[发明专利]用于对石油管线进行最佳取样的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到对传送由水、石油和伴生气体构成的不相溶混合物的管线进行取样的方法。上述方法能提供代表前述流动混合物的适于作物理分析的最佳样本。

对先有技术的简要说明

水量监视器是石油工业中用以测定液态石油混合物物理性质的仪器。一微波电磁能量源照射流动的油、水和气体三相流并检测和测定所透射和反射的微波的相对相移和衰减。可根据流体的物理性质诸如油、水和气的相对比例以及它们的容积流量等来对测定结果进行解释。

周知的是，流动的多相石油乳液的成份会在石油连续态、水连续态和气连续态之间实际波动。这种波动会变得复杂或者导致错误的测定结果。石油管线中的气体的比例随诸如沿管线的压力减少之类的条件变化而变。另一个导致难以对石油管线进行取样的现象是因取样线路和取样探头中的密度的不同而产生的组成成份的惯性分离。因此，本技术中需要一种能从管线中取出由水、气和石油构成的流动三相乳液的有代表性的样本的精确方法。

共同授予的US4499418、US4947127和US5001434中详细地说明了用于对三相石油-水-气样本进行成份分析的水量监视器。本文引用了上述专利。

对本发明的简要说明

本发明提供了一种对进入样本测定系统中的多相石油-水-气流体的流量(流率)进行控制的方法，该方法包括下列步骤：

用一薄壁取样管按一系列样本流量中的每一种速度抽出一系列流动的流体样本，所说的一系列样本流量可在最小样本流量到最大样本流量的范围内变化；

在使样本流量在上述范围内进行变化的同时按每种流量重复选择在统计上是显著多的流体样本并用流体成份测定装置来测定按各流量选择出来的每个样本的物理特征，所述流体成份测定装置能测出在不定压力下流经管线的多相石油-水-气流体的物理特征，从而能按各个选定的流量给出一系列物理特征测定结果；

计算出各流量下的系列物理测定结果中每一个结果的标准差并找出上述系列物理测定结果中的最大标准差；

将样本流量调整至与上述物理测定结果中的最大标准差相对应的样本流量；

从而，能从抽出最能代表管线中多相石油-水-气流体的样本。

本发明包括用于对在不定压力下流经管线的多相石油-水-气流体进行取样的方法。这种取样方法可连同多相流体成份测定装置一道使用，所说的流体成份测定装置能测出诸如绝缘特性之类的物理特性。

依照本发明的方法，可以用诸如皮托管之类的薄壁取样设备按一系列不同的流量从管线中抽出通常是一系列连续样本的一系列样本。就从最小样本流量到最大样本流量的皮特管流量范围内的各个流量取出在统计上是有效数量的样本。测出各流量下的各样本的流体成分的物理特征的决定因素以形成一系列测定结果。

就各个流量下的系列测定结果计算出标准差。确定样本系列以及该样本系列中具有最高标准差的相应流量。然后，将经由皮特管的样本流量置成这样的流量，按该流量可获得最大标准差的样本。

用皮特管按最大标准差取得的样本最能代表管线中的正加以测定的多相石油-水-气流体。

对附图的简要说明

单个附图是用于实现本发明的设备的概略图。

对本发明的详细说明

参照附图，附图是用于输送石油的管线的概略图。一般用标号10表示的管线包括一上游部分10a和一下游部分10c。一管线部分10b将上游部分10a与下游部分10c连接起来，所述管线部上分安装有一诸如前述类型的水量监视器之类的取样和流体成份测定装置12。

可将取样和流体成份测定装置12想象成是一诸如US4499418、US4947127和US5001434中所述那种仪器之类的微波测定仪。这种仪器可测出诸如绝缘性质或微波能量衰减或微波传播速度之类的物理特征，这些物理特征表示流经管线的两相或三相石油-水-气混合物中的微滴大小和微滴密度或每单位容积中微滴数量。

周知的是，对三相流体进行取样时的错误会使得流体成分的测定结果不同于管线中的实际组成。出现错误的原因主要是由于不相溶成分的密度和微滴大小以及样本速度方面的差异。与管线中的速度不相同的样本速度会导致样本的惯性分离，从而使得相测定结果失真。