Изокинетический способ и система отбора проб для мультифазного потока из подземных скважин

Номер патента: 14676

Опубликовано: 30.12.2010

Автор: Се Чэн-Ган

Есть еще 9 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящей по трубопроводу, содержащий следующие этапы:

пробоотборным зондом отбирают пробу части потока текучей среды;

замеряют перепад давления между первым давлением потока текучей среды в трубопроводе и вторым давлением части потока текучей среды в пробоотборном зонде, причем измеряют первое давление в первом напорном отверстии, расположенном на стенке трубопровода в плоскости поперечного сечения отверстия в зонде для отбора проб, а второе давление измеряют во втором напорном отверстии, выполненном в пробоотборном зонде под отверстием для отбора проб, причем плоскость поперечного сечения отверстия в зонде для отбора проб лежит в плоскости поперечного сечения трубопровода;

регулируют скорость потока отобранной части для обеспечения обнуления перепада давления, чтобы получить, по существу, изокинетический отбор проб потока текучей среды;

в полученном изокинетическом потоке измеряют массовые скорости потоков фаз, плотности фаз мультифазной смеси, соотношение вода-жидкость, соотношение нефть-жидкость; и

обрабатывают измеренные данные для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящей по трубопроводу.

2. Способ по п.1, в котором реологические параметры представляют собой по меньшей мере одно из следующего: массовая скорость потока или плотность мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность газовой фазы мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность жидкой фазы мультифазного потока текучей среды, плотность воды или нефти в мультифазном потоке, соотношение конденсат-газ для мультифазного потока текучей среды, соотношение вода-жидкость для мультифазного потока текучей среды, данные измерений давления-объема-температуры для мультифазного потока текучей среды отобранной части, объемный коэффициент газа и коэффициент усадки нефти или любые их комбинации.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют динамическое давление трубкой Пито в потоке текучей среды.

4. Способ по п.3, в котором используют пробоотборный зонд для выполнения измерения динамического давление трубкой Пито.

5. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность потока текучей среды и скорость скольжения газ-жидкость в потоке текучей среды.

6. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения, по меньшей мере, количества удерживаемого газа и плотности потока текучей среды.

7. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения скорости газовой фазы в потоке текучей среды.

8. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения скорости скольжения между жидкой и газовой фазами.

9. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения площади входного отверстия пробоотборного зонда.

10. Способ по п.1, в котором отбор проб из потока текучей среды выполняют ниже по потоку от устья скважины, но перед штуцерной задвижкой или манифольдом в трубопроводе.

11. Способ по п.1, в котором отбор проб из потока текучей среды выполняют в центре поперечного сечения трубопровода.

12. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором стабилизируют мультифазный поток текучей среды перед отбором части потока текучей среды.

13. Способ по п.1, в котором скорость потока в отобранной части регулируют непрерывно во время отбора части мультифазного потока текучей среды в качестве пробы.

14. Способ по п.1, в котором массовую скорость потока и плотность газовой фазы измеряют посредством пропускания газовой фазы через первый счетчик Кориолиса, а массовую скорость потока и плотность жидкой фазы измеряют посредством пропускания жидкой фазы через второй счетчик Кориолиса.

15. Способ по п.1, в котором обрабатывают измеренные данные для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, путем умножения массовой скорости потока газовой фазы отбираемой части потока текучей среды на коэффициент пересчета, причем коэффициент пересчета получают делением площади первого поперечного сечения трубопровода в точке отбора проб на площадь второго поперечного сечения отверстия для отбора проб в пробоотборном зонде.

16. Способ по п.1, в котором обрабатывают измеренные данные для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, путем умножения массовой скорости потока жидкой фазы отбираемой части потока текучей среды на коэффициент пересчета, причем коэффициент пересчета получают делением площади первого поперечного сечения трубопровода в точке отбора проб на площадь второго поперечного сечения отверстия для отбора проб в пробоотборном зонде.

17. Способ по п.1, в котором в изокинетическом потоке

измеряют первую плотность газовой фазы;

измеряют вторую плотность жидкой фазы;

измеряют третью плотность нефти;

измеряют четвертую плотность воды и

определяют соотношение вода-жидкость для части потока текучей среды, отобранной в качестве пробы из второй, третьей и четвертой плотности.

18. Способ по п.17, дополнительно содержащий этап, на котором определяют соотношение конденсат-газ для условий в линии трубопровода для части потока текучей среды из массовой скорости потока газовой фазы, массовой скорости потока жидкой фазы, соотношения вода-жидкость для части потока текучей среды и первой, и третьей плотности.

19. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором преобразуют определенные параметры потока в параметры при стандартных условиях.

20. Система для отбора проб мультифазного потока текучей среды, проходящего в трубопроводе, при изокинетических условиях и измерения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, содержащая

устройство отбора проб, выполненное с возможностью отбора части мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, причем упомянутое устройство содержит

пробоотборный зонд, установленный в месте отбора проб в трубопроводе;

дифференциальный манометр-расходомер, выполненный с возможностью измерения перепада давления между первым давлением мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, и вторым давлением отобранной части мультифазного потока текучей среды, проходящего в пробоотборном зонде, причем измеряют первое давление в первом напорном отверстии, расположенном на стенке трубопровода в плоскости поперечного сечения отверстия в зонде для отбора проб, а второе давление измеряют во втором напорном отверстии, выполненном в пробоотборном зонде под отверстием для отбора проб, причем плоскость поперечного сечения отверстия для отбора проб лежит в плоскости поперечного сечения трубопровода,

контроллер, выполненный с возможностью регулирования скорости потока отобранной части мультифазного потока текучей среды, проходящего в пробоотборном зонде, в котором средство регулирования скорости потока отобранной части мультифазного потока текучей среды, проходящего в пробоотборном зонде, установлено для обеспечения того, чтобы перепад давления равнялся, по существу, нулю;

один или несколько счетчиков, выполненных с возможностью измерения массовой скорости потока фаз мультифазной смеси, плотности фаз мультифазной смеси, соотношения вода-жидкость, соотношения нефть-жидкость отобранной части мультифазного потока текучей среды; и

один или несколько компьютерных процессоров, выполненных с возможностью обработки измеренных данных для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу.

21. Система по п.20, которая способна определять по меньшей мере один из следующих реологических параметров: массовая скорость потока или плотность мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность газовой фазы мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность жидкой фазы мультифазного потока текучей среды, плотность воды или нефти мультифазного потока текучей среды, соотношение конденсат-газ для мультифазного потока текучей среды, соотношение вода-жидкость для мультифазного потока текучей среды, данные измерений давления-объема-температуры для мультифазного потока текучей среды или для отобранной части, объемный коэффициент газа и коэффициент усадки нефти.

22. Система по п.20, дополнительно содержащая измерительное устройство динамического давления в виде трубки Пито, расположенное в мультифазном потоке текучей среды.

23. Система по п.20, в которой пробоотборный зонд является частью измерительного устройства с трубкой Пито.

24. Система по п.22, выполненная с возможностью определения по меньшей мере одного из следующего: величина удерживаемого газа, плотность потока текучей среды и скорость скольжения газ-жидкость.

25. Система по п.20, дополнительно содержащая стабилизатор потока, соединенный с трубопроводом, выполненный с возможностью стабилизации мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, в которой стабилизатор потока установлен выше по потоку от пробоотборного зонда.

26. Система по п.20, которая предназначена для определения реологических параметров потока текучей среды, представляющей собой приток из устья скважины.

27. Система по п.20, в которой пробоотборный зонд выполнен с возможностью отбирать пробы мультифазного потока текучей среды в центре поперечного сечения трубопровода.

28. Система по п.20, в которой контроллер выполнен с возможностью непрерывного регулирования интенсивности потока отобранной части во время отбора проб мультифазного потока текучей среды.

29. Система по п.20, дополнительно содержащая устройства измерения реологических параметров, выполненные с возможностью прямого измерения реологических параметров потока текучей среды.

30. Система по п.20, дополнительно содержащая измерительное устройство с трубкой Вентури или средство измерения перепада давления потока, выполненное с возможностью прямого измерения реологических параметров потока текучей среды, и/или гамма-радиоактивный плотномер, выполненный с возможностью прямого измерения реологических параметров потока текучей среды.

Текст

Смотреть все

ИЗОКИНЕТИЧЕСКИЙ СПОСОБ И СИСТЕМА ОТБОРА ПРОБ ДЛЯ МУЛЬТИФАЗНОГО ПОТОКА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ СКВАЖИН В одном аспекте изобретение относится к способу или устройству для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, содержащему средство отбора проб с пробоотборным зондом, часть потока текучей среды; для измерения перепада давления между первым давлением, потока текучей среды в трубопроводе и вторым давлением, части потока текучей среды в пробоотборном зонде; для регулирования скорости потока отобранной части, в котором скорость потока отборной части регулируется для обеспечения возможности обнуления перепада давления, чтобы получить, по существу, изокинетический отбор проб потока текучей среды; для измерения параметров части потока текучей среды и для обработки данных измеренных свойств для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу. 014676 Данное описание изобретения, по существу, относится к способам и системам определения реологических параметров мультифазной смеси, проходящей по трубопроводу, выполненному с возможностью транспортировки углеводородов. Более конкретно, но без ограничения, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения создают способы и системы, в которых пробы мультифазной смеси,проходящей по трубопроводу и содержащей в себе углеводороды в жидкой и газовой фазе и воду, забираются из трубопровода в изокинетическом состоянии, свойства проб измеряются и данные измерений обрабатываются для определения реологических параметров мультифазной смеси, проходящей по трубопроводу. В одном варианте осуществления настоящего изобретения жидкая и газовая фазы проб, взятых в изокинетическом состоянии из проходящей мультифазной смеси, могут быть отделены друг от друга и пропущены через один или несколько счетчиков Кориолиса для определения, помимо прочего,массовой скорости потока газовой и/или жидкой фазы. Уровень техники изобретения Применительно к нефтедобыче, как и ко многим другим областям, зачастую важно иметь возможность анализировать состав и свойства мультифазного потока текучей среды, такого как газоконденсатный поток или поток неосушенного газа, проходящего по трубопроводу. В частности, по существу, необходимо знать соотношения различных фаз в мультифазном потоке текучей среды, таких как газонефтяное отношение ("GOR") или соотношение газ-конденсат ("GDR"), чтобы состав мультифазного потока текучей среды мог быть понятен для производственных целей. Также необходимо знать свойства различных фаз, например соотношение ("PVT") давления, объема и температуры для понимания динамики мультифазного потока текучей среды. Например, прогнозирование поведения жидкой фазы и имитационная модель месторождения, основанная на уравнении состояния, обычно требует данных высокой точности давления, объема и температуры. Данные давления, объема и температуры также часто нужны для обеспечения бесперебойного режима подачи потока в скважинах и транспортных трубопроводах. В дополнение к этому данные давления, объема и температуры часто могут оказывать значительное воздействие на проекты, спецификации сооружений обработки и, таким образом, на прибыльность нефтегазового промысла. Несмотря на это, для точного определения давления, объема и температуры и состава пластовой текучей среды, требуются репрезентативные пробы жидкости. Процедуры обычного анализа страдают низкой эффективностью как от неточности, так и невозможности выполнения при высокой интенсивности потока. Например, скважина газоконденсата высокой производительности добывает 5-100 млн стандартных кубических футов в день с газосодержанием 3-100 тысяч стандартных кубических футов/баррель (соотношение конденсат/газ от 0 до 200 баррель/миллион стандартных кубических футов) (баррель=баррель жидкости; 1 м 3=6,29 баррель), зачастую может переполнить испытательный сепаратор, вызывая поступление жидкости в газоотводную линию сепаратора, тем самым приводя к некачественным измерениям газонефтяного отношения и нерепрезентативным пробам давления, объема и температуры (если поступление воды не замеряется и не учитывается). Это обычно приводит к неверному соотношению рекомбинаций. Газоконденсатные скважины особенно проблематичны для отбора проб из-за большого объема газа,растворенного в небольшом объеме жидкости, и, в связи с чем, их фазовое поведение должно быть высокочувствительным к количеству и составу жидкой фазы. Отбор проб из устья скважины, таким образом, считается единственным практическим способом получения надежных данных применительно к таким задачам. Изокинетический отбор проб мультифазной жидкости на устье скважины необходим, поскольку при успешном исполнении означает, что проба жидкости находится при том же давлении, температуре и скорости потока, что и основной поток текучей среды, и поэтому должна иметь свойства, идентичные свойствам основного потока текучей среды, и в результате измерения, произведенные на изокинетически полученных пробах, являются характеризующими с высокой точностью реологические параметры основного потока текучей среды. Способ и устройство изокинетического отбора проб описаны в опубликованной международной заявке на патент WO 2005/031311 А 1 совместного владения. Настоящее изобретение направлено на улучшение способов и систем, описанных в WO 2005/031311 А 1. Сущность изобретения По одному аспекту изобретение относится к способу или устройству для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящему по трубопроводу, содержащему средство для отбора проб с пробоотборным зондом части потока текучей среды; для измерения перепада давления между первым давлением потока текучей среды в трубопроводе и вторым давлением части потока текучей среды в пробоотборном зонде; для регулирования скорости потока участка отбора пробы, в котором скорость потока участка отбора пробы регулируется для обнуления перепада давления с целью получения, по существу, изокинетического отбора проб потока текучей среды; для измерения свойств части потока текучей среды и для обработки данных результатов измерений свойств для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, в котором упомянутые выше элементы не требуют определения плотности жидкости в потоке способом радио-1 014676 изотопного излучения или выполняются без него. Таким образом, изобретение видится создающим устройство и способ для определения, по существу, всех релевантных параметров мультифазного потока, представляющих интерес в связи с оценкой добычи ствола скважины, особенно в случае, когда поток содержит все три фазы (газ, вода, нефть). Эти реологические параметры включают в себя по меньшей мере одно из следующего: массовая скорость потока или плотность текучей среды мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность газовой фазы мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность жидкой фазы мультифазного потока текучей среды, выше упомянутой отобранной части, плотность воды или нефти в мультифазном потоке текучей среды или на участке отобранной пробы, соотношение газ-конденсат для мультифазного потока текучей среды, соотношение вода-жидкость мультифазного потока текучей среды, данные измерения давления-объема-температуры для мультифазного потока текучей среды или соответствующей отобранной части в дополнение к другим возможным для измерения факторам, таким как объемный коэффициент газа и коэффициент усадки нефти. Любые параметры,выведенные из простых алгебраических выражений из двух или более вышеупомянутых параметров, или пересчитанные, трансформированные или преобразованные выражения вышеупомянутых параметров считаются относящимися к объему настоящего изобретения. В свете предшествующего уровня техники существует другой аспект изобретения, создающий полный набор параметров 3-фазного потока с помощью изокинетического пробоотборника без использования радиоактивных источников. В одном из вариантов осуществления изобретения может не потребоваться никаких дополнительных измерений, осуществляемых непосредственно на основном потоке текучей среды, кроме тех, которые требуются для создания изокинетического отбора проб, например, пробоотборного зонда и соответствующих датчиков давления (штуцеров) для создания или поддержания нулевой разницы давления. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, содержащем этап, на котором измеряют динамическое давление (трубкой Пито) в мультифазном потоке текучей среды, используют предпочтительно уже созданный зонд, специально предназначенный для отбора проб потока текучей среды. Измерения трубкой Пито могут успешно использоваться для получения по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность потока текучей среды и скольжение в потоке текучей среды. В другом варианте осуществления изобретения поток от пробоотборного зонда может перекрываться и динамическое давление потока мультифазной текучей среды может измеряться для обеспечения дополнительного измерения, которое может использоваться совместно с данными измерений, полученными при изокинетическом отборе проб. В еще одном варианте осуществления изобретения существующие и хорошо известные измерения мультифазного потока, такие как с использованием радиоизотопного плотномера и счетчика с трубкой Вентури, могут комбинироваться со способами и системами согласно настоящему изобретению для дополнения или улучшения определения релевантных параметров потока. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение описывается совместно с прилагаемыми чертежами на фиг. 1 показана в виде схемы система изокинетического отбора проб на устье скважины, обеспечивающая изокинетический отбор проб и измерение реологических параметров и скоростей потока мультифазной смеси, проходящей по трубопроводу, согласно варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 А показана диаграмма последовательности операций, показывающая ввод данных и вывод данных составных частей системы изокинетического отбора проб на устье скважины с измерением параметров потока для отбора проб и измерения реологических параметров потока мультифазной текучей среды, такой как система, показанная на фиг. 1, и функциями определения реологических параметров мультифазной текучей среды по входным данным и/или выходным данным согласно варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 В показана диаграмма последовательности операций, показывающая ввод данных и вывод данных составных частей системы изокинетического отбора проб на устье скважины с измерением параметров потока для отбора проб и измерения реологических параметров потока мультифазной текучей среды, такой как система, показанная на фиг. 1, работающая в обоих режимах - прохождения потока и остановки потока, в которой измеряется динамическое давление потока 105 мультифазной текучей среды в режиме измерения без прохождения отбираемого потока (трубкой Пито), и функциями определения реологических параметров мультифазной текучей среды по входным данным и/или выходным данным согласно варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 С показана диаграмма последовательности операций, показывающая ввод данных и вывод данных составных частей системы изокинетического отбора проб в скважине с измерением параметров потока для отбора проб и измерения реологических параметров потока мультифазной текучей среды,такой как система, показанная на фиг. 1, в комбинации с измерениями радиоизотопным плотномером или счетчиком с трубкой Вентури и функциями определения реологических параметров мультифазной-2 014676 текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 А показана диаграмма последовательности операций, показывающая обработку данных,которая может выполняться компьютерным процессором для получения по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность смеси и/или скорость смеси, для мультифазной смеси из данных измерений отобранных проб от системы изокинетического отбора проб с измерением параметров, которая показана на фиг. 1, работающей в режиме с отбором проб и/или в режиме измерения динамического давления трубкой Пито согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и на фиг. 3 В показана диаграмма последовательности операций, показывающая обработку данных,которая может выполняться компьютерным процессором для получения по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность смеси, скоростей жидкой и газовой фазы из данных измерений отобранных проб от системы изокинетического отбора проб с измерением параметров, которая показана на фиг. 1, работающей в режиме с отбором проб и/или в режиме измерения динамического давления трубкой Пито согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На прилагаемых чертежах сходные составляющие части и/или признаки могут иметь один и тот же ярлык ссылки. Дополнительно различные составляющие части одного типа могут различаться по тире,следующим за ярлыком ссылки и второму знаку, который различается у сходных составляющих частей. Если в спецификации используется только первый ярлык ссылки, описание имеет возможность применения к любой сходной составляющей части, имеющей такой же первый ярлык ссылки безотносительно(независимо от) второго ярлыка ссылки. Подробное описание Нижеследующее описание дает только пример предпочтительного варианта (вариантов) осуществления изобретения и не ограничивает объем, возможности практического применения или конфигурации изобретения. Скорее, нижеследующее описание примера предпочтительного варианта (вариантов) осуществления изобретения обеспечит специалистов в данной области техники описанием, дающим возможность реализации примера предпочтительного варианта осуществления изобретения. Понятно, что различные изменения могут быть внесены в функционирование и конструкцию составных частей без отступления от сущности и объема изобретения, изложенных в прилагаемой формуле изобретения. Характерные детали приведены в следующем описании для предоставления досконального понимания варианта осуществления. Тем не менее, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что при осуществлении изобретения эти характерные детали могут и не применяться на практике. Например,совокупности операций могут быть показаны в блок-схемах так, чтобы не перегружать варианты осуществлений излишними деталями. В других примерах хорошо известны совокупности операций, процессы,алгоритмы, структуры и технологии могут быть показаны без несущественных деталей, чтобы не перегружать ими вариант осуществления. Также, замечено, что варианты осуществления могут быть описаны как технологический процесс,который показан в виде последовательности операций способа, блок-схемы технологических операций,диаграммы потоков данных, структурной диаграммы или технологической карты. Хотя последовательность операций способа может описывать операции как последовательный процесс, многие операции могут выполняться параллельно или одновременно. Вдобавок, порядок выполнения операций может меняться. Процесс является законченным, когда составляющие его операции завершены, но может иметь дополнительные этапы, не включенные в состав, показанный на чертежах. Процесс может соответствовать способу, функции, процедуре, стандартной подпрограмме, подпрограмме и т.д. Когда процесс соответствует функции, его завершение соответствует возврату функции к вызывающей функции или к главной функции. Более того, варианты осуществления могут реализовываться с аппаратурой, программным обеспечением, встроенными программами, промежуточным программным обеспечением, микропрограммами; руководствами пользователя технических средств или с любыми комбинациями вышеупомянутого. Если реализовано в программном обеспечении, встроенных программах, промежуточном программном обеспечении или микропрограммах, код программы или сегменты кода для выполнения необходимых задач могут закладываться в носитель с возможностью машинного прочтения, такой как носитель данных. Компьютерный процессор или процессоры могут выполнять необходимые задания. Сегмент кода может представлять процедуру, функцию, подпрограмму, программу, стандартную программу, стандартную подпрограмму, модуль, пакет программного обеспечения, класс или любую комбинацию команд, структур данных или операторов программы. Сегмент кода может соединяться с другим сегментом кода или с жестко смонтированной совокупностью операций, прохождением и/или приемом информации, данных,аргументов, параметров или содержимого памяти. Информация, аргументы, параметры, данные и тому подобное могут быть переданы, адресованы, переадресованы или сообщены любым подходящим средством, включая совместное использование памяти, передачу сообщений, передачу маркера, сетевую передачу и тому подобное. На фиг. 1 в виде схемы показана система изокинетического отбора проб из устья скважины, обеспечивающая изокинетический отбор проб и измерение реологических параметров и/или скоростей потока мультифазной смеси, проходящего по трубопроводу согласно варианту осуществления настоящего изо-3 014676 бретения. Система отбора проб расположена ниже по потоку от устья скважины, но выше по потоку, чем любой существующий сепаратор проб, который в известных системах тестирования продукции скважины часто используется для разделения основного потока текучей среды на компоненты. Система настоящего изобретения и такой сепаратор проб могут использоваться в комбинации или новая система может даже заменить такой сепаратор проб, особенно при опробовании высокопроизводительной газоконденсатной скважины. В идеале система отбора проб изобретения располагается как можно ближе к устью скважины для обеспечения выполнения отбора проб и последующих измерений в скважинных или близких к ним условиях (давление, температура). Для этой цели систему отбора проб лучше всего расположить между устьем скважины и первой штуцерной задвижкой или штуцерным манифольдом трубопроводной системы добычи. В показанном варианте осуществления изобретения система 100 измерения реологических параметров в мультифазном потоке соединяется с трубопроводом 110, через который проходит мультифазная смесь 105. Мультифазная смесь 105 может содержать смесь нефти, углеводородного газа, воды и/или тому подобного. В некоторых аспектах мультифазная смесь 105 может содержать смесь неосушенного газа, проходящего по трубопроводу 110. Компоненты мультифазной смеси 105 могут не быть равномерно распределенными внутри трубопровода 110. Просто в качестве примера мультифазная смесь, содержащая смесь нефти, углеводородного газа и воды, может проходить по трубопроводу так, что нефть и вода перемещаются вдоль стенок трубопровода, а углеводородные газы, которые могут быть неосушенными газами, содержащими нефть, воду и/или тому подобное, перемещаются по центру трубопровода. В варианте осуществления настоящего изобретения по причине неравномерного распределения элементов мультифазной смеси 105 в трубопроводе 110 в трубопровод может устанавливаться стабилизатор 115 потока для перемешивания элементов мультифазной смеси 105. Стабилизатор 115 потока может содержать двойные диафрагмы и может обеспечивать, возможно, большее гомогенизирование мультифазной смеси 105 выше по потоку от места отбора проб. Стабилизаторы потока более подробно описываются в международной заявке на патент WO 2005/031311 А 1, на которую имеется ссылка выше и полное описание которой включается в этот документ во всей полноте для всех предназначений. Пробоотборный зонд 120 может устанавливаться в трубопроводе 110. В варианте осуществления изобретения стабилизатор 115 потока и пробоотборный зонд 120 устанавливаются в трубопроводе 110 для обеспечения прохождения мультифазной смеси 105 через стабилизатор 115 потока прежде, чем войти в контакт с пробоотборным зондом 120 таким путем, пробоотборный зонд 120 может войти в контакт и обеспечивать репрезентативный отбор проб всех элементов мультифазной смеси 105. Пробоотборный зонд 120 может содержать отверстие 125 отбора проб. В показанном варианте осуществления изобретения отверстие 125 отбора проб имеет квадратную форму, однако отверстие отбора проб может быть любой формы: круглым, прямоугольным и тому подобным. Отверстие 125 отбора проб может создавать поперечное сечение отбора проб, которое может предусматриваться для отбора пробы участка потока мультифазной смеси 105, проходящего по трубопроводу 110. Размеры отверстия 125 отбора проб могут использоваться при расчете поперечного сечения отбора проб. В аспектах вариантов осуществления настоящего изобретения поперечное сечение отбора проб относительно площади поперечного сечения трубопровода 110 около места отбора проб может задавать количество мультифазной смеси 105, подлежащей отбору для пробы. В некоторых аспектах отбирается небольшой участок (обычно около 0,02%) потока неосушенного газа. При этом отношение поперечного сечения отбора проб к площади поперечного сечения трубопровода может не превышать 0,01 или даже быть меньше. В некоторых вариантах осуществления изобретения пробоотборный зонд 120 содержит зонд с одним отверстием отбора проб низкой потери давления. В других аспектах зонд может содержать несколько отверстий отбора проб, как в случае с усредняющей трубкой Пито, описываемой ниже. В показанном варианте осуществления изобретения пробоотборный зонд 120 устанавливается в центре трубопровода 110, однако в альтернативных вариантах осуществления изобретения пробоотборный зонд 120 может устанавливаться в различных местах в трубопроводе 110. В некоторых аспектах несколько зондов давления и температуры могут устанавливаться в трубопроводе вблизи пробоотборного зонда 120. В некоторых аспектах зонд 127 измерения температуры/давления может предусматривать измерение температуры/давления мультифазной смеси 105 на стенке трубопровода 110. Датчик 130 перепада давления может соединяться с напорным отверстием 133 основного потока и напорным отверстием 136 потока отобранной пробы. Напорное отверстие 133 основного потока может выполняться с возможностью регистрации давления мультифазной смеси 105 в трубопроводе 110. В некоторых аспектах напорное отверстие 133 основного потока может устанавливаться для регистрации давления мультифазной смеси 105 выше по потоку отверстия 125 наконечника пробоотборного зонда 120. В альтернативных аспектах напорное отверстие 133 основного потока может быть совпадающим с отверстием наконечника пробоотборного зонда 120, чтобы предусмотреть отбор проб мультифазной смеси 105 в месте в трубопроводе 110, в котором установлено отверстие пробоотборного зонда. Напорное отверстие 136 потока отбора проб может размещаться ниже по потоку на несколько диаметров трубопровода отбора проб от отверстия пробоотборного зонда 120 для обеспечения регистрации давления отобранной пробы смеси внутри пробоотборного зонда 120 с минимальной потерей давле-4 014676 ния от отверстия наконечника пробоотборного зонда до напорного отверстия 136. В альтернативных аспектах напорное отверстие 133 основного потока может устанавливаться на наружном корпусе пробоотборного зонда 120 вблизи отверстия 125 отбора проб (не показано) для обеспечения отбора проб давления мультифазной смеси 105 вблизи отверстия 125 пробоотборного зонда. Напорное отверстие 136 потока отбора проб может располагаться внутри пробоотборного зонда 120, но ниже по потоку от отверстия 125 наконечника пробоотборного зонда 120 для обеспечения регистрации давления отобранной смеси внутри отверстия пробоотборного зонда 120. В варианте осуществления настоящего изобретения осуществляется изокинетический отбор проб мультифазной смеси 105 пробоотборным зондом 120. Отбор проб в изокинетических условиях может обеспечиваться получением скорости потока пробы, чтобы, по существу, обнулить перепад давления Dp между давлением, зарегистрированным на напорном отверстии 133 основного потока, и давлением, зарегистрированным на напорном отверстии 136 потока пробы, которое может измеряться датчиком 130 перепада давления. Обнуление перепада давления Dp между смесью пробы и мультифазной смесью может получаться непрерывно с использованием клапана 140 регулирования расхода потока отбора проб для регулирования потока смеси 122 пробы. Использованием клапана 140 регулирования расхода потока пробы для обеспечения того, чтобы давление смеси 122 пробы внутри пробоотборного зонда 120 было одинаковым с давлением мультифазной смеси 105 снаружи пробоотборного зонда 120, обеспечивается то, что скорость мультифазной смеси 105 снаружи пробоотборного зонда 120 одинакова со скоростью потока смеси 122 пробы в отверстии 125 отбора проб пробоотборного зонда 120, обеспечивается отбор проб в изокинетических условиях. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 131 может соединяться с датчиком 130 перепада давления и клапаном 140 регулирования расхода потока пробы для обеспечения непрерывного управления клапана 140 регулирования расхода потока пробы для обнуления перепада давления Dp между смесью отобранной пробы и мультифазной смесью. Контроллер 131 может включать в себя процессор и программное обеспечение для работы процессора и соединяться с исполнительными механизмами (не показаны). В других аспектах поток смеси 122 пробы и давление потока смеси 122 пробы могут непрерывно регулироваться клапаном 144 регулирования потока газа и/или клапаном 146 регулирования потока жидкости или поток и давление смеси 122 пробы могут непрерывно регулироваться комбинацией клапана 140 регулирования расхода потока пробы, клапана 144 регулирования потока газа и/или клапана 146 регулирования потока жидкости. Контроллер 131 может соединяться с датчиком 130 перепада давления и клапаном 140 регулирования давления потока пробы, клапаном 144 регулирования потока газа и/или клапаном 146 регулирования потока жидкости для обеспечения регулирования перепада давления и надлежащего регулирования одного или нескольких клапанов потока для обеспечения того, чтобы отбор проб мультифазной смеси 105 выполнялся в изокинетических условиях. После стабилизирования изокинетического отбора проб смесь 122 пробы может сепарироваться в мини-сепараторе 150, который может, помимо прочего, обеспечивать сепарирование жидкой и газовой фазы смеси 122 пробы. Работа и конструкция мини-сепараторов более подробно описывается в международной заявке на патент WO 2005/031311 А 1 под названием "Изокинетический отбор проб", на которую имеется ссылка выше. После сепарации массовая скорость (MG) потока газовой фазы может измеряться газовым счетчиком 160 Кориолиса. Аналогично, массовая скорость (ML) потока жидкой фазы может измеряться жидкостным счетчиком 165 Кориолиса. Как может быть понятно специалистам в данной области техники, счетчики Кориолиса, газовый счетчик 160 Кориолиса и жидкостной счетчик 165 Кориолиса, могут обеспечивать точные измерения массовых скоростей потока, массовых плотностей и температур жидкой и газовой фазы газожидкостной смеси 122 пробы. В некоторых аспектах массовая скорость (ML) жидкой фазы может измеряться по градиенту перепада давления (dp/dt) жидкой фазы в мини-сепараторе 150 датчиком 153 перепада давления, когда повышается уровень жидкости в трубе/сосуде сбора жидкости с (содержащей жидкость) площадью поперечного сечения AL; mL может рассчитываться по формуле mL=(AL/g) (dp/dt), где g=9,81 м/с 2. Датчик 153 перепада давления жидкости может измерить градиент перепада давления между двумя точками, различными уровнями жидкой фазы, внутри мини-сепаратора 150, когда повышается уровень жидкости в трубе/сосуде сбора жидкости в мини-сепараторе 150. В этом случае клапан 146 регулирования потока жидкости закрыт, и клапан 144 регулирования потока газа может использоваться для регулирования скорости потока смеси 122 пробы для установки изокинетических условий отбора проб. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения давление и температура мультифазной смеси 105 могут определяться с использованием датчика 127 давления/температуры. Как показано, датчик 127 давления/температуры является одним устройством, но он может содержать отдельные датчики температуры и давления. В некоторых вариантах осуществления изобретения смесь 122 пробы может регулироваться для обеспечения того, чтобы температура и/или давление смеси пробы были близкими к температуре и/или давлению мультифазной смеси 105. Посредством поддержания температуры и/или давления смеси 122 пробы, по существу, эквивалентными температуре и/или давлению мультифазной смеси 105, в некото-5 014676 рых вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечиваются системы и способы измерения реологических параметров мультифазных смесей, которым может требоваться незначительная калибровка или не требоваться вовсе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения клапан-регулятор 140 расхода может закрываться и система 100 измерения реологических параметров может работать в режиме измерения динамического давления трубкой Пито. В режиме измерения динамического давления трубкой Пито,поскольку клапан-регулятор 140 расхода закрыт, динамическое давление мультифазной смеси 105 на пробоотборном зонде 120 может быть измерено датчиком 130 перепада давления. Измерение динамического давления потока в режиме измерения трубкой Пито известно в уровне техники и описано в патентной заявке WO 2005/031311, на которую имеется ссылка выше. В измерении динамического давления трубкой Пито массовая скорость смеси 122 пробы равна нулю. Режим измерения динамического давления трубкой Пито может использоваться для определения количества удерживаемого газа и/или массовой плотности мультифазной смеси 105 без использования плотномера гаммаизлучения. Значительные вариации радиального профиля скорости газожидкостного потока поперек трубы можно обнаружить ниже по потоку от несовершенного стабилизатора потока. В таких аспектах пробоотборный зонд 120 может разворачиваться поперек диаметра (диаметров) трубопровода 110 для исключения из рассмотрения профиля скорости газожидкостного потока поперек трубы в изокинетическом режиме и/или поперечного профиля количества удерживаемого газа и плотности смеси с использованием режима измерения динамического давления трубкой Пито. Это потенциально допускает более точное измерение 3-фазных потоков неосушенного газа там, где профиль потока является существенно неоднородным и погрешности измерения вследствие отбора проб в одной точке (такой как центр трубы) являются большими. Альтернативно, усредняющая трубка Пито (не показана) может использоваться, чтобы выводить полную массовую скорость потока основного трубопровода при работе в режиме измерения динамического давления (трубкой Пито), а также пробоотборный зонд. Усредняющая трубка Пито может иметь несколько отверстий, например четыре или шесть отверстий, специфически устроенных вдоль трубки,совмещенной с диаметром. Например, в зонде с шестью отверстиями отверстия могут размещаться на трубе зонда в следующих положениях: -0,913R, -0,707R, -0,408R, +0,408R, +0,707R, +0,913R, где R равняется радиусу трубопровода. Положения отверстий предпочтительно совпадают с центрами колец, равными площади отбора проб кругового поперечного сечения трубопровода. Одним примером усредняющей трубки Пито является вставной счетчик Rosemount Probar, работающий только в режиме измерения динамического давления, который допускает относительную погрешность 1,1% измерения величины скорости потока пара, жидкости и газа. В варианте осуществления настоящего изобретения пробы газа и/или жидкости смеси 122 пробы могут отбираться из выходных патрубков газа и/или жидкости мини-сепаратора 150. Поскольку имеются условия изокинетического отбора проб, эти пробы могут быть высоко репрезентативными для мультифазной смеси 105, проходящей по трубопроводу 110. Пробы могут тестироваться для определения плотности водной, газовой и нефтяной фаз, содержащихся в смеси 122 пробы. В некоторых вариантах осуществления изобретения такой отбор проб и тестирование смеси 122 пробы может выполняться автоматически системой, управляемой компьютерным процессором. Давление и температура газовой фазы смеси 122 пробы могут также измеряться перед вхождением в газовый счетчик 160 Кориолиса датчиком 156 давления и температуры. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения выходные данные от газового счетчика 160 Кориолиса включают в себя массовую скорость потока газа, плотность газа и температуру газа (жидкость может быть нефтью, водой или смесью нефти и воды). Как может быть ясно специалистам в данной области техники, счетчики Кориолиса, газовый счетчик 160 Кориолиса и жидкостной счетчик 165 Кориолиса, датчик 130 перепада давления пробоотборного зонда, датчик 153 перепада давления жидкости и любые другие устройства, выполненные с возможностью измерения свойств смеси 122 пробы, могут выводить данные на компьютерный процессор (не показан). Компьютерный процессор может обрабатывать выведенные данные от измерительных устройств для определения реологических параметров мультифазной смеси 105. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, например, когда массовая скорость потока газа в потоке неосушенного газа очень мала, выходные данные счетчика 142 Кориолиса,размещенного в мультифазном потоке пробы выше по потоку от газожидкостного сепаратора 150, могут обеспечивать прямое измерение массовой скорости, плотности и температуры потока отобранной пробы мультифазной смеси. На фиг. 2 А показана диаграмма последовательности операций, показывающая ввод данных и вывод данных составных частей системы изокинетического отбора проб на устье скважины с измерением характеристик потока для отбора проб и измерения реологических параметров потока мультифазной текучей среды, такой как система, показанная на фиг. 1, и функции определения реологических параметров мультифазной текучей среды по входным данным и/или выходным данным согласно варианту осуществ-6 014676 ления настоящего изобретения. На входе в систему 200 изокинетического отбора проб имеется мультифазная смесь 105. Как описано выше, ниже по потоку от стабилизатора 115 потока, показанного на фиг. 1, проба мультифазной смеси 105 изокинетически забирается в систему 200 изокинетического отбора проб, так чтобы перепад давления (Dp) смеси в трубопроводе и трубопроводе отбора пробы системы 200 изокинетического отбора проб равнялся нулю. Отобранная на пробу смесь проходит через систему 200 изокинетического отбора проб с массовой скоростью (m) 202 потока. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения массовая скорость (m) 202 потока отобранной пробы мультифазной смеси вместе с плотностью и температурой смеси может измеряться счетчиком 142 Кориолиса, показанным на фиг. 1. В мини-сепараторе 205 проба разделяется на газовую и жидкую фазы. Газовая фаза выходит из мини-сепаратора 205 с массовой скоростью (mG) 207 потока газа. Массовая скорость 207 потока газа и плотность (G) 230 газа могут измеряться счетчиком Кориолиса (не показан). Аналогично, жидкая фаза выходит из мини-сепаратора 205 с массовой скоростью (mL) 209 потока жидкости. Массовая скорость 209 потока жидкости и плотность (L) жидкости могут измеряться счетчиком Кориолиса (не показан). Коэффициент (Apipe/Aprobe) 211 размерности основан на соотношении между площадью поперечного сечения трубопровода в поперечном сечении, проходящем через наконечник пробоотборного зонда, и площадью поперечного сечения отверстия отбора проб в пробоотборном зонде и может использоваться для расчета массовой скорости (MG) 215 газовой фазы основного потока или потока в трубопроводе и массовой скорости (ML) 220 жидкой фазы основного потока или потока в трубопроводе. В некоторых аспектах массовая скорость 215 потока газа в трубопроводе и массовая скорость 220 потока жидкости в трубопроводе могут комбинироваться операцией 213 суммирования для получения общей массовой скорости (MTot) 214 потока мультифазной смеси 105 в трубопроводе. Отобранная в качестве пробы часть (Aprobe/Apipe) потока обычно составляет 0,02%, следовательно коэффициент (Apipe/Aprobe) 211 размерности обычно 5000. Для проведения точного преобразования массовых скоростей (mG, mL) потока пробы в массовые скорости (ML), (MG) основного потока в трубопроводе точность коэффициента(Apipe/Aprobe) 211 размерности должна находиться в пределах 1-2%. Это может потребовать использования специального эрозионно/коррозионно-стойкого материала для наконечника зонда и основного трубопровода, содержащего в себе поперечное сечение, на котором отбирается проба, и может также потребовать измерения площади отверстия зонда с точностью в пределах 1-2%; площадь основного трубопровода,содержащая в себе поперечное сечение, на котором отбирается проба, может легко поддерживаться и измеряться в пределах 1%. Секция наконечника зонда также имеет возможность замены на наконечники с разными площадями отверстия или возможностью регулирования площади отверстия, чтобы иметь дело со скоростями потоков различных диапазонов мультифазной смеси 105. Угол наконечника/отверстия зонда может выставляться навстречу фронту потоку, параллельно направлению мультифазного потока текучей среды для выполнения точного отбора проб и измерений динамического давления. В некоторых аспектах угол наконечника/отверстия зонда может разворачиваться параллельно направлению вдогон мультифазному потоку текучей среды для недопущения эрозионного повреждения и/или блокирования твердыми частицами, находящимися в мультифазном потоке, например, во время процесса очистки скважины. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может осуществляться операция 230 отбора проб газовой и жидкой фаз, выходящей из мини-сепаратора 205. В некоторых аспектах операции 230 отбора проб измерения плотности (G) газовой фазы пробы мультифазной смеси 105 могут выполняться счетчиком Кориолиса на газовом выходе, измерения плотности (L,) жидкой фазы пробы мультифазной смеси 105 могут выполняться счетчиком Кориолиса на жидкостном выходе. Однофазные плотности (W), (O) в пробе мультифазной смеси 105 могут определяться при прохождении сегрегированной воды и конденсата/нефти, собранных в сепараторе 205, через счетчик Кориолиса на патрубке выхода жидкости. На основании этих измерений плотности соотношение ("WLR") 245 жидкость-вода может выводиться из функции 239 соотношения плотности. В некоторых аспектах подсчет соотношения 245 жидкость-вода может выполняться посредством остановки забора проб мультифазной смеси 105 в трубопроводе после того, как изокинетический отбор проб продолжался достаточное время, и затем предоставления возможности водонефтяной смеси, отделенной от газа мини-сепаратором, сепарироваться в трубной обвязке сбора жидкости (не показана) в мини-сепараторе 205 для предоставления возможности измерения уровня воды относительно общего уровня жидкости посредством сенсорного датчика 153 перепада давления жидкости, показанного на фиг. 1,и/или другого средства измерения уровня жидкости. Также в операции 230 отбора проб пробы газа и жидкости могут выводиться из трубной обвязки сбора в процессе 246 выведения, при котором однофазные конденсат/нефтяные и водные пробы могут выводиться в сосуды для отбора проб для проведения анализа 250 давления, объема и температуры. В процессе 246 выведения показание плотности жидкостного счетчика Кориолиса может использоваться как параметр контроля качества чистоты отобранной пробы. В процессе 246 выведения отбор проб сепарированного газа для проведения анализа 250 давления-объема-температуры может выполняться сравни-7 014676 тельно просто в изокинетических условиях. Водожидкостное соотношение 245 и поправочные коэффициенты 242 давления-объема-температуры, коэффициент (BG) объема газа и коэффициент (Shr) усадки нефти, которые зависят от анализа и могут определяться анализом 250 давления-объема-температуры, выведенные в процессе 246, могут вводиться в функцию 225 соотношения конденсат-газ для получения расчета массовой скорости потока нефть/конденсат отобранной пробы [mo=(1-WLR)mL], и, следовательно, определение соотношения газконденсат (CGR) 227, где CGR=(1-WLR) (mL/mG) (G/O) BG Shr, и G и O являются массовыми плотностями газа и конденсата/нефти, измеренными газовым и жидкостным счетчиками Кориолиса на выпускных трубопроводах в операции 230 отбора проб в условиях давления и температуры в мини-сепараторе(которые предпочтительно поддерживаются близкими к условиям давления и температуры в основном трубопроводе). Измерение соотношения 227 газ-конденсат не зависит от соотношения 211 площади зонда/трубопровода и поэтому является более отказоустойчивым к изменениям, например эрозии в площади поперечного сечения отверстия пробоотборного зонда. При изокинетических условиях репрезентативные пробы газа и жидкости (конденсат/нефть, вода) могут отбираться в процессе 230 отбора проб для последующих анализов зависимости давление-объем-температура вместе с информацией по измеренным соотношениям газ-конденсат и вода-жидкость для точного рекомбинирования пробы. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения измерения и расчеты, показанные на фиг. 2 А, могут предусматривать генерирование одного или нескольких выходов 202 данных по массовой скорости (220), (215), (214) потока мультифазной смеси для жидкости, газа и общей, соответственно соотношения 227 газ-конденсат, соотношения 245 вода-жидкость и соотношения 250 давление-объемтемпература. Такие варианты осуществления изобретения могут предусматривать для всех требуемых измерений трехфазный расходомер неосушенного газа без использования радиоактивного источника, то есть без подразумеваемой необходимости измерений плотности неосушенного газа или количества удерживаемого газа. При давлении и температуре в основном трубопроводе массовая скорость (ML) (220) и соотношение (WLR) 245 вода-жидкость потока мультифазной смеси могут использоваться для расчета массовой скорости MW=WLRML потока воды и массовой скорости MO=(1-WLR)ML потока нефть/конденсат. Поскольку измеренные плотности текучей среды обеспечиваются показателем 250 давление-объем-температура, объемные скорости потока газа, нефти и воды могут рассчитываться какQG=MG/G, QO=MO/O и QW=MW/W соответственно. Эти измерения выполняются при давлении и температуре, близким к давлению и температуре на устье скважины, но могут просто преобразовываться для стандартных условий с использованием свойств соотношения 250 давление-объем-температура газа,нефти и воды, например QGS=BG(MG/G)QOS=(1/Shr) (MO/O). На фиг. 2 В показана диаграмма последовательности операций, показывающая ввод данных и вывод данных составных частей системы изокинетического отбора проб на устье скважины с измерением скорости потока для отбора проб и измерения реологических параметров потока мультифазной текучей среды, такой как система, показанная на фиг. 1, работающая в обоих режимах, прохождения потока и остановки потока, в которой измеряется динамическое давление потока 105 мультифазной текучей среды в режиме без прохождения потока (трубкой Пито), и функциями определения реологических параметров мультифазной текучей среды по входным данным и/или выходным данным согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 В измерения и расчеты в нижней части диаграммы под пунктирной линией представляют анализ и измерения трехфазного потока мультифазной смеси 105, как описано выше на фиг. 2 А. Вдобавок, при работе системы изокинетического отбора проб в режиме измерения динамического давления трубкой Пито, показанном над пунктирной линией, которая может выполняться последовательно до работы или после работы в режиме изокинетического отбора проб показанного под пунктирной линией, может определяться интерпретация величины удерживаемого газа, скорость скольжения газ-жидкость и плотность смеси в трубопроводе. Расчеты величины удерживаемого газа с предположением нулевой скорости скольжения газжидкость показаны на фиг. 3 А (однородная модель) и с предположением ненулевой скорости скольжения на фиг. 3 В. В режиме 255 измерения динамического давления трубкой Пито клапан 140 на фиг. 1 полностью закрыт; перепад 256 давления скоростного напора на зонде может измеряться датчиком 130 измерения перепада давления, показанным на фиг. 1. Перепад 256 динамического давления на зонде,измеренный в режиме измерения динамического давления трубкой Пито, массовая скорость 207 потока газа и массовая скорость 209 потока жидкости (измеренные одним или несколькими счетчиками Кориолиса в системе изокинетического отбора проб в режиме изокинетического отбора проб, как описано выше) вместе с плотностью (G) газовой фазы и плотностью (L) жидкой (смеси) фазы, определяемыми в операции 230 отбора пробы, могут использоваться в модели 260 динамического давления для определения одной или нескольких величин из следующих: величина 265 удерживаемого газа, плотность 270 смеси и скорость 275 скольжения газ-жидкость. На фиг. 2 С показана диаграмма последовательности операций, показывающая ввод данных и вывод данных составных частей системы изокинетического отбора проб в скважине с измерением параметров потока для отбора проб и измерения реологических параметров потока мультифазной текучей среды,-8 014676 такой как система, показанная на фиг. 1, в комбинации с измерениями радиоизотопным плотномером или счетчиком с трубкой Вентури, и функциями определения реологических параметров мультифазной текучей среды по входным данным и/или выходным данным согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В альтернативных вариантах осуществления изобретения система 200 изокинетического отбора проб может либо комбинироваться или совместно использовать выходные данные с радиоизотопным плотномером и дифференциальным манометром-расходомером 279 с трубкой Вентури, как это описано в статье заявителя в периодическом издании 90992 SPE (Atkinson D.I. et al. High-accuracywet-gas multiphase well-testing and production metering, Ежегодная техническая конференция и выставкаSPE, Хьюстон, 26-29 сентября 2004 г.). Как может быть ясно специалистам в данной области техники,радиоизотопный плотномер в счетчике 279 может использовать одиночный или двойной источник гамма-излучения и детектор или тому подобное для выполнения измерений плотности (m) мультифазной смеси, проходящей через трубку Вентури. Счетчик с трубкой Вентури в устройстве 279 может использоваться для измерения перепада давления (Р), связанного с прохождением мультифазной смеси через упомянутую трубку Вентури. Расходомер 279 может располагаться выше или ниже по потоку от системы 200 изокинетического отбора проб в трубопроводе мультифазного потока (трубопровод 110, показанный на фиг. 1). Плотность мультифазной смеси, измеренная радиоизотопным плотномером, и перепад давления мультифазной смеси, измеренный счетчиком с трубкой Вентури в блоке 279, может практически применяться для модели 280 неосушенного газа (например, по упомянутому периодическому изданию 90992 SPE) для предоставления общей массовой скорости 283 потока для мультифазной смеси или массовой скорости 285 потока газовой фазы. Общая массовая скорость 283 потока для мультифазной смеси,определенная таким способом, равна общей массовой скорости 214 потока для мультифазной смеси, определенной системой 200 изокинетического отбора проб, при этом общая массовая скорость 283 потока для мультифазной смеси может быть более точной при некоторых условиях, чем общая массовая скорость 214 потока для мультифазной смеси. Аналогично, массовая скорость 285 потока для газовой фазы,определенная таким образом, эквивалентна массовой скорости 215 потока газовой фазы, определенной системой 200 изокинетического отбора проб, при этом массовая скорость 285 потока газовой фазы может быть более точной при некоторых условиях, чем массовая скорость 215 потока газовой фазы. В некоторых аспектах массовая скорость потока газовой фазы мультифазной смеси, определенная для модели 280 неосушенного газа, может практически применяться для функции 213 суммирования для определения общей массовой скорости 214 потока для мультифазной смеси и/или применяться для функции 225 соотношения конденсат-газ для расчета соотношения 227 конденсат-газ. Массовая скорость ML (227) основного потока жидкости и соотношение 245 вода-жидкость (WLR) могут измеряться системой 200 изокинетического отбора проб, при этом массовая скорость воды составит WLRML, а массовая скорость нефти/конденсата составит (1-WLR)ML. В некоторых аспектах свойства 250 давление-объем-температура, например, плотности газа, нефти/конденсата или воды мультифазного потока в операции 230 отбора проб системы 200 изокинетического отбора проб, измеренные при давлении и температуре, поддерживаемых близкими к давлению и температуре в основном трубопроводе, могут использоваться для обеспечения ввода данных в "радиоизотопные вводы данных" блока 277, требуемые радиоизотопным плотномером и счетчиком с трубкой Вентури блока 279 и последующей "Моделью неосушенного газа" блока 280. Этот ввод данных свойств 250 давление-объем температура системы изокинетического отбора проб может обеспечить улучшенные измерения общей массовой скорости 283 потока и массовой скорости 285 потока газа в потоке мультифазной смеси. Это, в свою очередь, может обеспечить улучшенный расчет соотношения 227 конденсатгаз. Можно заметить, что общая массовая скорость потока 283, определенная по измерениям радиоизотопного плотномера и счетчика с трубкой Вентури, не используется для управления процессом изокинетического отбора проб. Это является контрастным по отношению к примерам, описанным вWO 2005/031311 А 1. В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2 С и для снижения чувствительности расчета соотношения конденсат-газ к изменениям площади отверстия пробоотборного зонда, например вследствие эрозии зонда (переводной коэффициент 211 используется для выведения соотношения конденсат-газ, как показано на фиг. 2 С), соотношение конденсат-газ может предпочтительно рассчитываться по массовым скоростям потока отобранного газа и жидкости, как показано на фиг. 2 А или 2 В, где соотношение конденсат-газ рассчитывается в блоке 225 без применения переводного коэффициента 211. В следующей части описываются два разных режима комбинирования измерения динамического давления трубкой Пито и измерений изокинетического отбора проб, как показано на фиг. 2 В в виде процесса или процессора 260 выше. На фиг. 3 А показана диаграмма последовательности операций, которые могут выполняться компьютерным процессором для обработки по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность смеси и/или скорость смеси для мультифазной смеси по данным измерений отобран-9 014676 ных проб от системы изокинетического отбора проб с измерением характеристик потока, показанным на фиг. 1, работающей в режиме отбора проб и/или измерения динамического давления трубкой Пито согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 3 А показана совокупность 301 данных ввода, которые могут быть получены от системы изокинетического отбора проб и обработаны компьютерным процессором (не показан). Совокупность 301 данных ввода может содержать перепад pI 306 давления динамического давления на зонде, измеренный системой изокинетического отбора проб, работающей в режиме измерения динамического давления трубкой Пито, как рассмотрено выше. Добавочно,совокупность 301 данных ввода может содержать данные измерений системы изокинетического отбора проб, работающей в изокинетических условиях, включающие в себя массовые скорости (mG) 309 и (mL) 312 газовой фазы и жидкой фазы, соответственно, и плотность (G) 315 и (L) 318 газовой фазы и жидкой(смеси) фазы соответственно, определенные по измерениям счетчиков Кориолиса. В модели, показанной на фиг. 3 А, предполагается, что скорость скольжения между жидкой и газовой фазой равна нулю (то есть U=UG=UL), динамическое давление pI 306 может быть применено в функции 325, которая связывается с плотностью (G) 315 газовой фазы и плотностью (L) 318 жидкой(смеси) фазы, массовой скорости (GG=mG/Aprobe) газовой фазы и массовой скорости (GL=mL/Aprobe) жидкой фазы. Заметим, что площадь Aprobe отверстия пробоотборного зонда известна (предпочтительно измерена в пределах 1 или 2%). Массовые скорости (mG) 309 и (mL) 312 газовой фазы и жидкой фазы, соответственно, и плотность(G) 315 и (L) 318 газовой фазы и жидкой (смеси) фазы соответственно, могут связываться с массовой скоростью (GG) газовой фазы и массовой скоростью (GL) жидкой фазы соотношением в блоке 323, как функцияколичества удерживаемого газа и скорость (U) смеси. Только по соотношению в блоке 323(без использования динамического давления pI 306 в качестве данных ввода), массовая плотность 350 смеси может выводиться из соотношения в блоке 336, скорость 360 смеси может выводиться из соотношения в блоке 339 и количество удерживаемого газа (равное объемной фракции газа или объемному газовому фактору) может выводиться из соотношения в блоке 333 соответственно. Обработка набора 302 выходных данных может предусматривать измерение реологических параметров мультифазной смеси,проходящей по трубопроводу. Предположение, что скорость скольжения в смеси газ-жидкость равна нулю, по существу, является применимым для полностью перемешанного тонкодисперсного газожидкостного потока с газовым потоком, близким к осушенному, измерение динамического давления pI 306 может использоваться следующим образом. В условиях точного изокинетического отбора проб (точного обнуления отсчета Dp датчика 130, показанного на фиг. 1) mG, G, mL и L могут точно измеряться газовым и жидкостным счетчиками 160 и 165 Кориолиса, показанными на фиг. 1. Динамическое давление pI 306 на зонде, точно измеренное в режиме измерения динамического давления трубкой Пито тем же датчиком 130 давления Dp зонда,показанным на фиг. 1, может использоваться для проверки площади Aprobe отверстия зонда по модели 325 динамического давления, показанной на фиг. 3 А (которое может быть переписано в форме перепад В случае, когда условия изокинетического отбора проб точно не выдерживаются (например, не выполняется точного обнуления отсчета Dp датчика 130), поскольку жидкая фаза часто имеет более высокую плотность (и, следовательно, инерцию), чем газовая фаза, она должна входить в отверстие пробоотборного зонда с меньшим сопротивлением и, следовательно, естественно, более точно отбирается, чем газовая фаза. В этом случае, измеренная в режиме отбора пробы массовая скорость 321 (GL=mL/Aprobe) жидкости по блоку 323, как данные ввода (которые, естественно, более точные) и динамическое давление pI 306, опять как данные ввода, лучший расчет массовой скорости 322 (GG) газовой фазы может выводиться по модели 325 давления скоростного напора решением по параметру (GG). Следовательно,откорректированная массовая скорость (mG) 330 может выводиться по блоку 331 (mG=GGAprobes; также массовая скорость MG газа основного потока с использованием переводного коэффициента Apipe/Aprobe). Откорректированная массовая скорость GG потока газа, упомянутая выше, может использоваться с массовой скоростью GL потока жидкости по обновленному соотношению в блоке 323 для пересчета массовой плотности 350 смеси из соотношения в блоке 336, скорости 360 смеси по соотношению в блоке 339 и количества 340 удерживаемого газа соотношения в блоке 333 соответственно. Для мультифазного потока со скоростью скольжения газ-жидкость на фиг. 3 В показана диаграмма последовательности операций, показывающая обработку 260 данных, показанную на фиг. 2 В, которая может выполняться компьютерным процессором для обработки по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность смеси, скорости жидкой и газовой фазы по данным измерений отобранных проб от системы изокинетического отбора проб с измерением характеристик потока, как показано на фиг. 1, работающей в режиме отбора проб и/или измерения динамического давления трубкой Пито, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения динамическое давление pI 306, измеренное в режиме измерения динамического давления трубкой Пито, используется в качестве входных данных вместе с массовой скоростью (GG)- 10014676 потока газовой фазы в функции блока 363 для определения количества 350 удерживаемого газа из соотношения в блоке 367. В некоторых аспектах количество 350 удерживаемого газа может применяться в функции 374 плотности смеси для получения плотности (m) 340 для мультифазной смеси. В других аспектах количество 350 удерживаемого газа может применяться в функцию 375 скорости скольжения газ-жидкость вместе с массовой скоростью (GG) потока газовой фазы и массовой скоростью (GL) потока жидкой фазы в соотношение 377 скоростей и коэффициента скольжения, где коэффициент 377 скорости скольжения газ-жидкость может содержать скорость (UL=GL/L (1- жидкой фазы и/или скорость(UG=GG/G (1- газовой фазы мультифазной смеси и/или коэффициент скольжения вследствие разных скоростей газовой и жидкой фаз. В других дополнительных аспектах массовая скорость (GG) потока газовой фазы и массовая скорость (GL) потока жидкой фазы могут обрабатываться в функции объема газа(GVF) или функции блока 369 газового фактора для определения фактора 379 объема газа мультифазной смеси. Альтернативно показанному на фиг. 2 С, плотность смеси определяется обработкой 260, показанной на фиг. 2 В, по данным измерений массовой скорости потока и плотности газа и жидкости, полученных в режиме измерений динамического давления трубкой Пито и режиме изокинетического отбора проб. Это должно полностью устранить необходимость счетчика 279 гамма-излучения и связанные с ним входные данные 277 радиоизотопных измерений. Полученная таким образом плотность смеси (по динамическому давлению) и р от счетчика с трубкой Вентури может передаваться в модель 280 для неосушенного газа,чтобы выдать измерение общей и газовой массовой скорости мультифазного потока, проходящего по трубопроводу. Счетчик с трубкой Вентури может размещаться выше по потоку от пробоотборного зонда и действует как стабилизатор 115 потока, показанный на фиг. 1. Хотя принципы раскрытия изобретения описаны выше применительно к конкретным устройствам и способам, следует ясно понимать, что это описание выполняется только в качестве примера, но не в качестве ограничения объема изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящей по трубопроводу, содержащий следующие этапы: пробоотборным зондом отбирают пробу части потока текучей среды; замеряют перепад давления между первым давлением потока текучей среды в трубопроводе и вторым давлением части потока текучей среды в пробоотборном зонде, причем измеряют первое давление в первом напорном отверстии, расположенном на стенке трубопровода в плоскости поперечного сечения отверстия в зонде для отбора проб, а второе давление измеряют во втором напорном отверстии, выполненном в пробоотборном зонде под отверстием для отбора проб, причем плоскость поперечного сечения отверстия в зонде для отбора проб лежит в плоскости поперечного сечения трубопровода; регулируют скорость потока отобранной части для обеспечения обнуления перепада давления, чтобы получить, по существу, изокинетический отбор проб потока текучей среды; в полученном изокинетическом потоке измеряют массовые скорости потоков фаз, плотности фаз мультифазной смеси, соотношение вода-жидкость, соотношение нефть-жидкость; и обрабатывают измеренные данные для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящей по трубопроводу. 2. Способ по п.1, в котором реологические параметры представляют собой по меньшей мере одно из следующего: массовая скорость потока или плотность мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность газовой фазы мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность жидкой фазы мультифазного потока текучей среды, плотность воды или нефти в мультифазном потоке, соотношение конденсат-газ для мультифазного потока текучей среды, соотношение вода-жидкость для мультифазного потока текучей среды, данные измерений давления-объематемпературы для мультифазного потока текучей среды отобранной части, объемный коэффициент газа и коэффициент усадки нефти или любые их комбинации. 3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют динамическое давление трубкой Пито в потоке текучей среды. 4. Способ по п.3, в котором используют пробоотборный зонд для выполнения измерения динамического давление трубкой Пито. 5. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения по меньшей мере одного из следующего: количество удерживаемого газа, плотность потока текучей среды и скорость скольжения газ-жидкость в потоке текучей среды. 6. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения, по меньшей мере, количества удерживаемого газа и плотности потока текучей среды. 7. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения скорости газовой фазы в потоке текучей среды. 8. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения ско- 11014676 рости скольжения между жидкой и газовой фазами. 9. Способ по п.3, в котором измеряют динамическое давление трубкой Пито для определения площади входного отверстия пробоотборного зонда. 10. Способ по п.1, в котором отбор проб из потока текучей среды выполняют ниже по потоку от устья скважины, но перед штуцерной задвижкой или манифольдом в трубопроводе. 11. Способ по п.1, в котором отбор проб из потока текучей среды выполняют в центре поперечного сечения трубопровода. 12. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором стабилизируют мультифазный поток текучей среды перед отбором части потока текучей среды. 13. Способ по п.1, в котором скорость потока в отобранной части регулируют непрерывно во время отбора части мультифазного потока текучей среды в качестве пробы. 14. Способ по п.1, в котором массовую скорость потока и плотность газовой фазы измеряют посредством пропускания газовой фазы через первый счетчик Кориолиса, а массовую скорость потока и плотность жидкой фазы измеряют посредством пропускания жидкой фазы через второй счетчик Кориолиса. 15. Способ по п.1, в котором обрабатывают измеренные данные для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, путем умножения массовой скорости потока газовой фазы отбираемой части потока текучей среды на коэффициент пересчета,причем коэффициент пересчета получают делением площади первого поперечного сечения трубопровода в точке отбора проб на площадь второго поперечного сечения отверстия для отбора проб в пробоотборном зонде. 16. Способ по п.1, в котором обрабатывают измеренные данные для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, путем умножения массовой скорости потока жидкой фазы отбираемой части потока текучей среды на коэффициент пересчета,причем коэффициент пересчета получают делением площади первого поперечного сечения трубопровода в точке отбора проб на площадь второго поперечного сечения отверстия для отбора проб в пробоотборном зонде. 17. Способ по п.1, в котором в изокинетическом потоке измеряют первую плотность газовой фазы; измеряют вторую плотность жидкой фазы; измеряют третью плотность нефти; измеряют четвертую плотность воды и определяют соотношение вода-жидкость для части потока текучей среды, отобранной в качестве пробы из второй, третьей и четвертой плотности. 18. Способ по п.17, дополнительно содержащий этап, на котором определяют соотношение конденсат-газ для условий в линии трубопровода для части потока текучей среды из массовой скорости потока газовой фазы, массовой скорости потока жидкой фазы, соотношения вода-жидкость для части потока текучей среды и первой, и третьей плотности. 19. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором преобразуют определенные параметры потока в параметры при стандартных условиях. 20. Система для отбора проб мультифазного потока текучей среды, проходящего в трубопроводе,при изокинетических условиях и измерения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, содержащая устройство отбора проб, выполненное с возможностью отбора части мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, причем упомянутое устройство содержит пробоотборный зонд,установленный в месте отбора проб в трубопроводе; дифференциальный манометр-расходомер, выполненный с возможностью измерения перепада давления между первым давлением мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, и вторым давлением отобранной части мультифазного потока текучей среды, проходящего в пробоотборном зонде, причем измеряют первое давление в первом напорном отверстии, расположенном на стенке трубопровода в плоскости поперечного сечения отверстия в зонде для отбора проб, а второе давление измеряют во втором напорном отверстии, выполненном в пробоотборном зонде под отверстием для отбора проб, причем плоскость поперечного сечения отверстия для отбора проб лежит в плоскости поперечного сечения трубопровода,контроллер, выполненный с возможностью регулирования скорости потока отобранной части мультифазного потока текучей среды, проходящего в пробоотборном зонде, в котором средство регулирования скорости потока отобранной части мультифазного потока текучей среды, проходящего в пробоотборном зонде, установлено для обеспечения того, чтобы перепад давления равнялся, по существу, нулю; один или несколько счетчиков, выполненных с возможностью измерения массовой скорости потока фаз мультифазной смеси, плотности фаз мультифазной смеси, соотношения вода-жидкость, соотношения нефть-жидкость отобранной части мультифазного потока текучей среды; и один или несколько компьютерных процессоров, выполненных с возможностью обработки изме- 12014676 ренных данных для определения реологических параметров мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу. 21. Система по п.20, которая способна определять по меньшей мере один из следующих реологических параметров: массовая скорость потока или плотность мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность газовой фазы мультифазного потока текучей среды, массовая скорость потока или плотность жидкой фазы мультифазного потока текучей среды, плотность воды или нефти мультифазного потока текучей среды, соотношение конденсат-газ для мультифазного потока текучей среды, соотношение вода-жидкость для мультифазного потока текучей среды, данные измерений давления-объема-температуры для мультифазного потока текучей среды или для отобранной части, объемный коэффициент газа и коэффициент усадки нефти. 22. Система по п.20, дополнительно содержащая измерительное устройство динамического давления в виде трубки Пито, расположенное в мультифазном потоке текучей среды. 23. Система по п.20, в которой пробоотборный зонд является частью измерительного устройства с трубкой Пито. 24. Система по п.22, выполненная с возможностью определения по меньшей мере одного из следующего: величина удерживаемого газа, плотность потока текучей среды и скорость скольжения газжидкость. 25. Система по п.20, дополнительно содержащая стабилизатор потока, соединенный с трубопроводом, выполненный с возможностью стабилизации мультифазного потока текучей среды, проходящего по трубопроводу, в которой стабилизатор потока установлен выше по потоку от пробоотборного зонда. 26. Система по п.20, которая предназначена для определения реологических параметров потока текучей среды, представляющей собой приток из устья скважины. 27. Система по п.20, в которой пробоотборный зонд выполнен с возможностью отбирать пробы мультифазного потока текучей среды в центре поперечного сечения трубопровода. 28. Система по п.20, в которой контроллер выполнен с возможностью непрерывного регулирования интенсивности потока отобранной части во время отбора проб мультифазного потока текучей среды. 29. Система по п.20, дополнительно содержащая устройства измерения реологических параметров,выполненные с возможностью прямого измерения реологических параметров потока текучей среды. 30. Система по п.20, дополнительно содержащая измерительное устройство с трубкой Вентури или средство измерения перепада давления потока, выполненное с возможностью прямого измерения реологических параметров потока текучей среды, и/или гамма-радиоактивный плотномер, выполненный с возможностью прямого измерения реологических параметров потока текучей среды.

МПК / Метки

МПК: G01F 1/74, G01F 15/02

Метки: скважин, система, потока, мультифазного, изокинетический, проб, способ, отбора, подземных

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/17-14676-izokineticheskijj-sposob-i-sistema-otbora-prob-dlya-multifaznogo-potoka-iz-podzemnyh-skvazhin.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Изокинетический способ и система отбора проб для мультифазного потока из подземных скважин</a>

Похожие патенты