專利名稱：多相科里奧利流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書涉及流量計。
背景技術(shù)：
流量計提供關(guān)于正通過導(dǎo)管、或流管(flow tube)傳送的材料的信息。例如，質(zhì)量流量計提供正通過導(dǎo)管傳送的材料的質(zhì)量(mass)的指示。類似地，密度流量計、或密度計，提供流過導(dǎo)管的材料的密度的指示。質(zhì)量流量計還可以提供材料的密度的指示。
例如，科里奧利(Coriolis)型質(zhì)量流量計基于科里奧利效應(yīng)，其中流過導(dǎo)管的材料受到科里奧利力的影響，并因此產(chǎn)生加速度。許多科里奧利型質(zhì)量流量計通過繞著正交于導(dǎo)管長度方向的轉(zhuǎn)軸正弦振蕩導(dǎo)管來引起科里奧利力。在這樣的質(zhì)量流量計中，將由流動液體質(zhì)量產(chǎn)生的科里奧利反作用力傳送到導(dǎo)管本身，并顯示為旋轉(zhuǎn)平面中科里奧利力矢量的方向上的偏轉(zhuǎn)或偏移。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個綜合方面，一種系統(tǒng)包括控制器，其可操作來從連接到容納三相液體流的可振動流管的第一傳感器接收傳感器信號，該三相液體包括第一液體、第二液體和氣體，該控制器還可操作來分析傳感器信號，以確定液體流的表觀流參數(shù)；第二傳感器，其可操作來確定液體流的表觀流條件；以及校正模塊，其可操作來輸入表觀流參數(shù)和表觀流條件，并從其確定校正流參數(shù)。
實施例可包括下面特征中的一個或多個。例如，校正模塊還可操作來輸入表觀流參數(shù)和表觀流條件，并從其確定校正流條件。表觀流參數(shù)可包括液體流的表觀體積密度，或液體流的表觀體積質(zhì)量流量。
第二傳感器可包括液體比探測器，其可操作來確定液體比測量值，該測量值標識第一液體關(guān)于第二液體的體積比值，或包括空隙比確定系統(tǒng)，其可操作來確定液體流內(nèi)氣體的空隙比。
可包括成分流量確定系統(tǒng)，其可操作來確定液體流內(nèi)第一液體的流量?？稍诳刂破鳌⑿ＵK、第二傳感器處，或在與控制器、校正模塊、或第二傳感器通信的主機計算機處實現(xiàn)成分流量確定系統(tǒng)。
可包括成分流量確定系統(tǒng)，其可操作來確定液體流中氣體的流量。校正模塊的實現(xiàn)可與控制器的處理器相關(guān)聯(lián)，或與第二傳感器的處理器相關(guān)聯(lián)。主機計算機可與控制器或第二傳感器通信，并可操作來實現(xiàn)校正模塊。
在該系統(tǒng)中，第二傳感器可操作來將第一表觀流條件值輸出到控制器，以用于確定第一校正流參數(shù)值；控制器可操作來將第一校正流參數(shù)值輸出到第二傳感器，以確定第一校正流條件值；以及第二傳感器可操作來將第二校正流條件值輸出到控制器，以用于確定校正流參數(shù)值。
校正模塊可包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其可操作來輸入表觀流參數(shù)和表觀流條件，并輸出校正流參數(shù)和校正流條件。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可包括第一校正模型，其對第二傳感器和流條件的類型是特別的，并且，其可操作來輸出校正流條件；以及第二校正模型，其對表觀流參數(shù)的類型是特別的，并且，其可操作來輸出校正流參數(shù)，其中，第一校正模型可操作來基于表觀流條件和校正流參數(shù)而校正表觀流條件，并且，第二校正模型可操作來基于表觀流參數(shù)和校正流條件來校正表觀流參數(shù)。
控制器可操作來基于表觀流參數(shù)和校正流參數(shù)之間的理論關(guān)系而校正表觀流參數(shù)?？刂破骺刹僮鱽砘诒碛^流參數(shù)和校正流參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系而校正表觀流參數(shù)。
該系統(tǒng)可包括連接第二傳感器和可振動流管的導(dǎo)管，使得液體流流過第二傳感器、管道以及可振動流管。在由第二傳感器確定流條件期間，在液體流內(nèi)，第一液體、第二液體以及氣體可以相互共同混合。
根據(jù)另一綜合方面，確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體。確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量，并且，基于表觀體積密度和表觀體積質(zhì)量流量，確定第一液體的第一質(zhì)量流量。
實施例可包括下面特征中的一個或多個。例如，除了表觀體積密度和表觀體積質(zhì)量流量外，可以確定多相流的表觀流條件，其中確定第一液體的第一質(zhì)量流量包括基于表觀流條件，確定第一質(zhì)量流量。在確定第一液體的第一質(zhì)量流量中，可基于表觀流條件而確定校正流條件。在確定校正流條件中，可確定校正體積密度和校正體積質(zhì)量流量。
確定表觀流條件可包括確定多相流內(nèi)第一液體的體積比值的表觀液體比測量值，和/或確定多相流內(nèi)氣體的表觀氣體空隙比。
確定第一液體的第一質(zhì)量流量包括基于表觀體積密度，確定校正體積密度；以及基于表觀質(zhì)量流量，確定校正體積質(zhì)量流量。確定校正體積密度和確定體積質(zhì)量流量可以包括基于表觀流條件而確定校正流條件。
根據(jù)另一綜合方面，一種流量計，包括容納有三相流的可振動流管，該三相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；驅(qū)動器，被連接到流管，并可操作來將運動賦予流管；傳感器，被連接到流管，并可操作來檢測流管的運動并生成傳感器信號；以及控制器，被連接來接收傳感器信號，并基于傳感器信號，確定通過流管的三相流內(nèi)第一相的第一流量。
根據(jù)另一綜合方面，一種改善流量計的輸出的方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；確定該多相流的表觀流條件；以及基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和表觀流條件，校正表觀體積密度或表觀質(zhì)量流量。
根據(jù)另一綜合方面，一種改善液體比探測器的輸出的方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；確定該多相流內(nèi)的第一液體的表觀液體比；以及基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和表觀液體比，校正表觀液體比以獲得校正液體比。
實施例可包括下面特征中的一個或多個。例如，基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和校正液體比，確定多相流內(nèi)氣體的氣體空隙比。
根據(jù)另一綜合方面，一種獲得氣體空隙比測量值的方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；確定該多相流內(nèi)的氣體的表觀氣體空隙比；以及基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和表觀氣體空隙比，校正表觀氣體空隙比以獲得校正氣體空隙比。
實施例可包括下面特征中的一個或多個。例如，基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和校正氣體空隙比，確定多相流內(nèi)第一液體的液體比。
根據(jù)另一綜合方面，一種系統(tǒng)，包括導(dǎo)管，具有通過其的液體流，該液體流包括至少第一液體成分、第二液體成分、以及氣體成分；可振動流管，與導(dǎo)管相串聯(lián)，并且具有通過其的液體流；第一傳感器，可操作來確定通過導(dǎo)管的液體流的第一表觀特性；第二傳感器，被連接到流管，并可操作來檢測關(guān)于流管的運動的信息；驅(qū)動器，被連接到流管，并可操作來將能量賦予流管；控制和測量系統(tǒng)，可操作來測量液體流的第二表觀特性和第三表觀特性；以及校正系統(tǒng)，可操作來基于第一表觀特性、第二表觀特性、以及第三表觀特性，確定校正第一特性、校正第二特性、以及校正第三特性。
根據(jù)另一綜合方面，一種系統(tǒng)，包括控制器，其可操作來確定液體流的第一表觀特性，在該液體流中，第一液體、第二液體和氣體共同混合；可操作來測量液體流的第二表觀特性的測量計；以及校正模塊，其可操作來輸入第一表觀特性，并輸出第一校正特性，其中，該測量計可操作來輸入第一校正特性和第二表觀特性，并輸出第二校正特性。
在下面的附圖和說明中闡述一個或多個實施例的細節(jié)。根據(jù)說明和附圖、以及根據(jù)權(quán)利要求，將清楚其他特征。


圖1A是使用彎曲流管的科里奧利流量計的示圖。
圖1B是使用直流管的科里奧利流量計的示圖。
圖2是科里奧利流量計的框圖。
圖3是示出圖2的科里奧利流量計的操作的流程圖。
圖4是示出用于確定二相流的液體和氣體流量的技術(shù)的流程圖。
圖5A和5B是分別示出空隙比和液體比的測量值的百分誤差的圖。
圖6是示出對于具有特定方向并超出所選流范圍的流管、作為密度下降的函數(shù)的質(zhì)量流誤差的圖。
圖7是示出用于校正密度測量值的技術(shù)的流程圖。
圖8是顯示二相流的表觀密度下降和表觀質(zhì)量流量之間關(guān)系的表。
圖9是示出用于確定空隙比測量值的技術(shù)的流程圖。
圖10是示出用于確定已校正的質(zhì)量流量測量值的技術(shù)的流程圖。
圖11是顯示二相流的表觀質(zhì)量流量和校正密度下降之間關(guān)系的表。
圖12-14是示出用于許多流管的密度校正的示例的圖。
圖15-20是示出用于許多流管的質(zhì)量流量校正的示例的圖。
圖21是流量計系統(tǒng)的框圖。
圖22是圖21的系統(tǒng)的第一實施例的圖。
圖23是圖21的系統(tǒng)的第二實施例的框圖。
圖24是圖21-23的校正系統(tǒng)2108的實施例的框圖。
圖25是示出圖21-23的流量計的第一操作的流程圖。
圖26是示出圖25的技術(shù)的第一示例的流程圖。
圖27是示出圖25的技術(shù)的第二示例的流程圖。
圖28是示出圖25的技術(shù)的第三示例的流程圖。
圖29是示出用于確定三相流的成分流量的技術(shù)的流程圖。
圖30是示出用于執(zhí)行圖29的確定的更多特定技術(shù)的流程圖。
圖31A-31D是示出三相流中二相液體的質(zhì)量流量的校正的圖。
圖32是顯示對于油和水、作為質(zhì)量流量的函數(shù)的質(zhì)量流誤差的圖。
圖33是示出作為真實氣體空隙比的函數(shù)的氣體空隙比誤差的圖。
圖34是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的圖示。
圖35是圖34的模型的單元的圖示。
圖36A、36B、以及37A-D示出根據(jù)采用圖34和35的模型的二相流數(shù)據(jù)的結(jié)果。
圖38-68是示出參考圖1-37的上述各種實施例、或其他相關(guān)實施例的試驗和/或建模結(jié)果的圖。
具體實施例方式
流量計的類型包括數(shù)字流量計。例如，通過引用在此并入的美國專利6,311,136公開了數(shù)字流量計以及包括信號處理和測量技術(shù)的相關(guān)技術(shù)的使用。這樣的數(shù)字流量計可以測量得非常精確，僅有很小的或可忽略的噪聲，并且能夠使得在用于驅(qū)動導(dǎo)管的驅(qū)動器電路處的寬范圍的正和負增益成為可能。這樣的數(shù)字流量計在多種設(shè)置中是有利的。例如，通過引用并入的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,505,519公開了寬范圍增益的使用、和/或負增益的使用，以便即使在諸如二相流(例如，包括液體和氣體的混合物的流)的困難情況下，也防止停轉(zhuǎn)，并更精確地進行流管的控制。
盡管下面參考例如圖1和2具體討論了數(shù)字流量計，但應(yīng)理解，也存在模擬流量計。盡管這樣的模擬流量計可能易于產(chǎn)生模擬電路的典型缺陷，例如相對于數(shù)字流量計的低精度和高噪聲測量值，但它們也可以兼容在此討論的各種技術(shù)和實施例。由此，在下面的討論中，使用術(shù)語“流量計”或“測量計”來指代其中科里奧利流量計系統(tǒng)使用各種控制系統(tǒng)和相關(guān)元件來測量移動通過流管或其他導(dǎo)管的材料的質(zhì)量流、密度、和/或其他參數(shù)的任意類型的設(shè)備和/或系統(tǒng)。
圖1A是使用彎曲流管102的數(shù)字流量計的圖示。具體地，如上所述，可使用彎曲流管102來測量例如(流動)液體的一種或多種物理特性。在圖1A中，數(shù)字傳送器104與彎曲流管102交換傳感器和驅(qū)動信號，以便既檢測彎曲流管102的振動，又相應(yīng)地驅(qū)動彎曲流管102的振動。通過快速并精確地確定傳感器和驅(qū)動信號，如上所述的數(shù)字傳送器104提供彎曲流管102的快速和精確的操作。例如，在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利6,311,136中提供了與彎曲流管一起使用的數(shù)字傳送器104的例子。
圖1B是使用直流管106的數(shù)字流量計的圖示。更具體地，在圖1B中，直流管106與數(shù)字傳送器104相互作用。在概念層上，這樣的直流管類似于彎曲流管102而操作，并且具有相對于彎曲流管102的各種優(yōu)點/缺點。例如，與彎曲流管102相比，僅僅由于結(jié)構(gòu)的幾何形狀，直流管106可更容易地(完全)充滿或清空。在操作中，彎曲流管102可以以例如50-110Hz的頻率操作，而直流管106可以以例如300-1000Hz的頻率操作。彎曲流管102代表具有多個直徑的流管，并且可在多個方向上操作，例如，諸如在垂直或水平方向上。
參考圖2，數(shù)字質(zhì)量流量計200包括數(shù)字傳送器104、一個或多個運動傳感器205、一個或多個驅(qū)動器210、流管215(其也可被稱為導(dǎo)管，并且其可代表彎曲流管102、直流管106、或某些其他類型的流管)、以及溫度傳感器220。可使用例如處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、ASIC、其他可編程邏輯或門陣列、或具有處理器核的可編程邏輯中的一個或多個來實現(xiàn)數(shù)字傳送器104。應(yīng)該理解的是，如6,311,136中所說明的，對于驅(qū)動器210的操作，可包括相關(guān)聯(lián)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，同時可使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換來自傳感器205的傳感器信號，以供數(shù)字傳送器104使用。
至少基于從運動傳感器205接收的信號，數(shù)字傳送器104生成例如流過流管215的材料的密度和/或質(zhì)量流的測量值。數(shù)字傳送器104還控制驅(qū)動器210，以引起流管215的運動。由運動傳感器205檢測此運動。
例如，流過流管的材料的密度測量值涉及由驅(qū)動器210提供的驅(qū)動力在流管215中引起的流管215的運動的頻率、和/或流管215的溫度。類似地，通過流管215的質(zhì)量流涉及流管215的運動的相位和頻率、以及流管215的溫度。
使用溫度傳感器220測量的流管215中的溫度影響流管的某些特性，如其剛度和尺寸。數(shù)字傳送器104可補償這些溫度效應(yīng)。同樣在圖2中，壓力傳感器225與傳送器104通信，并連接到流管215，以可操作來檢測流過流管215的材料的壓力。
應(yīng)該理解的是，進入流管215的液體的壓力和通過流管上有關(guān)點的壓降都可以是特定流情況的指標。同樣，盡管可使用外部溫度傳感器來測量液體溫度，但也可以與設(shè)計來測量流管校準(calibration)的代表溫度的內(nèi)部流量計傳感器一起使用這樣的傳感器。同樣，為了校正在行進液體和環(huán)境(例如，流管外殼的容器溫度)之間的溫差效應(yīng)的測量值的目的，一些流管使用多個溫度傳感器。如下面更詳細討論的，基于預(yù)定公式，用于入口液體溫度和壓力測量的一個潛在應(yīng)用是計算二相流中液體和氣體的實際密度。
液體比探測器230是指當流管215中的液體包括水和其他液體如油時，用于測量液體，例如水，的體積比值的設(shè)備。當然，如果優(yōu)選這樣的測量或如果液體不包括水，則可使用這樣的探測器或類似的探測器來測量不同于水的液體的體積比值。在下面的說明中，為示例的目的，一般假設(shè)所測液體是水，從而，液體比探測器230一般被稱為水比值探測器230，或含水量(water-cut)探測器230。
空隙比傳感器235測量流管215中氣態(tài)形式的材料的百分比。例如，流過流管215的水可能以氣泡的形式包含空氣。流過流管215的材料包含超過一種材料的情況，一般被稱為“二相流”。特別地，術(shù)語“二相流”可以指液體和氣體；然而，“二相流”還可以指其他材料的組合，如兩種液體(例如，油和水)。
存在一般由空隙比傳感器235在圖2中代表的各種技術(shù)，用于測量液體和氣體的二相流中的氣體空隙比。例如，存在各種傳感器或探測器，其可插入流中來確定氣體空隙比。作為另一示例，可使用依賴于氣體一般以高于液體的速度移動通過限口(restriction)的事實的文丘里(venturi)管(即，一種具有收縮喉管的管，其在液體穿過該管時，通過測量在喉管處生成的壓差來確定液體的壓力和速度)來確定壓力梯度，并由此允許確定氣體空隙比。還可利用完全處于流管外部的裝備來獲得氣體空隙比的測量值。例如，可采用聲納測量來確定氣體空隙比。作為這樣的基于聲納的系統(tǒng)的特定示例，可使用由康涅狄格州的Wallingford的CiDRA公司生產(chǎn)的SONARtracTM氣體空隙比監(jiān)測系統(tǒng)。
在本說明書中，由空隙比傳感器測量或確定的流動液體中的氣體的量，被稱為空隙比或α，并且被定義為α＝氣體體積/總體積＝氣體體積/(液體體積+氣體體積)。因此，在此稱為液體比的量被定義為1-α。
在許多需要質(zhì)量流測量的應(yīng)用中，流的空隙比可能高達20、30、40％或更高。然而，直到非常小的空隙比0.5％，支持科里奧利流量計的基本理論才變得不太適用。
另外，液體中氣體的存在還可能影響液體流的密度的實際值和測量值，一般會使得密度測量值低于(且讀起來低于)僅包含液體成分的液體流。即，應(yīng)該理解的是，單獨流過流管的液體的密度ρliquid會高于包含液體和氣體的二相流的實際密度ρtrue，這是因為在二相流中，氣體(例如，空氣)的密度一般會低于液體(例如，水)的密度。換言之，當將氣體加入先前只包含液體的液體流中時，存在密度減小。
除了此物理現(xiàn)象外，測量包含氣體的二相流的科里奧利計可輸出密度讀數(shù)ρapparent，其是二相流(例如，由水和空氣組合)的體積密度的表面測量值。此粗略測量值ρapparent一般會不同于(低于)二相流的實際體積密度ρtrue。例如，流量計使用的共振頻率對僅存在液體成分的情況是正確的，但是，由于液體流中氣體的相對運動作用來屏蔽(mask)流管的慣性(即，導(dǎo)致慣量小于對純液體流所預(yù)測的量)，所以密度測量值可能讀起來較低。應(yīng)該理解的是，許多傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的流量計不會涉及此問題，這是因為在甚至最輕微量的空隙比時，大多數(shù)這樣的科里奧利測量計不能持續(xù)運作(例如，停轉(zhuǎn)或輸出不精確的測量值)。
上面通過引用在此并入的美國專利No.6,505,519公開了可由多種技術(shù)辨別ρapparent(即，由科里奧利流量計輸出的二相流的指示體積密度讀數(shù))與這種ρtrue(即，二相流的實際體積密度)的變化。結(jié)果，可校正測量的ρapparent，以獲得實際體積密度ρcorrected，其至少近似等于ρtrue。
有些類似地，由科里奧利流量計測量的指示體積質(zhì)量流量MFapparent(即，整個二相流的質(zhì)量流量)，可能與實際體積質(zhì)量流量MFtrue相差可預(yù)測或可辨別的量。應(yīng)該理解的是，用于校正的體積質(zhì)量流量MFtrue的校正技術(shù)可不同于用于校正密度的技術(shù)。例如，在美國專利No.6,505,519中討論了用于校正測量MFapparent以獲得實際MFtrue(或至少MFcorrected)的各種技術(shù)。
下面詳細討論用于校正ρapparent和MFapparent的詳細技術(shù)的示例。然而，一般而言，參考圖2，將數(shù)字傳送器顯示為包括密度校正系統(tǒng)240，其具有存取密度校正數(shù)據(jù)庫245的通道；以及質(zhì)量流量校正系統(tǒng)250，其具有存取質(zhì)量流校正數(shù)據(jù)庫255的通道。如下面更詳細討論的，例如，數(shù)據(jù)庫245和255可包括已理論上導(dǎo)出或依經(jīng)驗獲得的校正算法、和/或提供用于給定輸入?yún)?shù)的集合的校正密度或質(zhì)量流值的校正表。數(shù)據(jù)庫245和255還可存儲多個對執(zhí)行密度或質(zhì)量流校正有用的其他類型的信息。例如，密度校正數(shù)據(jù)庫可存儲與特定液體(例如，水或油)相對應(yīng)的多個密度ρliquid。
另外在圖2中，可操作空隙比確定/校正系統(tǒng)260來確定包括液體和氣體的二相流的空隙比。在一個實施例中，例如，空隙比確定/校正系統(tǒng)260可根據(jù)校正密度ρcorrected確定實際空隙比αtrue。在另一實施例中，空隙比確定/校正系統(tǒng)260可輸入由空隙比傳感器235獲得的表觀或指示空隙比測量值，并可基于與上面所述的密度和質(zhì)量流技術(shù)相類似的誤差特性來校正此測量值。在另一實施例中，空隙比傳感器235可操作來直接測量實際空隙比，在此情況下，空隙比確定/校正系統(tǒng)260僅輸入此測量值。
一旦已確定因子ρcorrected、MFcorrected和αcorrected，并或許結(jié)合其它公知或可發(fā)現(xiàn)的量，則流成分質(zhì)量流量確定系統(tǒng)265操作來同時確定液相成分的質(zhì)量流量和氣相成分的質(zhì)量流量。即，與僅僅確定組合物或整體二相流的體流量(bulk flowrate)MFtrue相反，傳送器104可操作來確定流成分的各個流量MFliquid和MFgas。正如所述的，盡管可同時確定和/或輸出這樣的測量值，也還可以分別或相互獨立地確定它們。
一旦已以上面概述的方式確定成分流量MFliquid和MFgas，就可由依賴于流成分的表面速度、成分之間的滑移速度、以及/或流的標識流態(tài)(flow regime)的處理來改善這些初始確定值。以此方式，可獲得流量MFliquid和MFgas的改善值，或可在這些流量改變時隨時間推移而獲得。
在此，表面(superficial)速度是指如果給定相的同一質(zhì)量流量正以單一相方式流動通過流管215，則將會存在的那些速度。將表面速度確定/校正系統(tǒng)270包括在傳送器104中，用于例如確定二相流中氣體或液體的表觀或校正的表面速度。
滑移(slip)速度是指二相流中的氣體和液體具有不同平均速度的情形。即，氣體的平均速度AVgas不同于液體的平均速度AVliquid。這樣，可將相滑移(phaseslip)S定義為S＝AVgas/AVliquid。
流態(tài)是指二相流彼此相關(guān)地流過流管215的方式和/或流管215的特性的術(shù)語，并且可根據(jù)剛剛確定的表面速度來(至少部分地)表達。例如，已知一種作為“氣泡流態(tài)”的流態(tài)，其中在液體中以氣泡方式來帶走空氣。作為另一個例子，“彈狀(slug)流態(tài)”是指由相對大的氣團分離的一系列液體“塞(plug)”或“彈”。例如，在垂直流中，彈狀流態(tài)的空氣可占據(jù)流管215的幾乎整個橫截面面積，使得最終的流在高液體和高氣體成分之間交替。已知存在其他流態(tài)，這些流態(tài)具有某些已定義的特性，例如包括環(huán)狀流態(tài)、分散流態(tài)、以及泡沫流態(tài)等等。
已知多個因素會影響特定流態(tài)的存在，例如，這些因素包括液流中的氣體空隙比、流管215的方向(例如，垂直或水平)、流管215的直徑、二相流中所包含的材料、以及二相流中材料的速度(和相對速度)。取決于這些以及其他因素，在給定的時間期間，特定液流可以在數(shù)種流態(tài)之間變換。
可至少部分地根據(jù)流態(tài)信息來確定關(guān)于相滑移的信息。例如，在氣泡流態(tài)中，假設(shè)氣泡是均勻分布的，則在各相之間可能幾乎沒有相對運動。如果氣泡聚集并組合以形成氣相的不太均勻的分布，則在各相之間可能發(fā)生一些滑移，同時氣體趨向于截斷液相。
在圖2中，包括具有存取流態(tài)圖的數(shù)據(jù)庫280的入口的流態(tài)確定系統(tǒng)275。以此方式，可獲得、存儲、以及存取包括相滑移信息的、關(guān)于現(xiàn)有流態(tài)的信息，用于同時確定二相流中的液體和氣體質(zhì)量流量。
在圖2中，盡管為簡潔起見，未明確示出通信鏈路，但應(yīng)該理解的是，數(shù)字傳送器104的各個部件相互通信。另外，應(yīng)該理解的是，在圖2中未示出數(shù)字傳送器104的傳統(tǒng)部件，但假定在數(shù)字傳送器104內(nèi)存在、或可訪問這些部件。例如，數(shù)字傳送器104一般會包括(體積)密度和質(zhì)量流量測量系統(tǒng)，以及用于驅(qū)動驅(qū)動器210的驅(qū)動電路。
圖3是示出圖2的科里奧利流量計200的操作的流程圖300。具體地，圖3示出圖2的流量計200可操作來同時確定二相流的液體和氣體流量MFliquid和MFgas的技術(shù)。
在圖3中，確定氣/液二相流存在于流管215中(302)。例如，這可由操作員在配置氣/液流的質(zhì)量流量計/密度計期間完成。作為另一示例，可通過使用科里奧利測量計的特征來自動進行此確定步驟，以檢測到存在二相氣-液流的情形。在后一情況下，例如，在上面通過引用并入的美國專利號6,311,136和美國專利號6,505,519中更詳細地說明了這樣的技術(shù)。
一旦確定二相流的存在，就由密度校正系統(tǒng)240使用傳送器104的密度校正數(shù)據(jù)庫245來確定(304)校正體積密度ρcorrected。即，校正指示密度ρapparent以獲得ρcorrected。下面更詳細地討論用于執(zhí)行此校正步驟的技術(shù)。
一旦確定ρcorrected，則可由空隙比確定/校正系統(tǒng)260確定(306)校正氣體空隙比αcorrected。同樣，由質(zhì)量流量校正系統(tǒng)250確定(308)校正體積質(zhì)量流量MFcorrected。與密度一樣，在下面更詳細地討論用于獲得校正空隙比αtrue和質(zhì)量流量MFcorrected的技術(shù)。
在圖3中，從流程圖300應(yīng)理解可以以多種順序發(fā)生ρcorrected、αcorrected、和MFcorrected的確定。例如，在一個實施例中，基于先前計算的校正密度ρcorrected來確定校正空隙比αcorrected，由此基于αcorrected確定校正質(zhì)量流量MFcorrected。在另一實施例中，可相互獨立地計算αcorrected和ρcorrected，并且/或者可相互獨立地計算ρcorrected和MFcorrected。
一旦已知校正密度ρcorrected、校正空隙比αcorrected、以及校正質(zhì)量流量MRcorrected，則由流成分質(zhì)量流量確定系統(tǒng)265確定(310)氣體和液體成分的質(zhì)量流量。下面參考圖4更詳細地討論用于確定液/氣成分流量的技術(shù)。
一旦確定，可輸出或顯示(312)液/氣成分流量，以供流量計的操作員使用。以此方式，向操作員提供(可能同時)關(guān)于二相流的液體積質(zhì)量流量MFliquid和氣體質(zhì)量流量MFgas的信息。
在一些示例中，此確定步驟可能足夠了(314)，在此情況下，液/氣成分流量的輸出完成處理流程。然而，在其他實施例中，例如，可通過分解關(guān)于氣/液成分的表面速度、流的流態(tài)、以及(如果有的話)成分之間的相滑移的信息，以改善各個成分質(zhì)量流量的確定值。
具體地，如下確定氣體和液體的表面速度SVgas和SVliquid。氣體表面速度SVgas定義為
SVgas＝MFgas/(ρgas*AT) 方程1其中，量AT表示流管215的橫截面面積，其可在測量流的空隙比的點處獲得。類似地，液體表面速度SVliquid定義為SVliquid＝MFliquid/(ρliquid*AT) 方程2如方程1和2所示，此情形中確定表面速度取決于稍早的、MFgas和MFliquid的確定。根據(jù)上述說明以及根據(jù)圖3，應(yīng)理解因為基于ρtrue、αtrue和MFtrue而計算出這些因子，所以MFgas和MFliquid代表校正或正確的質(zhì)量流量MFgascorrected和MFliquidcorrected。結(jié)果，表面速度SVgas和SVliquid代表校正值SVgascorrected和SVliquidcorrected。另外，如上面那樣，密度值ρgas和ρliquid指示已知的、正討論的液體和氣體的密度，其可被存儲在密度校正數(shù)據(jù)庫245中。如下面關(guān)于用于計算校正密度ρcorrected的技術(shù)所更詳細討論的那樣，可以已知密度值ρgas和ρliquid為由溫度傳感器220和壓力傳感器225檢測到的現(xiàn)有溫度或壓力的函數(shù)。
使用表面速度和其他已知或計算出的因子(其中一些可被存儲在流態(tài)圖數(shù)據(jù)庫280中)，可由流態(tài)確定/校正系統(tǒng)275確定(318)相關(guān)流態(tài)和/或相滑移。一旦已知表面速度、流態(tài)和相滑移，則可對校正體積密度ρture、校正體積質(zhì)量流量MFcorrected、和/或校正空隙比αcorrected進行進一步的校正。以此方式，如圖3所示，可確定成分流量MFgas和MFliquid。
可由繪出液體表面流量對氣體表面流量的圖上的輪廓線來描述二相液/氣流中的流態(tài)。如剛剛討論的那樣，可通過首先確定液體和氣體流量的近似值、然后對標識的流態(tài)采用更詳細的模型，來獲得ρcorrected、αcorrected、和/或MFcorrected的確定的改進。例如，以相對低的GVF和相對高的流，存在一種流態(tài)，其中充氣液體表現(xiàn)為密度和質(zhì)量流都具有非常小的誤差或沒有誤差的同質(zhì)液體。這可被檢測為不需要校正的同質(zhì)液體，僅僅使用在這樣的設(shè)置中顯示非常小的增加或沒有增加的驅(qū)動增益的觀測信息，而不考慮所觀測密度的顯著下降。
圖4是示出用于確定二相流的液體和氣體流量MFliquid和MFgas的技術(shù)的流程圖400。即，如上面參考圖3所述的，流程圖400一般表示用于確定液體和氣體流量(310)的技術(shù)的一個例子。
在圖4中，液體和氣體流量的確定(310)從輸入校正密度、空隙比、以及質(zhì)量流量因子ρcorrected、αcorrected、以及MFcorrected(402)開始。在第一示例中(404)，使用方程3和4來確定液體和氣體流量(406)
MFgas＝αcorrected(ρgas/ρtrue)(MFcorrected) 方程3MFliquid＝(1-αcorrected)(ρliquid/ρcorrected)(MFcorrected) 方程4方程3和4假定在液相和氣相之間不存在滑移速度(即，相滑移)(即，氣相的平均速度AVgas與液相的平均速度AVliquid相等)。此假定與以下事實相一致在第一示例中，表面速度和流態(tài)(并因此，相滑移)還未被確定。
在第二示例中以及其后(404)，可能由流態(tài)確定/校正系統(tǒng)275確定是否存在相滑移(408)。如果不，則再次使用方程3和4(406)，或結(jié)束處理。
如果相滑移確實存在(408)，上面定義為S＝AVgas/AVliquid，則如也在方程1和2中的表面速度的計算中使用的那樣，使用流管215的橫截面面積AT來計算項MFgas和MFliquid(410)。使用剛剛給出的滑移S的定義，MFgas＝ρgas(αcorrectedAT)(AVgas)＝ρgas(αcorrectedAT)(S)(AVliquid) 方程5MFliquid＝ρliquid((1-αcorrected)AT)(AVliquid)方程6因為MFcorrected＝MFgas+MFliquid，所以根據(jù)方程5和6可解出AVliquid，以獲得方程7AVliquid＝MFtrue/(AT(ρgasαcorrected+ρliquid(1-αcorrected)))方程7結(jié)果，使用方程8和9確定液體和氣體流量(406)MFliquid＝[ρliquid(1-αcorrected)/(ρgasαcorrected+ρliquid(1-αcorrected))][MFcorrected]方程8MFgas＝MFcorrected-MFliquid方程9如上所述，液體中帶有氣體而形成二相流。使用科里奧利流量計對這樣的二相流的測量分別導(dǎo)致二相流的密度、空隙比以及質(zhì)量流量的指示參數(shù)ρapparent、αapparent以及MFapparent。由于與科里奧利流量計的操作相關(guān)的二相流的性質(zhì)，所以這些指示值不正確，相差可預(yù)測的因子。結(jié)果，可校正該指示參數(shù)，以獲得實際參數(shù)ρcorrected、αcorrected和MFcorrected。接著，可使用實際、校正值來同時確定兩個(氣體和液體)成分的各自的流量。
圖5A和5B是分別示出空隙比和液體比的測量值的百分誤差的圖。在圖5A中，該百分誤差是密度百分誤差，其取決于各種設(shè)計和操作參數(shù)，并且一般是指表觀(指示)密度與真實組合密度(若給定液體中的氣體百分比(％)，就可預(yù)測該真實組合密度)的偏差。
在圖5B中，示出真實液體比與指示液體比。對于相關(guān)流量計設(shè)計，圖5B示出數(shù)個管線尺寸和流量的結(jié)果。在更一般的條件下，函數(shù)關(guān)系可能更復(fù)雜，并取決于管線尺寸和流量這兩者。在圖5B中，顯示了簡單多項式擬合，其可被用來校正表觀液體比。
可使用其他繪圖技術(shù)；例如，可繪出真實空隙比，與指示空隙比相對照。例如，圖6是示出對于具有特定方向并超出所選流范圍的流管、作為密度下降的函數(shù)的質(zhì)量流誤差的圖。
圖7是示出用于校正密度測量值(圖3中的304)的技術(shù)的流程圖700。在圖7中，處理從正使用的流管215的類型的輸入(702)開始，其可包括例如流管215是彎曲的還是直的、以及其他相關(guān)事實，諸如流管215的尺寸或方向。
接著，確定沒有氣體的液體的密度ρliquid(704)。此量在下面的計算中、以及在確保沒有將諸如溫度之類的可影響密度測量值ρapparent的其他因素誤解為空隙比效應(yīng)的過程中可能有用。在一個實施例中，用戶可與密度的溫度依存關(guān)系一起，直接輸入液體密度ρliquid。在另一實施例中，可將已知液體(以及它們的溫度依存關(guān)系)存儲在密度校正數(shù)據(jù)庫245中，在此情況下，用戶可通過名稱輸入液體。在再一實施例中，流量計200可確定單相液流期間的液體密度，并存儲此值，以供將來使用。
從科里奧利測量計讀出指示質(zhì)量流量MFapparent(706)，然后從科里奧利測量計讀出指示密度ρapparent(708)。接著，密度校正系統(tǒng)240采用理論算法(710)或經(jīng)驗表校正(712)來確定氣/液混合物的真實密度ρtrue。然后，可將量ρtrue作為校正密度輸出(714)。
可基于以下知識來確定算法密度校正(710)如果當用來測量密度時根據(jù)科里奧利測量計的正常操作不存在二相流效應(yīng)，則指示密度將下降從描述空隙比的方程導(dǎo)出的量，在上面按照體積流闡述了這一點，并且在此按照密度來重復(fù)，如方程10α(％)＝[(ρapparent-ρliquid)/(ρgas-ρliquid)]×100 方程10可使用此來定義量“密度下降”，或Δρ，如方程11所示Δρ＝(ρliquid-ρapparent)/ρliquid＝α(％)×((ρliquid-ρgas)/ρliquid)/100方程11注意到方程11將量Δρ顯示為正；然而，僅通過將該方程的右邊乘以-1，就可將此量顯示為負的下降，得到方程12Δρ＝(ρapparent-ρliquid)/ρliquid＝α(％)×((ρgas-ρliquid)/ρliquid)/100方程12
量ρgas相比ρliquid可能極小，在此情況下，可將方程12簡化為方程13Δρ＝(ρliquid-ρapparent)＝α(％)/100 方程13如上擴展討論，使用科里奧利測量計或任何振動密度計的密度測量一般都是由該測量計間接得到的(under-reported)，并且需要校正。因此，由此可使用二相下的流方程12或13，來定義下面的兩個量校正或真實密度下降Δ ρtrue、以及指示或表觀密度下降Δρapp。作為一個示例，使用方程13，這得出方程14和15Δρtrue＝(ρliquid-ρtrue)＝α(％)/100方程14Δρapp＝(ρliquid-ρapparent)＝α(％)/100 方程15可導(dǎo)出或依經(jīng)驗確定Δρtrue和Δρapparent與表觀質(zhì)量流量MFapparent、以及其他參數(shù)(例如，如驅(qū)動增益、傳感器平衡、溫度、相態(tài)等)之間的關(guān)系。此關(guān)系可表達為如下所示Δρtrue＝f(MFapparent，ρapparent，驅(qū)動增益，傳感器平衡，溫度，相態(tài)，和/或其他因素)。
結(jié)果，在每種設(shè)置下，對每個流管，一般可導(dǎo)出、或至少證明該關(guān)系式。對于一種模型流管(已知并在此被稱為Foxboro/Invensys CFS10型流管)，對于某些情形已經(jīng)驗確定上述函數(shù)關(guān)系式可被簡化為僅僅Δρapparent的函數(shù)，其形式如方程16所示Δρtrue=Σi=0Mai(Δρapparent)i]]>方程16當沒有表觀密度下降時為了使得方程16的兩邊的條件都為0，關(guān)系式導(dǎo)出方程17Δρtrue=Σi=1Mai(Δρapparent)i]]>方程17M一般取決于經(jīng)驗關(guān)系的復(fù)雜度，但在許多情況下可小到2(平方)或3(立方)。
一旦確定真實密度下降，則通過上述方程回算，就直接導(dǎo)出真實混合密度ρtrue、以及真實液體和氣體(空隙)比(參考圖9更詳細地討論后者)。
例如，當函數(shù)關(guān)系式過于復(fù)雜或不方便實現(xiàn)時，可使用密度的表式校正(712)。在這樣的情況下，通過采用具有圖8的表800的形式的表，可使用量Δρapparent和ΔMFapparent的信息來確定ρtrue。
例如，表800可以是表式查找表，舉例來說，其可以被存儲在數(shù)據(jù)庫245中、或其他存儲器中，以供橫跨表的多個應(yīng)用而使用。此外，可在初始化過程期間駐入該表，用于為表的單個應(yīng)用而在數(shù)據(jù)庫245中的存儲。
應(yīng)該理解的是，算法和表形式兩者中的任一個或兩者可被擴展為包括多個維度，例如，如增益、溫度、平衡、或流態(tài)。算法或表式校正還可被擴展為包括其他表面擬合技術(shù)，例如，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、根基函數(shù)、小波分析、或主成分分析。
結(jié)果，應(yīng)該理解的是，可在圖3的條件下、在其描述的步驟期間實現(xiàn)這樣的擴展。例如，在第一示例期間，可如上所述確定密度。然后，在第二示例期間，當已標識流態(tài)時，可使用流態(tài)信息進一步校正密度。
圖9是示出用于確定空隙比測量值(圖3中的306)的技術(shù)的流程圖900。在圖9中，處理從由空隙比確定系統(tǒng)240輸入先前確定的液體和體積(校正)密度ρliquid和ρtrue(902)開始。
然后確定氣體密度ρgas(904)。與液體密度ρliquid一樣，存在數(shù)種確定ρgas的技術(shù)。例如，可僅僅將ρgas假定為空氣密度，一般在已知的壓力下，或可以是實際已知的正討論的特定氣體的密度。如另一示例那樣，此已知密度ρgas可以是處于由壓力傳感器225檢測出的實際或計算出的壓力下、和/或處于由溫度傳感器220檢測出的實際或計算出的溫度下的上述因子之一(即，已知的空氣或特定氣體的密度)。可使用包括溫度傳感器220和/或壓力傳感器225的外部裝備來監(jiān)測溫度和壓力，如圖2中所示。
另外，可已知氣體具有關(guān)于包括壓力、溫度或壓縮性在內(nèi)的因素的特定特性?？膳c氣體的標識一起輸入這些特性，并且在確定當前氣體密度ρgas的過程中使用。與液體一樣，可將多個氣體存儲在存儲器中(可能與剛剛說明的特性一起)，從而，用戶可僅通過從列表用名稱選擇氣體來存取特定氣體的密度特性。
一旦知道因子ρliquid、ρgas和ρtrue，則根據(jù)方程10應(yīng)該清楚，可容易地確定空隙比αtrue(906)。然后，如果需要，可僅僅通過計算1-αtrue而確定液體比(908)。
盡管上面的討論給出基于密度而確定空隙比αtrue的技術(shù)，但應(yīng)該理解的是，可通過其他技術(shù)確定空隙比。例如，可由科里奧利流量計直接確定指示空隙比αapparent，可能結(jié)合其他空隙比確定系統(tǒng)(由圖2的空隙比傳感器235代表)，然后基于經(jīng)驗或?qū)С龇匠虂硇Ｕ撝甘究障侗?，以獲得αtrue。在其他實施例中，可使用這樣的外部空隙比確定系統(tǒng)來提供αtrue的直接測量值。
圖10是示出用于確定校正質(zhì)量流量測量值(圖3中的308)的技術(shù)的流程圖1000。在圖10中，質(zhì)量流量校正系統(tǒng)250首先輸入先前計算出的校正密度下降Δρtrue(1002)，然后輸入測量的、表觀質(zhì)量流量MFapparent(1004)。
質(zhì)量流量校正系統(tǒng)250采用表式(1006)或算法校正(1008)來確定氣/液混合物的真實質(zhì)量流量MFtrue。然后可將量MFtrue作為校正質(zhì)量流量輸出(1010)。
在采用質(zhì)量流量的表式校正的過程中(1006)，可使用量Δρtrue和ΔMFapparent的信息，通過采用具有圖11的表1100的形式的表而確定MFtrue。
例如，如表800那樣，表1100可以是例如可被存儲在數(shù)據(jù)庫245或其他存儲器中、以供橫跨表的多個應(yīng)用而使用的表式查找表。此外，可在初始化過程期間駐入該表，用于為表的單個應(yīng)用而在數(shù)據(jù)庫245中的存儲。
為了覆蓋多于一個尺寸的科里奧利流管，可使用歸一化值MFnorm_app和MFnorm_true來代替上面示出的實際值。同樣，可根據(jù)校正輸入，其中由方程18定義該校正ΔMF＝MFtrue-MFapparent方程18方程18中的值應(yīng)被理解為代表實際或歸一化值。
在算法步驟中，與密度一樣，可通過理論或經(jīng)驗函數(shù)關(guān)系式來實現(xiàn)質(zhì)量流的校正，其中該關(guān)系式一般被理解為具有形式ΔMF＝f(MFapparent，空隙比，驅(qū)動增益，傳感器平衡，溫度，相態(tài)，和/或其他因素)。
對于某些情況，該函數(shù)可簡化為多項式，例如，如方程19所示的多項式ΔMF=Σi=0MΣj=0Maibj(Δρtruei)(MFnorm_appj)]]>方程19對于某些條件集合，該函數(shù)關(guān)系式可以是多項式和指數(shù)式的組合，如方程20所示ΔMF=a1de(a2d2+a3d+a4m2+a5m)+a6d2+a7d+a8m2+a9m]]>方程20在方程20中，d＝Δρtrue，且m＝f(MFapparent)。
在一個實施例中，方程20中的m可由表觀表面液體速度SVliquid(如上所述，其由方程2SVliquid＝MFliquid/(ρliquid*AT)給出)代替。在此情況下，ρliquid和流管橫截面AT是已知或輸入的參數(shù)，并可使用例如數(shù)字控制器/傳送器104的機載(on-board)溫度測量設(shè)備220，為溫度而對其進行實時校正。
應(yīng)該理解的是，與上述密度校正一樣，算法和表形式中的一種或兩者可被擴展為包括多個維度，例如，如增益、溫度、平衡、或流態(tài)。算法或表式校正還可被擴展為包括其他表面擬合技術(shù)，例如，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、根基函數(shù)、小波分析、或主成分分析。
結(jié)果，應(yīng)該理解的是，可在圖3的條件下、在其描述的步驟期間實現(xiàn)這樣的擴展。例如，在第一示例期間，可如上所述確定質(zhì)量流量。然后，在第二示例期間，當已標識流態(tài)時，可使用流態(tài)信息進一步校正質(zhì)量流量。
可使用氣體比(α)或液體比(100-α)替代密度下降來重新說明上面所有的質(zhì)量流量的函數(shù)關(guān)系式，如圖11的表1100所反映的。同樣，盡管上述方法依賴于校正密度下降Δρtrue的信息，但應(yīng)該理解的是，可使用其他技術(shù)來校正指示質(zhì)量流量。例如，上面通過引用并入的美國專利6,505,519中討論了校正二相流的質(zhì)量流量測量值的各種技術(shù)。
為了例如同時計算二相流中單個流成分(相)流量的目的，上面已經(jīng)概括描述了密度、空隙比、以及質(zhì)量流量校正，下面的討論和相應(yīng)附圖提供這些技術(shù)的實施例的具體示例。
圖12-14是示出對于數(shù)種流管的密度校正的示例的圖。具體地，這些示例基于從三種垂直水流管獲得的數(shù)據(jù)，這些流管的直徑是1/2”、3/4”和1”。
更具體地，1/2”的數(shù)據(jù)取流量0.15kg/s和流量0.30kg/s；3/4”的數(shù)據(jù)取流量0.50kg/s和流量1.00kg/s；以及1”的數(shù)據(jù)取流量0.50kg/s、流量0.90kg/s和流量1.20kg/s。圖12示出液-氣混合物(二相流)的表觀密度的誤差ed與液-氣混合物的真實密度下降ΔρtrueΔρtrue=100·ρliquid-ρtrueρliquid]]>方程21ed=100·ρapparent-ρtrueρtrue]]>方程22其中，與上面一樣，ρliquid是沒有氣體的液體的密度，ρtrue是液-氣混合物的真實密度，并且ρapparent是液-氣混合物的表觀或指示密度。
在圖12-14中，按照表觀混合物密度下降Δρapparent來執(zhí)行校正，如方程23所示Δρapparent=100·ρliquid-ρapparentρliquid]]>方程23在圖12-14中，當擬合數(shù)據(jù)時，通過將它們除以100，將表觀和真實混合物密度下降都歸一化(mormalized)為0和1之間的值，其中設(shè)計此歸一化過程以保證優(yōu)化算法的數(shù)值穩(wěn)定性。換言之，歸一化的表觀(apparent)和真實(true)的混合物密度下降是被定義為液體密度ρliquid的比值、而不是百分比的表觀和真實混合物密度下降，如方程24所示Δρapparentnormalized=Δρapparent100]]>方程24基于方程17的模型公式，得到方程25Δρtruenormalized=a1(Δρapparentnormalized)3+a2(Δρapparentnormalized)2+a3(Δρapparentnormalized)]]>方程25在此情況下，系數(shù)為a1＝-0.51097664273685，a2＝1.26939674868129，以及a3＝0.24072693119420。圖13A和13B示出具有如所示的試驗數(shù)據(jù)和殘差的模型。圖14A和14B給出相同信息，但具有分別繪出的各個流量。
概言之，通過使用表觀密度值ρapparent和液體密度ρliquid計算表觀密度下降Δρapparent，在傳送器104中執(zhí)行密度下降校正。對表觀密度下降的值歸一化，以獲得Δρapparentnormalized=Δρapparent/100,]]>從而，如上所述，將密度下降計算為比值，而不是百分比。然后，可采用密度校正模型，以獲得歸一化的校正混合物密度下降Δρtruenormalized。最后，反歸一化該值，以獲得校正密度下降Δρtrue=100·Δρtruenormalized.]]>當然，如果將校正混合物密度下降Δρtrue定義為真實值的比值而不是百分比的話，則最后的計算不是必要的。
圖15-20是示出對多種流管的質(zhì)量流量校正的示例的圖。具體地，這些示例基于從三種垂直水流管獲得的數(shù)據(jù)，這些流管的直徑是1/2”、3/4”和1”。更具體地，1/2”的數(shù)據(jù)取流量0.15kg/s和流量0.30kg/s；3/4”的數(shù)據(jù)取流量0.50kg/s和流量1.00kg/s；以及1”的數(shù)據(jù)取流量0.30kg/s與3.0kg/s之間的18個流量(最大密度下降大約30％)。
圖15A和15B示出用以擬合模型的數(shù)據(jù)的表觀質(zhì)量流量誤差與校正混合物密度下降Δρtrue以及歸一化的真實表面液體速度；即，表觀質(zhì)量流誤差對每個流線的曲線，以及表觀質(zhì)量流誤差對校正密度下降Δρtrue和歸一化的真實表面液體速度vtn的散點圖，如方程26所示vtn=vtvmax,vt=mtρliquid·AT]]>方程26其中，mt是真實液體質(zhì)量流，即單獨測量的質(zhì)量流的值，ρliquid是液體密度，AT是流管橫截面面積，以及vmax是表面液體速度的最大值(此處考慮12m/s)，從而，vtn給出真實表面液體速度對流管215的整個范圍的比值。在這些示例中，為了確保模型優(yōu)化算法的數(shù)值穩(wěn)定性的目的，在擬合模型前，將混合物密度下降和表面液體速度都歸一化到0和1之間。
圖16示出帶有校正模型的安全邊界的、表觀質(zhì)量流誤差對校正混合物密度下降以及歸一化表觀表面液體速度。即，圖16給出表觀質(zhì)量流誤差對校正密度下降以及這一次為vn=vvmax=mvmax·ρ·A]]>的歸一化表觀表面液體速度的散點圖，其中m是表觀液體質(zhì)量流(即，由傳送器104所測量的)。在圖上疊加了邊界，其限定模型的安全區(qū)域，即預(yù)測模型給出與擬合數(shù)據(jù)的模型相似的精度的區(qū)域。使用此命名，可由e=100·m-mtmt]]>給出表觀質(zhì)量流誤差e。
方程27示出用于此情況的模型公式en=a1ddcn·ea2ddcn2+a3ddcn+a4vn2+a5vn+a6ddcn2+a7ddcn+a8vn2+a9vn]]>方程27其中en=e100=m-mtmt]]>方程28其中，在方程27和28中，ddcn是歸一化的校正混合物密度下降，并且vn是液體的歸一化表觀表面速度。
在此情況下，系數(shù)為a1＝-4.78998578570465，a2＝4.20395000016874，a3＝-5.93683498873342，a4＝12.03484566235777，a5＝-7.70049487145105，a6＝0.69537907794202，a7＝-0.52153213037389，a8＝0.36423791515369，以及a9＝-0.16674339233364。
圖17與模型公式和系數(shù)一起示出模型殘數(shù)的散點圖；即，示出模型殘數(shù)對校正混合物密度下降和歸一化真實液體速度的關(guān)系。圖18A-18D以及圖19A-19D分別給出用來擬合模型的整個數(shù)據(jù)集的模型殘差以及僅僅實際數(shù)據(jù)。最后，圖20A和20B示出在安全擬合數(shù)據(jù)的外部內(nèi)推和外推的模型表面。從圖16、20A和20B，應(yīng)理解模型的表觀質(zhì)量流(表面液體速度)和密度下降邊界。
概言之，在此示例中，通過計算表觀密度下降、使用上述方法對其進行校正、并通過將其除以100而歸一化結(jié)果值(或使用從密度模型獲得的歸一化校正密度下降)，來進行傳送器104中的質(zhì)量流校正。然后，計算出歸一化表面液體速度vn，并采用該模型，以獲得歸一化質(zhì)量流誤差en的估計，其中此值將表觀質(zhì)量流的誤差給出為真實質(zhì)量流的比值。可通過將其乘以100而對所獲得的值進行反歸一化，從而獲得作為真實質(zhì)量流的百分比的質(zhì)量流誤差。最后，可使用反歸一化的質(zhì)量流誤差mc＝m/(en+1)來校正表觀質(zhì)量流。
正如將意識到的那樣，上述說明具有廣泛的應(yīng)用，以在二相流情形期間改善科里奧利測量計的測量值和校正精度。具體地，上述技術(shù)在將液相的質(zhì)量流和氣相的質(zhì)量流必須測量和/或校正到高級精度的測量應(yīng)用中尤其有用。一個示例性應(yīng)用是油氣產(chǎn)品環(huán)境中液相的質(zhì)量流的測量和氣相的測量。
在圖2的數(shù)字流量計的上下文中提供了上述討論。然而，應(yīng)該理解的是，可使用能夠測量包含某一百分比的氣相的多相流的任何模擬或數(shù)字的、振動或振蕩密度計或流量計。即，某些流量計僅當氣相被限制為整個行進液體的小百分比，如，例如小于5％時，才能夠測量包括氣相的行進液體。其他流量計，如上面引用的數(shù)字流量計，即使當氣體空隙比達到40％或更多時也能夠操作。
根據(jù)密度、質(zhì)量流量和/或空隙比描述了上面給出的方程和計算中的多數(shù)。然而，應(yīng)該理解的是，使用這些參數(shù)的變型也可以達到相同或類似的結(jié)果。例如，代替質(zhì)量流，可以使用體積流。此外，可使用液體比代替空隙比。
上面的討論提供測量二相流中成分質(zhì)量流量的示例。還可使用流量計測量其他混合流。例如，“三相”流或“混合二相流”是指兩種液體混有氣體的情形。例如，油和水的流狀混合物可包含空氣(或其他氣體)，從而形成“三相流”，此處該術(shù)語是指流的三種成分，一般不意味著在流中包括固體物質(zhì)。
圖21是流量計系統(tǒng)2100的框圖。例如，可使用流量計系統(tǒng)2100確定三相流內(nèi)單個成分流量。例如，可使用系統(tǒng)2100確定在給定時間段期間，流過石油提取設(shè)施的管道的油、水和氣體流內(nèi)油的量。
還可使用流量計系統(tǒng)2100來從數(shù)字傳送器104獲得高精度測量值，例如，如密度測量值或質(zhì)量流量測量值。例如，還可使用系統(tǒng)2100，以從外部傳感器(例如，如液體比探測器230或空隙比傳感器235)獲得改善的測量值，其中可能僅使用外部傳感器獲得相關(guān)測量值。
在圖21中，數(shù)字傳送器104包括空隙比確定系統(tǒng)2102、密度確定系統(tǒng)2104、以及質(zhì)量流量確定系統(tǒng)2106(以及數(shù)個為簡潔而未示出的組件，例如驅(qū)動信號生成器、或者多相檢測系統(tǒng)、或參考圖2示出或討論的任何組件)。即，如應(yīng)該從上述說明理解的那樣，可使用系統(tǒng)2102、2104以及2106來測量流215內(nèi)液體流的相應(yīng)參數(shù)。另外，還如上面所解釋的那樣，就包含氣和/或混合液體的流量流而言，系統(tǒng)2102、2104以及2106的測量輸出一般表示相應(yīng)參數(shù)的粗略或表觀值，其最終可使用校正系統(tǒng)2108來校正。
例如，可將流管215內(nèi)的三相液體流的表觀質(zhì)量流量輸出到校正系統(tǒng)2108，以便使用質(zhì)量流量校正模塊2112來校正，同時可將流管215內(nèi)的三相液體流的表觀密度輸出到校正系統(tǒng)2108，以便使用密度校正模塊2118來校正。有些類似地，可使用密度校正模塊2114校正液體流內(nèi)的表觀空隙比的測量值或確定值，同時可使用含水量校正模塊2116來校正表觀液體比的測量值或確定值(例如，來自探測器230的含水量)。如下面更詳細的描述，為了獲得它們各自的校正值，各種校正模塊2112-2118可相互結(jié)合、和/或與其他組件結(jié)合而運作。
一旦獲得，可將校正值，如質(zhì)量流量、密度、含水量或空隙比(或它們的某些組合)輸出到主機計算機2110，以便使用成分流量確定系統(tǒng)2120來確定三相液體流的三種成分的每一種的單個質(zhì)量流量。結(jié)果，且如上面引用的那樣，可確定三種成分的每一種的單個流量和/或量。
更一般地，系統(tǒng)2100的示例包括三個通用元件，用于獲得校正測量值和/或單成分流量傳送器104、一般標識有附圖標記2122的單獨外部傳感器中的一個或多個、以及校正系統(tǒng)2108的一個或多個元件。當然，可使用這些元件的多種組合、變型以及實施方式，在下面更詳細地討論它們的各種示例。
例如，在一些實施例中，數(shù)字傳送器104可以不包括空隙比確定系統(tǒng)2102。在某些情況下，空隙比確定系統(tǒng)2102可被包括有、或結(jié)合有液體比探測器230，或取決于空隙比傳感器235的類型或配置而不再需要。在這樣的情況下，就需要其的情況而言，可根據(jù)校正模塊2112、2116、以及/或2118的輸出確定空隙比。
另外，盡管在圖21中將外部傳感器2122顯示為與數(shù)字傳送器104和流管215相聯(lián)系，但應(yīng)該理解的是，外部傳感器2122可通過多種不同方式獲得它們各自的測量值。例如，上面參考例如圖2說明的溫度傳感器220、壓力傳感器225、以及空隙比傳感器230的示例。另外，液體比探測器235可串聯(lián)到與用于傳輸三相液體流的主管道相關(guān)的流管215，并且可分別保持與傳送器104、校正系統(tǒng)2108、以及/或主機計算機2110的通信。
在圖21中，將校正系統(tǒng)2108顯示為與數(shù)字傳送器104和主機計算機2110相分離。然而，在某些實施例中，校正系統(tǒng)2108可位于數(shù)字傳送器104、主機計算機2110內(nèi)部，或可與外部傳感器2122中的一個或多個相結(jié)合。在其他實施例中，可將校正系統(tǒng)2108的部件包括在系統(tǒng)2100的不同部分中。例如，可在數(shù)字傳送器104處執(zhí)行密度和質(zhì)量流量校正，而可在液體比探測器230處執(zhí)行含水量校正。
在某些實施例中，校正系統(tǒng)2108可包括全部模塊2112-2118(如所示的)，或它們的某些子集，或可包括在圖21中未具體示出的其他模塊(例如，用于校正三相流內(nèi)兩種液體成分，如油/水/氣液體流中的油/水混合物的密度的校正模塊)。另外，可將任何這樣的校正模塊中的一些和全部相互集成。例如，可將質(zhì)量流量和密度校正并入一個模塊，同時可分離含水量校正模塊2116。
沿著相同的思路，應(yīng)該理解的是，成分流量確定系統(tǒng)2120可位于系統(tǒng)2100內(nèi)的多個位置上。例如，成分流量確定系統(tǒng)2120可位于校正系統(tǒng)2108內(nèi)，或可位于數(shù)字傳送器104內(nèi)。
下面更詳細地說明上述和其他實施例的各種示例、以及用于獲得校正流測量值和單成分流量的具體技術(shù)的示例。然而，一般而言，應(yīng)該理解的是，系統(tǒng)2100及其其他實施例允許全部或基本上全部三相液體流連續(xù)地流過流管215、并流過用于傳輸該三相流物質(zhì)的相關(guān)聯(lián)的管道或其他導(dǎo)管。
結(jié)果，單個成分流量的確定不需要將三相液體流分離為包含一個或多個組成成分的分離流。例如，當三相流包含油、水和氣時，不需要為了執(zhí)行對所得的油/液體流的油部分的測量(例如，質(zhì)量流量)而從油/水液體組合物中分離出氣體。因此，例如，可容易地、快速地、低廉地、并可靠地進行對石油生產(chǎn)設(shè)施生產(chǎn)的石油的量進行可靠測量。
圖22是圖21的系統(tǒng)2100的第一實施例的圖。在圖22中，液體比探測器230被示出為含水量探測器，其串聯(lián)到與通過管道2202的三相流相關(guān)的數(shù)字傳送器104。下面更詳細地提供在確定流測量值的過程中使用來自含水量探測器230的測量值的示例。
同樣在圖22中，示出了用于使得三相流均勻化的靜態(tài)混合器-采樣器2204。還可將混合器-采樣器2204用于其他測量。例如，可使用混合器-采樣器2204驗證含水量探測器230的測量值、或其他測量值。在一個實施例中，可使用混合器-采樣器2204吸取油/水/氣三相流的一部分，以從其蒸發(fā)氣體，用于在得到的二液體復(fù)合物內(nèi)的水比值的獨立確認。有些類似地，在用于驗證或確認該系統(tǒng)的測量的各種后處理技術(shù)中，可使用壓力傳送器2206。
圖23是圖21的系統(tǒng)的第二實施例的框圖。在圖23中，將液體比探測器230示出為微波含水量探測器230a和/或紅外含水量探測器230b。還示出用于向系統(tǒng)供電的電源2302。例如，盡管當然還可以使用圖1B的直流管106或某些其他流管，但圖23的流管215應(yīng)該被理解為包含圖1A的彎曲流管102。
還是在圖23中，將傳感器230a、230b、以及/或2206示出為與傳送器104雙向通信，包括標準4-20mA控制信號。同時，傳送器104通過ModbusRS485連接的方式而與主機計算機2110通信。
同樣，如上所引用的，圖23示出用于校正系統(tǒng)2108的數(shù)個可能位置。例如，如所示的，校正系統(tǒng)2108可以位于(或相關(guān)聯(lián)于)與主機計算機2110相關(guān)聯(lián)的處理器、或數(shù)字傳送器104、以及/或含水量探測器230a(以及/或其他外部傳感器230b)。
圖24是圖21-23的校正系統(tǒng)2108的實施例的框圖。在圖24中，并且如從上面的圖21的說明中應(yīng)該清楚的，與表觀體體積質(zhì)量流量和表觀體積密度一起，校正系統(tǒng)2108從傳送器104輸入諸如三相流的液體比(例如，含水量)的表觀(或粗略)測量值之類的測量值。
此示例中的校正系統(tǒng)2108包括含水量誤差模型2402和科里奧利誤差模型2404。所示的模型2402和2404允許含水量、質(zhì)量流量和密度的校正對應(yīng)測量值的計算、或真實對應(yīng)測量值的估計。換言之，如從上面的二相液體流中應(yīng)該清楚的那樣，2402和2404模型已知配置和流參數(shù)，從而可通過例如插值的方法、使得隨后測量的流參數(shù)與建模結(jié)果相關(guān)聯(lián)。
例如，如下面更詳細討論的，可實現(xiàn)模型2402和2404，以提供測量(表觀)流參數(shù)的多項式擬合。在其他示例中，模型2402和2404可表示用于校正含水量和質(zhì)量流/密度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正模型。
在圖24的示例中，如果可用測量值包括表觀含水量，則得到的校正測量值允許氣體空隙比的其他參數(shù)的計算。相反，如果表觀氣體空隙比而不是表觀含水量測量值是可用的，則校正系統(tǒng)可輸出校正的空隙比測量值(從而允許隨后的真實含水量的估計)。在此情況下、或在類似情況下，校正系統(tǒng)2108可將校正測量值輸出到成分流量確定系統(tǒng)2120，以便計算單成分質(zhì)量流量。
圖24示出一個示例，其中為繼續(xù)獲得更好的結(jié)果，在輸出校正含水量、(體積)質(zhì)量流量以及(體體)密度、并此后計算單成分流之前，將每個模型2402和2404的輸出相互反饋。換言之，例如，假定表觀含水量的初始確定依賴于三相液體流內(nèi)的氣體的量(即氣體空隙比)，并隨其變化。然而，直到已確定真實含水量測量值的估計之后，氣體空隙比的精確值一般才可用。
因此，如所示的，通過將來自含水量誤差模型2402的校正含水量值的第一確定的值反饋到科里奧利誤差模型2404，可獲得校正質(zhì)量流量、密度以及氣體空隙比的改善估計，并且，此后將其反饋到含水量誤差模型。例如，此處理可持續(xù)直到達到想要的精確級，或直到經(jīng)過了確定量的時間為止。
在圖24中，模型2402和2404可相互正交，從而可替代其中一個，而不影響另一個的操作。例如，如果使用新的含水量探測器(例如，探測器230a替代圖23的探測器230b)，這樣可類似地替換相應(yīng)含水量誤差模型，同時科里奧利誤差模型可繼續(xù)使用。
在其他實施例中，例如，其中已知特定含水量探測器、科里奧利測量計、及其相互相關(guān)的配置，并假設(shè)其不改變，則可以構(gòu)建輸入含水量、質(zhì)量流量和密度的所有三種測量值，并輸出所有三種的校正值(可能的話，與校正氣體空隙比一起)的單一誤差模型。在這樣的實施例中，可能不必為了獲得所有三種(或四種、或更多)校正值而將后續(xù)結(jié)果反饋到誤差模型。
圖25是示出圖21-23的流量計的第一操作的流程圖2500。更具體地，圖25表示許多不同技術(shù)及技術(shù)組合的高級說明，下面更詳細地給出其中一些的具體示例(與其他示例一起)。
在圖25中，確定三相流的存在，并獲得表觀測量值(2502)。例如，傳送器104可獲得表觀體積密度和表觀質(zhì)量流量，而液體比探測器230可獲得表觀含水量測量值。如圖21所示，然后可將這些測量值輸出到校正系統(tǒng)2108。
以此方式，可獲得校正含水量(2504)、校正體積密度(2506)、校正體積質(zhì)量流量(2508)、以及校正氣體空隙比(2510)。如所示的，存在用于獲取這些校正測量值的許多變型。
例如，可僅基于表觀測量值，如表觀質(zhì)量流量而確定校正質(zhì)量流量，或可與已校正的密度和/或氣體空隙比測量值一起、基于這些因子確定校正質(zhì)量流量。例如，類似結(jié)論應(yīng)用于用以獲得校正密度和/或氣體空隙比測量值的技術(shù)。同樣，應(yīng)該清楚的是，在計算校正值時可使用在圖25中不必顯示的其他因子和參數(shù)，例如，如溫度、壓力、流成分的液體或氣體密度、或其他已知或測得的參數(shù)。
另外，如上所述，可多次獲得給定校正，其中后面的校正基于其他參數(shù)的插入(intervening)校正。例如，可獲得第一校正含水量測量值，然后可基于隨后的空隙比確定值對其進行修正，以獲得第二校正含水量測量值。
一旦獲得一些或全部校正參數(shù)，可獲得第一液體成分、第二液體成分、以及氣體成分中的一個或多個的單成分流量(2512)。這樣，可顯示、或否則輸出這些輸出、和/或校正值本身。
圖26是示出圖25的技術(shù)的第一示例的流程圖2600。具體地，在圖21-25中，校正體積密度的步驟可與使用含水量探測器230確定含水量測量值的步驟相關(guān)聯(lián)。
由此，在圖26中，假定存在具有第一液體、第二液體和氣體的三相流，并且處理從確定表觀含水量測量值(2602)開始。然后，確定兩種液體的混合物的密度(2604)。
基于此信息，確定表觀氣體空隙比αapparent(2606)。然后，在一個實施例中，處理2600繼續(xù)確定例如體積密度和體積質(zhì)量流量的校正值(2608)。
一旦知道這些值，就可以執(zhí)行對氣體空隙比αapparent的校正(2601)，其導(dǎo)致新的、修正的氣體空隙比的確定(2606)。以此方式，可執(zhí)行對初始含水量測量值的校正(2612)，以便考慮三相流內(nèi)的氣體對初始含水量測量值的影響(2602)，并從而獲得改善的含水量測量值。
然后，可使用改善的含水量測量值來確定并改善液體密度測量值(2604)，接著可使用其確定校正或改善的氣體空隙比測量值(2606)。結(jié)果，可獲得進一步校正的體積密度和體積質(zhì)量流量測量值。
可持續(xù)該處理2600、或其變型，直到確定了體積密度、體積質(zhì)量流量、含水量、以及/或氣體空隙比的校正值的滿意結(jié)果。然后，可確定多相流的三種成分(例如，油、水和氣)的單獨質(zhì)量流量。
下面提供用于實現(xiàn)示例處理2500和2600的具體方程和討論，以及后續(xù)的示例。在此情況下，還提供如何以及為何使用所選參數(shù)的具體示例。
例如，二相流中的含水量被定義為當不存在氣體時，二相(例如，油-水)混合物中水的體積比，在此條件下，由方程29給出含水量WC=ρliquid-ρoilρw-ρoil]]>方程29其中ρliquid是油-水混合物密度，ρoil和ρw分別是純油或純水的密度。當然，油和水的液體成分僅僅是示例，可以使用其他液體。
一般地，在不存在氣體的僅僅二相油-水流的情況下，科里奧利流量計可測量混合物(體積)密度ρliquid、以及混合物質(zhì)量流量MF。然后基于方程29計算混合物的含水量。例如，在轉(zhuǎn)讓給Chevron Research Company的美國專利號5,029,482中更詳細地說明了此技術(shù)，并且，此技術(shù)可以用于使用科里奧利流量計從密度測量值導(dǎo)出含水量的處理。
可使用方程30導(dǎo)出液體(油-水)混合物的體積流量VFliquid=MFliquidρliquid]]>方程30由此，由科里奧利流量計得到的體積(混合物)密度和質(zhì)量流量的兩個獨立測量值，提供足夠的信息以滿足在組合流中存在兩種成分的數(shù)學(xué)封閉性要求。
然而，當共同混合流，即上面參考圖21-25討論的三相流中，是三種不同的相(即，油、水和氣)時，不能直接使用方程29和30，因為科里奧利流量計可能測量兩種液體和氣體的混合物的密度和質(zhì)量流。例如，在該油-水-氣流的三相情況下，引入得益于第三獨立信息源的第三成分，以滿足對三相流的數(shù)學(xué)封閉性。
在上述實施例中，由與科里奧利流量計協(xié)調(diào)安裝的另一設(shè)備提供獨立信息，該設(shè)備遭遇相同的三相流，即含水量探測器230。如上參考圖21-25說明的含水量探測器230可以是包括微波、電容、電容-電感、核磁共振、紅外、以及近紅外的任何可能的技術(shù)，并可使用這些類型的含水量探測器的組合來實現(xiàn)。同樣，在本說明書的范圍內(nèi)，也預(yù)見其他類型的含水量探測器(或，更一般地，液體比探測器)的使用。
可使用如上所述的傳送器104來提供表觀體積密度ρapparent、以及表觀體積質(zhì)量流量MFapparent。同時，在此例中，可使用含水量探測器230來獲得表觀含水量測量值WCapparent。由此可從如方程31所示的含水量信息導(dǎo)出三相混合物的僅僅油-水液體部分的密度，其中，如上，例如根據(jù)上面也說明的技術(shù)，已知或可獲得成分液體密度。
ρliquid＝(1-WCapparent)ρOIL+WCapparentρw方程31如上所述，氣體空隙比α被定義為三相混合物中氣相所占據(jù)的體積比值。上面給出了根據(jù)表觀或未校正的值的α的定義，并在此重復(fù)為方程32αapparent=ρapparent-ρliquidρgas-ρliquid]]>方程32可基于處理壓力和溫度的獨立測量，計算上面方程32中的氣相的密度。例如，可使用壓力傳送器225測量壓力，同時使用溫度傳送器獨立地測量或從科里奧利流量計的溫度獲得溫度，例如溫度傳感器220，如電阻溫度檢測器(RTD)。例如，然后可使用被并入傳送器104的美國氣體協(xié)會(AGA，American Gas Association)算法的應(yīng)用，以提供氣相密度。
在方程32中，并且如已參考圖26說明的那樣，基于含水量輸入的計算液相密度(2604)和氣體空隙比(2606)是近似值，這是因為含水量測量值本身被此前還未知的氣體的存在所影響。由此可使用收斂到校正液相密度和氣體空隙比的解法技術(shù)，如圖26所示。
具體地，在質(zhì)量流和體積密度校正的應(yīng)用之后，獲得更新的氣體空隙比(2610、2606)。然后將此更新氣體空隙比應(yīng)用于含水量讀數(shù)，以便校正氣體的存在的影響(2612、2602)。
對每個特定含水量設(shè)備，可已知含水量和氣體空隙比的影響之間的關(guān)系為方程33所示W(wǎng)Capparent＝f(αapparent，ρapparent，MFapparent，其他) 方程33即，表觀含水量測量值可以是多個不同參數(shù)的函數(shù)，從而校正含水量測量值WCcorrected一般可以是相同參數(shù)、這些參數(shù)的校正值、以及/或表觀含水量測量值本身的函數(shù)。
隨著含水量讀數(shù)被更新，重復(fù)該處理，從方程31開始，直到滿足了適當?shù)氖諗繙蕜t為止。然后，可以以處理溫度報告校正三相混合物(體積)質(zhì)量流量、密度、以及氣體空隙比。
然后計算每個相/成分的單獨體積流量，并使用例如用于原油和開采的水的美國石油學(xué)會(API)方程、以及用于開采的氣體的AGA算法，將其校正到標準溫度。還可將這些函數(shù)并入傳送器104中。
例如，在一個實施例中，含水量測量計230可操作來將其測量信號和信息直接饋送進傳送器104的模擬或數(shù)字通信端口(輸入/輸出)。在另一實施例中，含水量測量計能夠以雙向通信模式與傳送器104通信。作為此實施例的一部分，含水量測量計能夠?qū)⑵錅y量信號和信息直接饋送進傳送器104的通信端口，如剛剛所述的那樣。傳送器104還能將信號和信息發(fā)送到含水量探測器230。
圖27是示出圖25的技術(shù)的第二示例的流程圖2700。如圖26中的那樣，在圖27中，處理2700從表觀含水量測量值的確定(2702)開始。
然后，可使用含水量測量值確定整個液體成分的密度(例如，三相流的組合油和氣部分的密度)，可能使用方程31(2704)。可確定如上所述的多相流的表觀體積密度、或表觀密度下降(2706)，并且，可獨立于或基于表觀體積密度而確定表觀氣體空隙比(2708)。類似地，然后可使用先前計算出的參數(shù)的一些或全部，計算整個液體成分的表觀質(zhì)量流量(2710)。
在這一點上，可確定校正體積密度和校正體積質(zhì)量流量的第一值(2712)。然后，可確定用于校正的氣體空隙比(2714)、校正的整個液體成分質(zhì)量流量(2716)、以及修正或校正的含水量測量值(2718)的值。
與修正含水量測量值和其他參數(shù)一起，可獲得修正的氣體空隙比測量值。然后，如所示的，可執(zhí)行對體積質(zhì)量流量和體積密度的進一步的校正，并且可重復(fù)此處理，直到達到適當級別的校正。并且，如上面參考圖25和26所述的，可獲得用于校正的體積質(zhì)量流量、校正的體積密度、校正的含水量測量值、以及/或校正的氣體空隙比測量值的輸出。同樣，盡管在圖27中未明確示出，但可獲得多相流的三種單獨成分的質(zhì)量流量。
圖28是示出圖25的技術(shù)的第三示例的流程圖2800。如處理2700中的那樣，圖28的處理從含水量測量值、總液體密度、以及表觀體積密度的確定(2702、2704、2706)開始。然后，確定表觀體積質(zhì)量流量(2802)。
基于此信息，可確定體積密度和體積質(zhì)量流量的校正值(2804)。然后，例如，可確定作為壓力和溫度的函數(shù)的氣體密度(2806)。因此，可確定(2808)并校正(2810)氣體空隙比。使用校正的氣體空隙比，可確定修正的含水量測量值(2812)，并使用其計算改善的液體密度，并且，重復(fù)該處理，直到達到滿意結(jié)果為止。
與圖26一樣，并結(jié)合其討論，下面給出具體示例、方程、以及技術(shù)，以便實現(xiàn)圖27和28的處理。當然，還可以使用其他技術(shù)。
如上所述的含水量探測器230或其他儀器提供液相中水對整個液體的體積比值的測量值，如方程34所示(2702)，其中，含水量值WC初始代表表觀含水量值(即，基于質(zhì)量流和密度的表觀值而計算的)，其隨著處理繼續(xù)而可被改善或校正，如已說明的WC=VFwVFw+VFoil=MFwρwMFwρw+MFoilρoil]]>方程34從而，流量計能夠使用含水量測量值來計算液相密度，如方程31所示(2704)。據(jù)此，流量計能夠確定由于氣體的存在引起的表觀密度下降，如上面參考例如歸一化方程23所討論的，為方便，這里再現(xiàn)該方程Δρapparent=ρliquid-ρapparentρliquid]]>方程23并且，如上所述，根據(jù)測量計的方向而采用校正算法，采用方程17的立方形式，為方便，也在此再現(xiàn)Δρtrue=Σi=1Mai(Δρapparent)i]]>方程17并使用方程35確定校正混合物密度ρtrue＝(1-Δρtrue)ρliquid方程35其可被用于計算上面由方程32定義的氣體空隙比的“最佳估計”。
從上面的例如二相(例如，液體和氣體)流的上下文中的類似計算的討論，應(yīng)該理解用于圖25-28的處理的其他技術(shù)。具體地，應(yīng)該理解的是，用于二相設(shè)置的方程中的一些或全部對于三相流是可用的，這是因為例如油、水和氣體的三相流可被看作氣體與油/水混合物的二相流。下面參考根據(jù)其具體使用和實施例而收集的數(shù)據(jù)，說明用于使用圖21-24的系統(tǒng)的其他技術(shù)。
圖29是示出用于確定三相流的成分流量的技術(shù)的流程圖2900。即，圖29對應(yīng)于如圖25所示的、確定成分流量(2512)的更詳細的視圖。
在圖29中，輸入?yún)?shù)校正體積質(zhì)量流量、校正體積密度、以及校正氣體空隙比(以及/或校正含水量)(2902)。然后，確定校正液體流量(2904)，即，三相流中二種液體(例如，油和水)的混合物的流量。
然后確定第一液體成分(例如，水)的質(zhì)量流量(2906)，隨后確定第二液體成分(例如，油)的質(zhì)量流量(2908)。最后，可使用校正密度、氣體空隙比、以及/或含水量值確定三相流的氣體成分的質(zhì)量流量(2910)。
圖30是示出用于執(zhí)行圖29的確定步驟的更具體的技術(shù)的示例的流程圖3000。在圖30中，應(yīng)該理解的是，獨立于校正密度或氣體空隙比測量值而確定液體及其成分的的校正質(zhì)量流量。
具體地，使用上面的方程32，確定表觀氣體空隙比(3002)。然后，使用方程36，確定表觀氣體流量(3004)MFapparentgas=αapparent(ρgasρapparent)MFapparent=(ρgasρliquid-ρgas)(ρliquid-ρapparentρapparent)MFapparent]]>方程36然后，確定表觀表面氣體速度(3006)?？赏ㄟ^將液體的體積流量除以流管橫截面面積AT而計算出表觀表面氣體速度，如上方程1中所示，并在此再現(xiàn)SVgas=MFgasρgasAT]]>方程1然后可確定表觀液體流量(3008)。使用方程37，可從表觀體積質(zhì)量流量和表觀氣體空隙比導(dǎo)出表觀液相質(zhì)量流量MFapparentliquid=MFapparent-MFapparentgas=(1-αapparent)(ρliquidρapparent)MFapparent5]]>方程37然后可確定表觀表面液體速度(3010)。為找到表觀表面液體速度，可將液體的體積流量除以流管橫截面面積AT，如上面方程2中所示、并在此再現(xiàn)SVliquid=MFliquidρgasAT]]>方程2然后，確定液體質(zhì)量流測量值的誤差率(3012)?？蓪⒈碛^液體積質(zhì)量流量中的此誤差定義為真實液體質(zhì)量流的比值，如方程38所示error(MFapparentliquid)=[MFapparentliquid-MFtrueliquidMFtrueliquid]]]>方程38可使用方程39中的多項式表達式估計作為表觀表面液體和表觀表面氣體流(歸一化)這兩者的函數(shù)的此分數(shù)液體質(zhì)量流誤差，其中顯示誤差項elc以指示液體質(zhì)量流的校正誤差vlna=vlavlmax,vgna=vgavgmax]]>elc=a1vgna·ea2vgna2+a3vgna+a4vlna2+a5vlma+a6vgna2+a7vgna+a8vlna2+a9vlna]]>方程39
在方程39中，由于表達式的尺寸，使用下面的符號vlna表示歸一化的表觀液體流(對相應(yīng)氣體參數(shù)，下標中用“g”代替“l(fā)”)，其中，歸一化處理基于例如由vlmax和vgmax表示的最大可能流量。
使用方程38和39，可確定校正液體積質(zhì)量流量測量值(3014)，在此表達為方程40MFcorrectedliquid=(MFapparentliquid1+error(MFapparentliquid))]]>方程40然后，可確定含水量和成分密度(3016)，或使用上述技術(shù)而獲得，并將其用于確定校正油流量和校正水流量(3018)。然后，使用校正體積密度和校正氣體空隙比(3020)，可確定校正氣體流量(3022)。
例如，使用方程41和42，可計算水和油質(zhì)量流量MFcorrectedwater=WCcorrected(ρwaterρcorrectedliquid)MFcorrectedliquid]]>方程41MFcorrectedoil=(1-WCcorrected)(ρoilρcorrectedliquid)MFcorrectedliquid]]>方程42然后，使用校正混合物密度(或校正氣體空隙比)，可使用方程43和44確定氣體質(zhì)量流量MFcorrectedgas=αcorrected(ρgasρcorrected)MFcorrected=(αcorrected1-αcorrected)(ρgasρcorrectedliquid)MFcorrectedliquid=]]>=(ρgasρcorrectedliquid)(ρcorrectedliquid-ρcorrectedρcorrected-ρgas)MFcorrectedliquid]]>方程43MFcorrectedgas=αcorrected(ρgasρcorrected)MFcorrected=(αcorrected1-αcorrected)(ρgasρcorrectedliquid)MFcorrectedliquid=]]>=(ρgasρcorrectedliquid)(ρcorrectedliquid-ρcorrectedρcorrected-ρgas)MFcorrectedliquid]]>方程44應(yīng)該理解的是，基于單相密度及它們隨溫度的變化，可以將質(zhì)量流轉(zhuǎn)換為參考溫度上的體積流。
在某些情況下，在對誤差曲線的多項式擬合中可存在不確定度，其中由方程45給出該不確定度對校正質(zhì)量流量的影響CE=(MFcorrectedliquid-MFtrueliquid)MFtrueliquid=(eappraentliquid-etrueliquid)(1+etrueliquid)]]>方程45方程45幫助解釋為何在測試區(qū)域外部使用校正算法時，某些數(shù)據(jù)會呈現(xiàn)大的誤差。例如，如果給定流量處的計算誤差為-70％，但真實誤差為-75％，這樣模型誤差僅為5％，但校正質(zhì)量流的誤差為-0.7+0.751-0.75=0.2=20%]]>還可在如上所述的二相流建模結(jié)果中使用這樣的計算，以考慮建模中的結(jié)果殘差。在一個實施例中，可修改模型最小二乘擬合，以使得到的質(zhì)量流誤差(而不是模型誤差)最小化。同樣，一般說來，可能希望流管呈現(xiàn)小質(zhì)量流誤差，使得如果希望流量計校正大誤差，則誤差建模(以及因此的試驗數(shù)據(jù))變得相對更重要。
由此，如上參考圖30所述，使用表觀表面速度來執(zhí)行質(zhì)量流校正，以便從液體質(zhì)量流校正解耦體積密度校正。
圖31A-31D是示出三相流中二相液體的質(zhì)量流量的校正的圖。圖31A-31D顯示在將三相流校正算法應(yīng)用到從使用垂直方向的四個油+水+氣試驗獲得的數(shù)據(jù)時預(yù)測的液體質(zhì)量流誤差。圖31A-31D顯示對于除最高的氣體流(其在用于建模的數(shù)據(jù)范圍之外)之外的所有流，基本校正曲線確實在5％以內(nèi)起作用。
圖32是示出作為油和水的質(zhì)量流量的函數(shù)的質(zhì)量流誤差的圖。圖33是示出作為真實氣體空隙比的函數(shù)的氣體空隙比誤差的圖。圖32和33示出由上面的算法的電子數(shù)據(jù)表實施例估計三個質(zhì)量流比值的誤差。
應(yīng)該理解的是，氣體質(zhì)量流的實際確定可被混合物密度的不確定度和液相與氣相之間的密度的相對差值所影響。同樣，應(yīng)該理解的是，取決于例如流管方向，上面討論的密度校正多項式的可用性可能更大或更小。結(jié)果，例如，相比垂直流，水平流可導(dǎo)致更低的誤差，反之亦然。
在上述方法中，表面液體和氣體速度的使用可使得校正算法能包括所遇到的多相流態(tài)的信息，這可以帶來更好的校正算法。
實踐數(shù)據(jù)的結(jié)果指示校正多項式曲線可得益于被設(shè)計在跨越所希望的流范圍的數(shù)據(jù)上、以及被“裝上護套”以防止當向已知區(qū)域外部的數(shù)據(jù)暴露時的虛假結(jié)果。
盡管上述實施例利用了外部含水量探測器或類似技術(shù)，但可能使用依賴于外部空隙比探測器/測量計235、以及/或依賴于其他輸入?yún)?shù)的其他實施例。
此外，如上所述，還可以使用其他設(shè)備，如那些設(shè)計來確定“含油量”而不是含水量的設(shè)備。另外，如果混合物中的油和水具有分離好的密度，則可使用采樣系統(tǒng)以獲取混合物的代表樣品，對其進行脫氣，并使用科里奧利測量計來確定含水量。
如所述的，在單液體二相流的情況下，可使用操作溫度和壓力下的液體和氣體密度的信息，與校正密度和質(zhì)量流測量值一起，計算每個液體和氣體質(zhì)量流量，并從而計算液體和氣體體積流。
在三相流的情況下，可使用額外的外部測量值，使得能夠估計氣體質(zhì)量流以及兩種液體的每一種的質(zhì)量流。在水和油液體混合物的情況下，如上所解釋和示出的，可在科里奧利測量計的上游測量混合物的含水量。在一個實施例中，可以這樣的方式假定兩種液體不相互作用，以使得就涉及與氣相的相互作用而言，兩種液體的混合物表現(xiàn)為單種液體的假設(shè)無效。此假設(shè)使得三相流成為單液體二相流的擴展，在采用二相流計算后，可使用額外的測量值確定混合液體密度，并解耦各個的液體流量。
如上面進一步討論的，科里奧利測量計一般會較低地讀取(under-read)混合物密度和液體/氣體混合物的混合物質(zhì)量流這兩者。為補償這些粗略測量值的誤差，并估計真實測量值，可使用誤差表面的模型，以對于質(zhì)量流和密度測量值這兩者，找出粗略密度和質(zhì)量流測量值、與粗略測量值誤差的值之間的映射，即執(zhí)行數(shù)據(jù)擬合。
如已經(jīng)指出的，密度和質(zhì)量流誤差曲線都可依賴于多個因素，例如，如測量計(meter)尺寸、測量計方向(例如水平與垂直)、以及標稱(nominal)液體質(zhì)量流。因此，可對于每個單獨的測量計尺寸和方向，形成校正方法。在其他實施例中，可根據(jù)測量計尺寸縮放該補償，和/或根據(jù)測量計指向調(diào)整該補償。
例如，圖24示出可使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的誤差模型。
圖34示出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的具體形式，已證明具有僅僅兩層權(quán)3412、3414、以及反曲形(sigmoidal)隱(hidden)單元3408的多層感知器(MLP)能夠?qū)⑷魏芜B續(xù)映射函數(shù)近似到任意精度(假定隱單元的數(shù)量足夠大)，也被稱為普遍性(universality)性質(zhì)。直觀上由下面的思想支持這一點可由足夠多的非線性函數(shù)(由隱單元激活函數(shù)代表)的線性疊加(由輸出單元激活函數(shù)執(zhí)行)以任意精度近似任何合理函數(shù)映射。另外，作為前饋網(wǎng)絡(luò)(即，在從輸入到輸出的數(shù)據(jù)流中沒有內(nèi)部環(huán)路)，其輸出是輸入的確定性函數(shù)，使得整個網(wǎng)絡(luò)等價于多變量非線性函數(shù)映射。
為設(shè)計科里奧利測量計中的二或三相流誤差的靈活補償技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提供至少下面的有利特征。例如，該模型提供從相關(guān)測量值的足夠大的代表性數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出非線性函數(shù)映射的能力，而不需要處理的基本物理模型的現(xiàn)有信息。如果難以獲得管內(nèi)部實際物理過程，在二/三相流補償問題的例子中，這樣的特征可能尤其有利。
另外，與可能依賴于領(lǐng)域?qū)ｉT技術(shù)的其他數(shù)據(jù)擬合技術(shù)相比，可顯著降低用于特定問題的可行解的開發(fā)時間。例如，在二相流補償?shù)奶囟ㄇ闆r下，改變測量計尺寸/方向/類型可能完全改變粗略測量值表面的形狀，并且，對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)技術(shù)，這可能意味著為函數(shù)映射找出另一形式的處理，不能保證其在合理時間內(nèi)找到解。相反，使用相同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練(training)可通過在訓(xùn)練處理期間調(diào)整其內(nèi)部參數(shù)而找出可用數(shù)據(jù)的“最優(yōu)”(就選擇來控制網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的成本函數(shù)的角度而言)解。
下面的討論提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個例子，即MLP模型的解釋。具體地，圖34是MLP模型的圖形表示。
為對如上討論的密度和質(zhì)量流的粗略測量值誤差表面建模，可由MeasError=F(dd,m·)]]>給出函數(shù)映射，其中dd是表觀混合物密度下降， 是液體的表觀質(zhì)量流。應(yīng)該注意的是，此符號分別與上面用于相同參數(shù)即Δρ和MF的符號稍有不同。
由此圖34示出具有兩個輸入(dd 3402和 3404)以及一個輸出(MeasError 3406)的多層感知(MLP)。在圖35中圖示每個單元的狀態(tài)。
可通過將激活函數(shù)f 3502用于n個單元輸入xi3506的加權(quán)和3504，而給出單元的輸出3510，由此定義單位函數(shù)3508，如圖35和方程46所示y=f(Σi=1nwixi)]]>方程46概括而言，MLP是具有數(shù)層單元的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。前饋意指數(shù)據(jù)單調(diào)地從輸入向輸出流動，而沒有內(nèi)部環(huán)路；這確保輸出函數(shù)是確定的。為保證普遍性性質(zhì)，用于二相流測量誤差補償?shù)腗LP可以是具有用于隱單元3308的反曲形激活函數(shù)(activation)、以及用于輸出單元3410的線性激活函數(shù)的兩層結(jié)構(gòu)。
在此情況下，可由sig(a)=11+e-a]]>給出反曲形激活函數(shù)，而可將線性激活函數(shù)表示為lin(a)＝a。
這樣，用作輸入的函數(shù)的MLP的輸出可被寫為方程47MeasError=Σi=1nhwiouputsig(w1inputdd+w2inputm·)=Σi=1nhwioutput11+e-(w1inputdd+w2inputm·)]]>方程47即，方程47代表表觀混合物密度下降和質(zhì)量流的非線性函數(shù)，其中nh為隱單元3408的數(shù)量。
可在稱為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練、而本質(zhì)上是成本函數(shù)的優(yōu)化的處理期間，確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)winput、woutput和nh。如上所述，為確保普遍性性質(zhì)，nh必須足夠大(其實際上指示模型的自由度，因而指示其復(fù)雜度)。然而，應(yīng)該適當?shù)剡x取其值；過小的值會導(dǎo)致訓(xùn)練數(shù)據(jù)的擬合變差，而由于過擬合訓(xùn)練數(shù)據(jù)(傳統(tǒng)多項式數(shù)據(jù)擬合的領(lǐng)域中的并行(parallel)是多項式的階數(shù))，過大的值會導(dǎo)致概括能力(generalisation capability)變差。
有各種選擇隱單元3408的數(shù)量的方法。一種技術(shù)是執(zhí)行對nh的窮舉搜索(在某種合理限度內(nèi))，并選擇達到最優(yōu)概括的值。
下面說明訓(xùn)練處理的一個實施例的概要。將可用于訓(xùn)練的數(shù)據(jù)分為三個獨立集合訓(xùn)練集合(用于重復(fù)改變MLP權(quán)的值，以最小化成本函數(shù))；確認集合(用于提前停止訓(xùn)練，以避免過擬合訓(xùn)練數(shù)據(jù))；以及測試集合(用于選擇隱單元的數(shù)量)。
在一個實施例中，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練從網(wǎng)絡(luò)權(quán)w0=(winput0,woutput0)]]>的初始集合開始，并連續(xù)改變它們，以最小化預(yù)定成本函數(shù)，例如，均方差。在每次這樣的改變時，可估算與訓(xùn)練集合中的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的MLP的輸出，并且，為了最小化訓(xùn)練集合上的成本函數(shù)值，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中已知的特定“學(xué)習(xí)規(guī)則”而更新權(quán)值。
還可在確認集合上估算成本函數(shù)，并且當成本函數(shù)開始增長時停止訓(xùn)練，從而可達到訓(xùn)練數(shù)據(jù)的擬合與概括容量之間的適當折中。即，可避免在訓(xùn)練集合上從訓(xùn)練到收斂的過擬合。如果有足夠的數(shù)據(jù)可用，則還可使用測試集合來評估如所述進行訓(xùn)練的、但具有不同數(shù)量的隱單元的數(shù)個MLP的性能，以選擇給出測試集合上的最小成本函數(shù)的結(jié)構(gòu)。
在質(zhì)量流補償?shù)那闆r下，對于低GVF區(qū)域，如果與其他區(qū)域相分離地考慮此區(qū)域，并相應(yīng)地對其建模，則可增加補償精度。該方法建議使用具有專門技術(shù)相分離的、但有重疊的區(qū)域的“模型委員會”，也稱為“專家混合體”，以使能模型之間的軟切換。
這樣的委員會的一個例子(用于補償垂直指向的1”流管的粗略質(zhì)量流誤差)是模型10-1.5kg/s，0-15％GVF模型20-1.5kg/s，10％GVF以上模型31.2kg/s以上，0-15％GVF模型41.2kg/s以上，10％GVF以上還可使用流和GVF的整個范圍來訓(xùn)練被稱為“覆蓋(blanket)模型”的不同模型。覆蓋網(wǎng)絡(luò)可被用來提供關(guān)于真實液體質(zhì)量流的大致信息。與估計的真實GVF(基于密度補償模型)一起使用此估計值，可選擇特定專家模型(或者，如果該數(shù)據(jù)落入重疊區(qū)域，則是兩個專家模型的組合)，并且采用其補償。
圖36A、36B、以及37A-D示出根據(jù)對于水平和垂直指向、具有水和空氣的1”科里奧利流量計而選擇的二相流數(shù)據(jù)的結(jié)果。使用55條流線，其中，標稱流的范圍為以步長0.025kg/s從0.35kg/s到3.0kg/s，典型GVF步長為0.5％和1％GVF(取決于標稱流值)，給定總共3400個試驗點，每條流線平均45個點。在圖36A和36B中分別給出粗略密度和質(zhì)量流誤差的相應(yīng)表面。
基于此數(shù)據(jù)，可使用獨立測試數(shù)據(jù)，在線導(dǎo)出和驗證如上所述的、用于密度和液體質(zhì)量流誤差的補償解，如圖37A-37D所示。用于補償技術(shù)的模型輸入是粗略歸一化液體表面速度vlna=vlavlmax=MFapparentliquidAτρliquidvlmax]]>(其中符號Aτ代表流管的橫截面面積，vlmax代表液體的最大表面速度，而MFapparentliquid代表液體的質(zhì)量流量)以及表觀混合物密度下降。
該示例中的測試數(shù)據(jù)包括13條流線(flowline)，其中標稱流范圍以步長0.25kg/s從0.6kg/s到3kg/s，GVF步長2％，給定總共266個試驗點，每條流線平均20個點。
圖38-68是示出上面參考圖1-37所述的各種實施例、或相關(guān)實施例的測試和/或建模結(jié)果的圖。更具體地，除非下面另外聲明，圖38-68是反映其中使用的液體為具有35°API重力的原油、NaCl(氯化鈉)比重為2％的模擬鹽水(即，鹽-水混合物)、以及氮氣的三相試驗的結(jié)果的圖。測試在大約150psig的壓力以及100的溫度下進行的。
在下面的說明和附圖中，參考下面的測試條件Test00wc-4000bpdTest00wc-6000bpdTest06wc-3000bpdTest06wc-4000bpdTest06wc-6000bpdTest06wc-8000bpdTest13wc-3000bpdTest13wc-6000bpdTest25wc-3000bpdTest25wc-7000bpdTest35wc-3000bpdTest35wc-7000bpdTest50wc-3000bpdTest50wc-5000bpdTest50wc-7000bpdTest50wc-8000bpd在此情況下，圖38A和38B分別示出根據(jù)科里奧利測量計的粗略密度和質(zhì)量流測量值得出的由氣體引起的誤差結(jié)果。
圖39示出在這些試驗中使用的含水量探測器的觀測響應(yīng)。對于該特定設(shè)備，與真實值(對于沒有氣體的油-水混合物)相比，自由氣體的存在降低觀測含水量，并隨著氣體空隙增加而單調(diào)減小。在其它因素中，該響應(yīng)還可以是總體質(zhì)量速率和液相的固有含水量的函數(shù)。對于給定的氣體空隙比(GVF)級別，觀測的含水量一般隨著總體質(zhì)量速率和固有含水量的增加而減小。例如，含水量響應(yīng)表面還可被諸如液體性質(zhì)和流態(tài)之類的參數(shù)所影響。
圖40A-40C示出基于圖38A、38B和39所示的數(shù)據(jù)集合、在已完成基于神經(jīng)網(wǎng)的建模之后的體積混合物質(zhì)量流和密度、以及含水量測量值的殘差，其中含水量范圍從0到50％。體積質(zhì)量流誤差大多數(shù)保持在讀數(shù)的2％以內(nèi)，體積密度誤差大多數(shù)在讀數(shù)的1％以內(nèi)，并且含水量誤差大多數(shù)在0-100％全刻度范圍的2％以內(nèi)。
圖41示出如何將這些結(jié)果映射到油、水和氣體流的相應(yīng)體積流誤差。注意到，對于氣體和水體積，低的絕對體積流(對于水是低含水量，而對于氣體是低GVF)可導(dǎo)致作為讀數(shù)的比例的大百分比誤差。因為在這些試驗中油流量可能較重要，按照百分比的誤差大多數(shù)保持在5％以內(nèi)。
圖42-47是證明用于擴展質(zhì)量流計算以生成一般體積油、水和氣體讀數(shù)的技術(shù)的圖。圖42-47還證明含水量讀數(shù)的誤差可如何影響油、水和氣體體積測量值。
在圖42-47中，質(zhì)量流和密度誤差校正基于上述油數(shù)據(jù)，其中含水量6％，參考含水量值5.5％。因為這些圖本身還基于此數(shù)據(jù)集合，所以質(zhì)量流和密度誤差預(yù)測量值相對較小，其不必相關(guān)于含水量精度如何影響體積測量值的證明。
如上所述的科里奧利原理以及相關(guān)技術(shù)為三相、混合液體的總體質(zhì)量流和密度提供估計值。與二相流誤差的模型一起，真實液體密度和(可能是估計的或校正的)含水量的信息給出僅僅液體的質(zhì)量流量、以及氣體空隙比(GVF)的估計值。由此，在圖42-47中示出最終計算，其中給定僅僅液體的質(zhì)量流量和含水量，獲得油和氣體成分的體積流量，同時GVF產(chǎn)生氣體體積流量。
因此，圖42-44分別示出假定完全已知含水量時的體積水、油和氣體流量的計算。在此假定下，油和水體積誤差一直都小，其主要取決于在這些條件下較小的密度和質(zhì)量流校正的殘余建模誤差。
在低GVF處，氣體體積流可能易受密度計算的誤差的影響。例如，具有2％GVF時，GVF的估計值的1％的絕對誤差可能導(dǎo)致估計的體積氣體流的50％的誤差。如此大的相對誤差一般與相對低的氣體流相關(guān)，從而，在諸如在此說明的示例的油和氣體應(yīng)用中，可能不一定太重要。
圖45-47示出當含水量估計值存在+1％絕對誤差時的相同的計算?？紤]到基本測量精度，這是用于二或三相流效應(yīng)的校正所遵循的合理誤差容限。
更具體地，圖45示出具有+1％含水量絕對誤差的水體積誤差。最大平均誤差為大約16％。具有整個液體體積的僅僅6％的真實含水量時，含水量估計值的1％絕對誤差可導(dǎo)致水體積流量的大約16％的過量估計。
圖46示出油體積流的相應(yīng)誤差小得多，其反映出1％含水量誤差對94％含油量測量值具有較小的影響。最后，圖47示出含水量誤差對氣體體積測量值的影響。由此，可看出在低GVF處，氣體流誤差易受含水量誤差的影響，其中此影響可隨GVF更高而降低。
圖49-50是示出為氣體引入的誤差校正來自含水量測量計(即，相動態(tài)含水量測量計)的讀數(shù)的圖。用于圖48-50的數(shù)據(jù)基于上述油數(shù)據(jù)，其中標稱含水量值為0.0、5.5、13.1、24.8、35.6以及50.0％。盡管實際含水量輸出截止一般為0，但與含水量測量計的操作相關(guān)聯(lián)的粗略頻率數(shù)據(jù)、以及特征方程考慮低于0％的擴展含水量讀數(shù)，如所示。
在此情況下，由于從處理中“水中帶汽(carry-under)”的氣體的殘量的存在，參考上面涉及的特定測試結(jié)果，含水量測量計即使在GVF為0％時也具有如下(以絕對含水量單位表示)誤差Test00wc-4000bpd-0.52Test00wc-6000bpd-1.91Test06wc-3000bpd-0.89Test06wc-4000bpd-0.74Test06wc-6000bpd-1.53Test06wc-8000bpd-2.78Test13wc-3000bpd1.17Test13wc-6000bpd0.87Test25wc-3000bpd0.91Test25wc-7000bpd-0.56Test35wc-3000bpd0.74Test35wc-7000bpd-0.35Test50wc-3000bpd3.89Test50wc-5000bpd2.64Test50wc-7000bpd2.90Test50wc-8000bpd2.31為了校正氣體引入的誤差的目的，考慮含水量測量計在GVF為0％時沒有誤差(如圖1)。
在圖48和49中，以下面的輸入沿上述流線構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)粗略含水量讀數(shù)、真實質(zhì)量流讀數(shù)、以及真實空隙比。輸出包括含水量誤差(以含水量的絕對單位表示-在此情況下為百分比)。因此，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和如上所述的質(zhì)量流/密度校正之間的連續(xù)計算導(dǎo)致收斂的整體解。
以所述的數(shù)據(jù)，如圖48所示，可從大到40％的誤差直到主要在2％以內(nèi)的絕對誤差來校正含水量計讀數(shù)，如上面參考圖42-47所述的，其可影響科里奧利測量計的水和油校正。
圖48顯示為示出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不能適當?shù)匦Ｕ承┝骶€，但對有問題的流線的詳細研究表明，該模型是試驗狀態(tài)的光滑的最小二乘近似，同時實際含水量誤差數(shù)據(jù)更加非線性(例如，見圖49)。如密度和質(zhì)量流誤差那樣，較高的數(shù)據(jù)密度(即，更多的試驗點)可使得擬合的質(zhì)量得到改善，并且還可考慮試驗噪聲水平的良好評估。
圖50-54是示出液體和氣體質(zhì)量流的連續(xù)校正、以及使用如上面參考圖27概述的含水量校正的圖。在圖50-54中，數(shù)據(jù)基于上述油數(shù)據(jù)，其中標稱含水量值為5.5％，而在此階段使用的質(zhì)量流和密度校正基于具有6％含水量的油數(shù)據(jù)。此處使用的含水量校正模型(即，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型)是上面參考圖48和49所述的模型。
上面參考圖39說明并示出了粗略含水量誤差，該圖顯示如上所述的粗略含水量誤差，但是，對于流分析的其余部分，含水量讀數(shù)被限制在0和100％內(nèi)，而將超出范圍的值強取為極限值。
圖50A和50B分別示出粗略混合物密度和質(zhì)量流誤差。圖51A-51C分別示出水、油和氣體質(zhì)量流的粗略誤差。圖52示出圖27的兩次迭代后的收斂，其中含水量測量值被校正到3％以內(nèi)，混合物密度主要在1％以內(nèi)，并且質(zhì)量流主要在2％以內(nèi)。
圖53A-53C示出處理期間的校正含水量狀態(tài)。在圖54A-54C中分別示出水、油和氣體校正精度。在此，油質(zhì)量流被校正到3％以內(nèi)。在圖54A-54C中，水質(zhì)量流所受影響最大，含水量中2-3％誤差產(chǎn)生水質(zhì)量流的+/-40％誤差。在低GVF處氣體誤差高，而在GVF超過15％時下降到3％以內(nèi)。如密度和質(zhì)量流誤差那樣，較高的數(shù)據(jù)密度(即，較多的試驗點)一般可得到擬合質(zhì)量的改善，并還可得到試驗噪聲水平的更好的評估。
圖55-63為示出液體質(zhì)量流和密度的“三維”校正的圖，其考慮了由于含水量測量值的變化而引起的誤差變化?？墒褂迷摷夹g(shù)獲得含水量的較寬范圍上的可接收誤差(與上面的示例相反，其中報告的數(shù)據(jù)一般被限制到大約6％的含水量)。
由此，為考慮這種由于含水量測量值的變化引起的質(zhì)量流和密度誤差的變化，圖55-63示出與表觀混合物密度下降和表觀質(zhì)量流一起、作為額外輸入?yún)?shù)而使用真實含水量讀數(shù)。
該數(shù)據(jù)基于上述油數(shù)據(jù)，但標稱含水量值為0、5.5、13.1、24.8、35.6以及49％。每個標稱含水量的流線分布如下0％4000以及6000bpd5.5％3000、4000、6000以及8000bpd13.1％3000以及6000bpd24.8％3000以及7000bpd35.6％3000以及7000bpd49％3000、5000、7000以及8000bpd圖55A和55B分別示出粗略液體混合物密度和質(zhì)量流誤差。圖56-61示出在采用先前使用的“6％含水量”模型之后的殘余液體混合物質(zhì)量流誤差。明顯的是，盡管某些誤差(尤其是圖57的6％含水量數(shù)據(jù)本身)較小，但是在較高的含水量處，殘差增加。對于使用6％含水量數(shù)據(jù)作為模型的殘余密度誤差，顯示類似的趨勢。
使用真實含水量值作為額外輸入來訓(xùn)練混合物密度和質(zhì)量流誤差的改善模型。在圖62和63中給出關(guān)于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的所得校正的精度。與僅基于單一含水量的模型(質(zhì)量流在5％以內(nèi)，而不是2％；密度在2％以內(nèi)，而不是1％)相比，殘差較大。然而，該模型覆蓋了取代僅僅單一值的含水量讀數(shù)的好的范圍，并且，在圖56-61中代表對最壞誤差的潛在改善。
可通過具有更多的數(shù)據(jù)點來減小所述誤差。例如，對于大多數(shù)含水量，僅存在兩條流線。集合中數(shù)據(jù)點的數(shù)量可能不足以識別離群點(outlier)。使用更多更好的數(shù)據(jù)質(zhì)量，即使考慮到含水量值的范圍，更小的質(zhì)量流和密度誤差或許也是可能的。
圖64-68是示出將圖55-63的三維液體質(zhì)量流和密度校正嵌入上述參考圖50和54、以及圖27的處理的結(jié)果的圖。通過連續(xù)生成含水量、密度和質(zhì)量流校正，可顯示導(dǎo)致使用該模型和含水量誤差模型的體積誤差。
由此，圖64-68示出使用考慮了由于含水量而引起的變化的密度和質(zhì)量流校正的含水量、液體、以及氣體質(zhì)量流校正的連續(xù)校正的結(jié)果。最終結(jié)果為油、水和氣體的體積流的計算，其可被例如油氣工業(yè)使用。
這些示出的計算代表“完整”集合，適用于油持續(xù)應(yīng)用。該數(shù)據(jù)基于上述油數(shù)據(jù)，其中標稱含水量值為0、5.5、13.1、24.8、35.6以及49％。所使用的含水量、質(zhì)量流和密度校正基于用于從0到50％的含水量范圍的全部數(shù)據(jù)集合。
所用的含水量校正模型與上面參考圖42-49討論的模型相同。如已說明的，所采用的程序如參考圖27和50-54所述的那樣，但所用的密度和質(zhì)量流校正考慮了含水量變化。所用的密度和質(zhì)量流校正模型是上面參考圖55-63所述的模型。
上面的圖39示出粗略的、氣體引起的含水量測量計誤差。圖64A、64B、65A、65B和65C分別給出粗略混合物密度和質(zhì)量流的氣體引起的誤差、以及粗略水、油和氣體誤差。使用有效數(shù)據(jù)，可以在連續(xù)計算中收斂，其中校正的含水量測量值在5％以內(nèi)，混合物密度主要在2％以內(nèi)，并且質(zhì)量流主要在5％以內(nèi)，如圖66A-66C所示。
在圖67A-67C中示出連續(xù)計算后達到的水、油和氣體校正精度。將油質(zhì)量流校正到主要在5％以內(nèi)。水體積流受影響最大，含水量2-3％的誤差產(chǎn)生水體積流的+/-40％的誤差。如所期望的，在低GVF處氣體誤差較高，而在GVF超過15％時下降到主要在5％以內(nèi)。
圖68示出處理期間的校正含水量狀態(tài)的示例。如密度和質(zhì)量流誤差那樣，較高的數(shù)據(jù)密度(即，較多的試驗點)一般可允許擬合質(zhì)量的改善，并還可允許試驗噪聲水平的更好評估。
給定特定應(yīng)用中使用的油、水和氣的適當數(shù)據(jù)，示出了一組分析工具和校正算法，其可補償科里奧利和含水量讀數(shù)中由氣體引起的誤差，從而給出體積氣、水和油流量。
如上所述，質(zhì)量流測量計能夠在均具有單一或混合液體的測量流中(即，二相或三相流中)存在高百分比的氣體時保持運作。由此可獲得液體-氣體混合物密度和質(zhì)量流的估計值和/或表觀測量值。然而，這些估計值具有可能如此大以至于導(dǎo)致粗略測量值無用的誤差，該誤差取決于各種因素，包括例如氣體空隙比、以及/或真實液體質(zhì)量流。
通過與表觀質(zhì)量流量和密度測量值一起使用額外的測量參數(shù)，例如，如含水量或氣體空隙比測量值，可獲得所有這些參數(shù)以及其他參數(shù)的校正值。另外，通過使得曾改善的校正值循環(huán)經(jīng)過這些測量和計算，可獲得不斷改善的值，例如，如校正值收斂到特定值。
如上所述，用于執(zhí)行這些校正的技術(shù)可基于數(shù)據(jù)擬合技術(shù)，其尋求確定例如具體設(shè)置或配置下的現(xiàn)有誤差率，從而在將來的測量和校正中解決這些誤差。如此，這些技術(shù)可取決于獲得數(shù)據(jù)的設(shè)置/配置與最終采用它們的設(shè)置/配置之間的相關(guān)程度。
可使用相關(guān)的或其他的校正技術(shù)，以尋求以更一般的理解來特征化液體流，即，使用尋求描述作為物理物質(zhì)的流的狀態(tài)的液體流方程。例如，在此理解下，可使用公知的納維爾-斯托克斯(Navier-Stokes)方程。
具體地，納維爾-斯托克斯方程的三維不穩(wěn)定形式描述了運動液體的速度、壓力、溫度和密度如何相關(guān)。該方程是一組耦合微分方程，并且對于給定流問題，理論上可通過使用根據(jù)微積分的方法求解該方程，或者，或許使用可被確定為在給定情形下有幫助和有用的特定簡化或調(diào)整，來分析求解該方程。
例如，這些或相關(guān)方程可考慮對流(在由流的規(guī)則運動傳輸某些特性的氣體流中發(fā)生的一種物理過程)、以及/或擴散(在由氣體分子的隨機運動傳輸某些特性的氣體流中發(fā)生的一種物理過程，并且其可能與氣體的粘性相關(guān))。湍流、以及邊界層的生成，都是流中擴散的結(jié)果。
通過使用這樣的液體流方程和性質(zhì)，可獲得用于上述的多個或全部參數(shù)和技術(shù)的校正技術(shù)。例如，在定義一般校正模型時，可使用這樣的液體流方程，其可通過諸如上述技術(shù)的數(shù)據(jù)擬合技術(shù)來補充，反之亦然。
已說明了數(shù)個實施例。然而，將理解的是，可進行各種修改。因此，其他實施例在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括控制器，其可操作以從連接到容納三相液體流的可振動流管的第一傳感器接收傳感器信號，該三相液體流包括第一液體、第二液體和氣體，該控制器還可操作來分析傳感器信號，以確定液體流的表觀流參數(shù)；第二傳感器，其可操作來確定液體流的表觀流條件；以及校正模塊，其可操作來輸入表觀流參數(shù)和表觀流條件，并從其確定校正流參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中校正模塊還可操作來輸入表觀流參數(shù)和表觀流條件，并從其確定校正流條件。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中表觀流參數(shù)包括液體流的表觀體積密度。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中表觀流參數(shù)包括液體流的表觀體積質(zhì)量流量。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第二傳感器包括液體比探測器，其可操作來確定液體比測量值，該測量值標識第一液體關(guān)于第二液體的體積比值。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第二傳感器包括空隙比確定系統(tǒng)，其可操作來確定液體流內(nèi)氣體的空隙比。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括成分流量確定系統(tǒng)，其可操作來確定液體流內(nèi)第一液體的流量。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中在控制器、校正模塊、第二傳感器處，或在與控制器、校正模塊、或第二傳感器通信的主機計算機處實現(xiàn)成分流量確定系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括成分流量確定系統(tǒng)，其可操作來確定液體流中氣體的流量。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中校正模塊的實現(xiàn)與控制器的處理器相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中校正模塊的實現(xiàn)與第二傳感器的處理器相關(guān)聯(lián)。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括主機計算機，其與控制器或第二傳感器通信，并可操作來實現(xiàn)校正模塊。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第二傳感器可操作來將第一表觀流條件值輸出到控制器，以用于確定第一校正流參數(shù)值；控制器可操作來將第一校正流參數(shù)值輸出到第二傳感器，以確定第一校正流條件值；以及第二傳感器可操作來將第二校正流條件值輸出到控制器，以用于確定校正流參數(shù)值。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中校正模塊包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其可操作來輸入表觀流參數(shù)和表觀流條件，并輸出校正流參數(shù)和校正流條件。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括第一校正模型，其對第二傳感器和流條件的類型是特別的，并且，其可操作來輸出校正流條件；以及第二校正模型，其對表觀流參數(shù)的類型是特別的，并且，其可操作來輸出校正流參數(shù)，其中，第一校正模型可操作來基于表觀流條件和校正流參數(shù)而校正表觀流條件，并且，第二校正模型可操作來基于表觀流參數(shù)和校正流條件來校正表觀流參數(shù)。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中控制器可操作來基于表觀流參數(shù)和校正流參數(shù)之間的理論關(guān)系而校正表觀流參數(shù)。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中控制器可操作來基于表觀流參數(shù)和校正流參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系而校正表觀流參數(shù)。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括連接第二傳感器和可振動流管的導(dǎo)管，使得液體流流過第二傳感器、管道、以及可振動流管。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，在由第二傳感器確定流條件期間，在液體流內(nèi)，第一液體、第二液體以及氣體相互共同混合。
20.一種方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；以及基于表觀體積密度和表觀體積質(zhì)量流量，確定第一液體的第一質(zhì)量流量。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，包括除了表觀體積密度和表觀體積質(zhì)量流量外，確定多相流的表觀流條件，其中確定第一液體的第一質(zhì)量流量包括基于表觀流條件，確定第一質(zhì)量流量。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中確定第一液體的第一質(zhì)量流量包括基于表觀流條件，確定校正流條件。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中確定校正流條件包括確定校正體積密度和校正體積質(zhì)量流量。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中確定表觀流條件包括確定多相流內(nèi)第一液體的體積比值的表觀液體比測量值。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中確定表觀流條件包括確定多相流內(nèi)氣體的表觀氣體空隙比。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中確定第一液體的第一質(zhì)量流量包括基于表觀體積密度，確定校正體積密度；以及基于表觀質(zhì)量流量，確定校正體積質(zhì)量流量。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中確定校正體積密度和確定體積質(zhì)量流量包括基于表觀流條件，確定校正流條件。
28.一種流量計，包括容納有三相流的可振動流管，該三相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；驅(qū)動器，被連接到流管，并可操作來將運動賦予流管；傳感器，被連接到流管，并可操作來檢測流管的運動并生成傳感器信號；以及控制器，被連接來接收傳感器信號，并基于傳感器信號，確定通過流管的三相流內(nèi)第一相的第一流量。
29.一種改善流量計的輸出的方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；確定該多相流的表觀流條件；以及基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和表觀流條件，校正表觀體積密度或表觀質(zhì)量流量。
30.一種改善液體比探測器的輸出的方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；確定該多相流內(nèi)的第一液體的表觀液體比；以及基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和表觀液體比，校正表觀液體比以獲得校正液體比。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，包括基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和校正液體比，確定三相流內(nèi)氣體的氣體空隙比。
32.一種獲得氣體空隙比測量值的方法，包括確定通過流管的多相流的表觀體積密度，該多相流包括第一液體、第二液體、以及氣體；確定該多相流的表觀體積質(zhì)量流量；確定該多相流內(nèi)的氣體的表觀氣體空隙比；以及基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和表觀氣體空隙比，校正表觀氣體空隙比以獲得校正氣體空隙比。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，包括基于表觀體積密度、表觀質(zhì)量流量和校正氣體空隙比，確定三相流內(nèi)第一液體的液體比。
34.一種系統(tǒng)，包括導(dǎo)管，具有通過其的液體流，該液體流包括至少第一液體成分、第二液體成分、以及氣體成分；可振動流管，與導(dǎo)管相串聯(lián)，并且具有通過其的液體流；第一傳感器，可操作來確定通過導(dǎo)管的液體流的第一表觀特性；第二傳感器，被連接到流管，并可操作來檢測關(guān)于流管的運動的信息；驅(qū)動器，被連接到流管，并可操作來將能量賦予流管；控制和測量系統(tǒng)，可操作來測量液體流的第二表觀特性和第三表觀特性；以及校正系統(tǒng)，可操作來基于第一表觀特性、第二表觀特性、以及第三表觀特性，確定校正第一特性、校正第二特性、以及校正第三特性。
35.一種系統(tǒng)，包括控制器，其可操作來確定液體流的第一表觀特性，在該液體流中，第一液體、第二液體和氣體共同混合；測量計，其可操作來測量液體流的第二表觀特性；以及校正模塊，其可操作來輸入第一表觀特性，并輸出第一校正特性，其中，該測量計可操作來輸入第一校正特性和第二表觀特性，并輸出第二校正特性。
全文摘要
公開了一種流量計(200，2100)。該流量計包括可振動流管(215)、以及連接到流管(215)的驅(qū)動器(210)，該驅(qū)動器可操作來將運動賦予流管(215)。傳感器(205)被連接到流管(215)，并可操作來檢測流管(215)的運動，并生成傳感器信號?？刂破?104)被連接來接收傳感器信號?？刂破?104)可操作來確定通過流管的多相流內(nèi)每一相的單獨流量。
文檔編號G01F15/02GK1946990SQ200580012694
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者邁克爾·S·湯布斯, 馬努斯·P·亨利, 米埃拉·D·達塔, 羅比·蘭桑甘, 羅伯特·E·達頓, 韋德·M·馬塔 申請人:因萬西斯系統(tǒng)股份有限公司