專利名稱：具有綜合多相流量測(cè)量能力、用來調(diào)節(jié)流量的井口閥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來調(diào)節(jié)例如碳?xì)浠衔锏牧髁康木陂y系統(tǒng)，該井口閥系統(tǒng)也叫做阻氣閥系統(tǒng)，具有測(cè)量多相流量的綜合能力。
背景技術(shù)：
在流體提取領(lǐng)域中，特別是在諸如石油或天然氣之類的碳?xì)浠衔锏奶崛☆I(lǐng)域中，井口是井在地面上的部分，并且包括一組控制閥、以及安全閥，這些控制閥用來引導(dǎo)和調(diào)節(jié)來自井的流體或向著井的流體的流量，這些安全閥用來防止石油或氣體非受控地釋放到環(huán)境中。當(dāng)油井在它可生產(chǎn)石油或氣體的狀態(tài)下時(shí)，井口的閥被適當(dāng)?shù)卮蜷_，并且流體通過管線被釋放，該管線將流體輸送到收集站，或否則在水下油井的情況下，輸送到平臺(tái)或儲(chǔ)運(yùn)船。當(dāng)前在市場(chǎng)上，有在井口處使用的閥或閥系統(tǒng)，這些閥或閥系統(tǒng)允許調(diào)控碳?xì)浠衔锪鲃?dòng)的流量。然而，當(dāng)今已知的閥系統(tǒng)沒有預(yù)見到測(cè)量流量，而為了進(jìn)行這樣的測(cè)量，必須使用適當(dāng)?shù)牧髁繙y(cè)量裝置。在已經(jīng)存在的生產(chǎn)設(shè)備中，流量測(cè)量裝置由于機(jī)械龐大問題，或者因?yàn)樗鼈兺ㄟ^修改井口下游的管線的技術(shù)裝備才可安裝，所以一般在多口油井中共享?？蛇x擇地，有可能在專門組織的測(cè)量活動(dòng)期間，安裝臨時(shí)流量測(cè)量裝置，這些臨時(shí)流量測(cè)量裝置在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備外部，并且與現(xiàn)有設(shè)備并聯(lián)。這樣一種操作，除一般要求專門授權(quán)之外，它還是耗時(shí)和高成本的。關(guān)于根據(jù)流量的調(diào)節(jié)而修改閥本身的打開程度的形態(tài)，在岸上用途中，這樣的閥或閥系統(tǒng)主要是手動(dòng)類型的。存在一些閥或閥系統(tǒng)，它們借助于適當(dāng)?shù)闹聞?dòng)器被遠(yuǎn)程地命令，這些致動(dòng)器根據(jù)生產(chǎn)需要和流量數(shù)據(jù)而被致動(dòng)，一般地僅以遠(yuǎn)程方式應(yīng)用在不可接近的區(qū)域中，像在水下井口、或無人現(xiàn)場(chǎng)的情況下。此外，在井口處，期望使用這樣的閥系統(tǒng)其打開程度能夠?qū)崿F(xiàn)快速瞬變(rapid transient)，從而能夠進(jìn)行特定生產(chǎn)設(shè)備試驗(yàn)，例如引起突然流量變化。然而，當(dāng)今使用的大多數(shù)普通閥系統(tǒng)不允許快得足以執(zhí)行這樣的試驗(yàn)的操縱速度，例如在小于一秒內(nèi)的打開或關(guān)閉操縱。另一方面，對(duì)于操縱而言足夠快的閥系統(tǒng)具有機(jī)械間隙(clearance)——這種機(jī)械間隙不允許對(duì)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變(transition)進(jìn)行足夠精確的確定。因此，通過這樣的閥系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)節(jié)，對(duì)于流量的精細(xì)調(diào)節(jié)而言不允許實(shí)現(xiàn)高精度水平。如果希望使用當(dāng)今已知的閥系統(tǒng)，則因而必須在具有高閥反應(yīng)速度與具有良好精度水平之間進(jìn)行折衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免上述缺陷，特別是構(gòu)思一種用來調(diào)節(jié)流量的井口閥系統(tǒng)，該井口閥系統(tǒng)允許對(duì)于來自油井或去往油井的流量進(jìn)行快速而又精確的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是制成一種井口閥系統(tǒng)，該井口閥系統(tǒng)能夠測(cè)量瞬時(shí)多相流量。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種井口閥系統(tǒng)，該井口閥系統(tǒng)允許在相對(duì)于其自己的瞬時(shí)打開程度保持高精度的同時(shí)，進(jìn)行快速打開和/或關(guān)閉轉(zhuǎn)變。本發(fā)明的最后的但并非最次要的一個(gè)目的是制成一種井口閥系統(tǒng)，該井口閥系統(tǒng)可被程序化(programmed)，以提供完全自動(dòng)化操作的可能性。根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它目的通過制成在權(quán)利要求1中描述的一種井口閥系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)。井口閥系統(tǒng)的其它特征是從屬權(quán)利要求的目的。


通過參照示意性附圖來閱讀如下描述，根據(jù)本發(fā)明的井口閥系統(tǒng)的特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚，如下描述作為例子給出而不是出于限制性目的，在附圖中圖1是在根據(jù)本發(fā)明的井口閥系統(tǒng)中使用的液壓閥的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖2是根據(jù)圖1的實(shí)施例的井口閥系統(tǒng)剖視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中示出一種井口閥系統(tǒng)，該井口閥系統(tǒng)用附圖標(biāo)記100總體地表示。井口閥系統(tǒng)100包括液壓控制閥10，該液壓控制閥10由致動(dòng)器M調(diào)節(jié)以打開和關(guān)閉，該致動(dòng)器M又通過人工命令而被致動(dòng)，或者優(yōu)選地通過控制邏輯部分25而被自動(dòng)致動(dòng)，該控制邏輯部分25尤其基于由位置儀表17探測(cè)的值(這些值指示閥10的打開程度) 而處理適當(dāng)?shù)拿钚盘?hào)。液壓控制閥10包括閥體11，該閥體11設(shè)有進(jìn)口開口 12和出口開口 13，如果閥10處于至少部分地敞開的構(gòu)造中，則例如碳?xì)浠衔锏牧黧w通過進(jìn)口開口 12 和出口開口 13，根據(jù)在圖2中用箭頭F指示的流動(dòng)方向轉(zhuǎn)移。在進(jìn)口開口 12和出口開口 13處，閥體11包括第一法蘭Ila和第二法蘭lib。介于進(jìn)口開口 12與出口開口 13之間，設(shè)計(jì)有可調(diào)節(jié)孔口 16。在所示的優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)口開口 12和出口開口 13在彼此垂直的平面上，這些平面與“L”形管的端部相對(duì)應(yīng)，即該“L”形管由彼此相垂直的兩個(gè)管部分14、15構(gòu)成。可調(diào)節(jié)孔口 16布置在“L”形管的肘彎處。為了調(diào)節(jié)閥10的打開程度，致動(dòng)器M命令可調(diào)節(jié)孔口 16，具體地通過對(duì)于這樣一種可調(diào)節(jié)孔口 16的打開和關(guān)閉裝置20的操作而命令。在一種優(yōu)選方式中，可調(diào)節(jié)孔口 16是具有圓盤的元件，這些圓盤包括第一固定圓盤18和第二可動(dòng)圓盤19，該第一固定圓盤18設(shè)有孔(未示出)，并且該第二可動(dòng)圓盤19 也設(shè)有另外的孔(未示出)?？蓜?dòng)圓盤19與桿軸20成整體，該桿軸20由致動(dòng)器M命令而轉(zhuǎn)動(dòng)。
按這樣一種方式，可動(dòng)圓盤19也被命令而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變兩個(gè)圓盤18、19的各開口的重疊表面部分。按這種方式，得到閥10的打開程度的變化。根據(jù)本發(fā)明，位置儀表17，像例如編碼器，與可調(diào)節(jié)孔口 16的打開和關(guān)閉裝置20 成整體，從而探測(cè)所述可調(diào)節(jié)孔口 16的準(zhǔn)確打開程度并因而探測(cè)閥10的準(zhǔn)確打開程度。在所示的實(shí)施例中，位置儀表17與可動(dòng)圓盤19的桿軸20成整體，因而探測(cè)由可動(dòng)圓盤19和桿軸20組成的組的準(zhǔn)確位置，并因此探測(cè)在固定的和可動(dòng)的兩個(gè)圓盤18、19 的各開口之間的準(zhǔn)確相對(duì)位置。由在兩個(gè)圓盤18、19的各開口之間的相對(duì)位置，可以準(zhǔn)確地計(jì)算相應(yīng)開口的重疊部分。按這樣一種方式，組19、20的位置的調(diào)節(jié)完全不可能存在機(jī)械間隙——否則這些機(jī)械間隙將會(huì)影響致動(dòng)器24，因?yàn)橹聞?dòng)器M本身的調(diào)節(jié)沒有這樣的機(jī)械間隙。根據(jù)本發(fā)明的井口閥系統(tǒng)100因而可實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)變，而不影響閥10本身的打開程度的準(zhǔn)確性。此外，歸功于由位置儀表17執(zhí)行的精確測(cè)量，控制邏輯部分沈能夠從由多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器22、23測(cè)量的數(shù)據(jù)開始，精確地并且立即地確定氣體/液體單相、和 /或雙相的流量值，這些流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器至少包括壓力傳感器22和溫度傳感器 23。按這樣的方式，并且基于生產(chǎn)需要，可以基于計(jì)算出的流量值，按精細(xì)方式調(diào)節(jié)液壓閥10的打開和關(guān)閉。優(yōu)選地，使用在大于或等于每秒100個(gè)樣本的取樣頻率下操作的壓力傳感器22， 以及在大于或等于每秒一個(gè)樣本的取樣頻率下操作的溫度傳感器23。這使得有可能忠實(shí)地探測(cè)和記錄可調(diào)節(jié)孔口 16的打開程度的快速瞬變的效果。在一種優(yōu)選方式中，流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器22、23與液壓控制閥10的閥體11 成整體，并且相對(duì)于流動(dòng)方向F既定位在可調(diào)節(jié)孔口 16的上游，也定位在其下游。具體地說，這樣的流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器22、23被約束到閥體11的第一法蘭 Ila和第二法蘭lib上。按這樣的方式，閥的壓力的、溫度的及打開程度的測(cè)量以及隨之計(jì)算出的氣體/ 液體單相和/或雙相流量值的獲得具有絕對(duì)同時(shí)性，因而消除了在傳統(tǒng)油井測(cè)量和控制系統(tǒng)中在這些數(shù)據(jù)中存在的時(shí)間差。此外，井口閥系統(tǒng)的獲得氣體/液體單相和/或雙相流量的能力允許每口油井具有完整的測(cè)量套具，因而消除了在管線的適當(dāng)位置中安裝其它設(shè)備的需要。而且，由于井口閥是可替換的元件，不需要對(duì)于在地面上的設(shè)備的精確永久修改， 所以本發(fā)明的閥系統(tǒng)甚至還能夠允許現(xiàn)有設(shè)備具備流體和/或流動(dòng)參數(shù)的永久測(cè)量能力， 而這些在早先都是不曾被預(yù)見到的。優(yōu)選地，井口閥系統(tǒng)100還包括用來測(cè)量在液體狀態(tài)下的水的濃度的儀表21，該儀表21也叫做井中水量計(jì)，與閥體11成整體，相對(duì)于流動(dòng)方向F定位在可調(diào)節(jié)孔口 16的上游和/或下游。按這樣的方式，井口閥系統(tǒng)100也能夠確定在流體流過閥10的碳?xì)浠衔锪黧w中的水的量，因而，它也可以探測(cè)三路流量，即單一不同流體相(例如，蒸汽/碳?xì)浠衔? 水)的流量。而且，控制邏輯部分25在根據(jù)本發(fā)明的閥系統(tǒng)100中的使用，允許閥系統(tǒng)100的
操作被程序化，像例如使可調(diào)節(jié)孔口的自動(dòng)清潔操作被程序化。這樣的操作可以按照預(yù)定的間隔重復(fù)，或當(dāng)流量出現(xiàn)異常變化時(shí)重復(fù)，根據(jù)本發(fā)明的井口閥系統(tǒng)100能夠探測(cè)這些異常變化，像例如在可調(diào)節(jié)孔口 16上游的流量的突然變化。由以上的描述，本發(fā)明的閥系統(tǒng)的特征以及相關(guān)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該已經(jīng)足夠顯明。最后，如此設(shè)計(jì)的閥系統(tǒng)顯然可以進(jìn)行多種修改和變更，這些修改和變更都由本發(fā)明覆蓋；此外，全部細(xì)節(jié)都可以由等效的技術(shù)元素代替。在實(shí)踐中，所使用的材料和尺寸可以是符合技術(shù)要求的任何材料和尺寸。
權(quán)利要求
1.井口閥系統(tǒng)(100)，包括-液壓控制閥(10)，用來打開井口，該液壓控制閥具有閥體(11)，該閥體具有用于流體流動(dòng)(F)的通過的管(14、15)，該液壓控制閥具有進(jìn)口開口(12)和出口開口(13)，可調(diào)節(jié)孔口(16)介于所述進(jìn)口開口(12)與所述出口開口(13)之間；-致動(dòng)器(M)，適于命令所述閥(10)關(guān)閉和打開，所述致動(dòng)器04)操作所述可調(diào)節(jié)孔口 (16)的打開和關(guān)閉裝置(20)；-位置儀表(17)，適于確定所述可調(diào)節(jié)孔口(16)的打開程度， 其特征在于，所述位置儀表(17)與所述可調(diào)節(jié)孔口(16)的所述打開和關(guān)閉裝置00) 成整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，它包括與所述閥體(11)成整體的多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器(22、23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器(22、2；3)相對(duì)于所述流動(dòng)(F)的方向布置在所述可調(diào)節(jié)孔口(16)的上游以及下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述閥體包括布置在所述進(jìn)口開口(12)處的第一法蘭(Ila)和布置在所述出口開口(13)處的第二法蘭(11b)，所述多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器(22、2；3)被約束到所述法蘭(IlaUlb)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器(22、2；3)至少包括壓力傳感器0 和/或溫度傳感器03)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述壓力傳感器02)具有大于或等于每秒100個(gè)樣本的取樣速率，并且所述溫度傳感器03)具有大于或等于每秒一個(gè)樣本的取樣速率。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，它包括用來控制所述閥(10)的裝置(25)，該裝置0 適于至少根據(jù)由所述多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器(22、2；3)探測(cè)的數(shù)據(jù)和由所述位置儀表(17)測(cè)量的數(shù)據(jù)而命令所述致動(dòng)器04)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，它包括用來測(cè)量在液體狀態(tài)下的水的濃度的至少一個(gè)儀表(21)，該儀表與所述閥體(11)成整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，用來測(cè)量在液體狀態(tài)下的水的濃度的所述至少一個(gè)儀表(21)，相對(duì)于所述流動(dòng)(F)的方向布置在所述可調(diào)節(jié)孔口(16) 的上游和/或下游。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，用來測(cè)量在液體狀態(tài)下的水的濃度的所述至少一個(gè)儀表(21)，被約束到所述閥體(11)的所述法蘭(IlaUlb)上。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述管(14、15) 是L形的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述孔塞元件(16)布置在所述L形管(14、15)的肘彎接合處。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)孔口 (16)是具有圓盤的元件，這些圓盤包括設(shè)有第一開口的第一固定圓盤(18)和設(shè)有第二開口的第二可動(dòng)圓盤(19)，具有圓盤的所述可調(diào)節(jié)孔口(16)的打開程度由所述第一開口和第二開口的重疊程度確定。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第二可動(dòng)圓盤(19) 與桿軸00)成整體，該桿軸00)由所述致動(dòng)器04)轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的井口閥系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述位置儀表 (17)是編碼器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用來調(diào)節(jié)例如碳?xì)浠衔锪髁康木陂y系統(tǒng)(100)，包括用來打開井口的液壓控制閥(10)，其包括閥體(11)，該閥體設(shè)有通過流體流動(dòng)(F)的管(14、15)，具有進(jìn)口開口(12)和出口開口(13)，可調(diào)節(jié)孔口(16)介于進(jìn)口開口(12)與出口開口(13)之間；致動(dòng)器(24)，適于命令閥(10)關(guān)閉和打開，致動(dòng)器(24)操作可調(diào)節(jié)孔口(16)的打開和關(guān)閉裝置(20)；及位置儀表(17)，適于確定可調(diào)節(jié)孔口(16)的打開程度，其特征在于位置儀表(17)與可調(diào)節(jié)孔口(16)的打開和關(guān)閉裝置(20)成整體。由于位置儀表(17)進(jìn)行的精確測(cè)量，可基于由多個(gè)流體和/或流動(dòng)參數(shù)傳感器(22、23)(包括壓力傳感器(22)和溫度傳感器(23)，優(yōu)選定位成與閥體(11)成整體)測(cè)量的數(shù)據(jù)精確立即地確定液體單相和/或雙相流量值。
文檔編號(hào)E21B34/02GK102232139SQ200980146677
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2009年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者A·G·迪魯洛, V·羅塔 申請(qǐng)人:艾尼股份公司