用于流體傳輸管道的裝置、相關(guān)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置包括：工藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿；以及其中，在該盲腿中提供流體取樣口。
【專利說(shuō)明】用于流體傳輸管道的裝置、相關(guān)的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該發(fā)明涉及用于流體傳輸管道的裝置、相關(guān)的方法和系統(tǒng)，尤其在油氣田(石油和天燃?xì)?探測(cè)和生產(chǎn)中傳輸多相流體(例如石油、水和天燃?xì)獾幕旌衔?時(shí)使用。它尤其是應(yīng)用于使多相流體能夠在地上(通常稱為“地面之上”)或水下(通常稱為“海底”)位置處進(jìn)行取樣操作。它尤其可以用于使得流體能夠取樣，以允許對(duì)多相和/或“濕氣(Wet Gas)”(定義見(jiàn)下文)流體應(yīng)用中的液體與氣體進(jìn)行測(cè)量操作。
【背景技術(shù)】
[0002]多相流體通常包括氣體和液體組分，且ー個(gè)例子可以是:從地上或海底井中提取的井內(nèi)液氣流，其包括天燃?xì)狻⑹?、水以及ー些鹽組分的混合物。上述的混合物在它的氣體和液體組分的比例方面可以有相當(dāng)大的差別。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)“流體”包括單獨(dú)的液相(包括多種液相液體，例如石油和水的混合物)、単獨(dú)的氣相或者氣相和液相的組
ム
ロ o
[0003]具有非常高的氣體體積分?jǐn)?shù)(gas volume fraction,GVF)的多相混合物被稱為冷凝物或“濕氣ー種用于烴的氣態(tài)混合物的地質(zhì)學(xué)術(shù)語(yǔ)，該烴的氣態(tài)混合物包括具有分子量比甲烷重的顯著數(shù)量的化合物。上述的濕氣流體通常具有大約95%以上的GVF，其相應(yīng)的氣液比(gas liquid ratio，GLR)在20以上。通常地，上述流體也包括其它非烴化合物，例如ニ氧化碳、硫化氫、氮、氧和水。
[0004]用于從烴井眼中取樣流體的ー種布置通過(guò)US6435279獲知，其中，多相流體使用自走式水下運(yùn)載工具從井眼收集。該運(yùn)載工具包括收集裝置和存儲(chǔ)裝置，且布置為從井眼中收集多相流體的樣品并且在存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)該收集的流體。然后該運(yùn)載工具移動(dòng)到ー個(gè)位置，在該位置處收集的流體樣品可以被回收以使得在收集的樣品上能夠執(zhí)行測(cè)量操作。
[0005]關(guān)于這個(gè)已知布置的一個(gè)缺點(diǎn)是，在井眼中從取樣點(diǎn)處取得樣品操作與在遠(yuǎn)程位置處測(cè)試樣品操作之間，壓カ和/或溫度沒(méi)有保持不變，即，不一定保持等壓和等溫的狀態(tài)。這可能危害樣品質(zhì)量，即各相的代表性，且可能限制樣品的有效性。因此，在樣品測(cè)量位置處的氣/液比可能代表不了樣品提取位置處的氣/液比。而且，在多相之間可能發(fā)生相轉(zhuǎn)變和/或質(zhì)量轉(zhuǎn)移，結(jié)果導(dǎo)致樣品不具備組成成分的代表性。優(yōu)選的是取樣過(guò)程不改變相的組成。
[0006]對(duì)于多相流量計(jì)，用于更新壓カ-體積-溫度數(shù)據(jù)目的的樣品必須在靠近多相流量計(jì)處取得，否則取樣流體的液體和氣體組分在管道中其它地方由于不同的壓カ和溫度可能會(huì)不同，并且在高壓下在石油內(nèi)部可能會(huì)釋放ー些現(xiàn)存的氣體。
[0007]獲得多相或者濕氣樣品可能存在幾個(gè)原因，例如:(i)用于降低多相計(jì)量不確定性；(ii)用于儲(chǔ)層和生產(chǎn)管理；(iii)用于獲得每個(gè)井的井化學(xué)和流量保證信息；以及(iv)用于獲得海底エ藝的信息。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明目的在于提供優(yōu)于現(xiàn)有導(dǎo)管、方法和系統(tǒng)的導(dǎo)管、相關(guān)的方法和系統(tǒng)，并且提供一種用于取樣多相流體的改進(jìn)的導(dǎo)管、方法和系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了 ー種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置，該裝置包括:エ藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿；以及其中，在該盲腿中提供流體取樣ロ。
[0010]任選地，在盲腿的上游或下游處，在導(dǎo)管中提供第二取樣ロ，并且該裝置可以進(jìn)ー步包括用于從盲腿中的第一取樣ロ到第二取樣ロ的流體再循環(huán)的器具。在上述的布置中，該再循環(huán)器具可以包括設(shè)置在所述第一取樣口和第二取樣ロ之間的取樣導(dǎo)管和閥的布置，以及可以提供至少ー個(gè)樣品回收ロ。
[0011]取樣導(dǎo)管的布置可以任選地配置為允許從所述第一取樣ロ抽取的流體傳送到所述第二取樣口和所述樣品回收口中的至少之一。
[0012]任選地，該再循環(huán)器具可以包括取樣工具或者遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具。
[0013]當(dāng)該導(dǎo)管采用任選的第一種配置時(shí)，下游部分可以從所述導(dǎo)管大體垂直向上延イ申，且所述第二取樣ロ可以位于所述上游部分中的導(dǎo)管壁的最上部中。
[0014]當(dāng)該導(dǎo)管采用任選的第二種配置時(shí)，下游部分可以從所述導(dǎo)管大體垂直向下延イ申，且所述第二取樣ロ可以位于所述上游部分中的導(dǎo)管壁的最上部中。
[0015]任選地，第一取樣ロ可以位于導(dǎo)管的盲腿的壁中。
[0016]取樣導(dǎo)管的布置可以任選地包括雙隔斷閥和/或可以被加熱，和/或可以至少部分地由熱導(dǎo)材料和/或一層絕熱材料包圍。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，提供了一種在導(dǎo)管中從多相烴液氣流取樣流體的方法，包括:將該導(dǎo)管的盲腿中的第一取樣ロ連接到該盲腿上游的第二取樣ロ，以及在對(duì)樣品進(jìn)行至少ー種測(cè)量之前，在從該第一取樣ロ流到該第二取樣ロ的流體中保持大體上等壓和等溫狀態(tài)。
[0018]任選地，該方法可以進(jìn)一歩包括通過(guò)取樣工具來(lái)連接該第一取樣ロ到該第二取樣□。
[0019]該方法也可以包括以下步驟:在所述取樣工具中在所述樣品上執(zhí)行至少ー種測(cè)量。
[0020]任選地，該取樣工具可以遠(yuǎn)程控制，例如，通過(guò)遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)、工具或運(yùn)載工具。
[0021]該取樣工具可以被永久地安裝?？蛇x地，可以暫時(shí)部署且可通過(guò)例如快速裝配或熱入扣連接來(lái)進(jìn)行連接和拆卸。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，提供了一種用于從多相烴液氣流取樣流體的系統(tǒng)，包括:具有上述特征中的任一個(gè)或多個(gè)的導(dǎo)管、以及遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具，該遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具包括用于將第一取樣ロ連接到第二取樣ロ并在預(yù)定的時(shí)間上在大體上等溫和等壓狀態(tài)下將流體從第一 ロ再循環(huán)到第二 ロ的器具。
[0023]任選地，該遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具可以包括用于在等溫和等壓狀態(tài)下對(duì)再循環(huán)流體執(zhí)行測(cè)量的器具。
[0024]進(jìn)ー步任選地，該遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具可以包括用于在至少ー個(gè)可密封的容器中抽取流體的樣品的器具。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)ー步的方面，提供了ー種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置，該裝置包括:エ藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿；在該盲腿中提供的第一流體取樣ロ ；以及其中，該導(dǎo)管還包括第二取樣ロ。
[0026]此外，本發(fā)明的另ー個(gè)方面提供了ー種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置，該裝置包括:エ藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿部分；第一流體取樣ロ和第二流體取樣ロ，該第一流體取樣ロ位于該盲腿部分中；以及至少ー個(gè)流體取樣導(dǎo)管，其被布置為與該エ藝流體導(dǎo)管進(jìn)行熱交換。
[0027]本發(fā)明可以提供一種用于多相以及濕氣應(yīng)用(任選地具有從0到99.9%的GVF范圍)中的氣體和/或液體的海底和地面之上(topside)的取樣裝置。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更好理解本發(fā)明且展示本發(fā)明如何實(shí)施，下面參考附圖采用實(shí)例的方式進(jìn)ー步描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，其中:
[0029]圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用于烴傳輸管道的導(dǎo)管的主視圖；
[0030]圖1b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用于烴傳輸管道的導(dǎo)管的沿著圖1a中的A-A線所觀看的剖面?zhèn)纫晥D；
[0031]圖2是設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的裝置的烴傳輸管道的示意圖；
[0032]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的裝置在使用時(shí)的示意性剖視圖；
[0033]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用于烴傳輸管道的裝置的剖視圖；
[0034]圖5是示出了本發(fā)明的裝置的示意圖；
[0035]圖6是進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的裝置的細(xì)節(jié)的透視圖；
[0036]圖7展示了本發(fā)明的裝置在使用時(shí)的ー個(gè)實(shí)例；
[0037]圖8展示了本發(fā)明的裝置在使用時(shí)的另ー個(gè)實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1a和Ib說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用于烴傳輸管道的エ藝流體導(dǎo)管10。エ藝流體導(dǎo)管10包括上游部分12、下游部分14和盲腿16。盲腿16從エ藝流體導(dǎo)管10的聯(lián)接處延伸，在聯(lián)接處導(dǎo)管的上游部分12聯(lián)接エ藝流體導(dǎo)管10的下游部分
14。上游部分10和下游部分14的這種布置形成用于多相流體通過(guò)該エ藝流體導(dǎo)管10流動(dòng)的連續(xù)通道(參見(jiàn)圖中的箭頭X，其代表多相流體通過(guò)該エ藝流體導(dǎo)管10的方向)。來(lái)自上述流動(dòng)的流體也在盲腿16中循環(huán)且這個(gè)循環(huán)流動(dòng)示意性地由箭頭Y表示。
[0039]エ藝流體導(dǎo)管10進(jìn)ー步包括第一取樣ロ 18(在圖1a中未示出)和第二取樣ロ 20。
[0040]示出的第一取樣ロ 18位于盲腿16的端壁22中的中間位置。但是，它也可以位于盲腿16中的任意位置，即，可在盲腿16的端壁或側(cè)壁上。示出的第二取樣ロ 20位于エ藝流體導(dǎo)管10的上游部分12的頂部中，部分地(part-way)沿長(zhǎng)度方向。它優(yōu)選位于導(dǎo)管的上部中但不必須位于頂部。第二取樣ロ 20可以可選地位于下游部分14中，如圖3中附圖標(biāo)記20A所示(參見(jiàn)下文)。
[0041]由于エ藝流體導(dǎo)管10的這種配置，在任意特定的時(shí)間瞬間，與エ藝流體導(dǎo)管10的其它區(qū)域相比，盲腿16中循環(huán)的流體很可能具有更大數(shù)量的較高密度組分的多相流體，即，盲腿16很可能具有在其中循環(huán)的富含液體的流體。因此，第一取樣ロ 18將通常用于提取富含液體的流體樣品。富含氣體的樣品可以通常從第二取樣ロ 20來(lái)提取，因?yàn)闅鈶B(tài)的組分易于通過(guò)重力升起到エ藝流體導(dǎo)管10的上部。對(duì)此更細(xì)節(jié)的說(shuō)明將參看下面的圖3來(lái)提供。
[0042]エ藝流體導(dǎo)管10在所述上游部分12的上游端處包括エ藝流體入口 24。入口 24配置為用于聯(lián)接烴傳輸管道。入口 24可以任選地包括用于鄰接將被聯(lián)接到的烴管道的端部處的相應(yīng)的凸緣部分的凸緣部分。但是，它可以任選地包括任意合適類型的聯(lián)接裝置，包括更小或更大直徑的裝置。該布置不需要具有任何特定長(zhǎng)度的連接到上游的直段管道。此夕卜，エ藝流體導(dǎo)管10可以永久地或可釋放地聯(lián)接到管道。
[0043]エ藝流體導(dǎo)管10在所述下游部分14的下游端處還包括エ藝流體出ロ 26。出口26也配置為用于以與上文描述的入ロ 24相同的方式聯(lián)接烴傳輸管道。
[0044]在圖2中，示出的エ藝流體導(dǎo)管10聯(lián)接于烴傳輸管道的上游部分28和下游部分30之間。
[0045]圖2也示意性地說(shuō)明了取樣導(dǎo)管(下面將進(jìn)ー步描述)和閥的ー種布置，該閥連接到取樣ロ 18和20且配置為允許將流體樣品從エ藝流體導(dǎo)管10取出用于測(cè)量。也可以使用相同的取樣導(dǎo)管布置將取出的流體樣品返回到エ藝流體導(dǎo)管10。
[0046]現(xiàn)在將描述圖2中的取樣導(dǎo)管的布置。
[0047]富含液體的樣品通過(guò)由第一樣品閥34控制的第一取樣導(dǎo)管32從第一取樣ロ 18取出，且經(jīng)由第一聯(lián)接部35通過(guò)輸出導(dǎo)管36和第一輸出閥40到第一樣品回收ロ 42。
[0048]富含氣體的樣品通過(guò)由第二樣品閥52控制的第二取樣導(dǎo)管48從第二取樣ロ 20取出，且經(jīng)由第二聯(lián)接部44通過(guò)輸出導(dǎo)管50和第二輸出閥56到第二樣品回收ロ 54。
[0049]第一聯(lián)接部35通過(guò)第三閥46連接到第二聯(lián)接部44。
[0050]在一個(gè)可選的布置中，取樣工具可以永久地或可拆卸地接合到第一樣品回收ロ 42和第二樣品回收ロ 54。取樣工具可以操作用以經(jīng)由以下構(gòu)件從エ藝流體導(dǎo)管10提取包括多相流體的富含液體組分的樣品:第一取樣ロ 18 ;第一樣品導(dǎo)管32 (包括第一閥34);第一聯(lián)接部35;第一輸出導(dǎo)管36 (包括第一輸出閥40);以及第一祥品回收ロ 42。對(duì)此操作，第三閥46必須關(guān)閉。
[0051]取樣工具還可以操作用以經(jīng)由以下構(gòu)件從エ藝流體導(dǎo)管10提取包括多相流體的富含氣體組分的樣品:第二取樣ロ 20 ;第二樣品導(dǎo)管48 (包括第二樣品閥52);第二聯(lián)接部44 ;第二輸出導(dǎo)管50 (包括第二輸出閥56)；以及第ニ樣品回收ロ 54。
[0052]如果取樣導(dǎo)管和閥的布置用于將第二取樣導(dǎo)管48連接到第一樣品回收ロ 42，富含氣體的樣品可以從第一樣品回收ロ 42提取。例如，如果第一樣品閥34關(guān)閉，且第三閥46和第一輸出閥40開(kāi)啟的情況。
[0053]取樣導(dǎo)管，或者取樣工具，也可以操作用以通過(guò)取樣導(dǎo)管的布置將提取出的樣品返回到エ藝流體導(dǎo)管10。提取出的樣品可以通過(guò)第一取樣ロ 18和/或第二取樣ロ 20以及通過(guò)在圖2中說(shuō)明的取樣導(dǎo)管布置中的導(dǎo)管、閥以及聯(lián)接部的任意合適的組合返回到エ藝流體導(dǎo)管10，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是清楚的。
[0054]在進(jìn)ー步的可選的布置中，在圖2中說(shuō)明的ー些或所有的取樣導(dǎo)管和閥它們本身可以位于取樣工具內(nèi)。在這樣的布置中，取樣工具通過(guò)第一取樣ロ 18和第二取樣ロ 20直接聯(lián)接到エ藝流體導(dǎo)管10。第一樣品回收ロ 42與第二樣品回收ロ 54以及合適的阻擋流體閥此時(shí)被容納在取樣工具內(nèi)，且可以用于運(yùn)輸提取的樣品到取樣工具中的測(cè)量裝置。
[0055]流體樣品可以由壓力差所施加的カ來(lái)收回，該壓カ差可以通過(guò)限流結(jié)構(gòu)或通過(guò)例如位于取樣工具中的外部泵來(lái)產(chǎn)生。當(dāng)流體從第二取樣ロ 20提取并且向下游循環(huán)到第一取樣ロ 18時(shí)，通常存在足夠的壓力差。但是，當(dāng)從第一ロ 18提取流體和將它向上游返回到第二 ロ 20時(shí)，壓カ差將不足并且在循環(huán)路徑上、例如在取樣工具中需要泵。
[0056]取樣導(dǎo)管優(yōu)選制成盡可能短，同時(shí)仍使例如上文描述的布置的組合能夠?qū)嵤Ｍㄟ^(guò)確保取樣導(dǎo)管的布置盡可能短，從エ藝流體導(dǎo)管10提取的以及在取樣導(dǎo)管的布置內(nèi)循環(huán)的流體樣品的壓カ和溫度具有極少的時(shí)間產(chǎn)生變化。例如，如果對(duì)靠近提取點(diǎn)所提取的樣品進(jìn)行測(cè)量，則提取的樣品在取樣導(dǎo)管內(nèi)將具有極少的時(shí)間來(lái)冷卻。因此，提取的樣品有效處于與烴傳輸管道中的エ藝流體相同的溫度下。這使得能夠保持等壓和等溫狀態(tài)，并且確保了提取的樣品是烴傳輸管道中的流體的ー種具有代表性的樣品。假如它是相對(duì)較短的距離，從盲腿16到第一取樣閥34，溫度將大體不變，因?yàn)檫@種情況是直接連接到エ藝流體的。然而，較長(zhǎng)的取樣導(dǎo)管導(dǎo)致取樣流體的冷卻，尤其在海底環(huán)境中。對(duì)整個(gè)盲腿16、取樣導(dǎo)管和閥的隔離對(duì)于幫助保持等溫狀態(tài)來(lái)說(shuō)是有利的。
[0057]取樣導(dǎo)管的布置中的該閥或者每個(gè)閥可以包括雙隔斷閥，其提供了過(guò)程安全阻擋結(jié)構(gòu)。
[0058]取樣工具可以包括遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具(Remote Operated Vehicle, R0V)。當(dāng)エ藝流體導(dǎo)管10位于海底位置時(shí)，這樣的基于ROV的取樣工具可以用于從エ藝流體導(dǎo)管10獲得樣品。
[0059]圖3示意性地說(shuō)明了エ藝流體導(dǎo)管10，示出了在使用時(shí)エ藝流體導(dǎo)管10內(nèi)的氣體和液體通常是如何分布的。該圖g在示意性地說(shuō)明在特定時(shí)間瞬間エ藝流體導(dǎo)管10的狀態(tài)。將認(rèn)識(shí)到的是，在不同的時(shí)間瞬間エ藝流體導(dǎo)管10中的氣/液的比率可能不同，和/或在導(dǎo)管中的氣體與液體的分布可能不同于所示的情況，這取決于エ藝流體中的比例、流速、壓力、溫度以及其它條件。
[0060]當(dāng)井內(nèi)液氣流的多相流體進(jìn)入エ藝流體導(dǎo)管10中吋，多相流體的具有最低密度的一種組分相(例如圖3的示出實(shí)例中的氣體)將通過(guò)出ロ 26被不斷地被排走。最低密度相的排走操作將導(dǎo)致多相流體的具有較高密度的另ー種組分相(例如圖3的示出實(shí)例中的水和/或油)通過(guò)エ藝流體導(dǎo)管10的盲腿16進(jìn)行循環(huán)，如箭頭Y所示意性示出的。
[0061]最低密度組分一般包括富含氣體的流體，而通過(guò)エ藝流體導(dǎo)管10的盲腿16循環(huán)的較高密度流體一般包括富含液體的流體。
[0062]如上文關(guān)于圖2的描述，通過(guò)エ藝流體導(dǎo)管10的盲腿16循環(huán)的富含液體的流體可以為了取樣的目的，通過(guò)第一取樣ロ 18從エ藝流體導(dǎo)管10提取。
[0063]從圖la、lb、2、3以及4中可以清楚地看出，第二取樣ロ 20位于エ藝流體導(dǎo)管10相對(duì)盲腿16的上游處。第二取樣ロ 20 —般在エ藝流體導(dǎo)管10的上部中，并且優(yōu)選地在最高點(diǎn)處。由于富含氣體的流體組分的較低密度，富含氣體的流體組分將在第二取樣ロ 20的區(qū)域中聚積，從而使得為了取樣的目的，其可以通過(guò)第二取樣ロ 20從エ藝流體導(dǎo)管10提取。
[0064]第二取樣ロ的可替換的位置在垂直定位的下游部分14中以附圖標(biāo)記20A示出。在一些情況下，這個(gè)位置可以提供更好質(zhì)量的樣品。例如:當(dāng)取樣的流體從液體取樣ロ 18循環(huán)回到氣體取樣ロ 20時(shí)，在下游像在20A處具有氣體取樣ロ的(氣體取樣ロ)20A防止任意的循環(huán)樣品進(jìn)入盲腿16并成為來(lái)自ロ 18的隨后樣品的一部分。
[0065]當(dāng)拒絕非希望的流體相吋，這是尤其有利的；尤其是在使用樣品儲(chǔ)存瓶的情況下，因?yàn)樵谔幱诰畨合碌钠恐锌赡艽嬖诰彌_流體，該緩沖流體可能污染循環(huán)到上游的吸入流體。
[0066]通常地這可能僅僅呈現(xiàn)出較小的問(wèn)題，但當(dāng)取樣水時(shí)在高GVF的情況下可能更加重要，因?yàn)槿硬僮魇窃趲讉€(gè)步驟中完成。此外，在高GVF和低水情況，切斷到上游的循環(huán)可能減緩水的富集過(guò)程。
[0067]用于氣體取樣ロ的下游位置20A也可以用于圖4所示的“上下顛倒”的配置，因?yàn)樵趦蓚€(gè)實(shí)施方式中都是剛好在轉(zhuǎn)彎之后的該側(cè)形成氣穴。
[0068]從上述的描述中可以獲知的是:エ藝流體導(dǎo)管10具有至少部分分離多相流體的液相和氣相的作用，且使得上述兩相通過(guò)該導(dǎo)管可提供用于在管道狀態(tài)下進(jìn)行取樣操作。因此，在氣體測(cè)定體積比例中富含的代表性樣品易于從第二ロ 20獲得，且在液體測(cè)定體積比例中富含的代表性樣品易于從第一ロ 18獲得。液相包括水和油的混合物，其將被混合到ー個(gè)程度，該程度取決于包括溫度、壓カ以及流速在內(nèi)的很多因素。
[0069]在一個(gè)任選的布置中，取樣導(dǎo)管可以被加熱，以保持通過(guò)取樣導(dǎo)管的提取樣品的溫度。這樣的布置可以提供氫氧化物問(wèn)題的有效管控，可以抑制上蠟(waxing)問(wèn)題。這些上蠟問(wèn)題包括停留在導(dǎo)管內(nèi)的蠟。取樣導(dǎo)管的這種布置可能對(duì)這類問(wèn)題顯得尤其脆弱。因此，保證取樣導(dǎo)管的布置內(nèi)的流動(dòng)與エ藝流體導(dǎo)管10處于同樣的壓力和溫度下是非常重要的，用以抑制蠟、浙青質(zhì)、氫氧化物、鱗片或者其它材料的非希望的沉積問(wèn)題。
[0070]這可以通過(guò)將至少ー些取樣導(dǎo)管和エ藝流體導(dǎo)管10形成在一體化的単元中實(shí)現(xiàn)。這樣的單元塊的一個(gè)實(shí)例在下文描述的圖6中示出?？墒褂靡粔K例如金屬的熱導(dǎo)材料，將導(dǎo)管嵌埋或例如通過(guò)鉆孔操作形成在其中。這樣的金屬塊用于保持樣品流體的溫度相同于或接近于エ藝導(dǎo)管中的エ藝流體的溫度。這些取樣導(dǎo)管的直徑可以被優(yōu)化用以最小化任意的壓カ損失且因此保持等壓狀態(tài)。取樣導(dǎo)管的直徑可以被優(yōu)化為低摩擦力但要確保毛細(xì)效應(yīng)以避免或減少在導(dǎo)管內(nèi)的液體和氣體的分離。通常地取樣導(dǎo)管的優(yōu)選直徑將位于幾個(gè)(3-4)毫米與2-3厘米之間。
[0071]圖6示出了本發(fā)明的裝置的三維描述，其中，エ藝流體導(dǎo)管10與取樣導(dǎo)管全部一體形成在熱導(dǎo)材料例如金屬的塊102中。鋼是尤其有利的。液相樣品回收ロ 42和氣相樣品回收ロ 54在塊102的側(cè)部中示出。液體取樣ロ 18通過(guò)一體的取樣導(dǎo)管32連接到塊102的頂部處的ロ 104。液體取樣回收ロ 42通過(guò)一體的導(dǎo)管36連接到塊的頂部處的ロ 105。ロ104和105通過(guò)導(dǎo)管和閥連接，如圖2和/或圖5中所示，所述導(dǎo)管和閥可以處于單獨(dú)的單元中或永久地連接到或位于ー種可釋放連接的取樣工具中。
[0072]類似地，氣體取樣ロ 20通過(guò)導(dǎo)管48連接到ロ 106，氣體回收ロ 54通過(guò)導(dǎo)管50連接到ロ 107。ロ 106和107類似地通過(guò)取樣工具連接。
[0073]可以清楚地看出，氣體和液體取樣導(dǎo)管48、50、32、36—體化于塊102中，因此通過(guò)エ藝流體導(dǎo)管10中的エ藝流體的熱量被加熱，從而為取樣流體保持了大體上等溫和等壓狀態(tài)。
[0074]在圖6中，樣品回收ロ 42和54在塊的側(cè)部上示出，但是它們可以可替換地布置在塊的頂部或底部上，這取決于從取樣工具和/或ROV接近時(shí)所需的方位。[0075]可以通過(guò)使用熱導(dǎo)材料替換地或附加地保持提取樣品的溫度，該導(dǎo)熱材料纏繞著取樣導(dǎo)管，且布置為運(yùn)輸エ藝流體熱量到取樣導(dǎo)管。
[0076]在ー個(gè)進(jìn)一歩的任選布置中，取樣導(dǎo)管可以用限定的絕熱材料層進(jìn)行隔離。熱導(dǎo)材料與隔離可以組合用以優(yōu)化效果。
[0077]在ー個(gè)進(jìn)一歩的任選布置中，流體可以從エ藝流體導(dǎo)管10提取，且通過(guò)從第一取樣點(diǎn)18到第二取樣點(diǎn)20的取樣導(dǎo)管布置進(jìn)行循環(huán)，并且反之亦然，以在樣品提取前預(yù)加熱該管道。再一次，這在取樣導(dǎo)管布置中有助于抑制提取樣品的熱量損失。
[0078]エ藝流體導(dǎo)管10可以以任意方位安裝，例如允許垂直向下的流動(dòng)。在圖4中示出了一種這樣的布置。在這種情況下，エ藝流體導(dǎo)管10布置為使出口 26沿向下的方向延伸，且配置為使得第二取樣ロ 20相對(duì)于圖la、Ib和2中所示的來(lái)說(shuō)在エ藝流體導(dǎo)管10的相反偵牝因?yàn)榇藭r(shí)這是エ藝流體導(dǎo)管10的上部。
[0079]在圖lb、2和3中示出的布置中，下游部分14示為從エ藝流體導(dǎo)管10向上直立。然而，在圖4中示出的布置中，下游部分14從エ藝流體導(dǎo)管10朝下延伸。下游部分14不是必須是垂直的，而是可以從エ藝流體導(dǎo)管10相對(duì)該導(dǎo)管以任意角度延伸，從而形成包括盲腿的三腿聯(lián)接結(jié)構(gòu)。因此該聯(lián)接結(jié)構(gòu)可以是大致T或Y形。當(dāng)然，在這樣的布置中，第二取樣ロ 20需要合適地定位在エ藝流體導(dǎo)管10的上部，以使得富含氣體的流體能夠被提取。
[0080]取樣導(dǎo)管的布置盡可能接近エ藝流體導(dǎo)管10且位于隔離結(jié)構(gòu)中確保了，取樣導(dǎo)管的布置處于或接近于エ藝溫度。至少ー些取樣導(dǎo)管可以位于エ藝流體導(dǎo)管10的壁中，使得通過(guò)來(lái)自工藝流體導(dǎo)管10的エ藝流體的熱量對(duì)它們加熱。這些布置中的任ー個(gè)通常對(duì)于抑制氫氧化物的形成是有用的，且將減少沉積問(wèn)題，例如任意形式的有機(jī)或無(wú)機(jī)固體沉積、蠟、浙青質(zhì)、氫氧化物、鱗片、砂子、泥土或者其它材料。布置取樣導(dǎo)管的方位以避免沉積物停留在多個(gè)部分中同樣是有利的，例如布置它們以與水平面成ー個(gè)角度延伸。
[0081]任選地，取樣導(dǎo)管可以附加地配備化學(xué)注入點(diǎn)，用以進(jìn)一歩降低流量保證風(fēng)險(xiǎn)，即，由于溫度降低產(chǎn)生的上蠟問(wèn)題和氫氧化物的形成。
[0082]如果本發(fā)明的取樣裝置用在海底取樣操作中，以上文描述的方式獲得的樣品可以循環(huán)通過(guò)或者排放到取樣瓶中，該取樣瓶可以暫時(shí)地安裝在エ藝流體導(dǎo)管10上。樣品可以通過(guò)ROV介入容器從取樣瓶取回，或者樣品可以在或者接近永久安裝的導(dǎo)管處進(jìn)行分析。
[0083]ROV可以攜帶取樣工具。被取樣的流體可以使用泵通過(guò)取樣工具進(jìn)行提取和循環(huán)。如上文所描述的，富含液體的樣品可以從エ藝流體導(dǎo)管10 (通過(guò)第一取樣ロ 18)提取，測(cè)量操作可以在ROV中在提取的富含液體的樣品上執(zhí)行，并且提取的富含液體的樣品可以返回到エ藝流體導(dǎo)管10 (通過(guò)第二取樣ロ 20)。這樣的系統(tǒng)可以具有安裝在ROV所攜帯的エ具上的取樣瓶，或者它可以具有不需要樣品回收的分析能力。已知的“智能”取樣工具能夠就地分析樣品且探測(cè)該樣品對(duì)于特定的目的而言是否合適，自動(dòng)再循環(huán)錯(cuò)誤或不適當(dāng)?shù)臉悠贰?br>
[0084]可以適于作為上文描述的ROV的類型在國(guó)際專利申請(qǐng)W02010/106499和W02010/106500 中公開(kāi)。
[0085]如在先強(qiáng)調(diào)的，本發(fā)明可適用于地面之上和海底兩種應(yīng)用場(chǎng)合。由于周圍環(huán)境不同，多相流體的海底取樣不同于地面之上取樣，通常在海底取樣中，冷水和大深度與高工藝壓カ和接近途徑的缺乏相結(jié)合。附加地，在流體取樣過(guò)程中，氫氧化物、蠟和鱗片可能形成(如上文強(qiáng)調(diào)的)。尤其在深海情況，來(lái)自周圍海水的流體靜力學(xué)外部壓カ非常高，并且高于內(nèi)部壓力，例如エ藝管道壓力。在這種情況中收集樣品需要控制管道壓カ與收集的流體壓力之間的壓力差。這通常使用泵送系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0086]當(dāng)位于海底環(huán)境中時(shí)，取樣裝置通過(guò)使用以下至少三種不同的配置中的任意ー種可以一體化到海底基礎(chǔ)設(shè)施中:
[0087]i直插式，像為了將采油樹(shù)連接到歧管的目的而安裝到剛性井跨越管中；
[0088]ii作為中央單元安裝的歧管，在中央單元中，混合有不同的井；或
[0089]iii作為固定單元或作為可收回結(jié)構(gòu)的一部分而安裝到采油樹(shù)上。
[0090]任選地，烴傳輸管道的入口 24和上游部分28以凸緣和/或焊接方式或任意其它合適的聯(lián)接裝置聯(lián)接。
[0091]エ藝流體導(dǎo)管10可以任選地連接到多相流量計(jì)(multiphase flow-meter,MPFM)。在這樣的布置中，エ藝流體導(dǎo)管10的出ロ 26可以通過(guò)焊接或凸緣和螺釘布置來(lái)連接到多相流量計(jì)的入口。エ藝流體導(dǎo)管10的盲腿用于調(diào)節(jié)エ藝流體使其更加適用于多相流量計(jì)，因?yàn)樗哂谢旌狭黧w和產(chǎn)生較少的滯流的作用。
[0092]盲腿16可以具有任意長(zhǎng)度但是最優(yōu)的長(zhǎng)度是這樣的:實(shí)現(xiàn)充足的混合或調(diào)節(jié)流體而不會(huì)明顯使流體冷卻。長(zhǎng)度可以位于エ藝流體導(dǎo)管10的標(biāo)稱直徑的10%和200%之間。如果盲腿16過(guò)短，則將發(fā)生不充足的混合，且不能達(dá)到合適的富含液體的樣品。如果盲腿16過(guò)長(zhǎng),則循環(huán)將減慢或者停止,流體因此會(huì)冷卻。
[0093]當(dāng)取樣導(dǎo)管和エ藝流體導(dǎo)管10都制成一體化的塊結(jié)構(gòu)時(shí)，這樣的単元可以以可回收的包裝形成，且可去除地連接到管道中。通過(guò)這種方法，為了維修或修復(fù)可以取回它。這是尤其有利的，因?yàn)楣腆w、例如氫氧化物和鹽可能在取樣導(dǎo)管中收集并且阻塞該導(dǎo)管，且如果導(dǎo)管位于深海位置，就地維修和修理非常困難。
[0094]圖5是示出了一種取樣導(dǎo)管的布置的另ー示意圖。這類似于圖2中的布置且使用了相同的附圖標(biāo)記。每ー個(gè)閥34、40、52和56相應(yīng)地具有閥驅(qū)動(dòng)器34A、40A、52A和56A，它們?nèi)窟B接到閥驅(qū)動(dòng)控制單元101。在這個(gè)布置中，取樣流體的任意循環(huán)將通過(guò)樣品回收ロ42和54發(fā)生。
[0095]圖7示出了與多相流量計(jì)200 —體化的取樣裝置的ー個(gè)實(shí)例。用于液體的樣品回收ロ以附圖標(biāo)記204表不，用于氣體的樣品回收ロ以附圖標(biāo)記203表不，エ藝流動(dòng)方向用箭頭X表示。
[0096]圖8示出了與多相流量計(jì)一體化的取樣裝置的另ー實(shí)例。在這個(gè)實(shí)例中，塊102包括取樣裝置，取樣裝置具有包括盲腿的エ藝流體導(dǎo)管10，塊102位于多相流量計(jì)200的上部，且エ藝流體向下流動(dòng)通過(guò)該流量計(jì)而不是圖7中的向上流動(dòng)。エ藝流體在単元的底部通過(guò)兩個(gè)中樞連接器205、206流入且達(dá)到裝置的頂部上。這個(gè)布置是有利的，因?yàn)樗梢匀菀椎貜磨ㄋ嚵鲃?dòng)處移除用于維修、清潔或修理。通過(guò)將工具或ROV與示出在頂部處的聯(lián)接部207接合可以分離中樞連接且整個(gè)單元可以提起。
[0097]在圖7和8中，示出的用于液體和氣體的樣品回收ロ側(cè)向地延伸。但是，它們可以布置為垂直地延伸，且為通過(guò)ROV攜帯或與ROV —體化的可拆卸的取樣工具提供了更簡(jiǎn)單的接近途徑。
【權(quán)利要求】
1.ー種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置，該裝置包括: エ藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿；以及 其中，在該盲腿中提供流體取樣ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該導(dǎo)管還包括第二取樣ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該裝置包括用于從ー個(gè)取樣ロ到另ー個(gè)取樣ロ循環(huán)流體的循環(huán)器具。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中，該第二取樣ロ位于該上游部分中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中，該第二取樣ロ位于該下游部分中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的裝置，其中，該循環(huán)器具被布置為將流體從較高壓カ下的取樣ロ循環(huán)到較低壓力下的取樣ロ。
7.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，該裝置包括至少ー個(gè)連接到取樣ロ的取樣導(dǎo)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該取樣導(dǎo)管或者每個(gè)取樣導(dǎo)管均與該エ藝流體導(dǎo)管進(jìn)行熱交換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，該エ藝流體導(dǎo)管與該取樣導(dǎo)管一體形成在ー個(gè)材料塊中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述 的裝置，其中，該材料塊包括熱導(dǎo)材料塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，該熱導(dǎo)材料是金屬。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，該熱導(dǎo)材料是鋼。
13.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11或12所述的裝置，其中，該塊是ー種固體塊并且導(dǎo)管以鉆孔的方式形成在該材料中。
14.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，當(dāng)該導(dǎo)管采用第一種配置時(shí)，該下游部分從所述導(dǎo)管大體垂直向上延伸，并且所述第二取樣ロ位于所述上游部分中的導(dǎo)管壁的最上部中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，當(dāng)該導(dǎo)管采用第二種配置吋，該下游部分從所述導(dǎo)管大體垂直向下延伸，且所述第二取樣ロ位于所述上游部分中的導(dǎo)管壁的最上部中。
16.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，該裝置還包括用于加熱至少ー個(gè)取樣導(dǎo)管的器具。
17.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，該裝置還包括至少部分地圍繞該取樣導(dǎo)管或者每個(gè)取樣導(dǎo)管的熱導(dǎo)材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求7至17中任意一項(xiàng)的權(quán)利要求所述的裝置，其中，該取樣導(dǎo)管以非水平方位布置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任意一項(xiàng)的權(quán)利要求所述的裝置，其中，該裝置還包括多相流量計(jì)。
20.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，該裝置包括取樣工具，該取樣工具能夠連接到該取樣ロ并且能夠從該取樣ロ拆卸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，該取樣工具包括該循環(huán)器具。
22.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，該循環(huán)器具是遠(yuǎn)程操作的。
23.一種在導(dǎo)管中從多相烴液氣流取樣流體的方法，包括:將該導(dǎo)管的盲腿中的第一取樣ロ連接到該盲腿上游的第二取樣ロ，以及在對(duì)樣品進(jìn)行至少ー種測(cè)量之前，在從該第一取樣ロ流到該第二取樣ロ的流體中保持大體上等壓和等溫狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，該方法還包括通過(guò)取樣工具將第一取樣ロ連接到所述第二取樣ロ。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，該方法還包括在所述取樣工具中在所述樣品上執(zhí)行測(cè)量操作。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其中，所述取樣工具通過(guò)遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具操作。
27.一種用于從多相烴液氣流取樣流體的系統(tǒng)，包括:根據(jù)權(quán)利要求1至22中任意一項(xiàng)所述的裝置以及遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，該遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)包括用于將第一取樣ロ連接到第二取樣ロ并在大體上等溫和等壓狀態(tài)下將流體從第一 ロ循環(huán)到第二 ロ的器具。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，該遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)包括用于在大體上等溫和等壓狀態(tài)下對(duì)該循環(huán)流體執(zhí)行至少ー種測(cè)量的器具。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括用于在至少ー個(gè)可密封的容器中捕獲流體樣品的器具。
30.ー種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置，該裝置包括: エ藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿； 在該盲腿中提供的第一流`體取樣ロ ；以及 其中，該導(dǎo)管還包括第二取樣ロ。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中，該裝置包括用于從ー個(gè)取樣ロ到另ー個(gè)取樣ロ循環(huán)流體的循環(huán)器具。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的裝置，其中，該第二取樣ロ位于該上游部分中。
33.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的裝置，其中，該第二取樣ロ位于該下游部分中。
34.ー種用于取樣流體傳輸管道中的多相流體的裝置，該裝置包括: エ藝流體導(dǎo)管，其包括連接到上游部分和下游部分的盲腿部分； 第一流體取樣口和第二流體取樣ロ，該第一流體取樣ロ位于該盲腿部分中；以及 至少ー個(gè)流體取樣導(dǎo)管，其被布置為與該エ藝流體導(dǎo)管進(jìn)行熱交換。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，該エ藝流體導(dǎo)管與該至少ー個(gè)取樣導(dǎo)管一體形成在熱導(dǎo)材料的固體塊中，且該至少ー個(gè)導(dǎo)管以鉆孔的形式形成在該材料中。
【文檔編號(hào)】G01N1/20GK103534438SQ201280010291
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月24日
【發(fā)明者】E·韋特, B·潘蓋, B·西倫, E·舒爾塞斯 申請(qǐng)人:普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司, 弗拉莫工程公司
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