, является ли выбранный расходомер 32 соответствующим расходомером, или поток должен проходить через другой расходомер 32, имеющий меньший размер сопла. В качестве примера, перепад давления может быть измерен через вход и сопло Вентури с помощью датчика перепада давления (не показан), который является частью расходомера 32. Если определено, что поток скважинной текучей среды должен быть направлен через другой расходомер 32 (расходомер справа в данном иллюстрированном примере), клапаны 40, 44 контура 34 потока справа открывают, а все остальные клапаны закрывают, как показано на фиг. 10.

[0042] Как показано на фиг. 11, когда выбирают и используют данный расходомер 32, обводной коллектор 46 закрывают путем закрывания запорного клапана 42. В то время как запорный клапан 42 закрыт, клапаны 40, 44 открыты, чтобы обеспечить направление испытываемой текучей среды через необходимый расходомер 32. Как показано стрелками 112, скважинная текучая среды поступает через впуск 36 и перекрывается от перемещения через обводной 46 контур. Соответственно, поток текучей среды направляется через запорный клапан 44, через соответствующий расходомер 32, через запорный клапан 40 и наружу через выпуск 38.

[0043] Однако когда рассматриваемый расходомер 32 должен быть перекрыт, запорный клапан 42 открывают, а запорные клапаны 40, 44 закрывают, как показано на фиг. 12. Закрывание запорных клапанов 40, 44 препятствует потоку текучей среды через расходомер 32 и надежно изолирует расходомер 32. Конфигурация контура 34 потока позволяет изолировать расходомер 32 без прерывания потока текучей среды, поскольку текучая среда может проходить через обводной контур 46 и выходить через выпуск 38, как показано стрелками 114.

[0044] Когда контуры 34 потока соответствующих испытательных модулей 30 потока соединены друг с другом, различные комбинации клапанов 40, 42, 44 могут быть открыты или закрыты, чтобы направлять поток текучей среды через требуемые расходомеры 32, в то же время, перекрывая другие расходомеры 32 без прерывания потока. Соответственно, конфигурация контура 34 потока в каждом модуле 30 наряду с возможностью легко комбинировать желаемое количество модулей 30 обеспечивает большую гибкость в отношении различных операций испытаний. Кроме того, использование контуров 34 потока и запорных клапанов 40, 42, 44 позволяет легко и быстро выбирать необходимый расходомер 32 (или расходомеры 32) для оценки конкретных испытаний текучей среды.

[0045] В применениях для скважин модульная расходомерная система 80 может быть легко собрана и перевезена между площадками скважин. Модульность системы и легко регулируемые контуры 34 потока позволяют быстро выбирать подходящий многофазный расходомер 32 для оценки смесей нефтяных, водных, газовых фаз добываемой скважинной текучей среды на каждой площадке скважины. Во многих вариантах применения система может использовать систему 82 управления для автоматизации анализа данных от требуемого расходомера (расходомеров) 32 и/или для автоматизации приведения в действие клапанов 40, 42, 44, чтобы обеспечить выбор оптимального расходомера или расходомеров 32 для данной испытательной операции.

[0046] Следует заметить, что описанные в настоящем документе способы и системы могут быть использованы для определения наличия и фазовой доли множества желательных составляющих различных текучих сред. Во многих вариантах применения скважин представляющими интерес веществами являются нефть, вода и газ. Однако описанные в настоящем документе варианты реализации также могут быть использованы во множестве других вариантов применения, включая применение для испытаний не углеводородных текучих сред.

[0047] Кроме того, каждый модуль 30 может содержать множество типов компонентов и может быть выполнен в различных конфигурациях. Общая модульная расходомерная система 80 аналогичным образом может содержать множество компонентов в дополнение к модулям 30. Для обеспечения диапазона параметров данного применения различные количества модулей 30 также могут быть объединены. Во многих вариантах применения для скважин расходомеры 32 являются многофазными расходомерами, однако в каждом модуле 30 также могут быть использованы другие типы расходомеров с анализом потока. Дополнительные и/или другие типы датчиков и приборы для оценки могут быть объединены с каждым из модулей 30 для облегчения различных процедур испытаний текучей среды.

[0048] Хотя предшествующее описание было приведено в настоящем документе со ссылками на конкретные средства, материалы и варианты реализации, оно не должно быть ограничено раскрытыми здесь деталями, наоборот, оно распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения, которые находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Claims

1. Система для мобильных испытаний потоков текучей среды, содержащая:

модульную расходомерную систему для испытаний потоков текучей среды, содержащую множество модулей, соединенных друг с другом с возможностью отсоединения, при этом каждый модуль содержит:

салазки;

контур потока, установленный на салазках, и

многофазный расходомер, включенный в контур потока, причем контур потока содержит:

впуск, через который поток текучей среды поступает в контур потока;

выпуск, через который поток текучей среды выходит из контура потока;

множество запорных клапанов, выполненных с возможностью избирательного обеспечения или предотвращения потока через многофазный расходомер, и

множество концов соединителей потока, посредством которых контур потока может быть соединен с по меньшей мере одним смежным контуром потока смежного модуля.

2. Система по п. 1, дополнительно содержащая множество регулируемых соединителей, посредством которых обеспечена возможность соединения концов соединителей потока смежных контуров потока для обеспечения потока текучей среды между смежными модулями.

3. Система по п. 2, в которой каждый регулируемый соединитель содержит телескопический трубопровод.

4. Система по п. 1, в которой множество запорных клапанов включает в себя множество шаровых клапанов.

5. Система по п. 1, в которой множество запорных клапанов включает в себя три запорных клапана.

6. Система по п. 1, в которой модульная расходомерная система содержит по меньшей мере два модуля.

7. Система по п. 1, в которой модульная расходомерная система содержит по меньшей мере три модуля.

8. Система по п. 1, в которой многофазный расходомер модуля имеет номинальный диапазон расхода, отличный от многофазного расходомера смежного модуля.

9. Система по п. 1, в которой многофазный расходомер каждого модуля имеет один и тот же номинальный диапазон расхода.

10. Система по п. 1, в которой модульная расходомерная система дополнительно содержит систему управления, соединенную с многофазным расходомером и множеством запорных клапанов каждого модуля для обеспечения избирательного приведения в действие конкретных запорных клапанов.

11. Мобильная система для испытаний потоков текучей среды, содержащая:

модульную расходомерную систему, выполненную с возможностью транспортирования между площадками скважин, при этом модульная расходомерная система содержит множество модулей, каждый из которых имеет многофазный расходомер и контур потока, причем контур потока соответствующих модулей из множества модулей выполнен с возможностью избирательного подключения посредством соединителей потока, контуры потока дополнительно содержат клапаны, которые могут быть приведены в действие для обеспечения или предотвращения потока текучей среды через выбранные многофазные расходомеры.

12. Система по п. 11, в которой соединители потока выполнены раздвижными для обеспечения соединения смежных модулей.

13. Система по п. 12, в которой каждый соединитель потока содержит телескопический трубопровод.

14. Система по п. 11, дополнительно содержащая систему управления, выполненную с возможностью программирования для автоматического управления приведением в действие клапанов.

15. Система по п. 11, в которой каждый контур потока содержит впуск и выпуск, при этом по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск заглушен для обеспечения одного впуска и одного выпуска для получения и выпуска текучей среды в отношении множества модулей.

16. Система по п. 11, в которой множество модулей установлено на передвижных салазках.

17. Система по п. 11, в которой клапаны содержат шаровые клапаны, избирательно приводимые в действие посредством системы управления.

18. Способ для испытаний потоков текучей среды, включающий в себя этапы, на которых:

готовят множество модулей так, что каждый модуль имеет расходомер и контур потока, соединенный с расходомером;

комбинируют необходимое количество модулей для создания мобильной модульной расходомерной системы;

объединяют контуры потока необходимого количества модулей и

регулируют по меньшей мере один из контуров потока для изменения пути потока и для направления потока текучей среды через по меньшей мере один из расходомеров для анализа.

19. Способ по п. 18, в котором объединение включает в себя этап, на котором объединяют контуры потока посредством раздвижных соединителей потока.

20. Способ по п. 18, в котором регулирование включает в себя этап, на котором приводят в действие запорные клапаны посредством системы управления.