本發(fā)明涉及流量計，并且更具體地，涉及提供更高精度的多相流體流量的基于科里奧利的測量方法和相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、諸如科里奧利質(zhì)量流量計和振動密度計的振動導(dǎo)管傳感器通常通過檢測包含流動材料的振動導(dǎo)管的運動來操作。與導(dǎo)管中的材料相關(guān)聯(lián)的屬性(例如，質(zhì)量流量、密度等)可以通過從與導(dǎo)管相關(guān)聯(lián)的運動換能器接收到的處理測量信號來確定。振動材料填充系統(tǒng)的振動模式通常受到包含導(dǎo)管和導(dǎo)管中包含的材料的組合質(zhì)量、剛度和阻尼特性的影響。

2、典型的科里奧利質(zhì)量流量計包括一個或更多個導(dǎo)管(也被稱為流管)，所述一個或更多個導(dǎo)管在管道或其他傳輸系統(tǒng)中串聯(lián)連接，并且在系統(tǒng)中遞送材料，例如流體、漿料、乳液等。每個導(dǎo)管可以被視為具有一組固有振動模式，包括例如簡單的彎曲、扭轉(zhuǎn)、徑向和耦合模式。在典型的科里奧利質(zhì)量流量測量應(yīng)用中，當(dāng)材料流過導(dǎo)管時，以一個或更多個振動模式激勵導(dǎo)管，并且在沿導(dǎo)管間隔開的點處測量導(dǎo)管的運動。激勵通常由驅(qū)動器提供，所述驅(qū)動器例如為以周期性方式擾動導(dǎo)管的機電裝置，例如音圈型致動器。質(zhì)量流率可以通過測量換能器位置處的運動之間的時間延遲或相位差來確定。兩個或更多個這樣的換能器(或拾取傳感器)通常被采用以測量流管或?qū)Ч艿恼駝禹憫?yīng)，并且通常位于驅(qū)動器的上游和下游的位置處。儀器從拾取傳感器接收信號并且處理信號，以獲得質(zhì)量流率測量結(jié)果。

3、流量計用于對各種各樣的流體流執(zhí)行質(zhì)量流率測量。例如，科里奧利流量計可能被應(yīng)用的一個領(lǐng)域是油氣井的計量。這種井的產(chǎn)物可以包括多相流，該多相流例如包括油或氣體，但也包括其他組分例如水和/或固體。當(dāng)然，即使對于這種多相流，也非常期望得到的計量盡可能準(zhǔn)確。

4、科里奧利計量器為單相流提供了高精度。然而，當(dāng)科里奧利流量計用于測量充氣流體，即包括夾帶氣體的流體，或用于測量具有液體成分的氣體流(即“濕氣”)時，計量器的精度可能會降低。對于具有夾帶固體的流以及對于混合相流體流，例如當(dāng)烴類流體包含水時，情況同樣如此。

5、在過去，科里奧利計量器被設(shè)計成測量單相過程?？评飱W利技術(shù)的獨特之處在于其同時且獨立地測量過程流體的質(zhì)量流量和密度二者。如果在過程中只需要獨立地測量兩相(即，液體和氣體)并且這兩相在過程條件下的密度是已知的，則該信息將足以提供總質(zhì)量流率以及相分?jǐn)?shù)。當(dāng)存在多相時，在科里奧利測量中做的一些基本假設(shè)就會失效。特別地，流體不再與流管同步振動，從而導(dǎo)致測量誤差。

6、總的來說，當(dāng)科里奧利計量器經(jīng)歷多相流的開始時，傳感器管的振動受到阻尼，導(dǎo)致流管振動幅度減小。通常，計量器電子裝置通過增加驅(qū)動能量或驅(qū)動增益來補償這種減小的振幅，以恢復(fù)振幅。然而，由于出于安全原因和其他原因，最大驅(qū)動能量受到限制，因而存在上限。因此，當(dāng)多相流變得更加顯著時，相對可測量的驅(qū)動幅度會減小，并且無法再增大，因為驅(qū)動器已經(jīng)以100％的驅(qū)動增益運行。此時，計量器電子裝置將以減小的幅度繼續(xù)驅(qū)動管振動。在多相流甚至更嚴(yán)重的情況下，振動的幅度變得比單相流小高達一個數(shù)量級，甚至小的更多。除這些挑戰(zhàn)之外，與主要承載相的密度不同的氣泡或液滴的存在會導(dǎo)致液滴與周圍流體解耦。解耦的程度取決于許多流量計和過程流體條件，例如粘度、液滴或氣泡大小以及流量計振動頻率。這種解耦現(xiàn)象導(dǎo)致對于密度和質(zhì)量流率二者的測量結(jié)果均小于實際值。管振幅的減小也會影響科里奧利計量器的質(zhì)量測量。對于濕氣的情況，存在類似的對精度的影響。常規(guī)指南和最佳實踐通常表明，科里奧利計量器沒有針對氣體中夾帶少量液體的兩相性能進行優(yōu)化，并且通常得出以下結(jié)論：科里奧利計量器在濕氣條件下可能具有不可預(yù)測的行為。

7、例如，對于在油氣井測試中對井性能的測量，通常使用分離器將液體與氣體分離，或者將油與水和氣體分離。在任一情況下，用單獨的流量計分別測量各個相。這些分離器通常是大型、重型壓力容器，其具有許多物位控制器、安全閥、物位傳感器、控制閥、管道、流量計和內(nèi)部裝置，以促進高效分離。這種分離器通常非常昂貴，使得多口井必須共享一個分離器以進行井測試。通常提供允許一次測試一口井的歧管，一般是進行24小時測試。

8、所需要的是在沒有成分流體分析或除了容易獲得的過程測量之外的其他輸入的情況下精確運行的流量計。本實施方式提供了用于濕氣應(yīng)用的提高測量精度的裝置和方法。實施方式可以直接進行井口測量，但也可以在任何流量計應(yīng)用中被采用。因此，實現(xiàn)了本領(lǐng)域的進步。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)一個方面，一種用于提高流量計精度的方法包括流量計，該流量計還包括至少一個流管、附接至流管的至少一個拾取傳感器、附接至流管的至少一個驅(qū)動器、以及與至少一個拾取傳感器和驅(qū)動器進行通信的計量器電子裝置。該方法包括以下步驟：利用至少一個驅(qū)動器使至少一個流管以驅(qū)動模式振動而振動；以及從至少一個拾取傳感器接收基于對驅(qū)動模式振動的振動響應(yīng)的傳感器信號。利用流量計得出未修正的密度。利用流量計得出未修正的質(zhì)量流量。利用流量計得出擴展驅(qū)動增益。接收至少一個流量變量。計算密度比。提供多個濕氣系數(shù)。利用密度比和多個濕氣系數(shù)中的至少一個濕氣系數(shù)來計算干氣質(zhì)量流率。

2、根據(jù)一個方面，提供了一種用于流量計的計量器電子裝置，該計量器電子裝置被配置成提高測量精度。流量計包括至少一個流管、附接至至少一個流管的至少一個拾取傳感器、以及附接至流管的至少一個驅(qū)動器。計量器電子裝置與至少一個拾取傳感器和至少一個驅(qū)動器進行通信，并且計量器電子裝置被配置成：利用至少一個驅(qū)動器使至少一個流管以驅(qū)動模式振動而振動，以及從至少一個拾取傳感器接收基于對驅(qū)動模式振動的振動響應(yīng)的傳感器信號。計量器電子裝置還被配置成：利用流量計得出未修正的密度，利用流量計得出未修正的質(zhì)量流量，以及利用流量計得出擴展驅(qū)動增益。接收至少一個流量變量。計算密度比。提供多個濕氣系數(shù)；以及利用密度比和多個濕氣系數(shù)中的至少一個濕氣系數(shù)來計算干氣質(zhì)量流率。

3、各方面

4、根據(jù)實施方式，提供了一種用于提高流量計精度的方法。流量計包括至少一個流管、附接至流管的至少一個拾取傳感器、附接至流管的至少一個驅(qū)動器、以及與至少一個拾取傳感器和驅(qū)動器進行通信的計量器電子裝置。該方法包括以下步驟：利用至少一個驅(qū)動器使至少一個流管以驅(qū)動模式振動而振動；以及從至少一個拾取傳感器接收基于對驅(qū)動模式振動的振動響應(yīng)的傳感器信號。利用流量計得出未修正的密度。利用流量計得出未修正的質(zhì)量流量。利用流量計得出擴展驅(qū)動增益。接收至少一個流量變量。計算密度比。提供多個濕氣系數(shù)。利用密度比和多個濕氣系數(shù)中的至少一個濕氣系數(shù)來計算干氣質(zhì)量流率。

5、優(yōu)選地，流量變量包括壓力，并且其中，壓力是測量的輸入和用戶輸入中的一種。

6、優(yōu)選地，流量變量包括含水率。

7、優(yōu)選地，利用與計量器電子裝置進行通信的含水率分析儀來測量含水率。

8、優(yōu)選地，流量變量包括溫度。

9、優(yōu)選地，該方法包括利用流量計得出擴展驅(qū)動增益的步驟。

10、優(yōu)選地，計算密度比包括：將未修正的密度除以干參考密度。

11、優(yōu)選地，該方法包括：從計量器電子裝置檢索干參考密度。

12、優(yōu)選地，通過溫度、壓力和氣體成分中的至少一個來確定從計量器電子裝置檢索的干參考密度。

13、優(yōu)選地，該方法包括通過從修正的質(zhì)量流率減去干氣質(zhì)量流率來得出液體質(zhì)量流率的步驟。

14、優(yōu)選地，根據(jù)未修正的質(zhì)量流率和計量器因子來得出修正的質(zhì)量流率。

15、優(yōu)選地，根據(jù)擴展驅(qū)動增益和多個濕氣系數(shù)來得出計量器因子。

16、優(yōu)選地，濕氣系數(shù)是多個流量變量的函數(shù)。

17、優(yōu)選地，濕氣系數(shù)是壓力、氣體速度、驅(qū)動增益和含水率的函數(shù)。

18、優(yōu)選地，利用密度比和多個濕氣系數(shù)中的至少一個濕氣系數(shù)來計算干氣質(zhì)量流率的步驟包括：使用根據(jù)密度比和多個濕氣系數(shù)而得出的氣體質(zhì)量比。

19、優(yōu)選地，使用二次擬合利用密度比校準(zhǔn)和濕氣系數(shù)來獲得氣體質(zhì)量比。

20、優(yōu)選地，使用二次擬合從通過擴展驅(qū)動增益和多個濕氣系數(shù)來獲得計量器因子。

21、根據(jù)實施方式，提供了一種用于流量計的計量器電子裝置，該計量器電子裝置被配置成提高測量精度。流量計包括至少一個流管、附接至至少一個流管的至少一個拾取傳感器、以及附接至流管的至少一個驅(qū)動器。計量器電子裝置與至少一個拾取傳感器和至少一個驅(qū)動器進行通信，并且計量器電子裝置被配置成：利用至少一個驅(qū)動器使至少一個流管以驅(qū)動模式振動而振動，以及從至少一個拾取傳感器接收基于對驅(qū)動模式振動的振動響應(yīng)的傳感器信號。計量器電子裝置還被配置成：利用流量計得出未修正的密度，利用流量計得出未修正的質(zhì)量流量，以及利用流量計得出擴展驅(qū)動增益。接收至少一個流量變量。計算密度比。提供多個濕氣系數(shù)；以及利用密度比和多個濕氣系數(shù)中的至少一個濕氣系數(shù)來計算干氣質(zhì)量流率。

22、優(yōu)選地，流量變量包括壓力，并且其中，壓力是測量的輸入和用戶輸入中的一種。

23、優(yōu)選地，流量變量包括含水率。

24、優(yōu)選地，利用與計量器電子裝置進行通信的含水率分析儀來測量含水率。

25、優(yōu)選地，流量變量包括溫度。

26、優(yōu)選地，計量器電子裝置還被配置成得出擴展驅(qū)動增益。

27、優(yōu)選地，計算密度比包括：將未修正的密度除以干參考密度。

28、優(yōu)選地，計量器電子裝置包括：從計量器電子裝置檢索干參考密度。

29、優(yōu)選地，從計量器電子裝置檢索的干參考密度是通過溫度、壓力和氣體成分中的至少一個確定的。

30、優(yōu)選地，計量器電子裝置還被配置成：通過從修正的質(zhì)量流率中減去干氣質(zhì)量流率來得出液體質(zhì)量流率。

31、優(yōu)選地，修正的質(zhì)量流率是根據(jù)未修正的質(zhì)量流率和計量器因子得出的。

32、優(yōu)選地，計量器因子是根據(jù)擴展驅(qū)動增益和多個濕氣系數(shù)得出的。

33、優(yōu)選地，濕氣系數(shù)是多個流量變量的函數(shù)。

34、優(yōu)選地，濕氣系數(shù)是壓力、氣體速度和含水率的函數(shù)。

35、優(yōu)選地，利用密度比和多個濕氣系數(shù)中的至少一個濕氣系數(shù)來計算干氣質(zhì)量流率包括：使用根據(jù)密度比和多個濕氣系數(shù)而得出的氣體質(zhì)量比。

36、優(yōu)選地，使用二次擬合利用密度比校準(zhǔn)和濕氣系數(shù)來獲得氣體質(zhì)量比。

37、優(yōu)選地，使用二次擬合從通過擴展驅(qū)動增益和多個濕氣系數(shù)來獲得計量器因子。