KR100505955B1 - 물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계 및 그 작동 방법 - Google Patents

물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계 및 그 작동 방법 Download PDF

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Abstract

코리올리 유량계(5)는 진동 밀도 측정기로서 작동될 수 있고, 흐름관(103A, 103B)은 상기 흐름관(103A, 103B)을 통해 흐르는 물질의 밀도의 기본 주파수로 진동되며, 여기서 물질의 밀도가 계산될 수 있다. 구동 이득은, 기체 및 액체 성분을 포함하는 다상 유동의 지표로서 모니터링되며, 구동 이득의 실질적인 증가는 흐름관 내로 유입된 과도 버블에 기인한 흐름관 진동의 기체 감쇠를 의미한다. 이러한 일시적 버블로 인한 기체 감쇠 효과 및 이로 인해 감소된 밀도는, 이러한 흐름관 내로 일시적 버블이 유입되지 않을 때의 흐름 동안 실제로 측정된 밀도를 이용하여 조정된다.

Description

물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계 및 그 작동 방법{CORIOLIS FLOWMETER FOR MEASURING DENSITIES OF MATERIALS AND METHOD OF OPERATING THE SAME}
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1. 본 발명의 기술분야본 발명은 코리올리 질량 유량계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 기체 및 액체의 혼합물을 포함한 2개의 상(phase)의 유동을 측정하거나, 또는 유량계 내 밀랍 또는 스케일의 증착에 의한 영향을 받을 수 있는 측정 결과를 확인함에 있어, 유량계로부터 얻을 수 있는 값들의 정확성을 개선하는 자체 진단 능력을 가진 코리올리 효과 질량 유량계에 관한 것이다.2. 종래 기술의 문제점코리올리 유량계는 도관을 통해 흐르는 유체의 질량 유량을 직접 측정한다. 미국 특허 제 4,491,025호(1985년 1월 1일자로 J. E. Smith 등에게 허여됨) 및 미국 재발행 특허 제 31,450호(1982년 2월 11일자로 J. E. Smith에게 허여됨)에 공지된 바와 같이, 이러한 유량계는 직선 형상 또는 곡선 형상의 하나 이상의 흐름관을 가진다. 코리올리 질량 유량계의 각 흐름관 형태는 단순한 굽힘 타입, 비틀림 타입 또는 합성 타입일 수 있는 일련의 고유 진동 모드(natural vibration mode)를 가진다. 유체는 입구측에 인접한 파이프라인으로부터 유량계측으로 유입되며, 흐름관 또는 튜브를 흐른 다음, 유량계의 배출구를 통해 유량계로부터 유출된다. 유체로 채워진 시스템을 진동시키는 고유 진동 모드는, 흐름관 내 유체와 흐름관의 합성 질량에 의해 정의된다. 각각의 흐름관은 이러한 고유 진동 모드 중 하나에 있어서의 공진으로 진동한다.
유량계를 통과하는 유동이 없는 경우, 흐름관에 걸쳐 모든 포인트들은 동일한 위상으로 진동한다. 유체의 흐름이 시작되면, 코리올리 가속도는, 흐름관에 걸쳐 각각의 포인트가 상이한 위상을 가지게 한다. 흐름관의 입구측의 위상은 구동기보다 지체되는 반면, 출구측의 위상은 구동기보다 앞선다. 흐름관의 운동을 나타내는 사인곡선 신호를 발생시키도록 센서를 흐름관에 배치시킬 수 있다. 2 개의 센서 신호 사이의 위상차는 이러한 흐름관을 통과하여 흐르는 유체의 질량 유량에 비례한다. 이러한 측정을 복잡하게 하는 인자는, 전형적인 처리 유체의 밀도가 변화하는 것이다. 이러한 밀도의 변화는 고유 진동 모드의 주파수를 변화시킨다. 유량계의 제어 시스템이 공진을 유지하기 때문에, 이것에 응답해서 진동 주파수가 변동된다. 이러한 상황에 있어서, 질량 유량은 진동 주파수와 위상차의 비(ratio)에 비례한다.
미국 특허 재발행 제 31,450호에 공지된 코리올리 유량계는, 진동 주파수 및 위상차 측정의 필요성을 배제하고 있다. 위상차는, 두 사인 신호의 교차점 사이에서의 지연 시간을 측정함으로써 결정된다. 이러한 방법이 이용되면, 진동 주파수의 변동이 사라지고 질량 유량은 측정된 지연 시간에 대해 비례한다. 이하에서는 이러한 측정 방법을 시간 지연 측정(time delay measurement)이라 한다.
현재 사용되는 코리올리 유량계측 장치의 문제점은, 기체 분야에 제한되어 있다는 것이다. 기체는 액체보다 낮은 밀도를 가지기 때문에 동일한 유동 속도에서 코리올리 가속도가 보다 적게 발생된다. 따라서, 이러한 상태는 고감도 유량계를 필요로 한다. 또한, 동일한 코리올리 가속도를 달성하기 위해 유동 속도를 증가시키면, 종래의 감도를 지닌 유량계가 사용될 수 있다. 하지만, 불행하게도, 이러한 대안은 유량계가 일정하지 않은 감도를 가지게 된다.
코리올리 유량계를 통해 흐르는 기체 유동은, 액체 및 기체를 포함한 다상 유동(multiphase flow)에 의해 시스템을 악화시키는 문제점을 가지고 있다. 기체는 시스템을 감쇠(damping)시켜서 측정 감도를 감소시키는 결과를 가져온다. 이러한 감쇠 효과는 매우 심각하여 유량계가 흐름 측정을 수행할 수 없도록 할 수도 있다.
코리올리 유량계를 사용하여 다상 유동을 측정하는 것과 관련한 상황은, 유정(oil well)이 기체, 물 및 오일을 생산하는 석유 산업에서 종종 발생된다. 가스정은 유사하게 기체, 응축물 및 물을 생산한다. 미국 특허 제 5,654,502호에는, 유정으로부터의 산출물을 기체, 오일 또는 응축물 및 물을 포함한 개별의 부분으로 분리하는 시험 분리기를 개재하여, 선택된 유정을 흐르도록 매니폴드가 구성된 유정 시험 시스템(well test system)이 공지되어 있다. 코리올리 유량계는 오일과 물의 각 성분의 질량 유량을 계측하기 위해 사용된다. 유량계 측정의 정확성은, 잔류수분에 대한 분리된 오일 상(oil phase)의 계측 정확도를 교정하기 위해, 전자식으로 도출된 함수율 계측(watercut measurement)을 이용함으로써 강화된다. 이와 같은 교정 프로세스는, 모든 유정이 시험 분리기에 연결되는 것은 아니기 때문에, 어떤 상황에서는, 이러한 교정 과정을 사용하는 것이 어렵고 불가능하다. 때때로, 시험 분리기를 사용하지 않거나, 또는 그 경비를 지출하지 않고, 유정으로부터 직접 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 상황에서, 시스템에 있어서의 기체의 존재는, 유량계로부터 얻어지는 측정의 정확성에 있어서 치명적인 제한 인자가 될 수 있다.
미국 특허 제 5,029,482호는, 기체와 액체의 각 성분의 기지의 질량비율을 갖는 혼합된 기체와 액체의 유동에 의해 얻어지는, 경험적으로 도출된 상관(correlations)의 사용에 관해 개시하고 있다. 이러한 경험적으로 도출된 상관은 이후, 총합 질량 유량의 직접적인 코리올리 계측에 기초해서, 알려지지 않은 기체와 액체의 혼합된 기체와 유체의 유동에 있어서의 기체의 비율과 액체의 비율을 계산하기 위해 사용된다. 미국 특허 제 5,029,482호는, 시스템 계측에 있어서의 기체의 감쇠의 작용이 실험적인 상관에 영향을 미치는 데에도 불구하고, 그 감쇠 작용의 영향의 개선을 목적으로 하는 것에 대해서는 개시하고 있지 않다.
따라서, 다상류 또는 다상유동(multiphase flow)에서 밀도 계측에 대한 기체의 감쇠 작용에 대한 감도가 보다 낮은 코리올리 유량계에 대한 진정한 필요가 존재한다.
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3. 해결방안본 발명의 목적은, 다상류의 밀도 측정에 대한 기체의 감쇠 작용에 대해서 감도가 낮은 코리올리 유량계를 제공함으로써, 상술된 문제점을 해결하고 종래 기술을 개선하는 것이다. 유량계 전자장치(meter electronics)는, 다상 유동의 지표로서의 임계값과 구동 이득(drive gain)(구동기의 이득)을 비교하는 특수한 프로세싱을 실행하도록 프로그래밍된다.
코리올리 유량계는 다상 유동 환경에서 진동하는 농도계(densitometer)로서 널리 사용될 수 있는데, 여기서 다상 유동 환경이란 기체 및 액체, 기체 및 고체, 또는 고체 및 액체의 화합물을 포함하는 것을 의미한다. 유량계는, 적어도 하나 이상의 흐름관 및 이 흐름관을 통해 흐르는 물질의 밀도에 대응하는 기본 주파수로서 흐름관을 진동시키는 구동기를 포함한다. 유량계 전자장치는, 유량계에 관한 구동 이득의 값의 변화를 모니터링하여, 상기 흐름관 내의 다상 유동의 존재여부를 결정한다. 이러한 구동 이득의 값의 변화는 통상적으로 임계값과 비교되고, 구동 이득이 이러한 임계값을 초과할 때, 기체 및 액체를 포함한 다상 유동이 나타난다. 제 2 비교는 제 2 임계값에 대해 실행되어, 기체와 액체의 계(system)에 유사한 감쇠 작용을 보일 수 있는, 기체와 고체, 액체와 고체, 또는 액체와 기체와 고체를 포함한 다상 유동의 존재를 나타낸다. 유량계 전자장치는, 다상 유동의 지속에 대한 이러한 흐름관 내의 다상 유동의 존재에 응답한다. 이러한 응답은 일반적으로 상기 유량계로부터의 실시간(real time)의 질량 유량 데이터로부터 체적 유량을 결정하는 데에 사용되는 이력 밀도(historical density)의 제공이다. 감쇠된 다상 유동의 기간에 사용되는 다른 유용한 밀도값은 다상 유동의 선택된 성분으로부터 얻어지는 밀도의 측정값을 포함한다.
감쇠된 다상 유동이 흐르는 동안 사용되는 실제 밀도값은, 시간의 간격으로 평균 내어 평균 밀도값을 제공한다. 또한, 이러한 값은 통계분석을 통해 평균밀도값에 포함된 의사 측정값(spurious measurements)을 제거하거나 감소시킨다. 실제의 측정 데이터를 사용하는 대신 유체를 대표하는 밀도값은 실험 측정 또는 실험으로 안출된 상관(correlations)으로부터 얻어질 수 있다.
코리올리 유량계는, 다상 유동이 존재하는 환경에서 사용하기 위한 것으로, 다상 유동은 적어도 물질의 2가지 상태, 가령, 고체, 액체 또는 기체를 포함한 흐름으로서 정의된다. 특히, 유량계는 기체 및 액체 또는 기체 및 고체를 포함한 다상 시스템에서 유용하다. 특히, 이러한 환경은 미스트, 버블 또는 다른 다상 유체가 흐를 수 있는 생산 유정 또는 가스정의 석유 산업에서 일반적이다. 특히, 유량계는 유정에서의 유동 시험을 수행하여 유정에서의 물, 기체 및 오일의 체적 유량을 결정하기에 유용하다. 이러한 환경에서, 유량계 전자장치는, 기체를 용액 속으로 가하는 배압을 증가시키거나 작동자의 개입을 필요로 하는 시기를 경보(alarm)로 알려줌으로써 기체 감쇠로 인한 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 목적을 달성하는 명령(instructions)을 포함하는 소프트웨어를 제어하는 것에 관한 것이다. 구체적으로, 프로세서에 의해 실행될 때 명령이 작동하여, 코리올리 유량계로부터의 구동 이득 입력값을 수용하도록 프로세서에 지시하고, 상기 구동 이득 입력값을 처리해서, 다상 유동을 나타내는 임계값에 대해 상기 구동 이득 입력값을 비교함으로써 코리올리 유량계를 통해 흐르는 다상의 존재여부를 결정하고, 그리고 다상 유동의 존속 동안에 대한 실제 밀도 측정값을 나타내지 않는 이력 밀도값(historical density value)을 포함하는 출력을 제공한다. 필요시 검색하기 위해 이러한 명령들은 해독 저장 매체에 저장된다.
본 발명의 제 1 양상은 흐름관을 통해 흐르는 유체의 밀도에 상응하여 기본 주파수로 구동기에 의해 진동되는 흐름관 중 적어도 하나의 구동 이득을 모니터링하여 이러한 구동 이득의 값의 변화를 감지하고 상기 흐름관을 통해 흐르는 다상 유동의 존재여부를 결정하는 유량계 전자장치를 구비한 코리올리 유량계이다. 이러한 흐름관을 통해 흐르는 다상 유동의 존재여부 결정에 응답하여, 물질에 대해 교정된 밀도값이 제공된다.
본 발명의 다른 양상은 다상 유동의 지표로서 구동 이득이 임계값을 초과하는지를 결정하기 위해 이러한 구동 이득을 임계값과 비교하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 임계값이 기체 및 액체를 포함한 다상 유동을 나타내는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 액체 및 고체 물질을 포함한 다상 유동의 지표로서 이러한 구동 이득이 제 2 임계값을 초과하는지를 결정하기 위해 구동 이득을 제 2 임계값과 비교하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 상기 기본 주파수에 상응하는 밀도값 외에 새로운 밀도값을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 다른 밀도값으로서 사용하도록 실제의 밀도 측정을 나타내는 데이터를 검색하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 시간 간격에 대해 실제 밀도 측정을 평균 내어 평균 밀도값을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 실제 밀도 측정을 통계 분석하여 평균 밀도값에 포함된 의사 밀도값을 제거하거나 감소시키는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 다른 밀도값으로서 사용하도록 실험 측정으로부터 얻어진 밀도 측정을 나타내는 데이터를 검색하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 다른 밀도값으로서 사용하도록 상관(correlations)으로부터 얻어진 밀도 측정을 나타내는 데이터를 검색하는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 흐름관의 입구를 적어도 하나의 생산 유정(production well)에 연결하여 이러한 유정을 흐르는 물질을 측정하고 이러한 유정으로부터 흐르는 생산물에 대한 유정 시험을 중지시키는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 다상 유동의 결정에 응답하여 다상 유동을 나타내는 경보를 작동시키는 것이다.
본 발명의 다른 양상은 유량계 출력으로서 구동 이득을 제공하는 것이다.
도 1은 코리올리 유량계를 도시하는 도면;
도 2는 코리올리 유량계 내 유량계 전자장치의 블록도;
도 3은 진동 스프링 및 질량 시스템의 개략도;
도 4는 도 3의 진동 스프링 및 질량 시스템에 다상의 유동 시스템에 있어서의 기체 댐퍼와 유사한 기체 댐퍼를 추가로 포함하는 것을 제외하고는 이와 유사한 시스템의 개략도;
도 5는 가상의 액체 시스템과 다상 유동 내의 기체 성분의 추가에 의해 감쇠되는 가상의 액체 시스템 사이의 비교를 포함한, 투과율과 진동 주파수의 관계를 나타내는 도면;
도 6은 개선을 필요로 하는 과도 버블에 있어서, 시간에 대한 구동 이득의 관계를 나타내는 도면;
도 7은 도 6의 과도 버블의 개선을 위한 방법을 나타내는 프로세스 제어의 개략도; 및
도 8은 도 7에 도시된 방법을 실행할 수 있는 제어 회로를 구체화한 유정 시험 시스템의 개략적인 블록도이다.
일반적인 코리올리 유량계-도 1
도 1은 유량계 조립체(10) 및 유량계 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계(5)를 도시하고 있다. 유량계 전자장치(20)는 리드선(lead; 100)을 통해 유량계 조립체(10)에 접속되어, 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총합 질량 유량 및 다른 정보들을 경로(26) 상으로 제공한다. 당업자에게 명확하듯이, 구동기 또는 픽-오프 센서의 개수와 무관하게, 임의의 형태의 코리올리 유량계에 의해 본 발명을 사용할 수 있다.
유량계 조립체(10)는 한 쌍의 플랜지(101, 101'), 매니폴드(102) 및 흐름관(103A, 103B)을 포함한다. 흐름관(103A, 103B)에는 구동기(104) 및 픽-오프 센서(105, 105')가 접속되어 있다. 브레이스 바(106, 106')는 각각의 흐름관(103A, 103B)이 진동하는 축선(W, W')을 형성하도록 작용한다.
측정될 물질을 운반하는 파이프라인 시스템(도시 안됨)에 유량계 조립체(10)가 삽입되면, 물질은 플랜지(101)를 통해 유량계 조립체(10)로 유입되고, 매니폴드(102)를 거쳐 흐름관(103A, 103B)으로 들어가며, 이 흐름관(103A, 103B)을 통과한 물질은 매니폴드(102) 내로 재유입된 다음, 플랜지(101')를 통해 유량계 조립체(10)로부터 유출된다.
흐름관(103A, 103B)은 각각의 굽힘 축선(W-W 및 W'-W')에 관해서 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 탄성률을 가지도록 선택되고 매니폴드에 적절히 장착된다. 흐름관은 매니폴드로부터 바깥쪽으로 평행하게 연장되어 있다.
흐름관(103A, 103B)은 각 굽힘 축선(W, W')에 관해서, 또한 유량계의 최초의 비만곡 부분(first out of bending fold)에 있어서 역방향으로 구동기(104)에 의해 구동된다. 이러한 구동기(104)는, 흐름관(103A)에 장착된 자석 및 흐름관(103B)에 장착된 대향하는 코일과 같은 다수의 주지의 장치 가운데 하나를 포함할 수 있다. 교류는 대향 코일을 통해 흘러서 양 흐름관을 진동시킨다. 유량계 전자장치(20)에 의해, 적절한 구동 신호가 리드선(110)을 거쳐 구동기(104)에 인가된다.
도 1의 설명은 코리올리 유량계 작동의 한 실례로서 제공될 뿐, 본 발명의 교시를 제한하지는 않는다. 본 발명은 하나의 흐름관의 유량계와 아울러 다수의 픽오프 센서 또는 다수의 구동기를 포함한 다른 형태의 코리올리 유량계의 다른 형태에도 동일하게 적용될 수 있다.
유량계 전자장치(20)는 각각의 리드선(111, 111')에 나타나는 좌우측의 속도 신호를 수신한다. 유량계 전자장치(20)는 리드선(110)에 구동 신호를 생성시켜서, 구동기(104)가 흐름관(103A, 103B)을 진동시키게 한다. 본 발명은 다수의 구동기로부터 다수의 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 유량계 전자장치(20)는 좌우측 속도 신호를 처리하여 질량 유량을 계산하고 본 발명의 검증 시스템을 제공한다. 경로(26)에서는 입출력 수단을 제공하여 유량계 전자장치(20)와 작업자간의 상호연결을 가능하게 한다.
일반적인 유량계 전자장치-도 2
도 2는 본 발명과 관련한 처리를 수행하는 유량계 전자장치(20)의 구성요소의 블록도이다. 경로(111, 111')는 좌우측 신호를 유량계 조립체(10)로부터 유량계 전자장치(20)로 전달한다. 속도 신호는 유량계 전자장치(20) 내의 아날로그 디지털(A/D) 변환기(203)에 수신된다. A/D 변환기(203)는, 좌우측 속도 신호를 프로세서(201)에 의해 사용가능한 디지털 신호로 변환하고, 이 디지털 신호를 경로(213)를 거쳐 I/O 버스(210)로 전송한다. 디지털 신호는 I/O 버스에 의해 프로세서(201)로 전송된다. 구동기의 신호는 I/O 버스(210)에 의해 경로(212)로 전송되고, 이러한 경로(212)를 따라 디지털 아날로그(D/A) 변환기(202)로 인가된다. D/A 변환기(202)로부터의 아나로그 신호는 경로(110)를 거쳐 구동기(104)에 전송된다. 경로(26)는 I/O 버스에 접속되고, 유량계 전자장치(20)가 작동자와의 사이에서 데이터를 송수신하는 것을 가능하게 하는 입출력 수단(도시 안됨)으로 신호를 전송한다.
프로세서(201)는, 제한된 것은 아니지만, 경로(221)를 통해 ROM(220)으로부터 물질의 질량 유량의 계산, 물질의 체적 유량의 계산 및 물질의 밀도의 계산을 포함한 유량계의 다양한 기능을 수행하기 위한 명령을 판독한다. 다양한 기능을 수행하기 위한 명령 뿐만 아니라 데이터가 RAM(230)에 저장된다. 프로세서(201)는 경로(231)를 통해 램(230)에 있어서의 판독(read) 및 쓰기(write) 작업을 수행한다. 보다 광의에서는, 유량계 전자장치(20)는, 추가의 제어 명령과, 경로(26)에 의해 유량계 전자장치(20)에 선택적으로 접속될 수 있는 다른 프로세서를 포함한다.
유체 밀도의 계산
도 3은 단상 유동에 있어서 코리올리 유량계(5; 도 1에 도시됨)의 흐름관(103A, 103B)과 동일한 물리적 원리로 작동하는 비감쇠형 동적 스프링 조립체(300)를 도시하고 있다. 스프링(302)은 앵커(anchor; 304)와 질량체(mass; 306)에 접속되어 있다. 질량체(306)는 양방향 화살표(308)와 평행한 경로를 따라 왕복운동 또는 진동한다. 이러한 비감쇠형 동적 스프링 조립체(300)의 고유진동수(fn)는 다음 식(1)에 의해 얻어진다.
식(1) :
여기서, Ks는 스프링(302)의 스프링 상수이고 m은 질량체(306)의 질량이다. 코리올리 유량계(5)의 경우, m은 흐름관(103A, 103B)과 이러한 흐름관 내부의 물질의 질량을 조합한 중량이다.
식(1)을 흐름관(103A, 103B)에 적용하면, 아래와 같은 식(2)가 된다.
식(2):
여기서, A 및 B는 코리올리 유량계에 대해서 종래의 방법으로 결정된 보정 상수이고, ρ는 흐름관을 통해 흐르는 매체의 밀도이며, fn은 고유진동수이다. 이와 같이, 고유진동수를 알면 유체의 밀도를 결정할 수 있다.
코리올리 유량계는, 진동하는 센서 튜브, 예컨데 흐름관(103A, 103B; 도 1에 도시됨) 중 하나에 있어서의 코리올리 비틀림을 계측함으로써, 질량 유량을 측정한다. 이 센서 튜브의 진동은 튜브 내에 흐르는 유체의 각 운동량(angular momentum)을 변화시키는 작용을 가진다. 코리올리 비틀림 힘은 비교적 작고, 흐름관은 비교적 강건하다. 코리올리 비틀림 힘이 검출가능하게 되도록 흐름관(103A, 103B)을 충분한 진폭으로 진동시키기 위해, 유량계 전자장치(20)는 흐름관(103A, 103B)을 고유 진동수로 진동시키는 구동 코일(104)에 구동 전압을 제공한다. 따라서, 프로세서(201; 도 2에 도시됨)는 코리올리 유량계에 대한 투과율(transmissivity) 또는 구동 이득을 종래의 방법으로 연속적으로 최대화시키는 출력을 제공한다. 예를 들면, 투과율 또는 구동 이득이 감소함에 따라, 구동 전압이 일반적으로 증가한다. 동시에, 구동 전압은 최대 한계치 이상으로 증가될 수 없거나, 또는 그렇지 않으면, 구동 전압이 종국에 최고를 넘어 상당히 커져서 유량계가 과다한 전압 또는 과다한 진동 진폭에 의해 파손될 것이다.
시스템에 대한 기체 감쇠의 효과
도 4는 코리올리 유량계(5; 도 1에 도시됨)의 흐름관(103A, 103B)과 동일한 물리적 원리로 작동되는 감쇠형 동적 스프링-질량체 조립체(400)를 도시하고 있다. 도 4에서는, 도 3의 동일한 구성요소에 대해 가능한 동일한 도면부호를 사용하고 있다. 도 4는 경로(308)를 따라 진동의 진폭을 감소시키는 작용을 갖는 댐퍼(402)를 추가한 점에서 도 3과 상이하다. 식(1) 및 식(2)는 도 4에 도시된 시스템에도 적용되지만, 진동의 전체적인 크기는 댐퍼(402)로 인하여 감소된다.
도 5는 코리올리 유량계(5; 도 1에 도시됨)의 흐름관(103A, 103B)의 주파수 응답에 있어서의 기체의 실제의 감쇠 작용을 나타내는 가상의 데이터 플롯이다. 투과율 로그(log)가 구동 코일(104)에 예를 들면 주파수 f0, f1, 및 f2로서 인가된 교류 전압의 주파수의 함수로서 플롯되어 있다. 투과율(Tr)은 픽오프 출력을 구동 입력으로 나눈 값과 같다. 즉, Tr는 구동 이득이다:
식(3)
여기서, Vac픽오프 코일은 픽오프 장치(105, 105')로부터 리드선(111, 111')에 있어서의 교류 전압이고, Vac구동 코일은 구동 코일(104)로 리드선(110)에 있어서의 교류 전압이다. 이러한 전압은, 구동 코일(104)과 픽오프 장치(105, 105') 사이의 스케일 차이를 고려하도록 보정 상수에 의해 비례적으로 조정된다. 제 1 곡선(500)은 식(1) 및 도 3의 비감쇠형 시스템에 대응하고, 측정 중의 유체 내에는 기체가 존재하지 않는다. 제 2 곡선(502)은 식(3)의 감쇠형 시스템에 대응한다. 양 곡선(500, 502)은 고유 진동수(fn)에서 최상값(504) 및 최상값(504')을 각각 가지고 있다. 제 1 곡선(500) 및 제 2 곡선(502)의 고유진동수(fn)의 좌측 영역(506)은 흐름관(103A, 103B; 도 1에 도시됨)이 동상(in phase)으로 진동하고 있는 상황를 나타낸다. 제 1 곡선(500) 및 2 곡선(502)의 고유 진동수(fn)의 우측 영역(508)은 흐름관(103A, 103B; 도 1에 도시됨)이 상이한 위상(out of phase)으로 진동하는 상황을 나타낸다. 최상점(504')의 진폭이 작아지므로, 최상점(504')은 최상점(504)보다 검출이 어렵다. 기체의 감쇠 작용으로 인하여 진폭이 감소되면, 코리올리 유량계(5; 도 1에 도시됨)는 유량계 감도에 의존해서 효과적인 유량 측정을 더 이상 수행할 수 없다.
유량계 전자장치(20)는 구동 이득 또는 투과율을 모니터링하도록, 그리고 픽오프 코일에서의 전압을 구동 코일의 전압으로 나눈 값을 기초로 하여 투과율의 진폭을 최적화하도록 설계되어 있다. 이러한 최적화는 제 1 곡선(500) 기울기의 분석을 통해 달성될 수 있다. 예를 들면, 구동 코일에서 보다 빠른 진동 주파수에 의해 발생된 새로운 데이터로부터 얻어진 제 1 순방향차(first forward difference)는 제로(0)값(최적화된 상태), 음의 값(영역 508) 또는 양의 값(영역 506)을 갖는 기울기를 발생시킬 것이다. 그 다음, 유량계 전자장치는, 최적화된 투과율을 달성할 때까지, 데이타의 기울기에 의해 나타난 필요에 대응하여, 보다 빠른 또는 느린 진동을 구동시킨다. 도 6은, 과도 버블(transient bubble)이 시점(602)에 코리올리 유량계(5; 도 1에 도시됨)에 유입되고 시점(604)에 유출되는 사상(event; 600)의 구동 이득과 시간과의 관계를 도시하는 가상의 데이타 플롯이다. 도 6에서 구동 이득은 백분율로 표시되고, 예컨대 t1, t2, 및 t3에서 시간의 함수로서 플롯되어 있다. 본 발명의 개념에 따르면, 프로세서(201; 도 2에 도시됨)는 구동 이득 또는 투과율에 근거한 임계값(606)에 의해 프로그래밍된다. 곡선(608)의 구동 이득 또는 투과율이 임계값을 초과하면, 프로세서(201)는 식(2)에 따라 종래 방식으로 계산된 밀도값의 사용을 중지한다. 그리고 나서, 프로세서(201)는 도 7에 도시된 흐름도에 따라 밀도의 계산을 진행한다.
도 5 및 도 6에 도시된 작용은, 액체와 고체를 포함한, 예컨데, 유체 내에 파라핀, 모래 또는 스케일을 포함하거나, 또는 흐름관(103A, 103B)의 내벽면에 실제로 형성된 스케일을 포함하는 다상 유동의 작용과 유사하다. 따라서, 기체와 액체의 다상 유동을 검출할 수 있는 시스템은, 또한 동일한 원리를 이용하여, 흐름관 내에 기체와 고체를 포함하거나, 또는 액체와 고체 또는 스케일을 포함하는 다상 유동을 검출할 수 있다.
과도 버블 교정 모드(transient bubble remediation mode)
밀도값을 포함한 유량계 출력에 대해서는 식(2)에 따라 얻어진 측정법을 사용하는 것이 항상 바람직하지만, 다상 유동의 기체의 유해한 감쇠 작용 때문에, 식(2)의 사용이 언제나 가능한 것은 아니다. 도 7은, 과도 버블이 코리올리 유량계(5)에 침입해서 시스템을 감쇠시키는 기체의 효과를 야기하는 경우의 밀도값의 보정을 위한 프로세스(700)를 도시하고 있다. 프로세스(700)는, 기체의 감쇠가 실시간의 계측의 곤란성을 발생시키지만, 코리올리 유량계로부터 얻어진 밀도에 대한 차선값이 가장 새로이 계측되는 밀도값이라는 전제에 따라 개발되었다. 프로세스(700)의 각각의 단계는 도 6에 도시된 도면 부호와 관련하여 설명한다.
단계(P702)에서, 프로세스(201)는, 시점(602)에서 곡선(608)이 임계값(606)과 교차한 결과로서, 구동 이득이 임계값(606)을 초과하는 것으로 결정한다. 시점(602) 이전의 곡선(608)의 영역에서, 유량계로 이제 막 유입되는 버블에 의한 노이즈를 포함할 수도 있다는 사실로 인하여, 단계(P704) 동안, 프로세서(201)는 미리정해진 시간 간격(610)에 있어서 시간상으로는 뒤로 돌아가서 평균화 간격(averaging interval; 612)을 참조한다. 이러한 평균화 간격(612)은 하나의 데이터 점에 대응하지만, 다수의 데이터 점을 포함하는 간격을 포함하는 것이 바람직하다.
단계(P706)에서, 프로세서(201)는, 평균화 간격(612)에서 임의의 측정값이 임계값(606)을 초과하는지를 결정한다. 만일 평균화 간격(612)에서 측정값이 임계값(606)을 초과하는 경우, 단계(P708)에서, 미리정해진 시간 간격(610)의 배수 또는 일부가 계산에 사용되어, 단계(P704)의 반복을 통해 새로운 평균화 간격(612)에 도달한다. 단계(P704)에서의 반복이 임계값(606)보다 큰 점없이 간격(612)으로의 도달에 실패하는 경우에는, 임계값(606)보다 큰 측정값을 포함하는 불필요한 측정값, 예컨대 측정값(614)은 통계 분석에 의해 제거된다. 이러한 통계 분석은, 평균화 간격(612)에 있어서의 측정값이 임계값(606)보다 작은 값을 갖는 한, 표준 편차를 계산하는 것, 표준편차 이외의 모든 값을 무시하는 것, 또는 임계값(606)보다 큰 모든 값을 무시하는 것을 포함한다. 또한, 프로세서(201)는 연구실 측정으로부터 얻어질 수 있는 것과 같은 미리선정된 밀도값을 출력하도록 프로그래밍될 수 있다.
단계(P710)는 평균화 간격(612)에 대응하는 전형적인 평균 밀도값을 제공하기 위해 평균화 간격(612)에 걸쳐 밀도값을 평균화하는 것을 포함한다. 이러한 평균을 계산하기 위해 사용될 수 있는 값들은, 단계(P706)와 관련하여 앞서 설명한 바와 같은 통계 분석에 의해 조정될 수 있다. 유량계가 기체의 감쇠 작용으로 인해 질량 유량의 측정을 발생시키기 위해 정확히 동작하지 않고 있음을 알리는 유량계의 진단 상태에서는, 질량 유량에 대한 유량계 출력도 상술한 동일한 원리에 따라 평균화될 수 있다.
단계(P712)에 의하면, 프로세서(201)는, 곡선(608)이 시점(604)에서 임계값(606) 아래로 떨어질 때와 같은 시간까지, 단계(P710)에서 얻은 평균 밀도값을 유량계 출력으로서 제공한다. 따라서, 프로세스(700)는 단계(P714)에서 종료되고, 프로세서(201)는 과도 버블 교정 모드에서 벗어나고 식(2)에 따라 실행된 측정값으로 이루어지는 유량계 출력으로 돌아간다.
임계값(606), 시간 간격(610) 및 평균화 간격(610)에 대한 지속시간 또는 정확성은 의도된 사용 환경 뿐만 아니라 유량계의 형태 및 크기와 연관된다. 예를 들면, 이러한 값은, 하루에 일 배럴의 오일을 생산하는 유정(oil well)에 설치된 유량계와 하루에 천 배럴의 오일을 생산하는 유정에 설치된 유량계에서는 상이하다. 실제로는, 작동자는 코리올리 유량계(5)가 버블을 포함하지 않게 작동하는 임계값(606)을 결정한다. 이와 같이 결정된 값은 실험, 시행착오, 제조자의 추천 또는 의도된 사용 환경에서의 시간 당 기록의 조합에 의해서 실시된다. 이러한 값을 프로세스 단계(P700)에서 사용할 설정값으로서 유량계 전자장치(20)에 입력한다. 유량계 전자장치는 연속적으로 구동 이득의 레벨을 모니터링한다. 과도 버블 교정 기술의 적용은 석유 산업 용도에 한정되지 않으며 기체와 액체를 포함한 다상 유동이 일어날 수 있는 모든 환경에서 사용된다.
곡선(500) 및 곡선(502) 사이의 비교로서 도 5에 도시된 동일한 감쇠 원리는, 약간 존재하겠지만, 고체와 액체를 포함한 다상 유동 상태에 적용된다. 석유 산업의 사용 환경에서, 이러한 상태는, 천연가스, 오일 또는 응축물, 물, 파라핀, 모래 및/또는 셰일을 포함한 유동 흐름에서 발생한다. 즉, 도 6 및 7의 원리는, 고체와 액체, 기체와 고체, 기체와 액체를 포함한 다상 유동에 기인하는 잘못된 밀도 또는 질량 유량 측정을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
상술한 프로세스 요소는 저장 매체에 저장된 명령으로 이루어진다. 이러한 명령은 프로세서(processor)에 의해 검색 및 실행할 수 있다. 이러한 명령의 예로는 소프트웨어, 프로그램 코드 및 펌웨어가 있다. 저장 매체의 예로는 기억 장치, 테이프, 디스크, 집적회로 및 서버가 있다. 명령은 프로세서에 의해 실행되는 경우에 작동가능하고, 본 발명에 따라 프로세서를 작동시킨다. "프로세서"란 용어는 단일의 프로세서 장치 또는 상호-작동식 프로세싱 장치의 그룹을 의미한다. 프로세서의 예로는 집적회로, 컴퓨터 및 논리 회로가 있다. 당업자는 명령, 프로세서 및 저장 매체를 상세히 알고 있을 것이다.
앞서 상술한 과도 버블 교정의 원리를 실현하기 위해 설비되는 코리올리 유량계 및 이와 관련된 유량계 전자장치는 다상 유동을 포함한 임의의 환경에서 사용될 수 있는 경우, 이러한 유량계는 과도적 미스트(transient mist) 및 미세한 버블에 대처하는데 특히 양호하게 작동할 것이다. "과도(transient)"란 용어는 시간에 대해 일시적으로 또는 주기적으로 존재하는 유동 조건을 의미한다. 유량계는 또한 슬러그 유동(slug flow) 또는 플러그 유동(plug flow) 조건 하에서의 기체 효과를 개선하는데 충분히 양호하게 작동하지만, 계산된 체적 유량은 이들의 유동 조건 하에서는 미스트 유동 조건에서 보다 신뢰성이 저하된다. 특정 분야에서는 발생기 또는 프로세스 유동 라인에서 발생된 기체에 의한 화학적 프로세싱, 식품의 통조림 가공, 기체 발생에 의한 미생물 및 다상 유동을 가진 다른 시스템을 포함한다.
유정에서의 실험 측정용 시스템
도 8에 개략적인 블록 다이어그램으로 도시된 바와 같이, 시스템(800)은, 각각이 기체, 액체 및 고체를 포함한 다상 유동을 배관로(804)에 제공하는 복수의 전자 작동식 유정구 밸브(electronically actuated wellhead valves; 803, 803', 803")을 갖춘 다기관(802)을 포함한다. 이러한 전기 작동식 유정구 밸브(803, 803', 803")는 MATRYX MX200 액츄에이터를 갖춘 Xomox의 TUFFLINE 037AX WCB/316 유정 전환밸브와 같은, 3 로(路)의 전기적으로 시동되어 공압으로 작동하는 밸브인 것이 바람직하다. 밸브(803, 803', 803")는 코리올리 유량계(5)와 동일한 코리올리 유량계(806)에 매시간 하나의 유정으로부터 다기관(802) 및 시험라인(804)을 통해 다상 유동을 선택적으로 제공하도록 구성된다. 코리올리 유량계(806)를 통해 흐르는 유정에 대한 체적 유량에 관하여 시험하여 총수요에 대한 기여량을 측정한다. 유정구 밸브(803, 803', 803")로부터 다상 유동의 나머지는 수집 라인(808)으로 흘러 제 2 유량계(810)로 흘러들어 간다. 코리올리 유량계를 통과한 유동은 유량계 방출 라인(812)으로 방출되고 워터컷 유량계(814)로 유입된다. 그 다음 이 유동은 수집 라인(808)으로부터 흘러 들어온 유동과 혼합되어 제 2 유량계(810)를 거치면서 측정된다. 유량계(806, 810)의 예시적인 모델은, 콜로라도 볼더(Colorado Boulder)에 소재하는 마이크로 모션(Micro Motion)에서 구입 가능한 ELITE Model CMF300356NU 및 Model CMF300H551NU가 있다.
시스템(800)은 수집된 데이터와 프로그래밍 소프트웨어로 프로그램밍된 컴퓨터(816)를 포함한다. 이러한 소프트웨어의 바람직한 형태는 인텔루션 소프트웨어 DMACS로, 이것은 에멀슨 전자(Emerson Electric)의 계열사인 인텔루션(INTELLUTION)에서 구입 가능한 소프트웨어이다. 이 소프트웨어가 특히 바람직한데, 그 이유는 잠재적인 위험성을 내포한 기계적인 실패 중 대표적인 비정상의 유정 시험 상태를 알려주는 경보기능을 가지고 있기 때문이다. 컴퓨터(816)는 원격 작동 제어기(818)의 프로그램을 제어하며, 이 원격 작동 제어기는 다수의 구동기와 인터페이스를 포함하고 컴퓨터(816)가 시스템(800)의 원격 구성요소와 상호작용하는 것을 가능하게 한다. 원격 작동 제어기(818)의 바람직한 형태는 Fisher Model ROC364이다. 또한, 원격 작동 제어기(818)는 소프트웨어로 프로그래밍되어 컴퓨터(816)로부터 제어 명령의 수행을 용이하게 할 수 있다.
밸브 제어 리드선(820, 820', 820")은, 밸브의 선택적 제어를 위해 전기 작동식 밸브(803, 803', 803")에 제어기(818)를 연결한다. 리드선(822)은 압력 전달기(824)에 제어기(818)를 연결한다. 전달기(824)의 예시적인 형태는 ELITE Model RFT9739이며, 이것은 콜로라도 볼더에 소재하는 마이크로 모션에서 구입 가능하다. 리드선(826)을 통해 워터 컷 유량계(814)는 제어기에 연결된다. 제어기(818), 전달기(824) 및 컴퓨터(816)의 기능은 유량계 전자장치(20; 도 2에 도시됨)의 프로세서(210)와 같은 단 하나의 프로세서 내에 통합될 수 있다.
시스템(800)은 다음과 같이 작동한다. 다기관(802)은 유정(803, 803', 803")중 하나의 유정의 유동이 코리올리 유량계(806)를 통해 흐르도록 하고 유정을 시험하고 이 유정과 관련한 질량 유량 정보를 제공하며, 나머지 유정은 제 2 유량계(810)를 통해 결합된 수요를 위해 수집 라인(808)으로 흐른다. 코리올리 유량계(808)는 유량계 출력으로서 밀도와 질량 유량을 전달기(824)에 제공하고, 그 다음, 신호를 리드선(822)을 통해 제어기(818)에 제공한다. 컴퓨터(816), 제어기(818), 전달기(824), 또는 코리올리 유량계(806) 중 하나는 식(4)를 따라 총 체적 유량(Qe)의 계산을 수행한다.
식(4):
여기서, Me는 코리올리를 기초로 하여 총 혼합된 오일과 물 흐름으로부터 얻어진 질량 유량이고, De는 측정 온도(T)에서 총 혼합된 오일, 기체, 물 및 고체 유동 흐름의 밀도이다.
오일의 체적 유량은 식(5)을 따라 계산된다.
식(5):
여기서, Qo는 오일의 체적 유량이고 Xw는 물의 아주 작은 유량이며 그리고 나머지 변수들은 위에서 정의하였다.
물의 체적 유량은 식(6)을 따라 계산된다.
식(6):
여기서 Qw는 물의 체적 유량이고 나머지 변수들은 상기에서 정의하였다.
체적 유량 값 Qo와 Qw는 표준 기준 온도(Tr)에서 교정될 수 있는데, 이는 식(7)에서와 같이, 표준 기준 온도에서의 밀도를 측정온도로 나눈 값을 다시 체적 유량과 곱함으로써 교정될 수 있다.
식(7):
여기서, Qo는 표준 기준 온도 (Tref)에서의 오일의 체적 유량이고,QoT는 온도(T)에서 측정되고 식(5)를 따라 계산된 오일의 체적 유량이며, Do는 기준 온도(Tref)에서 실험 측정으로부터 측정된 오일의 밀도이고, DoT는 온도(T)에서 측정된 오일의 밀도이다.
물의 아주 작은 유량은 아래와 같이 계산된다.
식(8):
여기서, De는 측정온도(T)에서의 총 혼합된 오일과 물(또는 응축물)의 밀도이고 ρo,T는 순수 오일(또는 응축물)의 밀도이며, ρw,T는 순수 물의 밀도이고, 나머지 변수들은 상기에 정의되었다.
값(Xw)은 '워터컷' 측정으로, 이것은 유정 시험 측정의 중요한 결과이다. '워터컷'이란 용어는 오일의 체적 및 오일과 물 혼합물 내의 물의 체적사이의 관계를 나타내는 비율이다. 워터컷 유량계(814)는 용량, 저항, 마이크로파 또는 다른 측정법을 사용하여 워터컷의 양을 측정한다. 어떤 환경에서, 물의 체적이 너무 커서 기구의 한계치를 초과한다. 예를 들면, 용량 또는 저항 모니터는 물의 체적이 총 유동의 20% 내지 30%보다 적은 곳에서 정확한 워터컷 측정을 제공한다. 30% 이상의 정확성 제한은 많은 생산 유정으로부터 관찰된 레벨에 미치지 못한다. 예로, 유정의 총 액체 생산 체적은 99%가 물일 수 있다. 대부분의 워터컷 모니터는 물의 함유가 적은 오일에서 워터컷을 결정하는 것과 관련이 있다. 워터컷 모니터는, 2 상의 분리기로부터 흐르는 물질에 함유된 물의 성분을 결정하기 위해 사용될 수 없는데, 그 이유는 총 액체 성분이 30% 이상의 정확성 제한을 초과하는 성분의 물을 가지고 있기 때문이다. 워터컷 모니터(66)의 예시적인 형태는 Drexelbrook Model CM-2 정전용량 모니터이다. 따라서, 식(8)은 워터컷과 물 또는 응축물 및 물의 체적 유량을 계산하는 방법을 제공한다. ρo,T 및 ρw,T 값은 특정 유정으로부터 생산된 종래의 실험 측정으로부터 달성될 수 있다.
Xw 값은 워터컷(814)의 수행성 및 정확성 한계 내에 있으며, 오일 밀도는 따르는 식에 의해 교정될 수도 있다.
식(9):
여기서, ρo,T 는 온도(T)에서의 워터컷 오일 밀도이고, 온도(T)에서의 ρT는 코리올리 유량계(806)에 의해 측정될 때 워터컷 혼합 액체의 총밀도이고, 온도(T)에서 ρw는 실험측정 또는 종래의 실험적 온도-염도 상관(correlations)에 의해 설정된 물의 밀도이고, WC는 워터컷 모니터(814)에 의해 측정된 워터컷이다.
요약하면, 판매를 위해 질량 유량로부터 유량계 액체 측정을 체적 유량로 전환할 필요가 있는데, 그 이유는 석유 산업에서 생산물은 체적으로 판매되기 때문이다. 밀도값은 질량 유량을 체적 유량로의 전환을 수행하기 위해 사용된다. 물 및 오일의 유량은 워터컷의 측정에 의해 결정될 수 있지만, 이러한 방법이 본래의 도구 속박으로 인하여 항상 사용될 수 는 없다. 워터컷의 직접적인 측정은, 생산 유정의 수명기간 동안 오일 밀도값의 변화에 대해 유량계를 보정하기 위해 사용될 수 있다. 시스템에서의 기체 감쇠는, 식(8) 및 식(9)에 따른 계산의 결과를 방해하는데, 그 이유는 기체 감쇠가 심하여 이러한 유량계는 흐름관을 통해 흐르는 물질의 정확한 밀도의 제공을 중단시키거나 측정된 밀도가 충분한 기체 성분을 나타내어 식(8) 및 식(9)를 따르는 두 상의 흐름의 가정을 파괴하기 때문이다. 기체 유량은 미국 특허 제 5,029,482호에 따른 실험적 상호관계에 의해 결정될 수 있다.
도 8에 도시된 컴퓨터(816) 또는 제어기(818)는 코리올리 유량계(806) 내에서의 과도 버블 현상이 있을 때, 도 7의 블록 다이어그램을 따라 얻어진 질량 유량 또는 밀도값의 이용에 대한 선택을 가지고 있다. 또는, 평균화 간격(612)으로부터 얻어진 평균값의 사용이 바람직하지 않다면, 이러한 대안적인 선택은 유정 시험을 중지시키거나 작업자에게 경보를 이용하여 알려준다. 컴퓨터(816)의 다른 선택은 제어기(818)에 신호를 보내어 밸브 중 선택된 하나에 근접하고 유정에서의 배압을 증가시키는 것이다. 유정의 경우에, 이러한 배압은 자유로운 기체를 용액으로 가해져서, 생산 유체로부터 기체의 완전한 또는 부분적 제거함으로써, 완전하게 또는 부분적으로 코리올리 유량계에서의 기체 감쇠 효과를 해결한다.
특히, 식(8) 및 식(9)는 오일 및 물에 대해서 언급되었지만, 이 식들은 보다 광범위하게 임의의 이중의 상태로 서로 섞히지 않는 액체 시스템에서도 포함하며, 예를 들면, 제 3 상으로서 기체에 의해 영향을 받을 수 있는 콜로이드 용액이 있다. 이러한 시스템에 영향을 미치는 기체의 이러한 유독한 효과는 단지 감쇠만을 포함하는데, 그 이유는, 식(8)로부터 계산되고 식(9)에 의해 교정된 밀도를 이용하여 계산된 Xw 값은 감속된 밀도값(De)으로 인하여 오류를 가지고 있다.
따라서, 본 발명자는 본 발명의 모든 권리를 보호하기 위해 균등론에 입각하여 본 발명을 주장한다.

Claims (23)

  1. 물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계(5)로서,
    (a) 하나 이상의 흐름관(103A,103B)과,
    (b) 구동 신호에 근거하여, 상기 하나 이상의 흐름관을 통해 유동하는 물질의 밀도에 대응하는 기본 주파수에서 상기 하나 이상의 흐름관을 진동시키는 구동기(104)와,
    (c) 상기 하나 이상의 흐름관을 통해 유동하는 상기 물질에 응답하여 복수의 픽오프 신호를 발생시키는, 상기 하나 이상의 흐름관에 부착된 픽오프(105,105')와, 그리고
    (d) 상기 픽오프 신호들 중 하나 이상의 신호에 근거하여, 상기 하나 이상의 흐름관을 통해 유동하는 상기 물질의 상기 밀도를 결정하도록 구성된 유량계 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계에 있어서,
    상기 유량계 전자장치는 추가로,
    상기 유량계의 구동 이득의 값의 변화를 모니터링해서, 상기 물질이 다상 유동을 포함하는지를 결정하고, 그리고
    상기 물질이 다상 유동을 포함한다면, 상기 픽오프 신호에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 대신에, 하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로,
    상기 구동 이득을 모니터링해서 상기 물질이 다상 유동을 더 이상 포함하지 않는지를 결정하고, 그리고
    상기 물질이 더 이상 다상 물질을 포함하지 않는다면, 상기 하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 대신에, 상기 픽오프 신호들에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하도록 구성되는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로,
    상기 물질이 상기 다상 유동을 포함하는지를 결정하기 위해 상기 구동 이득이 제 1 임계값을 초과하는지를 결정하도록 구성되는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값은 상기 다상 유동이 기체 및 액체를 포함함을 나타내는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 4 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로, 상기 구동 이득이 제 2 임계값을 초과하는지를 결정하도록 구성되며, 상기 제 2 임계값은 상기 다상 유동이 액체 및 고체 물질을 포함함을 나타내는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로, 상기 물질이 상기 다상 유동을 포함한다면 상기 밀도를 결정하기 위해 시간의 간격에 걸쳐 이력 밀도 측정값들을 평균을 내도록 구성되는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로, 의사 측정값들을 제거 또는 감소시키기 위해 상기 이력 밀도 측정값들에 통계 분석을 적용하도록 구성되는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로, 상기 물질이 상기 다상 유동을 포함한다면 상기 밀도를 결정하도록 실험실 측정값들로부터 얻은 밀도 측정값들을 처리하도록 구성되는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 유량계 전자장치(20)는 추가로, 상기 물질이 상기 다상 유동을 포함한다면 상기 밀도를 결정하도록 상관을 처리하도록 구성되는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 다상 유동의 결정에 응답해서, 생산 유정으로부터 유동하는 유체에 대해서 진행 중인 유정 시험을 중지하기 위해 밸브(803,803',803")를 폐쇄시키도록 구성된 회로(818)를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 다상 유동을 표시하는 경보를 나타내는 수단을 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계.
  12. 물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계(5)를 작동시키는 방법으로서,
    하나 이상의 흐름관을 통해 유동하는 물질의 밀도에 대응하는 기본 주파수에서 상기 코리올리 유량계의 상기 하나 이상의 흐름관(103A,103B)을 진동시키는 단계와,
    상기 물질이 상기 하나 이상의 흐름관을 통해 유동하는 경우 상기 하나 이상의 흐름관의 운동을 나타내는 복수의 픽오프 신호를 발생시키는 단계와, 그리고
    상기 픽오프 신호들 중 하나 이상의 신호에 근거하여, 상기 하나 이상의 흐름관을 통해 유동하는 상기 물질의 밀도를 결정하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
    상기 물질이 다상 유동을 포함하는지를 결정하기 위해, 상기 유량계의 구동 이득의 값의 변화를 모니터링하는 단계와, 그리고
    상기 물질이 다상 유동을 포함한다면, 상기 픽오프 신호에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 대신에, 하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 물질이 다상 유동을 더 이상 포함하지 않는지를 결정하도록 상기 구동 이득을 모니터링하는 단계와, 그리고
    상기 물질이 더 이상 다상 물질을 포함하지 않는다면, 상기 하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 대신에, 상기 픽오프 신호에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동 이득을 모니터링하는 단계는,
    상기 구동 이득이 제 1 임계값을 초과하는지를 결정하여 상기 물질이 상기 다상 유동을 포함하는지를 결정하기 위해, 상기 구동 이득을 상기 제 1 임계값과 비교하는 단계를 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 14 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    상기 다상 유동이 기체 및 액체를 포함함을 나타내도록 상기 제 1 임계값을 설정하는 단계를 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    상기 다상 유동이 액체 및 고체 물질을 포함함을 나타내도록 제 2 임계값을 설정하는 단계와, 그리고
    상기 구동 이득이 상기 제 2 임계값을 초과하는지를 결정하기 위해 상기 구동 이득을 상기 제 2 임계값과 비교하는 단계를 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 단계가,
    상기 밀도를 결정하도록 시간의 간격에 걸쳐 이력 밀도 측정값들을 평균을 내는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이력 밀도 측정값들을 평균을 내는 단계가,
    의사 측정값들을 제거 또는 감소시키기 위해 상기 이력 밀도 측정값들에 통계 분석을 적용하는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 단계가,
    상기 밀도를 측정하기 위해 실험실 측정값들로부터 얻은 밀도 측정값들을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    하나 이상의 저장된 밀도값에 근거하여 상기 물질의 밀도를 결정하는 단계가,
    상기 밀도를 결정하도록 상관을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 다상 유동을 결정하는 단계에 응답하여, 생산 유정으로부터 유동하는 유체가 진행 중에 유정 시험을 중지하기 위해 밸브(803,803',803")를 폐쇄시키는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    상기 다상 유동을 표시하는 경보를 나타내는 단계를 더 포함하는,
    물질의 밀도를 측정하는 코리올리 유량계를 작동시키는 방법.
  23. 삭제
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