專利名稱：使用位于流動收縮區(qū)前的旋渦誘發(fā)器進行的多相流測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對氣-液流體混合物的特性的研究，具體地涉及對兩相或 三相氣-液流體混合物的研究。
背景技術(shù)：
在石油和天然氣工業(yè)中，確定氣-液流體混合物中的氣體和液體流量 是重要的。
用于測量這種流量的設(shè)備的實例是Schlumberger的VxTM系統(tǒng) (例如，參見I. Atkinson, M. Berard, B.-V. Hanssen， G. S6g6ral， 17th International North Sea Flow Measurement Workshop, Oslo, Norway 25-28 October 1999 "New Generation Multiphase Flowmeters from Schlumberger and Framo Engineering AS")，所述設(shè)備包括垂直安裝的文丘里管流量 計；雙能量伽馬-射線滯留量測量設(shè)備；和相關(guān)處理器。該系統(tǒng)允許同時 計算多相流中的氣體、水和油體積流量。
然而，對于傳統(tǒng)的實現(xiàn)VxTM技術(shù)，隨著氣體體積分數(shù)(GVF)增 加超過約90%，計算的精度開始下降。特別地，在高GVF時，難以確 定液相的特性。
WO2005/0313U公開了一種用于提供將由取樣針取樣的等動力主流 體流的流動調(diào)節(jié)器。該流調(diào)節(jié)器是管狀部件，所述管狀部件包括旋渦誘 導(dǎo)部件、整流器和孔板。該旋渦誘導(dǎo)部件將利用孔板流回到氣芯(gas core)的液體膜分布在管狀部件的壁上，從而渦流使氣相和液相很好地 混合。在孔板前對氣芯的流動進行整流減小了在流過取樣點上游的孔板 后重新沉積在管壁上的液體量。
WO2004/106861提出了一種多相流量計，在所述多相流量計中，扭 曲的帶狀裝置用于將來自液-氣混合物的液相分離成到直管部件的管壁上 的環(huán)形膜內(nèi)。進行測量以確定膜中的液體流量。沿直管部件，利用膨脹收縮系統(tǒng)液體被重新夾帶到氣體流中。接著，該均勻流被傳送到文丘里 管。
Proc . FEDSM2006， July 17-20 2006， Miami, Florida中J. Gibson和 M. Reader-Harris的Swirling flow through Venturi tubes of convergent angle 10.5。and21。討論了文丘里管中干燥氣體的旋渦流的計算。

發(fā)明內(nèi)容
總體上，本發(fā)明的目的在于提供一種用于分離氣-液混合物中的氣相 和液相，以可以更加容易地確定液體的一個或多個特性的方法和設(shè)備。
相應(yīng)地，本發(fā)明的第一方面提供了一種當(dāng)氣-液流體混合物在具有提 供減小的導(dǎo)管橫截面的第一收縮區(qū)的導(dǎo)管中被輸送時研究所述氣-液流體
混合物的方法，該方法包括以下步驟
促使混合物在第一收縮區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流，從而將液體與氣體分離；
和
確定第一收縮區(qū)中的液體的一個或多個特性(優(yōu)選地確定液體的一 個或多個特性)。
典型地，收縮區(qū)是文丘里管，文丘里管的喉管提供減小的導(dǎo)管橫截面。
使混合物呈現(xiàn)旋渦流分離了具體地在大致均勻直徑的導(dǎo)管(例如， 管道或管線)中的混合物的液相和氣相。旋渦流使混合物中的液體移動 到導(dǎo)管的壁，例如以形成鄰接導(dǎo)管壁的液體環(huán)。
在收縮區(qū)中的旋渦流將具有相對于收縮區(qū)外(例如，在收縮區(qū)的入 口處)的旋渦流的增加的離心加速度。這種增加的離心加速度可以增加 液體到導(dǎo)管壁的移動。因此，優(yōu)選地，通過在第一收縮區(qū)的上游的導(dǎo)管 中引起旋渦流而引起第一收縮區(qū)中的旋渦流。
在收縮區(qū)中，分離的液體層比氣體流動得更慢，這增加了流體滯留 量，從而使得更容易地研究液體的特性。例如，可以測量分離液體的密 度、聲速、電導(dǎo)性或介電常數(shù)，從而揭示例如液體中的油/水比。例如， 也可以通過超設(shè)波技術(shù)(例如，使用脈沖多普勒超聲波)測量液體層的 厚度和/或?qū)又械囊后w速度。具體地，在收縮區(qū)處，增加的離心分離可以減少液體中的夾帶的氣體量，從而使液體聲速更加確定并提高超聲波測 量的精度。例如，液體層厚度并因此液體滯留量可以從氣液界面的相對 深度獲得，在所述氣液界面處，脈沖超聲波多普勒能量的十字形管剖面 在最大值處。
可以測量收縮區(qū)的上游(或下游)的導(dǎo)管中的位置與收縮區(qū)本身的 位置之間的流體混合物的差壓。
導(dǎo)管可以包括提供減小的導(dǎo)管橫截面的第二收縮區(qū)，在所述第二收 縮區(qū)中，混合物沒有呈現(xiàn)旋渦流，并且所述方法可以包括以下步驟當(dāng) 混合物被輸送通過第二收縮區(qū)時，確定混合物的一個或多個特性。
典型地，第二收縮區(qū)是文丘里管，文丘里管的喉管提供減小的導(dǎo)管 橫截面。然而，第二收縮區(qū)可以例如是孔板，板的孔口提供減小的導(dǎo)管 橫截面c
可以測量第二收縮區(qū)的上游(或下游)的導(dǎo)管中的位置與第二收縮 區(qū)本身中的位置之間的流體混合物的差壓。
優(yōu)選地，第二收縮區(qū)設(shè)置在第一收縮區(qū)的上游。利用這種布置，可 以不必在第二收縮區(qū)的上游設(shè)置例如直流器。
促使旋渦流的產(chǎn)生的步驟可以包括提供用于促使混合物在第一收縮 區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流的旋渦元件的步驟。優(yōu)選地，旋渦元件設(shè)置在第一收縮 區(qū)的上游，并且更優(yōu)選地，所述旋渦元件鄰近第一收縮區(qū)的入口設(shè)置。 旋渦元件例如可以是螺旋形插入件或葉片組件，所述螺旋形插入件或葉 片組件被成形并定位以促使混合物呈現(xiàn)旋渦流。另外或可選地，旋渦流 可以在第一收縮區(qū)上游通過進入導(dǎo)管的切向流來誘發(fā)，或通過導(dǎo)管的一 個彎曲部或多個彎曲部誘發(fā)。在第二收縮區(qū)設(shè)置在第一收縮區(qū)的上游的 情況下，旋渦元件優(yōu)選地設(shè)置在各自的收縮區(qū)之間。
液體可以包括油和/或水。氣體可以包括天然氣。氣-液流體混合可 以是天然氣、凝析油和任選的水的混合物。
混合物的氣體體積分數(shù)(GVF)可以至少為75%，并且當(dāng)GVF最 少為85%或95%時，本發(fā)明具有特別的實用性。
本發(fā)明的第二方面提供一種研究氣-液流體混合物的特性的設(shè)備，該 設(shè)備包括導(dǎo)管，氣-液流體混合物可沿著導(dǎo)管被輸送，導(dǎo)管具有提供減小的導(dǎo) 管橫截面的第一收縮區(qū)；和
測量組件，所述測量組件用于當(dāng)液體流動通過第一收縮區(qū)時測量液 體的一個或多個特性，
其中導(dǎo)管適于誘發(fā)混合物以在第一收縮區(qū)呈現(xiàn)旋渦流，從而將液 體與氣體分離。
因此，該設(shè)備可以用于執(zhí)行第一方面的方法。因此，第一方面的任 選地或優(yōu)選的特性可以應(yīng)用于第二方面。
例如，收縮區(qū)通常是文丘里管，文丘里管的喉管提供減小的導(dǎo)管橫 截面。
測量組件可包括用于測量第一收縮區(qū)和第一收縮區(qū)上游和/或下游的
導(dǎo)管區(qū)的流體壓力的一個或多個壓力計。例如，差壓計可以測量第一收 縮區(qū)與第一收縮區(qū)的上游和/或下游的導(dǎo)管區(qū)之間的流體差壓。
該設(shè)備可以具有提供減小的導(dǎo)管橫截面的第二收縮區(qū)，第二導(dǎo)管適 于促使混合物在第二收縮區(qū)中不會呈現(xiàn)旋渦流。優(yōu)選地，第二收縮區(qū)設(shè) 置在第一收縮區(qū)的上游。第二收縮區(qū)可以是文丘里管，文丘里管的喉管 提供減小的導(dǎo)管橫截面。
測量組件可以包括用于測量第二收縮區(qū)與第二收縮區(qū)的上游和/或下 游的導(dǎo)管區(qū)之間的流體壓力的一個或多個壓力計。例如，差壓計可以測 量第二收縮區(qū)與導(dǎo)管的第二收縮區(qū)的上游和/或下游區(qū)域之間的流體差 壓。
導(dǎo)管可以包括用于促使混合物在第一收縮區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流的旋渦元 件。旋渦元件可以設(shè)置在第一收縮區(qū)的上游并且優(yōu)選地鄰近第一收縮區(qū) 的入口設(shè)置。旋渦元件可以是螺旋形插入件或葉片組件，所述螺旋形插 入件或葉片組件被成形并定位以促使混合物呈現(xiàn)旋渦流。在第二收縮區(qū) 設(shè)置在第一收縮區(qū)上游的情況下，旋渦元件優(yōu)選地設(shè)置在各自的收縮區(qū) 之間。
測量組件可以適于輸出指示第一收縮區(qū)中的液體速度的信號。測量 組件可以適于輸出指示第一收縮區(qū)中的液體滯留量的信號。測量組件可 以適于采用超聲波(優(yōu)選地多普勒超聲波)測量。在設(shè)置第二收縮區(qū)的情況下，該設(shè)備可以包括用于在流體混合物流動通過第二收縮區(qū)時測量所 述流體混合物的一個或多個特性另一個測量組件。
本發(fā)明的第三方面提供了一種當(dāng)輸送氣-液流體混合物時根據(jù)第二方 面的設(shè)備。
液體可以包括油和/或水。氣體可以包括天然氣。氣-液流體混合可 以是天然氣、凝析油和任選的水的混合物。
混合物的氣體體積分數(shù)(GVF)可以至少是75%，并且當(dāng)GVF最 少為85%或95%時，本發(fā)明具有特別的實用性。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明的第二或第三方面 的設(shè)備的油井管道或氣井管道。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種在輸送氣-液流體混合物的導(dǎo)管中使 用旋渦流以分離導(dǎo)管的收縮區(qū)中的混合物的方法，收縮區(qū)提供減小的導(dǎo) 管橫截面。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種在輸送氣-液流體混合物的導(dǎo)管中使 用旋渦流以增加導(dǎo)管的收縮區(qū)中的液體滯留量的方法，收縮區(qū)提供減小 導(dǎo)管橫截面。
在這兩個方面中，收縮區(qū)可以是文丘里管，文丘里管的喉管提供減 小的導(dǎo)管橫截面。此外，氣-液流體混合物可以是天然氣、凝析油和任選 的水的混合物。
附圖i兌明
本發(fā)明將參照附圖通過實例進行描述，其中


圖1示意性地顯示具有文丘里管并運輸旋渦兩相氣-液流的導(dǎo)管；
圖2顯示作為流動分離前氣體體積分數(shù)GVF的函數(shù)的、用于使喉 管中氣-液流起旋渦的理論預(yù)測氣體滯留量，其中曲線(a) - (k)對應(yīng)于逐 步更高流體旋轉(zhuǎn)速度；
圖3重新顯示圖2的結(jié)果，以顯示作為分離前入口處的液體滯留 量的函數(shù)的、喉管中的液體滯留量；
圖4顯示了對于以不同液體體積分數(shù)和流量的通過文丘里管的氣-液混合物的旋渦流和非旋渦流的氣-液界面zM的位置的脈沖多普勒超聲圖5以不同液體體積分數(shù)對于旋渦和非旋渦流顯示了的聲反射系數(shù)
r的計算值；和
圖6對于圖5的聲反射系數(shù)值顯示了相應(yīng)液體滯留量值。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及在導(dǎo)管的收縮區(qū)中提供旋渦流，從而將液體與氣體分 離，并有利于測量收縮區(qū)中液體特性。
圖1示意性地顯示了具有文丘里管2的導(dǎo)管1。該導(dǎo)管輸送旋渦流 兩相氣-液流。旋渦產(chǎn)生迫使液體和氣體分離的離心力，液體在導(dǎo)管的壁 上形成表面層。
旋渦流例如可由導(dǎo)管內(nèi)的螺旋形插入件或葉片組件或?qū)Ч苋肟诘那?向流來誘發(fā)。
文丘里管的導(dǎo)管上游和下游具有內(nèi)徑aP并且文丘里管本身具有喉 管內(nèi)徑b1(>旋渦液體流具有在文丘里管入口處的平均角速度(D入。，和在 文丘里管的喉管中的平均角速度co輕。因此，利用角動量守恒(忽略諸 如摩擦的損耗)，a一Q)人。-^200喉管。
喉管中的液體的離心加速度近似為b co喉管2。通過替換，這可以被 重寫為(a^/b^co^2 。因此，喉管中的流體的離心加速度相對于文丘里 管的入口約增加(a,/b,)3的因子。因此，特別在喉管中，通過同時減小 氣體中的液體夾帶和液體中的氣體夾帶，液相和氣相的離心分離促進在 導(dǎo)管的壁上形成一層分離液體。
在文丘里管的入口處，分離的氣體占據(jù)導(dǎo)管的中心區(qū)，中心區(qū)具有 半徑a2;而液體占據(jù)厚度為ai-a2的外環(huán)。在喉管中，分離的氣體的中 心區(qū)具有半徑b2;并且液體占據(jù)厚度為brb2的外環(huán)。
分離的渦流液體比氣體更緩慢地沿軸向流動，因此，在喉管中的液 體滯留量oii,喉管比如果氣體和液體以相同的軸向速度移動時(如當(dāng)液體夾 帶在氣體中)的喉管中的液體滯留量a,，喉管的更大。
圖2顯示了基于無粘性不可壓縮流動理論的模型(例如參見G. K. Batchelor的An Introduction to Fluid Dynamics, section 7.5， CambridgeUniversity Press (1973))的預(yù)測。該模型假設(shè)在文丘里管的入口處，雖然 氣體和液體已分離，但是在氣體和液體之間存在可以忽略的滑移，使 得氣體體積分數(shù)GVF = (a2/ai)2 = qg/qtot。曲線(a)-(k)中的每一條曲線對 于旋轉(zhuǎn)速度Q= UQk/2顯示了作為GVF的函數(shù)的喉管中的氣體滯留量 ag,喉管=(b2/b,)2，其中qg是氣體體積流量，qt。t是總體積流量，U0 = qt。t/(2IIa卩)是在入口處的軸向速度，k是旋渦參數(shù)，并且(a) ka, = 0， (b) ka,二0.5， (c)ka,-l.O， (d)ka,二1.5， (e)ka,-2.0， (f)ka-2.5， (g)ka,= 3.0， (h)kai = 3.5， (i)kai=4.0，①ka, = 4.5禾口 (k)ka廣5.0。在這個實例 中，文丘里管喉管具有半徑b, = 0.5a](即，b!/a,=卩=0.5)，液體密度Pl =103 kgm—3,該密度是水的密度，并且氣體密度pg = 0.0018Pl近似是空 氣的密度。
圖2的曲線(a)顯示了 一旦液體與氣體分離從而減小氣-液粘性
相互作用，則喉管中的氣體滯留量otg,喉管=l-a,，喉f比分離前的氣體滯留
量ag,。低得多，其中氣體和液體被假設(shè)以相同的軸向速度流動，并
因此otg,人。=GVF。
然而，在曲線(a)中，旋渦如此小，使得除了旋渦已經(jīng)將液體噴 射到壁以使所述液體與氣體分離的事實之外，可以忽略所述旋渦對流體 流的影響。在隨后的曲線(b) - (k)中，旋渦增加導(dǎo)致喉管中的氣體滯留 量減小。實際上，這是因為在壁處的液體的切向速度增加超過中心處的 氣體的切向速度。在旋渦流體中，加速度朝向?qū)Ч艿妮S線，所以液體中 的壓力必須比在氣體中的壓力大。所遵循的是(由伯努利方程限定) 在壁處的液體沿軸向方向必須比氣體流動的慢。因此，為了保持喉管中 的液體的質(zhì)量流量與在入口處的質(zhì)量流量相同，液體滯留量必須在喉管 中增加。
由于理論在該階段變得無效，所以曲線不會自始至終延伸到100% 氣體(gp， a2 = ai，并且GVF-l)。
圖3重新繪制了圖2的結(jié)果，以顯示作為在分離前入口處的液體 滯留量cn,。的函數(shù)的喉管中的液體滯留量on,喉管。很明顯，on，輔X^,入。。 只有對應(yīng)于(a) ka, = 0， (b) ka, = 0.5禾n (c) ka, = 1.0的曲線非常不相同。對于可以被模擬的所有GVF來說，對于更高旋轉(zhuǎn)速度，曲線預(yù)測
ai,喉管接近1。
已經(jīng)減小了文丘里管喉管處的液體環(huán)中夾帶的氣體量，則可以確定 液體的一個或多個特性。例如，例如通過氣-液界面的位置的脈沖超聲波 多普勒和/或超聲波脈沖-反射波測量可以確定液體環(huán)的厚度，并且因此確 定在喉管處的液體滯留量。US6758100論述了使用脈沖超聲波多普勒測 量進行流量測量，包括確定管中的界面分布。
由旋渦流在文丘里管喉管處產(chǎn)生的增加的離心分離增加了液體環(huán)的 厚度。通過減小液體中的氣體夾帶，也可以減小了液體中的聲速的不確 定性。這提高了脈沖超聲波多普勒和/或超聲波脈沖反射波測量氣-液界面 的位置的精度。例如，由于從具有高對比聲阻抗的波狀氣-液界面的反 射，界面通常將被定位成使超聲波多普勒能量的十字管形剖面(cross-pipeprofile)位于最大值處。液體層聲速也可以通過超聲波來測量。
從顯示對于通過文丘里管的氣-液混合物的旋渦流和非旋渦流的氣-液界面的位置的超聲波多普勒測量值zM的圖4可以看到，氣-液離心分 離確實增加了文丘里管喉管處的液體層厚度。在圖4中，對于不同的液 體，流量zm被畫出為體積分數(shù)(LVF)的函數(shù)。
超聲波多普勒測量可以提供喉管處的液體軸向速度以及液體滯留 量。因此，可以建立液體流量q,。
例如，在文丘里管喉管處的液體環(huán)沒有夾帶氣體的情況下，時間平 均多普勒軸向速度剖面u(z)和多普勒能量剖面E(z)的結(jié)合測量由以下 速度剖面積分產(chǎn)生液體流量
仏=2兀 J〈w(z,0〉(、 - z)ife，ZA/ = z
￡(z)=niax(￡"(z，/)>
其中zw是管內(nèi)壁開始位置(從z=0)， zm是多普勒能量十字管形 剖面E(z)處于最大值的深度位置。
然后，對旋渦氣-液流假設(shè)適當(dāng)?shù)奈那鹄锕懿顗耗Ｐ停那鹄锕蹵P 測量值(AP-P人。-P喉管)可以用于估計總的體積流量qtot，并因此確定氣
體流量qg = qt。t-qi。
例如，文丘里管差壓模型(國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167-1， Measurement offluid flow by- means of pressure differential devices ， 1991)提供了表達式
^P沒有旋渦=，廣2 ^ 2
其中Cd是排放系數(shù)，AT是文丘里管喉管的橫截面面積，而p。 是總流體流的平均密度。當(dāng)存在旋渦時，可將表達式修改為
AP有旋渦=、廣2 j 2 Pm^W
其中K是由于旋渦的因子，并且當(dāng)沒有旋渦時等于1，而當(dāng)存在 旋渦時大于1。在液體為兩相水/油混合物的情況下，液體密度Pl可以 從下述表達式得到
Pl = pwWLR + p0(l-WLR) 其中pw是水密度，p。是油密度，并且WLR是水-液比或含水率。
可以執(zhí)行(反射的)多普勒能量級的變化的分析以得出液體環(huán)中的氣
體夾帶的估計。綜合的多普勒能量十字管形剖面E(z)(被標(biāo)準(zhǔn)化為對應(yīng)于 接近純液體流的最大值)可以與混合物聲反射系數(shù)r有關(guān)，所述聲反射
系數(shù)r是聲阻抗(z)關(guān)于純液體環(huán)(z,)的聲阻抗由于夾帶氣體的失配水
平，所述聲阻抗(Z)如下
r_Zm—Z|— bE:::、) t
Zm+Zi Zz=Zw E(z)l低氣體體積分數(shù)液體流
其中Zm是含有夾帶氣體的液體環(huán)的聲阻抗。圖5顯示了對于 旋渦流和非旋渦流以及不同的LVF從多普勒能量剖面E(z)使用上述表
達式估計的聲反射系數(shù)r的值。顯而易見，旋渦運動產(chǎn)生更接近r=o的 r值(與純液體的聲阻抗相匹配的理想的聲阻抗)，這與液體中的較少夾 帶氣體一致。
氣-液混合物聲阻抗zm可由r如下得出
m i-r '
氣-液均勻混合物聲速cm和密度Pm可以與各個氣體和液體聲速
(Cg， d)和密度(pg， Pl)和液體分數(shù)(a,)如下有關(guān)1_ l-a, +
P入2 A。2
采用聲阻抗Z = PC表示上述表達式，得出
要注意的是pm = Pg(l-a|)+ PA，環(huán)形液體滯留量可以如下容易地得
出
a/= , 2《-，—2！ 2、
使用用于氣-液混合物聲阻抗的此模型，圖5的r值被轉(zhuǎn)換為圖6
的相對應(yīng)CX,值。氣-液離心分離的益處從圖6中顯而易見，其中:對于
LVF > -0.01，壁膜液體滯留量實際上為1。此外，氣-液混合物聲阻抗模
型給出液體環(huán)中的氣體分數(shù)的估計(即，可以由r計算zm ，而ai則可以從zm計算出)。
液體和氣體的分離減小了兩種流體之間粘性連接，使得滑移增加
并且液體滯留量增加。然而，文丘里管處的差壓測量提供戸2的加權(quán)平
均值，(其中p是密度，而u是速度)。然而，通過改變滑移量，我們可
以改變滯留量，并因此改變平均密度。例如，第二 (優(yōu)選地在上游)文丘里管可以設(shè)置在沒有旋渦和較小滑移的位置處。液體和氣體的速度將在第二文丘里管處不同，但每種流體的質(zhì)量流量必須保持不變。當(dāng)已知每個文丘里管處的滑移量(例如通過適當(dāng)?shù)幕贫?，我們具有能夠確定兩種質(zhì)量流量(液體和氣體)的兩個測量值。
雖然已結(jié)合上述示例性實施例說明了本發(fā)明，但 當(dāng)給出本公開時，許多等效修改和變化將對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明的上述示例性實施例被認為是說明性的而不是限制性的。在不會背離本發(fā)明的精神和保護范圍的情況下，可以對所述實施例進行各
種改變。
上述引用的參考的整個內(nèi)容通過引用在此并入。
權(quán)利要求
1.一種當(dāng)氣-液流體混合物在具有第一收縮區(qū)的導(dǎo)管中被輸送時研究所述氣-液流體混合物的方法，所述第一收縮區(qū)提供減小的導(dǎo)管橫截面，所述方法包括以下步驟促使所述氣-液流體混合物在所述第一收縮區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流，從而將液體與氣體分離；和確定所述第一收縮區(qū)中的液體的一個或多個特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟確定所述第一收縮區(qū)中的位置與所述導(dǎo)管的所述第一收縮區(qū)的上游和/或下游區(qū)中的位置之間的壓差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述導(dǎo)管包括提供減小的導(dǎo)管橫面的第二收縮區(qū)，在所述第二收縮區(qū)中，所述氣-液流體混合物沒有呈現(xiàn)旋渦流；以及所述方法包括當(dāng)所述氣-液流體混合物被輸送通過所述第二收縮區(qū)時確定所述氣-液流體混合物的一個或多個特性的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括以下步驟確定所述第二收縮區(qū)中的位置與所述導(dǎo)管的所述第二收縮區(qū)的上游和/或下游區(qū)中的位置之間的壓差。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述促使旋渦流產(chǎn)生的步驟包括提供用于促使所述氣-液流體混合物在所述第一收縮區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流的旋渦元件的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述旋渦元件設(shè)置在所述第一收縮區(qū)的上游。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述確定步驟包括測量所述第一收縮區(qū)中的液體速度的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述速度測量步驟包括使用超聲波多普勒測量技術(shù)的步驟。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述確定步驟包括測量所述第一收縮區(qū)中的液體滯留量的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述液體滯留量測量步驟包括使用超聲波以檢測氣-液界面的步驟。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述確定步驟包括測量所述第一收縮區(qū)中的所述液體聲速的步驟。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中當(dāng)所述氣-液流體混合物包括兩種或更多種組成的液體時，所述確定步驟包括確定所述組成液體中的至少兩種的質(zhì)量比和/或體積比的步驟。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述氣-液流體混合物包括天然氣和凝析油。
14. 一種研究氣-液流體混合物的特性的設(shè)備，所述設(shè)備包括導(dǎo)管，所述氣-液流體混合物能夠沿著所述導(dǎo)管被輸送，所述導(dǎo)管具有提供減小的導(dǎo)管橫截面的第一收縮區(qū)；和測量組件，所述測量組件用于當(dāng)液體流動通過所述第一收縮區(qū)時測量所述液體的一個或多個特性，其中所述導(dǎo)管適于使所述促使所述氣-液流體混合物在所述第一收縮區(qū)呈現(xiàn)旋渦流，從而將液體與氣體分離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述測量組件包括用于測量所述第一收縮區(qū)中的位置與所述導(dǎo)管的所述第一收縮區(qū)上游和/或下游區(qū)之間的流體壓力差的一個或多個壓力計。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，具有第二收縮區(qū)，所述第二收縮區(qū)提供減小的導(dǎo)管橫截面，所述第二導(dǎo)管適于促使所述氣-液流體混合物在所述第二收縮區(qū)中不會呈現(xiàn)旋渦流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述測量組件包括用于測量所述第二收縮區(qū)中的位置與所述導(dǎo)管的所述第二收縮區(qū)上游和/或下游區(qū)之間的流體壓力差的一個或多個壓力計。
18，根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)管包括用于促使所述氣-液流體混合物在所述第一收縮區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流的旋渦元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述旋渦元件設(shè)置在所述第一收縮區(qū)的上游。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14-19中任一項所述的設(shè)備，其中所述測量組件適于輸出指示所述第一收縮區(qū)中的液體速度的信號。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述測量組件適于使用超聲波多普勒技術(shù)測量所述液體速度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14-21中任一項所述的設(shè)備，其中所述測量組件適于輸出指示所述第一收縮區(qū)中的液體滯留量的信號。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述測量組件適于使用超聲波技術(shù)測量所述液體滯留量以檢測氣-液界面。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14-23中任一項所述的設(shè)備，其中所述測量組件適于輸出指示所述第一收縮區(qū)中的所述液體聲速的信號。
25. —種根據(jù)權(quán)利要求14-24中的任一項所述的輸送氣-液流體混合物的設(shè)備。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述氣-液流體混合物包括天然氣和凝析油。
27. —種包括根據(jù)權(quán)利要求14-26中任一項所述的設(shè)備的油井管道或氣井管道。 '
28. 在輸送氣-液流體混合物的導(dǎo)管中使用旋渦流以分離導(dǎo)管的收縮區(qū)中的混合物，所述收縮區(qū)提供減小的導(dǎo)管橫截面。
29. 在輸送氣-液體流體混合物的導(dǎo)管中使用旋渦流以增加導(dǎo)管的收縮區(qū)中的液體滯留量，所述收縮區(qū)提供減小的導(dǎo)管橫截面。
全文摘要
本發(fā)明公開一種當(dāng)氣-液流體混合物在具有第一收縮區(qū)的導(dǎo)管中被輸送時研究所述氣-液流體混合物的方法，所述第一收縮區(qū)提供減小的導(dǎo)管橫截面，所述方法包括以下步驟促使氣-液流體混合物在第一收縮區(qū)中呈現(xiàn)旋渦流，從而將液體與氣體分離；和確定第一收縮區(qū)中的液體的一個或多個特性。
文檔編號G01F1/44GK101641574SQ200880008491
公開日2010年2月3日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者伊恩·阿特金森, 約翰·舍伍德, 謝成剛 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司