JPH10506195A - 流体分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 装置１０は、流体を分析するためにパイプ１０８内に流体を透過させる少なくとも一つの放射線源を有しており、少なくとも一つの放射線源１２，１４は、流体を透過した放射線を検知器から受光できるように配置されており、少なくとも二つの異なったエネルギーで放射線を照射する。検知器は、信号を処理するために配置された処理装置２０に一連の時分割された信号を供給し、処理装置２０は、その信号の大きさに応じて信号を分類し、例えば相留分や、スラッグ等の流体の性質、あるいは流速を測定するために分類分けされた信号を分析する。

Description

【発明の詳細な説明】 流体分析装置 この発明は、ミキサー及び流体分析装置に関するものである。 流体分析が重要であるという事情の一つは、油田あるいは油田群の石油の産出 にある。石油は、通常水とガスに混じっており、そのため三相からなる流体であ る。すなわち、流体が三相のそれぞれのどのくらいの量により構成されているの かを測定することは、重要なことである。 相留分分析に用いられる従来知られた装置は、センサに関連した二つのガンマ 線源を有しており、流れ方向にパイプに沿って離れて設置されている。その線源 は、異なったエネルギーで放射線を照射する。センサからの信号は、受光したガ ンマ線の大きさに比例しているため、これにより流体による放射線の吸収が示さ れる。この情報が流体の相留分の測定を可能にしている。流体の相留分は、例え ばスラッグ流体の発生により流体がセンサを通過する時間とともに変化するため 、その結果、分析には不正確さが伴う他、特に放射線吸収特性とその光線を遮る 流体の量との間には指数的な関係があるためやはり分析には不正確さが伴う。 本発明は、パイプを流れる流体を分析する流体分析装置において、流体を透過 させて放射線を導く少なくとも一つの放射線源と、該放射線源から照射されて、 流体を透過した放射線を受光するように配置さ れた少なくとも一つの放射線検知器とを備え、前記放射線源は、少なくとも二つ の異なるエネルギーの放射線を照射し、前記放射線検知器は、処理手段に信号を 供給するとともに、該処理手段は、一連の経時的な値を供給し、分析手段による 分析に用いられるようにその値の大きさによりその値を分類するように信号を処 理する装置が提供されている。 信号が一連に分類分けされると、分析手段は、一つの信号を用いて分析するよ りもより高性能な分析を行うことができ、より正確な分析が可能になる。好まし くは分析手段は、流体の相留分を測定するように配置される。選択的にあるいは これに加えて、分析手段は、例えばスラッグ流体等の流体あるいは層状の流体の 性質を測定するように配置される。加えて信号の分析は、分類分けすることによ り時間とともに変化する混合物の組成の情報を提供する。例えばスラッグ流体に おいて、スラッグに含まれて薄いフィルム状になっている石油と水との比率が個 々に測定される。 好ましくはそれぞれの線源から照射される放射線は短時間間隔で測定される。 一実施例においては一つの検知器が設けられている。その場合においては、二つ の線源が設けられるものであり、それぞれは異なったエネルギーで放射線を照射 する。従来のシステムにおいては、二つの線源は別々に設けられている必要があ り、これにより放射線ビームの誤差が導かれるとともに流体の同一断面を調べら れなかった。本発明の装置によってなされる処理と分析によれば、誤差を引き起 こすことなく別々に設けられるものである。 二つの線源の変化に応じて、例えば３２ＫｅＶと６６１ＫｅＶで放射線を照射 するセシウム線源のような、少なくとも二つの異なったエネルギーの放射線を照 射する一つの線源が適用可能である。 本発明の装置は、主として三相の流体に用いられることが意図されたものであ り、好ましくは二つのみの異なったエネルギーで一つあるいは複数の線源によっ て照射されるものである。 放射線は、Ｘ線でもガンマ線でもいずれでも適用でき、これらの両方が用いら れてもよいものである。 また本発明の装置は、ミキサーとそのミキサーにかかる圧力降下を検知するも のであってもよい。これにより溜った流体を検知する手段と組み合わされたとき に速度演算が可能になる。その検知手段は、好ましくは流速を測定するように配 置された分析手段と関連づけられる。溜った流体を検知する手段は、少なくとも 流体を透過させて放射線を少なくとも一つの放射線検知器に案内する少なくとも 一つの放射線源を備え、該放射線検知器が該放射線源から照射され該流体を透過 した放射線を受光するように配置されたものである。この配置により使用される 各部材が少なくされ、これにより簡単でコストを抑えた装置が提供されることに なる。 一実施例においては、その装置は、二つの放射線源と二つの放射線検知器を有 し、前記分析手段が相留分と流速の両方を決定するものである。相留分は、それ らの線源の一つから照射される二つのエネルギーを用いることにより測定され、 そして速度は、パイプに沿って軸に 対して略対象に設けられた二つの検知器により受信されたダイナミック放射線信 号の比較により測定される。 本実施例の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、一実施例に係 る装置の部分断面の正面図である。 装置１０は、二つのガンマ線放射ユニット１２，１４、二つの圧力変換器１６ ，１８及び中央制御装置２０を備えている。 圧力変換器１６，１８は、パイプ２４内のスタティック流体ミキサー２２の両 側に設けられている。圧力変換器１６，１８は、中央制御装置２０に接続されて いる。ミキサー２２の下流側には、同じく中央制御装置２０に切増された温度セ ンサ２６が設けられている。温度センサ２６のすぐ下流側には第一ガンマ放射線 ユニット１２が設けられている。第一ガンマ放射線ユニット１２は、３２ＫｅＶ と６６１ＫｅＶのエネルギーを有するセシウム線源を有している。その線源は、 その放射線をパイプ２４を介してそのパイプ２４の別の側にある一つの検知器へ 向かわせる。その検知器は、増幅器と、ハイとロウの出力端子を中央制御装置２ ０に対して有しているアナライザ２８に接続されるとともに、その中央制御装置 ２０のすぐそばにある直流電源３０によって電源が供給される。第一放射線ユニ ットの下流側には第二放射線ユニット１４が設けられている。この第二放射線ユ ニット１４は、単一の６６１ＫｅＶのセシウム線源と結晶検知器とを有しており 、第二増幅器とアナライザ３２とに接続されるとともに、やはり直流電源３０に よって電源が供給される他、中央制御装置２０に接続されている。 使用に際しては、石油、水及びガスの三相の流体は、パイプ２４及びミキサー ２２を流れる。温度センサ２６は、その温度を測定し、ミキサー２２の上流側と 下流側にある圧力変換器１６，１８は、中央制御装置２２がミキサー２２にかか る圧力降下を測定できるように中央制御装置２２に圧力情報を供給する。第一放 射線ユニット１２の線源から照射されるハイレベルとローレベルのエネルギーは 、流体を通って吸収された後に第一放射線ユニット１２の一つの検知器により検 知され、第二放射線ユニット１４による信号とともに中央制御装置２０により処 理され分析される。第一放射線ユニット１２による信号は、相留分の正確な測定 が行われるように時分割されて中央制御装置２０（前述した「処理手段」及び「 分析手段」を構成する）による統計分析に用いられるようにその大きさに応じて 各帯域に分類される。第二放射線ユニット１４は、第一放射線ユニット１２から の信号を用いて、初速度の計算を可能にするとともに、この情報は圧力降下の演 算とともに全体及び各相の流速の決定を可能にする。温度センサの情報は、ガス が圧縮しやすい相を形成していることを利用するために必要である。 選択的にあるいはこれに加えて、ミキサーにかかる圧力降下から速度が取り出 される場合には、第二放射線ユニット１４は、除外してもよい。 第一放射線ユニット１２は二つの全く異なるセシウム線源あるいは両方のエネ ルギーで放射することができる一つのセシウム線源を有しているものであっても よい。明らかに、他のタイプの放射線源が適用 されてもよい。 さらに、第一放射線ユニット１２と第二放射線ユニット１４は、異なったエネ ルギーを用い、ただ一つのエネルギー線源が第一放射線ユニットに設けられてい てもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シェアース・ジョージ・リスター イギリス国 ディーティー３ ６エルエル ドーセット州，ウエィマウス，サット ン・ポインツ，３ シルバー・ストリート (72)発明者 パリー・スーザン・ジョアン イギリス国 ジーユー24 ０ジェイゼット サリー州，ウォキング，ピルブライト, チャペル・レイン，ザ・チェシャムズ (72)発明者 マーク・フィリップ・アントニー イギリス国 シーエイチ４ ８ビービー チェスター，カーゾン・パーク，１ ノー スウエイ (72)発明者 ハリソン・ポール・ステファン イギリス国 エスワイ10 ８ピーエヌ シ ュロップシャー州，エヌアール・オスウェ ストリー メルバーリー，アッパー・バン ク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パイプを流れる流体を分析するための装置において、 流体を透過させて放射線を導く少なくとも一つの放射線源と、該放射線源から 照射されて、流体を透過した放射線を受光するように配置された少なくとも一つ の放射線検知器とを備え、 前記放射線源は、少なくとも二つの異なるエネルギーの放射線を照射し、前記 放射線検知器は、処理手段に信号を供給するとともに、該処理手段は、一連の経 時的な値を供給し、分析手段による分析に用いられるようにその値の大きさによ りその値を分類するように信号を処理することを特徴とする流体分析装置。 ２．前記分析手段が流体中の相留分を測定するように設けられたものであること を特徴とする請求項１に記載される装置。 ３．前記分析手段が流体のタイプを測定するように設けられたものであることを 特徴とする請求項１又は２に記載される装置。 ４．前記放射線源から照射される放射線が短い時間的間隔をおいて測定されるも のであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載される装置。 ５．単一の放射線検知器が設けられたものであることを特徴とする請求項１〜４ のいずれかに記載される装置。 ６．前記放射線源から照射される放射線が二つの異なるエネルギーに よるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載される装置 ７．単一の放射線源が設けられたものであることを特徴とする請求項１〜６のい ずれかに記載される装置。 ８．前記放射線源がセシウム線源であることを特徴とする請求項１〜７のいづれ かに記載される装置。 ９．前記放射線がＸ線又はガンマ線の少なくともいずれか一つによるものである ことを特徴とする請求項１〜８に記載される装置。 １０．前記装置がミキサーと、該ミキサーにかかる圧力降下を測定する手段とを 備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載される装置。 １１．前記ミキサーが液体溜を測定する手段を備えたことを特徴とする請求項１ ０に記載される装置。 １２．前記検知手段が流速を決定するために設けられた前記分析手段に関連した ものであることを特徴とする請求項１１に記載される装置。 １３．前記液体溜を検知する手段が、流体を透過させて放射線を少なくとも一つ の放射線検知器に案内する少なくとも一つの放射線源を備え、該放射線検知器が 該放射線源から照射され該流体を透過した放射線を受光するように配置されたも のであることを特徴とする請求項１ １又は１２に記載される装置。 １４．二つの放射線源と二つの放射線検知器を有し、前記分析手段が相留分と流 速の両方を決定するものであることを特徴とする請求項１３に記載される装置。 １５．添付図面に基づいて説明した装置。