[发明专利]具有音叉的多相流量计

说明书

流量计(200)包括被构造成定位在井筒中的圆筒形管(208)，所述圆筒形管包括流动混合器(210)，所述流动混合器被构造成在井筒中产生多相流体的湍流流体流。所述流量计包括：音叉(216)，所述音叉设置在圆筒形管中与流动混合器间隔开；所述音叉被构造成接触所述多相流体的湍流流体流并且响应于与所述湍流流体流的接触而以一振动频率振动；和控制器(230)，所述控制器用于至少部分地基于音叉的振动频率来确定多相流体的流体密度测量值。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月23日提交的美国专利申请No.15/684,660的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及流量计，例如，用于井下井筒中的井工具或地面流量计。

背景技术

井内流量计被用于诸如含烃井的井系统中，以测量井流体的诸如流量和流体类型的流体特性以确定压力、温度和粘度等。用于测量流体密度的井内流量计包括多个传感器，并使用多种数学算法来解释井系统中流体的复杂流体流。这种井内流量计的示例是文丘里流量计，其与核源和检测器联接以测量流体密度。有时，流量计被放置在设在井筒中的井工具上或与所述井工具成一体，以测量在钻井或开采操作期间井筒流体的流体特性。

发明内容

本公开描述了多相流量计，例如，具有在井筒中设置在井下或设置在地面处的音叉的流量计。

在一些方面中，流量计包括将被定位在井筒中的圆筒形管，所述圆筒形管包括流动混合器，所述流动混合器用于在井筒中产生多相流体的湍流流体流。流量计还包括音叉和控制器，所述音叉设置在圆筒形管中与流动混合器间隔开，所述音叉被构造成接触多相流体的湍流流体流，并且响应于与湍流流体流的接触而以一振动频率振动，所述控制器至少部分地基于音叉的振动频率来确定多相流体的流体密度测量值。

这以及其它方面可以包括以下特征中的一个或多个。音叉可以在圆筒形管中设置在流动混合器的下游。流动混合器可以包括文丘里管。音叉可以包括围绕圆筒形管的径向中心设置的两个叉臂。音叉可以包括在音叉的外表面上的疏水涂层。音叉可以是无源的，并且无源音叉可以响应于与湍流的多相流体流接触而以所述振动频率振动，所述振动频率取决于多相流体的密度。流量计可以包括连接到音叉的基部的隔膜，以及连接到隔膜以通过隔膜接收振动频率的光缆或电振动传感器中的至少一个。流量计可以包括电源或机械源，所述电源或所述机械源连接到音叉以使音叉以第一有源频率振动，其中音叉可以被构造成响应于与湍流的多相流体流接触而以不同于第一有源频率的振动频率振动，所述振动频率取决于多相流体流的密度。流量计可以包括连接到音叉的基部的隔膜和连接到隔膜以通过隔膜接收振动频率的电振动传感器。电振动传感器可以包括压电传感器。多相流体可以包括两相流体，所述两相流体包括水和烃。

本公开的某些方面包括一种方法，所述方法包括：利用圆筒形管中的流动混合器混合流动通过设置在井筒中的圆筒形管的多相流体，以产生多相流体的湍流流体流；使与多相流体的湍流接触的音叉以一振动频率振动，所述音叉被设置成与流动混合器间隔开并位于流动混合器的下游；以及利用控制器至少部分地基于振动频率来确定多相流体的流体特性。