具有综合多相流量测量能力、用来调节流量的井口阀系统 |
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| 申请号 | CN200980146677.3 | 申请日 | 2009-10-05 | 公开(公告)号 | CN102232139A | 公开(公告)日 | 2011-11-02 |
| 申请人 | 艾尼股份公司; | 发明人 | V·罗塔; A·G·迪鲁洛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用来调节例如 碳 氢化合物流量的井口 阀 系统(100)，包括用来打开井口的液压 控制阀 (10)，其包括 阀体 (11)，该阀体设有通过 流体 流动(F)的管(14、15)，具有进口开口(12)和出口开口(13)，可调节孔口(16)介于进口开口(12)与出口开口(13)之间； 致动器 (24)，适于命令阀(10)关闭和打开，致动器(24)操作可调节孔口(16)的打开和关闭装置(20)；及 位置 仪表(17)，适于确定可调节孔口(16)的打开程度，其特征在于位置仪表(17)与可调节孔口(16)的打开和关闭装置(20)成整体。由于位置仪表(17)进行的精确测量，可基于由多个流体和/或流动参数 传感器 (22、23)(包括 压 力 传感器 (22)和 温度 传感器(23)，优 选定 位成与阀体(11)成整体)测量的数据精确立即地确定液体单相和/或双相流量值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.井口阀系统(100)，包括 |
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| 说明书全文 | 具有综合多相流量测量能力、用来调节流量的井口阀系统技术领域背景技术[0002] 在流体提取领域中，特别是在诸如石油或天然气之类的碳氢化合物的提取领域中，井口是井在地面上的部分，并且包括一组控制阀、以及安全阀，这些控制阀用来引导和调节来自井的流体或向着井的流体的流量，这些安全阀用来防止石油或气体非受控地释放到环境中。 [0003] 当油井在它可生产石油或气体的状态下时，井口的阀被适当地打开，并且流体通过管线被释放，该管线将流体输送到收集站，或否则在水下油井的情况下，输送到平台或储运船。 [0004] 当前在市场上，有在井口处使用的阀或阀系统，这些阀或阀系统允许调控碳氢化合物流动的流量。 [0005] 然而，当今已知的阀系统没有预见到测量流量，而为了进行这样的测量，必须使用适当的流量测量装置。 [0007] 可选择地，有可能在专门组织的测量活动期间，安装临时流量测量装置，这些临时流量测量装置在现有生产设备外部，并且与现有设备并联。 [0008] 这样一种操作，除一般要求专门授权之外，它还是耗时和高成本的。 [0009] 关于根据流量的调节而修改阀本身的打开程度的形态，在岸上用途中，这样的阀或阀系统主要是手动类型的。 [0010] 存在一些阀或阀系统，它们借助于适当的致动器被远程地命令，这些致动器根据生产需要和流量数据而被致动，一般地仅以远程方式应用在不可接近的区域中，像在水下井口、或无人现场的情况下。 [0011] 此外，在井口处，期望使用这样的阀系统：其打开程度能够实现快速瞬变(rapid transient)，从而能够进行特定生产设备试验，例如引起突然流量变化。 [0012] 然而，当今使用的大多数普通阀系统不允许快得足以执行这样的试验的操纵速度，例如在小于一秒内的打开或关闭操纵。 [0013] 另一方面，对于操纵而言足够快的阀系统具有机械间隙(clearance)——这种机械间隙不允许对所产生的转变(transition)进行足够精确的确定。 [0014] 因此，通过这样的阀系统进行的调节，对于流量的精细调节而言不允许实现高精度水平。 [0015] 如果希望使用当今已知的阀系统，则因而必须在具有高阀反应速度与具有良好精度水平之间进行折衷。 发明内容[0017] 本发明的另一个目的是制成一种井口阀系统，该井口阀系统能够测量瞬时多相流量。 [0018] 本发明的另一个目的是提供一种井口阀系统，该井口阀系统允许在相对于其自己的瞬时打开程度保持高精度的同时，进行快速打开和/或关闭转变。 [0019] 本发明的最后的但并非最次要的一个目的是制成一种井口阀系统，该井口阀系统可被程序化(programmed)，以提供完全自动化操作的可能性。 [0022] 通过参照示意性附图来阅读如下描述，根据本发明的井口阀系统的特性和优点将变得更为清楚，如下描述作为例子给出而不是出于限制性目的，在附图中： [0024] 图2是根据图1的实施例的井口阀系统剖视图。 具体实施方式[0025] 参照附图，其中示出一种井口阀系统，该井口阀系统用附图标记100总体地表示。 [0026] 井口阀系统100包括液压控制阀10，该液压控制阀10由致动器24调节以打开和关闭，该致动器24又通过人工命令而被致动，或者优选地通过控制逻辑部分25而被自动致动，该控制逻辑部分25尤其基于由位置仪表17探测的值(这些值指示阀10的打开程度)而处理适当的命令信号。液压控制阀10包括阀体11，该阀体11设有进口开口12和出口开口13，如果阀10处于至少部分地敞开的构造中，则例如碳氢化合物的流体通过进口开口12和出口开口13，根据在图2中用箭头F指示的流动方向转移。 [0027] 在进口开口12和出口开口13处，阀体11包括第一法兰11a和第二法兰11b。 [0028] 介于进口开口12与出口开口13之间，设计有可调节孔口16。 [0029] 在所示的优选实施例中，进口开口12和出口开口13在彼此垂直的平面上，这些平面与“L”形管的端部相对应，即该“L”形管由彼此相垂直的两个管部分14、15构成。可调节孔口16布置在“L”形管的肘弯处。 [0030] 为了调节阀10的打开程度，致动器24命令可调节孔口16，具体地通过对于这样一种可调节孔口16的打开和关闭装置20的操作而命令。 [0031] 在一种优选方式中，可调节孔口16是具有圆盘的元件，这些圆盘包括第一固定圆盘18和第二可动圆盘19，该第一固定圆盘18设有孔(未示出)，并且该第二可动圆盘19也设有另外的孔(未示出)。 [0032] 可动圆盘19与杆轴20成整体，该杆轴20由致动器24命令而转动。 [0033] 按这样一种方式，可动圆盘19也被命令而转动，从而改变两个圆盘18、19的各开口的重叠表面部分。 [0034] 按这种方式，得到阀10的打开程度的变化。 [0035] 根据本发明，位置仪表17，像例如编码器，与可调节孔口16的打开和关闭装置20成整体，从而探测所述可调节孔口16的准确打开程度并因而探测阀10的准确打开程度。 [0036] 在所示的实施例中，位置仪表17与可动圆盘19的杆轴20成整体，因而探测由可动圆盘19和杆轴20组成的组的准确位置，并因此探测在固定的和可动的两个圆盘18、19的各开口之间的准确相对位置。 [0037] 由在两个圆盘18、19的各开口之间的相对位置，可以准确地计算相应开口的重叠部分。 [0038] 按这样一种方式，组19、20的位置的调节完全不可能存在机械间隙——否则这些机械间隙将会影响致动器24，因为致动器24本身的调节没有这样的机械间隙。 [0039] 根据本发明的井口阀系统100因而可实现快速转变，而不影响阀10本身的打开程度的准确性。 [0040] 此外，归功于由位置仪表17执行的精确测量，控制逻辑部分26能够从由多个流体和/或流动参数传感器22、23测量的数据开始，精确地并且立即地确定气体/液体单相、和/或双相的流量值，这些流体和/或流动参数传感器至少包括压力传感器22和温度传感器23。 [0041] 按这样的方式，并且基于生产需要，可以基于计算出的流量值，按精细方式调节液压阀10的打开和关闭。 [0042] 优选地，使用在大于或等于每秒100个样本的取样频率下操作的压力传感器22，以及在大于或等于每秒一个样本的取样频率下操作的温度传感器23。这使得有可能忠实地探测和记录可调节孔口16的打开程度的快速瞬变的效果。 [0043] 在一种优选方式中，流体和/或流动参数传感器22、23与液压控制阀10的阀体11成整体，并且相对于流动方向F既定位在可调节孔口16的上游，也定位在其下游。 [0044] 具体地说，这样的流体和/或流动参数传感器22、23被约束到阀体11的第一法兰11a和第二法兰11b上。 [0045] 按这样的方式，阀的压力的、温度的及打开程度的测量以及随之计算出的气体/液体单相和/或双相流量值的获得具有绝对同时性，因而消除了在传统油井测量和控制系统中在这些数据中存在的时间差。 [0046] 此外，井口阀系统的获得气体/液体单相和/或双相流量的能力允许每口油井具有完整的测量套具，因而消除了在管线的适当位置中安装其它设备的需要。 [0047] 而且，由于井口阀是可替换的元件，不需要对于在地面上的设备的精确永久修改，所以本发明的阀系统甚至还能够允许现有设备具备流体和/或流动参数的永久测量能力，而这些在早先都是不曾被预见到的。 [0048] 优选地，井口阀系统100还包括用来测量在液体状态下的水的浓度的仪表21，该仪表21也叫做井中水量计，与阀体11成整体，相对于流动方向F定位在可调节孔口16的上游和/或下游。 [0049] 按这样的方式，井口阀系统100也能够确定在流体流过阀10的碳氢化合物流体中的水的量，因而，它也可以探测三路流量，即单一不同流体相(例如，蒸汽/碳氢化合物/水)的流量。 [0050] 而且，控制逻辑部分25在根据本发明的阀系统100中的使用，允许阀系统100的操作被程序化，像例如使可调节孔口的自动清洁操作被程序化。 [0051] 这样的操作可以按照预定的间隔重复，或当流量出现异常变化时重复，根据本发明的井口阀系统100能够探测这些异常变化，像例如在可调节孔口16上游的流量的突然变化。 [0052] 由以上的描述，本发明的阀系统的特征以及相关优点应该已经足够显明。 [0053] 最后，如此设计的阀系统显然可以进行多种修改和变更，这些修改和变更都由本发明覆盖；此外，全部细节都可以由等效的技术元素代替。 [0054] 在实践中，所使用的材料和尺寸可以是符合技术要求的任何材料和尺寸。 |
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