NO325636B1 - Samtidig bestemmelse av multifase stromningshastigheter og konsentrasjoner - Google Patents

Samtidig bestemmelse av multifase stromningshastigheter og konsentrasjoner Download PDF

Info

Publication number
NO325636B1
NO325636B1 NO20022700A NO20022700A NO325636B1 NO 325636 B1 NO325636 B1 NO 325636B1 NO 20022700 A NO20022700 A NO 20022700A NO 20022700 A NO20022700 A NO 20022700A NO 325636 B1 NO325636 B1 NO 325636B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
mixture
volume
pipeline
pipeline section
gas
Prior art date
Application number
NO20022700A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20022700L (no
NO20022700D0 (no
Inventor
Vladimir Melnikov
Vladimir Drobkov
Andrey Shustov
Original Assignee
Nest Internat Nv
Vladimir Melnikov
Vladimir Drobkov
Andrey Shustov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nest Internat Nv, Vladimir Melnikov, Vladimir Drobkov, Andrey Shustov filed Critical Nest Internat Nv
Publication of NO20022700D0 publication Critical patent/NO20022700D0/no
Publication of NO20022700L publication Critical patent/NO20022700L/no
Publication of NO325636B1 publication Critical patent/NO325636B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/663Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by measuring Doppler frequency shift
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7082Measuring the time taken to traverse a fixed distance using acoustic detecting arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/032Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/09Analysing solids by measuring mechanical or acoustic impedance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/024Mixtures
    • G01N2291/02433Gases in liquids, e.g. bubbles, foams
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02809Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02836Flow rate, liquid level
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02863Electric or magnetic parameters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/105Number of transducers two or more emitters, two or more receivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

Oppfinnelsens område
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for bestemmelse av volumgjennomstrømninger og volumkonsentrasjoner for væskefasekomponenter og gass i multifase væske/gass blandinger slik som oljebrønnfluider, bestående av olje, vann og gass. Spesielt vedrører oppfinnelsen en slik metode og en slik anordning ifølge ingressen til kravene 1 og 15, henholdsvis.
Beskrivelse av relatert teknikk.
En fluidstrøm som strømmer gjennom en rørledning fra en oljebrønn er en multifase blanding av olje, vann og gass. Nøyaktig og samtidig måling av gjennomstrømningsmengder og volumkonsentrasjoner for komponentene i blandingen er viktig for kontroll av operasjonen av brønnen.
Fremgangsmåter og anordninger for måling av disse strømningskarakteristikkene som inntil i dag er akseptert krever innledningsvis separasjon av gass i spesielle separatorer som er installert i måleanordninger på oljefelt-områdene. Dette faktum fører til betydelige kostnader for utførelse av slike målinger.
Teknikker for måling av nevnte multifase strømnings-egenskaper uten en innledende separasjon av gassfasen er også kjent. Disse fremgangsmåtene og anordningene er basert på forskjellige prinsipper: forskjell i tetthet og elektro-magnetisk karakterisering av komponentene, interaksjon med gamma-stråler og ultrasoniske bølger, og andre.
RU-C-2138023 fremviser en fremgangsmåte og anordning ifølge ingressen for krav 1 og for krav 15, henholdsvis. Med fremgangsmåten ifølge den kjente teknikken måles den akustiske konduktiviteten av blandingen ved en lokasjon langs en rørledning som fører en multifaseblanding med konstant strømningshastighet, ved å sende ut akustiske pulser gjennom et kontrollert volum av blandingen ved hjelp av en sender og telling av disse pulsene dersom de mottas av en mottaker, og med et forhold mellom sendte og mottatte pulser som representerer mengden av en fase i blandingen. I tillegg måles ved hver av to steder transittiden for pulser gjennom et kontrollert volum, der nevnte tid krysskorreleres med den som oppnås fra det andre stedet og så benyttes i kombinasjon med en verdi for avstanden mellom nevnte lokasjoner for å beregne hastigheten. Under en kalibrering av utstyret der det benyttes ren olje og rent vann, måles transittiden for impulser gjennom et kontrollert volum som så benyttes i kombinasjon med faktisk (på stedet) målt transittid, nevnte forhold for fasemengden, nevnte hastighet og en verdi for tverrsnittet av rørledningen for å beregne de faktiske gjennomstrømningsmengder for gass, olje og vann.
EP-A-0684458 fremviser en måler for multifasestrømning der en rørledning omfatter to begrensninger som hver frembringer en endring i hastigheten for strømningen i forhold til strømningshastigheten på steder rett før og i hver begrensning, henholdsvis. For hver begrensing måles en trykkforskjell mellom de nevnte steder. En verdi for volumet V mellom begrensningene må bestemmes på forhånd. Ved å benytte signalene for trykkforskjellen og volumverdien V kan den totale volumgjennomstrømningen q bestemmes. Ved å måle en statisk trykkdifferanse kan en første tilnærming for tettheten p for blandingen bestemmes. En ytterligere anordning benyttes for å frembringe en eller flere indikasjoner om sammensetningen av multifaseblåndingen. Gitt tetthetene po, pw, pg for komponentene i multifaseblandingen, bestemmes strømningsratene for fasene. Med denne strømnings-måleren fra den kjente teknikk måles ikke hastigheten i seg selv ved steder der hastigheten er endret, dvs. ved hver begrensning. Heller ikke måles hastigheten i en avstand fra begrensningen. I stedet må en trykkforskjell måles ved hver begrensning for derfra å bestemme en tid som blandingen tar fra en begrensning til den andre begrensningen. Fra nevnte tid og den kjente avstanden mellom begrensningene beregnes hastigheten.
US patentet 5.287.752 beskriver en anordning for bestemmelse av gjennomstrømningsmengdene for multifasefluider ved hjelp av et sett av kapasitorer plassert på to parallelle plater som er anbrakt på innsiden av en horisontal eller skråstilt rørledning i parallell med strømningsretningen. For å bestemme vann/olje volumandel og delen av rørledningens tverrsnitt som er fylt av væskefase, måles impedansene for et medium som på dette tidspunktet er lokalisert i måleceller som alle er elementær-kapasitorer. En hastighet for væskefasen beregnes ved måling og krysskorrelering av impedansene for elementær-kapasitorer anbrakt i en matriserekke som befinner seg i en del av tverrsnittet som er fylt av væskefasen. En hastighet for gassen bestemmes ved måling av tiden for passering av strukturelle deformasjoner i strømningen i den øvre del av rørledningen. Volumgjennom-strømninger for fasene bestemmes ved å ta hensyn til delene av rørledningens tverrsnitt som fylles av væske- og gassfasene i strømningen.
Den foreslåtte fremgangsmåten har et begrenset anvendelsesområde ettersom den bare kan bli effektivt benyttet ved et skiftende strømningsregime. Dessuten tas det ikke hensyn til typen emulsjon og blanding av komponentene i denne fremgangsmåten.
US patentet 5.367.911 beskriver et apparat for avføling av fluidoppførsel i et rør som kan benyttes som en strøm-ningsmåler. Måleanordningen omfatter minst to sensorer anbrakt inne i en rørledning, en nedstrøms for den andre. Sensorene kan omfatte akustiske transdusere eller sensorer for elektrisk konduktivitet (eller resistivitet). Hver sensor tilveiebringer en datasignalutgang, som indikerer den målte fysiske egenskapen for et medium som strømmer i respektive samplingsvolumer. Utgangssignalene behandles i en krets og krysskorreleres. Ettersom en avstand mellom sensorene er kjent, gjøres en beregning av strømningshastigheten.
Forfatterne av patentet tar imidlertid ikke i betraktning at en gassfase beveger seg relativt til en væskefase i multifasestrømninger.
Europeisk patent A 0684458 vedrører en fremgangsmåte og en anordning for å måle gjennomstrømningsmengden for multifasefluider. Anordningen omfatter to seksjoner som befinner seg i en avstand fra hverandre langs en kanal. Seksjonene er utført i form av venturier. Hver seksjon omfatter en kanal med forskjellige tverrsnittsarealer utstyrt med midler for å frembringe en endring i hastigheten inne i denne og en tilsvarende variasjon i dynamisk trykk. Dessuten omfatter anordningen passende midler for måling av de resulterende trykkdifferansene. To trykkdifferansesignaler som oppnås i de nevnte respektive seksjoner egner seg for krysskorrelasjon for å danne et tredje signal som representerer den totale volumgjennomstrømningen. For å bestemme gjennomstrømningsmengdene for fasene måles en annen trykkdifferanse i en strømningsseksjon av venturi-typen, og et signal som er en funksjon av den totale massegjennom-strømningen Q og tettheten p for blandingen oppnås. Enda en trykkdifferanse måles i en seksjon av "gradiomanometer"-typen (trykkdifferansemåler). Denne seksjonen er anbrakt i en del av en vertikal kanal som har konstant tverrsnittsareal. På vanlig måte representerer den sistnevnte trykkdifferansen en statisk trykkdifferanse som er proporsjonal, i første tilnærming, med blandingens tetthet p. I tillegg omfatter anordningen en modul som befinner seg i kanalen og som tilveiebringer en eller flere indikasjoner for sammensetningen av multifasefluidet, med andre ord, bestemmer volum- eller massekonsentrasjonene for komponentene som fluidet består av. En prosessor beregner massegjennom-strømningsmengden Q via parallelle veier avhengig av gassinnholdet. Når gassinnholdet er moderat (< 65%) benyttes en første prosesseringsmetode på basis av et signal som er proporsjonalt med uttrykket Q2/Pog et signal som representerer tettheten p for blandingen. En andre prosesseringsmetode basert på et signal som representerer den totale volumgjennomstrømningen og et signal som representerer tettheten p for blandingen, benyttes når gassinnholdet er høyt (> 65%).
Det er nødvendig å merke seg at anordningene med seksjoner av venturi-typen har et lite dynamisk område og dermed kan benyttes i et begrenset område av gjennom-strømningsmengdemålinger. Dessuten avhenger en volum-gjennomstrømningsfaktor for slike anordninger i betydelig grad av gassinnholdet som innvirker på målenøyaktigheten. I den beskrevne anordningen beregnes gassinnholdet, men måles ikke, noe som også reduserer målenøyaktigheten. Bruk av anordingen for måling av gjennornstrømningsmengden for fluidstrømmer ved oljebrønner som inneholder råolje kan føre til tiltetning av dens trykkuttak.
Oppsummering av oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og en anordning for bestemmelse av volumgjennomstrømninger for komponenter av en multifaseblanding langs en del av en rørledning uten en innledende separasjon av gassen.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer måling av volumkonsentrasjoner for komponentene av en multifaseblanding langs en del av rørledningen.
Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte og en anordning for å måle de ovenfor nevnte karakteristikkene for et multifasemedium med forskjellige strømningstyper.
Oppfinnelsen sikrer fremskaffelse av pålitelige data for målekarakteristikkene til strømninger som har gassinklusjoner med forskjellig størrelse.
Dessuten sikrer oppfinnelsen anordningens kompakthet og dens enkle flyttbarhet.
De ovenfor nevnte egenskaper oppnås ved fremgangsmåten for bestemmelse av volumgjennomstrømningene for væskekomponenter og gass i multifaseblandingen som strømmer langs en rørledning, ifølge hvilken en strømningsmålecelle installert inne i en rørledning omfatter to rørlednings-seksjoner, i beskrivelsen også kalt deler, plassert i serie i strømningsretningen og har forskjellige strømningstverr-snittsarealer : F2=kFi
(diameter D2= DiVk) k * 1.
Når k = 0,5 frembringer en endring i strømningstverr-snittsarealet betydelig endringer i en væskefasehastighet og tilsvarende for en reell gassfasehastighet i delene av målerørledningen (w i<w 2), mens endringen av den relative hastigheten for gassinklusjoner og for en reell gassvolum-konsentrasjon ( p i blandingen er ubetydelig. Beregnings-analyse for en blandingsstrømningsmodell har gjort det mulig å utlede en formel for bestemmelse av en volumgjennom-strømning for en væskefase for multifasestrømningen som passerer gjennom de kalibrerte delene av rørledningen: a=k/( X- k) FXws. 2<X- 92)- wtA<X- n\
En volumgjennomstrømning for en gass bestemmes av den følgende formelen:
De reelle hastighetene for gassfasen wg;volumkonsentrasjonene av gass ip , volumkonsentrasjonene for væskekomponentene, slik som vann W og olje (1-W) i de kalibrerte rørledningsdelene bestemmes ved hjelp av ultrasonisk avføling av samplingsvolumer av multifasestrømningen med et sett av transdusere anbrakt inne i rørledningens måledeler langs en radius av en strømningsseksjon. Disse transduserne tjener som sendere og mottakere for akustiske signaler i samplingsvolumene.
Gjennomsnitt av de fremskaffede verdier for lokale egenskaper av multifasestrømningen blir så beregnet over tverrsnittsarealer av rørledningens måledeler.
Måling av reell gasshastighet utføres ved krysskorrelasjon av sensorsignaler eller ved Doppler-fremgangsmåter .
Måling av volumkonsentrasjonen for gass utføres gjennom indikasjon av akustisk ledningsevne i samplingsvolumene av mediet.
Ultrasonisk måling av volumkonsentrasjonen av væskefasekomponenter baseres på bestemmelse av tiden for passering av akustiske pulser gjennom samplingsvolumet ettersom det ble funnet at i et fluid slik som en blanding av vann/olje avhenger tiden for signalets passering praktisk talt lineært av et forhold mellom volumkonsentrasjonene av disse komponentene uansett emulsjonstype.
De nevnte egenskaper tilveiebringes også ved apparatet for bestemmelse av volumgjennomstrømningene og volumkonsentras jonene av væskekomponentene og gass i en væske-gass multifase blanding som strømmer langs en rørledning omfattende en strømningsmålecelle som er installert i en rørledning. Strømningsmålecellen omfatter to rørledningsdeler som er anbrakt i serie i en strømningsretning og har forskjellig tverrsnittsarealer for strømningen: F2=kFi(diameter D2= DiVk) k*l.
Endring av strømningsseksjonens areal (når k = 0,5) frembringer betydelige endringer av hastigheten for en væskefase og en reell hastighet for en gass i den rørledningens måledeler, ( w\<w2) mens endringer i den relative hastigheten for gassinklusjoner og for en reell volumgasskonsentrasjon <p i en blanding er ubetydelige. En volumgjennomstrømning for en væskefase bestemmes av en forskjell i produktene av den reelle gassfasehastigheten wg og en del av rørledningsseksjonen som er fylt av en væskefase i den første og andre av rørledningens måleinndelinger:
Volumgjennomstrømningen for en gass bestemmes av den følgende formelen:
De reelle hastighetene for gassfasen, wg, volumkonsentras j onene for gass, volumkonsentrasjonene av væskekomponenter, <p , slik som vann W og olje (1-W) i de kalibrerte rørledningsdelene av rørledningen bestemmes ved hjelp av ultrasonisk avføling av lokale volumer av multifasestrømningen med et sett av transdusere anbrakt innenfor rørledningens måledeler langs en radius av en s trømnings s eks j on.
Operasjonsprinsippet for en lokal gasshastighetsmåler er basert på bestemmelse av en krysskorrelasjonsfunksjon av en amplitude av et signal fra en transduser for akustisk ledningsevne. De to transduserne er plassert i en fast avstand, en oppstrøms for den andre i strømningsretningen. Den akustiske transduseren består av en sender og en mottaker av ultrasoniske pulser som frembringer akustisk "belysning" av et samplingsvolum. Transduseren kan benyttes som en sender og en mottaker av reflekterte signaler i "sender-mottaker"-modusen.
En elektro-akustisk kanal for måleren opererer på følgende måte: spenningspulser fra en pulsgenerator kommer til senderen der de konverteres til ultrasoniske pulser. Etter å ha passert gjennom samplingsvolumet mottas de av mottakeren, konverteres til spenningspulser, forsterkes og sendes til en inngang i en toppverdi-detektor som kontrolleres av strobe-pulser. Strobe-pulsene bestemmer et tidsintervall der mottak av et signal forventes. En spenning ved en inngang på toppverdi-detektoren er proporsjonal med en amplitude for et mottatt signal og bestemmes av akustiske energitap i et samplingsvolum for sensoren. Utgangssignaler fra toppverdi-detektorer kommer til en kalkulator som bestemmer en krysskorrelasjons- eller en autokorrelasjonsfunksjon (i tilfelle av en transduser) og beregner den reelle lokale hastigheten for gassfasen eller væskefasen uten gass.
I tillegg til det forklarte prinsippet kan Dopplers fremgangsmåte for å måle den lokale hastigheten for gassfasen ved å avføle et medium ved hjelp av ultrasoniske pulser som er rettet oppstrøms i strømningen. I denne varianten er sendere og mottakere også anbrakt inne i måledelene av rørledningen.
Operasjonsprinsippet for en gassvolumkonsentrasjonsmåler er basert på indikasjon av akustisk ledningsevne for et samplingsvolum. Et signal fra en spenningspulsgenerator sendes til en emitter bestående av en sender og en bølge-leder. Etter konvertering når akustiske pulser samplingsvolumet gjennom bølgelederen, passerer gjennom volumet og gjennom en mottakende bølgeleder kommer de til senderen hvor de omformes til et spenningssignal som etter forsterkning kommer til en toppverdidetektor. En enhet for danning av strobepulser åpner toppverdi-detektoren i en periode mens det innkommende signalet er ventet. Fra toppverdidetektoren kommer et utgangssignal som er proporsjonalt med en amplitude for det mottatte signalet, til en komparator som sammenligner utgangssignalet fra toppverdi-detektoren med et skillenivå satt av en enhet for danning av et skillenivå. Et utgangssignal av komparatoren kommer til en kalkulator som bestemmer gassvoluminnholdet i et medium som et forhold mellom tiden med en gassfase til stede i samplingsvolumet til den fulle tiden for målingen.
Prinsippet for operasjon av ultralydmåleren for volumkonsentrasjonen av væskekomponenter er basert på bestemmelse av tiden for passering av ultrasoniske signaler gjennom et samplingsvolum for en multifasestrømning ettersom det ble funnet at i væskefase, slik som en blanding av vann og olje avhenger tiden for passering av ultrasoniske pulser praktisk talt lineært av forholdene av volumkonsentrasjoner uansett type emulsjon. Det velges en avstand mellom sender og mottaker slik at inntrengning av store inklusjoner av gass med en størrelse mer enn 1 mm unngås. Spenningspulser fra en generator sendes til den ultrasoniske senderen som danner akustiske pulser. De akustiske pulsene passerer gjennom et samplingsvolum, mottas av en mottaker og omformes til et spenningssignal som forsterkes og så sendes til en strobet komparator. Komparatoren åpner i den tiden mens mottak av signalet forventes ved hjelp av formeren av strobepulser, noe som sikrer høy støyimmunitet for opplegget. Samtidig med danning av senderpulser aktiveres et opplegg for danning av pulsvarigheten. Dette opplegget stoppes av signalet som kommer fra komparatorutgangen. Slik blir varigheten for utgangssignalet lik tiden for passering av det ultrasoniske signalet fra senderen til mottakeren. Så omformes pulsen til et amplitudesignal og kommer inn i kalkulatoren som bestemmer volumkonsentrasjonen av væskefasekomponentene.
En prosessor som arbeider ifølge fastsatte programmer kontrollerer operasjonen for måleren av lokale strømnings-parametre wg,i, wg,2, <Pi, cp2, og W beregner et gjennomsnitt av disse parametrene over tverrsnittet av rørledningens måledeler og beregner volumgjennomstrømningene for væskefasekomponentene og gass.
Kort forklaring av figurene og tegningene
Figur la, lb. Konfigurasjon av anordning for multifase gjennomstrømningsmengde som foreslått innen rammen av foreliggende oppfinnelse. Figur 2. Blokkskjema av måleren for lokal gassfasehastighet for varianten med sekvensiell plassering av transdusere. Figur 3. Spenningsdiagram for signalet prosessert i blokkskjemaet vist i Figur 2. Figur 4. Typisk form for en krysskorrelasjonsfunksjon for utgangssignåler fra toppverdidetektorene. Figur 5. Blokkskjema for måleren for lokal gassfasehastighet for varianten med transduserne plassert i serie ("sender-mottaker" modus). Figur 6. Spenningsdiagram for signalet som behandles i blokkskjemaet vist i Figur 5. Figur 7. Blokkskjema av måleren for lokal gassfasehastighet mens et par transdusere arbeider i en modus som danner en autokorrelas j ons funksj on. Figur 8. Typisk utførelse av en autokorrelasjonsfunksjon for utgangssignalene av toppverdidetektorene. Figur 9. Blokkskjema for måleren av den lokale gassfase hastigheten mens en av transduserne arbeider i "sender-mot taker"-modus en. Figur 10. Spenningsdiagram for signalet som behandles i blokkdiagrammet som er vist i Figur 9. Figur 11. Autokorrelasjonsfunksjonsform for utgangssignalet fra toppverdi-detektoren i varianten som benytter en
transduser.
Figur 12. Blokkdiagram for den ultrasoniske Doppler-måleren for den lokale gassfase hastigheten. Figur 13. Typisk form på signalene i blokkdiagrammet for den ultrasoniske Dopplermåleren for hastighet som vist i Figur 12. Figur 14. En annen variant av blokkdiagrammet for den ultrasoniske Doppler-måleren for måling av den lokale gas s fasehas tigheten. Figur 15. Spenningsdiagram for et signal behandlet i blokkdiagrammet vist i Figur 14. Figur 16. Blokkdiagram for måleren av gassinnholdet i en multifaseblanding er vist. Figur 17. Diagram for et signal behandlet i blokkdiagrammet for måleren av gassinnhold. Figur 18. Diagram av et utgangssignal av toppverdi-detektoren. Figur 19. Blokkdiagram for en ultrasonisk måler av volumkonsentrasjoner av væskekomponenter. Figur 20. Spenningsdiagram for et signal behandlet i blokkdiagrammet for måling av volumkonsentrasjoner av væskefase. Figur 21. En annen variant av blokkdiagrammet for den ultrasoniske måleren for volumkonsentrasjoner av væskekomponenter. Figur 22. Spenningsdiagram for et signal for den andre varianten av blokkdiagrammet for måleren av volumkonsentras jon av væskekomponenter.
VARIANTER AV OPPFINNELSEN SOM ER REALISERT
Konfigurasjonen av en strømningsmålecelle for apparatet for bestemmelse av volumgjennomstrømninger av væskekomponenter og gass i en multifaseblanding er representert i
Figur la og Figur lb.
Strømningsmålecellen er installert inne i en rørledning ved hjelp av flensforbindelser. Strømningscellen omfatter to måledeler 1 og 2 av en rørledning anbrakt i serie i en strømningsretning og har forskjellige tverrsnittsarealer for strømningen: F2= kFi(diameter D2=DiVk) . For Figur 1 gjelder k < 1.
Endring av arealet av strømningsseksjonen frembringer en betydelig endring av en væskefasehastighet og en reell gassfasehastighet i måledelene av rørledningen med tverrsnittsarealer Fi og F2. For å sikre minst mulig hydrodynamisk forstyrrelse av strømningen realiseres en overgang fra en første del til en andre del og tilbake til det opprinnelige tverrsnittsarealet Fi for rørledningen ved overgangsdeler 3 og 4 for rørledningen. Hver sensor 5 og 6 for en reell hastighetsmåler og en måler for gassinnhold inkluderer et sett med transdusere plassert inne i rørledningens måledeler langs radier av seksjonene. En sensor 7 for måleren av volumkonsentrasjoner av væskekomponenter omfatter et sett av transdusere lokalisert i et hulrom i den første rørledningsdelen. For å akselerere prosessen med endring av mediets viskositet innenfor transdusernes volumer og for fjerning av parafinavsetninger er sensorene utstyrt med mekaniske rensearrangementer eller elektriske varme-elementer. Sensorene installeres på en slik måte at de kan fjernes fra rørledningens måledeler, for eksempel for utførelse av teknisk vedlikehold eller utskifting.
La oss betrakte separat målerne av parametere for en flerfasestrømning som er del av anordningen og en beregningsmodell for strømningen av multifaseblandingen som benyttes for bestemmelse av volumgjennomstrømningene av blandingens komponenter.
En beregningsmodell for en væske-/gassblanding der inklusjoner av gass av forskjellige størrelser representerer gassfasen benyttes for å bestemme gjennomstrømningsmengdene for fasene. Midlede fysiske verdier benyttes i formlene.
Den reelle volumkonsentrasjonen av gassen i det i'te tverrsnittet av en strømning er:
der
Fi=7i/4 Di<2>er et tverrsnittsareal for den i'te rørledningsdelen,
Fg,i=(pi"Fier et tverrsnittsareal som er fylt av gass. Ettersom Fi=Fg,i+Fi,i, der Fi,ier et tverrsnittsareal fylt av en væske, kan vi i stedet for ligning (1) skrive:
der v^g,!= Qg,i/ Fi er er en redusert hastighet for gassfasen i de i'te rørledningsdelene,
der Qg,ier en volumgj ennomstrømning for gassfasen i de i' te rørledningsdelene;
w^i.i= Qi,i / Fi er en redusert hastighet for væskefasen i de i'te rørledningsdelene,
der Qi(ier en volumgj ennomst rømning for væskefasen i de i' te rørledningsdelene;
wg,i= Qg,i / Fg,ier en reell hastighet for gassfasen i de i' te rørledningsdelene,
der Qg,ier en volumgj ennomstrømning for gassfasen i de i'te rørledningsdelene;
wi,i = Qi,i / Fi,i er en reell hastighet for væskefasen i de i'te rørledningsdelene,
der Qi,ier en volumgjennomstrømning for væskefasen i de i'te rørledningsdelene;
og Fi,i = (l-(pi)Fier et tverrsnittsareal av de i'te rørledningsdelene.
Ettersom dessuten wi,i<=>v/i,!/(l-(pi) , og wg,i= wi,i + wg,i<r>el, der wg,i<rel>er en relativ hastighet for gassfasen i de i'te rørledningsdelene, slik at vi har:
Ifølge eksperimentelle data er relativ hastighet for strømningen av gassboblene wg,i<rel>(gruppehastigheten for opp-flyting) forbundet med den reelle volumkonsentrasjonen (pi ved følgende sammenheng:
der wg,ooer den gjennomsnittlige hastigheten for de enkelte bobler som flyter opp i det uendelige væskemediet.
Reelle hastigheter wg,iog wg,2i en rørlednings måledeler er forbundet med de relative hastighetene på følgende måte:
Wg, i=WU+ Wg/" Og Wg. 2 = Wl, 2 + wg. 2r" (5)
Ved å trekke den første av ligningene (5) fra den andre (5) oppnår vi følgende ligning:
som kan skrives på følgende form:
Av^2<=>m/,.2 /(l - tp2)- /(I - fl) + ^ Jl/(1 - <p2) -1/(1 - <p,)] (7)
Dersom en antar at en har de følgende sammenhenger F2=kFi, der k*l, og tar hensyn til at v/i,!= Qi,i/Fi får vi:
ettersom Qi,i=Qi.
Det følger av ligning (3) og (4) at
Etter utføring av passende omforminger og ved å ta hensyn til at Qg,i=Qg får vi:
Ved erstatning av verdien Qg=Fi(piWg,i, der wg,iog (pi er målte verdier får vi:
og derfra Følgelig
Det skal bemerkes at i tilfellet av en stasjonær væske (Qi=0) følger følgende sammenheng fra formel (13): wg,i=wg,o<,/ (l-cpi) som sammenfaller med definisjonen av den relative hastigheten (4) slik at i dette tilfellet wg,i=wg,i<rel.>
Det følger av ligning (13) at
Etter å ha beregnet sammenhengene (14) og (15) og tatt hensyn til at F2=kFi, der k*l, får vi:
Slik bestemmes volumgjennomstrømningen av væskefase i de kalibrerte rørledningsdelene ifølge sammenhengen (16) fra de målte reelle hastighetene og volumkonsentrasjonene av gassfase i den første og andre måledelen av rørledningen. Dersom F2=0,5Fiblir uttrykket (16):
Dessuten bør det merkes at dersom (pi=(p2=0 skal hastighets-målerne sette den akustisk inhomogeniteten for væskefasen fast og tilsvarende også hastighetene wi,iog wi,2. Slik transformeres sammenhengen (16) til formelen Qi=Fi-wi,i, og dersom (pi=(p2=l tar denne sammenhengen formen Qi=0.
Volumgjennomstrømningen for væskefasekomponentene bestemmes ved formelen: der W er volumkonsentrasjonen av vann i emulsjonen. Volumgjennomstrømningen av gassfasen bestemmes ved hjelp av følgende sammenheng:
Figur 2 viser et blokkdiagram av en ultralydsmåler for lokal gasshastighet wg i en multifaseblanding. En krets i måleren omfatter: en generator av spenningspulser 8, en første transduser 9 koplet i serie med generatoren 8 og omfattende en sender 10 og en mottaker 11 en åpning mellom disse danner et første samplingsvolum 12), en første forsterker 13 og en første toppverdi-detektor 14 som er strobet. De følgende elementene er koplet i serie med generatoren 8: en andre transduser 15 omfattende en sender 16 og en mottaker 17 (en åpning mellom disse danner et andre samplingsvolum 18), en andre forsterker 19 og også den andre strobede toppverdi-detektoren 20. Dessuten, er formeren 21 av forsinkede strobe-pulser og de første og andre toppverdi-detektorene 14 og 20 koplet til generatoren 8. De sistnevnte toppverdi-detektorene er koplet til en kalkulator 24 og et display 25, henholdsvis gjennom en første og en andre analog-til-digital omformer (ADC) 22 og 23.
Sensorene 9 og 15 er plassert inne i rørledningen på en slik måte at en strømning først passerer gjennom det ene samplingsvolumet, for eksempel volum 18, og så gjennom det andre, for eksempel volum 12. Størrelsene på transduserne velges slik at de frembringer minimal forstyrrelse av en strømning (diameter for transduserne ^ 3 mm). Avstanden mellom sender og mottaker utgjør omkring 2 mm og avstanden 1 mellom de nedre og øvre parene med transdusere er lik 3-^5 mm. Bølgeledere for det første og andre paret av transdusere er i et grunnriss av sensoren lokalisert normalt på hverandre, noe som også forbedrer hydrodynamikken for en strømning.
En ultralydhastighetsmåler virker på følgende måte. Spenningspulser fra generatoren 8 blir oversendt til senderne 3 og 9, omformet til ultrasoniske pulser og passerer samplingsvolumene 12 og 18. Så blir de mottatt av mottakerne 11 og 17, transformert til et spenningssignal, forsterket av forsterkerne 13 og 19 og sendt videre til toppverdi-detektorene 14 og 20 som er strobet. Samtidig med oversending av de ultrasoniske pulsene der passeringstiden bestemmes av avstanden mellom sender og mottaker ved hjelp av den faste pulsfrekvensen, kommer de strobede pulsene til strobe-inngangene av toppverdi-detektorene 14 og 20. Strobepulsene svitsjer toppverdi-detektorene til en aktiv tilstand. Som et resultat dannes spenningsnivåer som er proporsjonale med amplitudene av de mottatte akustiske signalene ved utgangene av toppverdi-detektorene (se spenningsdiagrammet vist i Figur 3). Etter analog-til-digital konvertering i ADCen 22 og ADCen 23 oversendes spenningssignalene til kalkulatoren 24 som beregner en krysskorrelasjonsfunksjon (CCF) for de mottatte akustiske signalene og viser disse frem på fremviserenheten 25.
På grunn av den diskrete strukturen er multifaseblandingen et akustisk inhomogent medium. Dermed vil en amplitude for de mottatte signalene fluktuere. Akustiske spredere (hovedandelen av disse er gassinklusjoner, som danner hovedbidraget til spredning av ultrasoniske pulser) frembringer fluktuasjoner først når de passerer gjennom det andre samplingsvolumet. Som et resultat endres utgangssignalet ved den andre toppverdi-detektoren 20, og så med en forsinkelse som er lik den tiden det tar for en akustisk spreder å passere fra det andre samplingsvolumet til det første samplingsvolumet x, endres også en amplitudeutgang ved den første detektoren 14. Statistisk oppsamling av data for utgangssignaler fra toppverdi-detektorene tilveiebringer dannelse av et CCF maksimum, dets koordinat langs en tidsakse er lik x. Slik bestemmes en lokal gasshastighet ved uttrykket:
der 1 er avstanden mellom det første og andre samplingsvolumet.
En typisk form av krysskorrelasjonsfunksjonen er vist i
Figur 4.
En annen variant for akustisk avføling av en multifaseblanding ved måling av en lokal gasshastighet er også mulig. I dette tilfellet benyttes to akustiske transdusere som er plassert i serie og som virker i "sende-mottak"-modus. En illustrasjon av en slik bestemmelse er fremvist i Figur 5.
I denne varianten består hastighetsmåleren av to identiske elektro-akustiske kanaler, som hver inneholder de følgende koplede elementer i serie: en akustisk sensor 26, en forsterker 13, en toppverdi-detektor 14 som er strobet, en analog-til-digital omformer (ADC) 22 og også en elektrisk pulsgenerator 8 koplet til sensoren 26 gjennom en samplingsvolum-motstand 27 og en former av forsinkede strobepulser 21. Formeren 21 er koplet til en strobe-inngang på toppverdi-detektoren 14. Utganger for kanalene er koplet til en kalkulator 24 og så til en fremviserenhet 25. Akustiske sensorer er anbrakt inne i en rørledning slik at en strømning 28 suksessivt passerer først gjennom et samplingsvolum for den første kanalen og så gjennom et samplingsvolum for den andre kanalen.
Måleren virker på følgende måte. Elektriske pulser fra generatoren 8 overføres til den akustiske sensoren 26 der de omformes til ultrasoniske signaler og utsendes inn i strømningen 28. Så reflekteres en del av den akustiske energien fra mediets spredere og kommer tilbake til sensoren 26, forsterkes av forsterkeren 13 og overføres til toppverdi-detektoren 14 som er strobet. Samtidig overføres de forsinkede strobepulsene fra formeren 21 til strobeinngangen for toppverdi-detektoren 14 (se spenningsdiagrammet i Figur 6). Resistoren 27 utfører dekopling av en utgang på generatoren 8 og en inngang på forsterkeren 13. Ved utgangen av toppverdi-detektoren 14 dannes spenningsnivået som er proporsjonalt med en amplitude av det mottatte signalet. Strobepulsforsinkelsestiden relativ til pulsen fra generatoren 8, to (se Figur 6) settes under hensyntagen til passeringstiden for det ultrasoniske signalet fra sensoren til samplingsvolumet og tilbake.
En signalamplitude ved utgangen av toppverdi-detektoren flukturerer ifølge tilsynekomsten av akustiske spredere i et samplingsvolum. Ettersom sprederne først passerer gjennom samplingsvolumet for den første sensoren og så gjennom samplingsvolumet for den andre sensoren dannes en maksimalverdi for deres CCF. Koordinaten x for denne maksimalverdien langs tidsaksen bestemmes av passeringstiden for sprederne fra den første sensoren til den andre. En hastighet for sprederne inneholdt i et medium bestemmes av følgende formel:
der 1 er avstanden mellom de første og andre sensorene.
For beregning av CCF, kommer signalene fra utgangene av toppverdi-detektorene for de første og andre kanalene gjennom ADCen til kalkulatoren 24. Resultatene av kalkulasjonene er vist på fremviserenheten 25.
Foruten den ovenfor beskrevne varianten kan måleren for lokal gasshastighet utføres ved å bruke en transduser med et sender og mottaker par for akustiske signaler som også er plassert inne i rørledningen. Senderen og mottakeren er plassert overfor hverandre og danner et samplingsvolum. Avstanden mellom disse velges slik at blandingen flyter fritt gjennom samplingsvolumet. Ved passering av en akustisk spreder gjennom en åpning, dempes et ultrasonisk signal i en tid som er lik tiden for passering av sprederen gjennom samplingsvolumet. På grunnlag av disse hendelsene dannes en autokorrelasjonsfunksjon for utgangssignalene og tiden for passering av sprederen gjennom samplingsvolumet blir bestemt. En illustrasjon av denne varianten av den lokale gasshastighetsmåleren er vist i Figur 7. I dette tilfellet inneholder kretsen følgende elementer koplet i serie: elektrisk pulsgenerator 8, sender 10 akustisk koplet til mottakeren 11, forsterker 13, toppverdi-detektor 14 som er strobet, analog-til-digital omformer (ADC) 22, kalkulator 24 og fremviserenhet 25. Generatoren 8 er også koplet gjennom en former av forsinkede strobepulser 21 med en strobeinngang på toppverdi-detektoren. Rommet mellom senderen 10 og mottakeren 11 representerer et samplingsvolum 12. Hastighetsmåleren virker på følgende måte. Elektriske pulser fra generatoren 8 kommer til senderen 10, omformes til ultralydsignaler som gjennom samplingsvolumet 12 kommer til mottakeren 11, så til forsterkeren 13 og til toppverdi-detektoren 14. Samtidig sendes strobepulser som er forsinket med tiden det tar for signalet å forplante seg fra senderen til mottakeren, fra formeren 21 til strobeinngangen på toppverdi-detektoren. Spenning fra inngangen på toppverdi-detektoren 14 proporsjonal med amplituden av det mottatte signalet overføres til ADCen 22, så til kalkulatoren 24 og fremviser enhet en 25. Når spredere av akustiske signaler med partikkelstørrelser mindre enn samplingsvolumet er til stede i strømningen vil hver spreder som trenger inn i samplingsvolumet frembringe amplitudefluktuasjoner i det mottatte signalet. Til første tilnærming er tiden for amplitudefluktuasjonen lik tiden for passering av sprederen gjennom samplingsvolumet. En autokorrelasjonsfunksjon bestemmer gjennomsnittstiden for statistisk sampling av data. En typisk form av autokorrelas jons funksjonen er vist i Figur 8. Slik kan den lokale gasshastigheten beregnes ved formelen:
der d er en lineær størrelse for en piezosenderplate i strømningsretningen,X\er bredden for hovedloben av autokorrelasjonsfunksjonen (figur 8).
En ytterligere variant av den lokale gasshastighetsmåleren er også mulig. Den tekniske utførelse er vist i Figur 9. I denne varianten omfatter en krets i hastighetsmåleren de følgende elementer koplet i serie: en akustisk transduser 26, en forsterker 13, en toppverdi-detektor 14 som er strobet, en analog-til-digital sender 22, en kalkulator 24 og en fremviserenhet 25 og også en generator 8 som er koplet gjennom en resistor 27 med transduseren 26 og koplet gjennom en former av forsinkede strobepulser 21 med en strobeinput ved toppverdi-detektoren 14. Transduseren 26 er plassert inne i en rørledning slik at multifasestrømningen 2 8 krysser et akustisk felt fra transduseren 26 normalt på strømnings-retningen .
Måleren virker på følgende måte. Spenningspulser fra generatoren 8 sendes gjennom resistoren 27 til transduseren 26 der de omformes til akustiske signaler og sendes inn i strømningen 28 normalt på dens retning. En andel akustisk energi reflekteres fra akustiske spredere i multifasemediet (hoveddelen av disse er gassinklusjoner) og returnerer til transduseren 26 der den omformes til elektriske signaler som gjennom forsterkeren 13 kommer til toppverdi-detektoren 14. Samtidig overføres en forsinket strobepuls fra formeren 21 til strobeinngangen ved toppverdi-detektoren 14 (se
spenningsdiagrammet vist i Figur 10).
En resistor dekopler utgangen fra generatoren 8 og inngangen ved forsterkeren 13. Spenningsamplituden ved utgangen av toppverdi-detektoren 14 er proporsjonal med en amplitude for signalet som mottas.
Forsinkelsestiden for en strobepuls to (se Figur 10) relativ til en puls fra generatoren 8, settes ifølge tiden for passering av et ultrasonisk signal fra transduseren 26 til samplingsvolumet og tilbake.
En signalamplitude ved utgangen av toppverdi-detektoren fluktuerer ifølge forekomsten av akustiske spredere i samplingsvolumet. Til en første tilnærming er varigheten av fluktuasjonen lik den tiden det tar for sprederne å passere gjennom samplingsvolumet. Under den betingelse at størrelsen på sprederne er mye mindre enn størrelsen for samplingsvolumet kan den lokale gasshastigheten bestemmes ved autokorrelasjon av signalene ved formelen
der d er en lineær størrelse for en piezosenderplate i strømningsretningen, Ti er bredden av en hovedlobe for autokorrelasjonsfunksjonen (Figur 11).
Foruten de ovenfor beskrevne variantene er også en annen implementering av den ultrasoniske lokale gasshastighetsmåleren som benytter Dopplers metode for bestemmelse av hastigheten mulig. I dette tilfellet plasseres senderen og mottakeren med lineære størrelser opp til 3 mm inne i de kalibrerte rørledningsdelene med en fast vinkel i forhold til hverandre. Målerens krets er vist i Figur 12. Måleren inneholder en elektrisk pulsgenerator 8 koplet til en sender 10. En mottaker 11 er koplet gjennom en forsterker 13 til en fasedetektor-multiplikator 29. De følgende elementene er koplet i serie til utgangen av detektoren 29: et lavpassfilter 30, den andre forsterkeren 31, en kalkulator for signalspektra 32 og en fremviserenhet 25. Et signal behandles i målekretsen på følgende måte. Etter refleksjonen av de utsendte ultrasoniske svingningene fra akustiske spredere i en strømning kommer de akustiske signalene til mottakeren 11, omformes til spenningssignaler, overføres gjennom forsterkeren 13 til en første inngang ved fasedetektoren 29. Et spenningssignal fra generatoren 8 sendes til en andre inngang ved fasedetektoren 29. Fra en utgang av detektoren 29 sendes lavfrekvenssignaler gjennom et filter 30 og en forsterker 31 til kalkulatoren 32 der en Doppler-frekvens som er proporsjonal med en hastighet for de akustiske spredernes bevegelse mot transduserne bestemmes og deretter en lokal gasshastighet beregnes. Resultatet av prosesseringen sendes til displayet 9. Signalbehandlingen i kretsen er vist i Figur 13.
En annen variant av den tekniske utførelsen av måleren for lokal gasshastighet basert på Dopplers metode er vist i
Figur 14. Sender og mottaker med lineære størrelser opp til 3 mm er også anbrakt inne i kalibrerte rørledningsdeler i en fast vinkel i forhold til hverandre. Målerens målekrets inneholder en generator 8 for spenningspulser koplet til en sender 10. En mottaker 11 er forbundet gjennom en forsterker 13 til en fasedetektor-multiplikator 29, der utgangen er koplet til en "samplings-lagrings" blokk 30. Den andre inngangen ved fasedetektoren 29 er tilknyttet generatoren 8 gjennom en former av forsinkede strobepulser 21. En utgang fra blokken 30 er koplet til kalkulatoren 32 og så til displayet 25.
Måleren virker på følgende måte. Spenningspulser fra generatoren 8 sendes til senderen 10 og frembringer akustiske pulser som forplanter seg i en motsatt retning av strømningen. Pulser reflektert fra akustiske spredere, hovedsakelig fra gassbobler, kommer til mottakeren 11 og gjennom forsterkeren 13 overføres de til den første inngangen av fasedetektor-multiplikatoren 29. Et høyfrekvenssignal fra generatoren 8 sendes til den andre inngangen av detektoren 29. Et lavfrekvenssignal fra detektoren 29 sendes til "samplings-lagrings"-blokken 30 som registrerer signalet ved sin inngang ved tidspunktene bestemt av tidsposisjonen for de forsinkede strobepulsene fra formeren 21. Spektralbehandling av signalet fra "samplings-lagrings"-blokken 3 0 utføres i kalkulatoren 32 der Doppler-frekvensen som er proporsjonal med hastigheten for bevegelsen av akustiske spredere mot senderen isoleres og en lokal gasshastighet beregnes. Resultatene av behandlingen er vist i displayet 25. Signalbehandlingen i kretsen er vist i Figur 15.
Ultrasoniske gassinnholdsmålere (se Figur 16) inneholder en generator 8 for spenningspulser koplet i serie med en sender 10, som er akustisk forbundet med en mottaker 11, en forsterker 33 og en toppverdi-detektor 34 som er strobet. Generatoren 8 er også koplet til en strobeinngang ved toppverdi-detektoren 34 gjennom en former av forsinkede strobepulser 35. Utgangen av toppverdi-detektoren er forbundet med en direkte inngang på en første komparator 36, til en inverterende inngang på en andre komparator 37 og til en kalkulatoren 24. Utgangene av komparatorene 36 og 37 er også koplet til en kalkulator 24 og så til et display 25. En inverterende inngang på den første toppverdi-detektoren og en direkte inngang på den andre toppverdi-detektoren er koplet til en første spenningsinnstiIlende anordning 38 og en andre spenningsinnstiIlende anordning 39, respektive. Senderen og mottakeren 10 og 11 er festet mot hverandre, derved dannende et samplingsvolum 40.
Måleren virker på følgende måte. Rektangulære spenningspulser dannet av generatoren 8 omformes av senderen 10 til ultrasoniske pulser som sendes inn i samplingsvolumet 40, når mottakeren 11, omformes til spenningspulser og overføres gjennom forsterkeren 33 til toppverdi-detektoren 34. Et diagram av signalbehandlingen i elementene av en målers målekrets er vist i Figur 17. Ved utgangen av toppverdi-detektoren 34 dannes et nivå proporsjonalt med amplituden av et signal som blir mottatt ved tidspunktet når det ankommer en forsinket strobepuls.
Amplituden for signalet som mottas bestemmes av gassvolumkonsentrasjonen i samplingsvolumet 40. Når samplingsvolumet er fylt av væske uten gassinklusjoner er amplituden av signalet som mottas ved sin maksimumsverdi og spenningsnivået ved inngangen av toppverdi-detektoren 34 er høyere enn spenningen ved den spenningsinnstillende anordningen 38 (Ul). Dette frembringer aktivering av komparatoren 36 og dannelse av et enkelt logisk signal ved sin utgang. Det logiske signalet sendes til kalkulatoren 24 og fortolkes av kalkulatoren 24 som en situasjon med gassvolumkonsentras jon <p = 0 (se figur 18) . Størrelsene av gassinklusjoner i en faktisk multifasestrømning er forskjellige og kan være både mindre og større enn størrelsen for samplingsvolumet 40. Når størrelsene av boblene eller gasspluggene overskrider størrelsen på samplingsvolumet blokkeres forplantningen av ultrasoniske pulser fullstendig, amplituden av det mottatte signalet avtar til en minimums-verdi bestemt av nivået av støy, og et spenningsnivå ved utgangen av toppverdi-detektoren 34 er også ved en minimums-verdi og er under en spenning for innstillingsanordningen 39 (U2). I dette tilfellet aktiveres komparatoren 37 og danner ett enkelt logisk signal som fortolkes av kalkulatoren 24 som en situasjon med en gassvolumkonsentras jon cp = 1.
Når størrelsen av gassboblene er mindre enn størrelsen på samplingsvolumet 40 strekker amplituden til et utgangssignal fra toppverdi-detektoren 34 seg fra Ul til U2 (se
Figur 18) og er beskrevet av følgende sammenheng:
der U<max>er en amplitude for signalet når væskefase fyller det kontrollerte volumet,
k er en proporsjonalitetsfaktor bestemt av geometriske størrelser av sensoren, av den ultrasoniske frekvensen og så videre,
nb er konsentrasjonen av gassbobler,
db er diameteren av gassboblene.
Ved å ta hensyn til at konsentrasjonen av bobler endres kontinuerlig i samplingsvolumet på grunn av den strømmende blandingen, fluktuerer også signalamplituden. Antallet bobler i samplingsvolumet er bestemt av Puassons lov. Gjennom målingen av en gjennomsnittsverdi for det mottatte signalet og dens dipersjonsverdier kalkuleres nb og db ved å benytte en kjent matematisk modell ved kalkulatoren 24. Volumgassinn-holdet er bestemt av følgende formel:
der V er samplingsvolumet,
N=nbV er et antall bobler i samplingsvolumet.
Gassfasekonsentrasjonen for tilfellet med varierende sammensetning av gassinklusjonene i strømningen bestemmes av sammenhengen:
T=ti+t2+t3er tiden for midling, der
ti er en tidsperiode der gassinklusjonene er fraværende i samplingsvolumet,
t2er en tidsperiode der gassinklusjonene er tilstede ved bobler med stor diameter og også gassplugger er tilstede i samplingsvolumet,
t3er en tidsperiode der små bobler er tilstede i samplingsvolumet.
Størrelsen for samplingsvolumet er valgt i henhold til betingelsene ved den tekniske utførelsen eller anvendelsen av sensoren, som en regel er størrelsen mindre enn 1 mm<2>.
Blokkdiagrammet for den ultrasoniske måleren av volumkonsentrasjoner av væskekomponenter er vist i Figur 19. En målekrets i måleren omfatter en generator av spenningspulser 8 og de følgende elementer koplet til den i serie: en sender 10 akustisk forbundet med en mottaker 11, en forsterker 41, en første komparator 42, et første element 2& 43, en første RS-trigger 44, et andre element 2& 45, en andre RS-trigger 46, og en "varighet-amplitude" omformer 47. Generatoren 8 er også koplet til en former av forsinkede strobepulser 48 og til de andre inngangene av RS-triggerne 44 og 46. Den andre inngangen av den første komparatoren 42 er tilknyttet en spenningsinnstillingsanordning 49. En utgang av forsterkeren 41 er koplet til en andre komparator 50, der dens utgang er tilknyttet den andre inngangen av det andre elementet 2& 45. En utgang av formeren av forsinkede strobe-pulser 48 er koplet til den andre inngangen av det første elementet 2&43.
Senderen og mottakeren er anbrakt i en utstyrsholder 51, en overfor den andre derved dannende et samplingsvolum 52.
Utstyrsholderen 51 er forsynt med en oppvarmingsenhet 53 og et element 54 for mekanisk rensing av samplingsvolumet 52.
Den ultrasoniske måleren av volumkonsentrasjon virker på følgende måte.
Rektangulære spenningspulser dannet av generatoren 8 omformes til ultrasoniske pulser av senderen 10. Etter passering gjennom samplingsvolumet 52 når de mottakeren 11 og transformeres til elektriske pulser. Så kommer signalet gjennom forsterkeren 41 til den direkte inngangen av den første komparatoren 42.
Samtidig med sending av spenningspulsen svitsjes den første RS-triggeren 44 til en "null"-tilstand og den andre RS-triggeren 46 til en "en"-tilstand.
Ettersom en inverterende inngang på komparatoren 42 er koplet til den spenningsinnstillende anordningen 49, skjer aktiveringen av komparatoren 42 når amplituden for det mottatte signalet overskrider en gitt spenning. Pulser fra en utgang av komparatoren 42 overføres til en S-inngang på den første RS-triggeren 44 gjennom det første elementet 2& 43 som blir strobet av pulser fra. utgangen av formeren av forsinkede pulser 48 og svitsjer den til "en"-tilstanden (se diagrammet av spenninger i Figur 20). En tidsforsinkelse bestemmes av tiden for forplantning av de ultrasoniske pulsene fra senderen 10 til mottakeren 11. Ved å bruke et forsinkelses-element utelukkes falske aktiveringer av måleren spesifisert av elektrisk og akustisk støy.
Ettersom en av inngangene av den andre komparatoren 50 er koplet til en jordledning, danner den spenningspulser hver gang når amplituden av det mottatte signalet krysser et "null"-merke og håndterer dermed selv et svakt signal (se Figur 20). Et utgangssignal fra komparatoren avhenger ikke av amplituden av det mottatte signalet.
Et signal fra en utgang av den første RS-triggeren 44 som sendes til en av inngangene av det andre elementet 2&45 gir mulighet for passering av et signal fra den andre komparatoren 50 som indikerer at det mottatte signalet krysset et "null"-merke. Den første kryssingen av "null"-merket gir aktivering av den andre RS-triggeren 46 som derved svitsjes til "null"-tilstanden. Spenningspulsene som derved formes har varighet proporsjonal med passeringstiden for de ultrasoniske pulsene fra senderen 10 til mottakeren 11 og avhenger ikke av de ultrasoniske pulsenes amplitude. Disse pulsene omformes så i omformeren 47 til et amplitudesignal proporsjonalt med deres varigheter som sendes til kalkulatoren og monitoren.
I den andre varianten av den ultrasoniske måleren av volumkonsentrasjoner av væskekomponenter (se Figur 21) implementeres en spenningsinnstillingsanordning som en toppverdi-detektor 55 som er strobet (se Figur 21). Dens inngang er koplet til utgangen av forsterkeren 41, en strobeinngang er forbundet med utgangen av formeren av forsinkede strobepulser 48 og en utgang av toppverdi-detektoren 55 er koplet til den andre inngangen av den første komparatoren 42 gjennom en spenningsdeler 56.
Spenningsinnstillingsanordningen virker på følgende måte. Et spenningssignal fra forsterkeren 41 overføres til toppverdi-detektoren 55. Samtidig, med en tidsforsinkelse bestemt av passeringstiden for ultrasoniske pulser fra senderen 10 til mottakeren 11, kommer signalet fra formeren av de forsinkede strobepulsene 48 til dets strobeinngang (se Figur 22). Som et resultat dannes et spenningspotensial lik en maksimalverdi for signalamplituden ved utgangen av toppverdi-detektoren 55. Spenningssignalet som passerer gjennom delekretsen 56 blir dempet slik at sikker aktivering av den første komparatoren 42 garanteres ved den valgte halv-bølge av signalet ved dets variasjoner på grunn av endringer av det kontrollerte mediets egenskaper og temperatur og grunnet aldring av målekretsens elementer og så videre.
Bruk av en slik spenningsinnstillingsanordning gjør det mulig å støtte automatisk nivået for aktivering av komparatoren ved betydelige endringer (10-ganger) av signaldempingen i det forventede medium, for eksempel, ved forekomst av gassbobler inne i samplingsvolumet, ved endringer av blandingen av komponenter og av andre årsaker.
Virkemåten til målerne av lokale verdier wg,i, wg,2, <Pi/ 92og W styres i henhold til et gitt program av en prosessor. Dannelse av tidsmidlede verdier og tverrsnittsmiddel-middelverdier for de kalibrerte rørledningsdelene for de ovenfor indikerte verdiene utføres også ved hjelp av prosessoren. Volumgjennomstrømningen for multifase-strømningens komponenter slik som væske, olje, vann og gass, Qi/ Qoii, Qw/Qg blir i tillegg bestemt i henhold til formlene (16), (18) og (19) av prosessoren.
Selv om oppfinnelsen er beskrevet spesielt for bruk med en blanding av olje, vann og gass, skal det forstås at oppfinnelsens prinsipp, som fremlagt i de vedføyde patentkrav, også er anvendbar for andre blandinger.
Videre, selv om eksemplet i Figur 1 viser en rekkefølge for rørledningsdelene med avtakende tverrsnittsareal sett i strømningsretningen, kan det benyttes en motsatt rekkefølge for rørledningsdelene sett i strømningsretningen.

Claims (24)

1. Fremgangsmåte for å bestemme gjennomstrømningsmengder for gass og flytende faser for en strømning av en flerfaseblanding langs en rørledning, omfattende trinnene: a. måling av en reell hastighet w for i det minste en fase av blandingen i en rørledningsseksjon (1), b. måling av en akustisk ledningsevne for blandingen i rørledningsseksjonen (1), c. bestemmelse av en volumkonsentras jon ((p) for en gassfase av blandingen i rørledningsseksjonen (1) på basis av den målte akustiske ledningsevnen for blandingen i rørlednings-seks j onen (1) , d. bestemmelse av volumgjennomstrømninger for gassfasen Qg, og første og andre komponenter QlfQ2av væskefasen Qt for blandingen ved å benytte verdier for nevnte reelle hastighet w og nevnte volumkonsentrasjon, karakterisert ved med nevnte rørledningsseksjon som en første rørledningsseksjon (1), e. anbringe en andre rørledningsseksjon (2) i serie med den første rørledningsseksjonen (1), der de første og andre rørledningsseksjonene (1,2) har forskjellige tverrsnitt, slik at det finner sted en endring i strømningshastighet for blandingen ved forbindelsen av de to seksjonene (1,2), f. måling av den reelle hastigheten i den andre rørledningsseksjonen (2), g. måling av den akustiske ledningsevnen i den andre rørledningsseksjonen (2), h. bestemmelse av volumkonsentrasjonen cp av gassfasen i den andre rørledningsseksjonen (2) på basis av den målte akustiske ledningsevnen for blandingen i den andre rørledningsseksjonen (2), i. bestemmelse av volumkonsentrasjonen W av forskjellige væskefasekomponenter av blandingen på basis av den målte akustiske ledningsevnen for blandingen i minst én rør1edningss eks j on, j. bestemmelse av volumgj ennomst rømninger Qg, Qf, Qi, Q2ved å benytte verdiene for den reelle hastigheten w og volumkonsentras jonene oppnådd for den første og andre rørlednings-seks jonen (1,2) i kombinasjon.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat arealet Fi av tverrsnittet av den første rørledningsseksjonen (1) er forskjellig fra arealet F2av tverrsnittet av rørledningsseksjonen (2) ved F2=kFi, der k*l.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat volumgjennomstrømningen av væskefasen er bestemt av formelen
der wi, w2er en gjennomsnittlig reell hastighet for gassfasen i den første rørledningsseksjonen (1) og den andre rørlednings-seks j onen (2), henholdsvis, <Pi, (p2er en gjennomsnittlig reell gassvolumkonsentras jon for blandingen i den første rørledningsseksjonen (1) og den andre rørledningsseksjonen (2), henholdsvis, volumgjennomstrømningen av gassfase bestemmes av: Qg=FiWi(pieller Qg=F2w2(p2, volumgjennomstrømningen for den første komponenten i væskefase bestemmes av Qi<=>WQf, og volumgjennomstrømningen for den andre komponenten i væskefase bestemmes av
4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat den reelle hastigheten w for gassfasen måles ved forskjellige radielle posisjoner i hver av nevnte tverrsnitt av de første og andre rørlednings-seksjonene (1,2), og en gjennomsnittsverdi for målte lokale hastighetsverdier blir utregnet for hvert tverrsnitt for å frembringe en verdi for bruk som hastighetsverdi i beregninger.
5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat konsentrasjonen for gassfasen cp måles ved forskjellige radielle posisjoner i hver av de nevnte tverrsnitt av de første og andre rørlednings-seksjonene (1,2), og en gjennomsnittsverdi for målte volumkonsentrasjoner blir utregnet for hvert tverrsnitt for å frembringe en verdi for bruk som konsentrasjonsverdi i beregninger.
6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat målinger utføres ved bruk av ultrasoniske transdusere.
7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat volumkonsentrasjoner for. væskefasekomponentene W for blandingen bestemmes ved å benytte ultrasoniske transdusere i det minste i ett tverrsnitt i det minste i en av rørledningsseksjonene (1,2) og ved måling av tiden for passering av ultrasoniske pulser gjennom blandingen fra transduserne.
8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat volumkonsentrasjonene for komponentene i gassfase (p for blandingen bestemmes ved å bruke ultrasoniske transdusere i det minste i et tverrsnitt av den første og andre rørledningsseksjonen (1,2) og ved måling av amplituden for ultrasoniske pulser som har passert gjennom blandingen fra transduserne.
9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat de reelle hastighetene w av blandingens faser bestemmes ved å benytte ultrasoniske transdusere i det minste i et tverrsnitt av den første og andre rørledningsseksjonen (1,2) og ved krysskorrelasjons-eller autokorrelasjonsfremgangsmåter.
10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat de reelle hastighetene w av blandingens faser bestemmes ved å benytte ultrasoniske transdusere i det minste i ett tverrsnitt av den første og andre rørledningsseksjonen (1,2) og ved måling av Doppler-frekvensen for de ultrasoniske pulsene fra transduserne.
11. Fremgangsmåte ifølge kravene 1, 2, 3, 4, 5,karakterisert vedat målingene utføres ved bruk av transdusere for elektrisk konduktivitet.
12. Fremgangsmåte ifølge kravene 1, 2, 3, 4, 5,karakterisert vedat målingene utføres ved bruk av transdusere for elektrisk kapasitet.
13. Fremgangsmåte ifølge kravene 1, 2, 3, 4, 5,karakterisert vedat målingene utføres ved hjelp av optiske sensorer.
14. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat væskefasekomponentene i blandingen er vann og olje.
15. Anordning for bestemmelse av gjennomstrømningsmengder for gassfaser og væskefaser i en strømning av en multifaseblanding langs en rørledning omfattende: a. en hastighetssensor (5) som er anbragt i en seksjon (1) av rørledningen og som er koplet til kretser for måling av en reell hastighet w for i det minste én fase av blandingen i rørledningsseksjonen (1), b. en sensor for akustisk ledningsevne (6) som er anbrakt i rørledningsseksjonen (1) og som er koplet til kretser for måling av en akustisk ledningsevne for blandingen i rørledningsseksjonen (1) og for å bestemme en volumkonsentras jon (cp) for gassfasen av blandingen i rørledningsseksjonen (1) på basis av den målte akustiske ledningsevnen for blandingen i rørledningsseksjonen (1), c. en prosessor som er koplet til nevnte kretser for å bestemme volumgjennomstrømninger for gassfasen Qg, og for første og andre komponenter Qi, Q2av den flytende fasen Qt for blandingen ved å benytte verdiene for nevnte reelle hastighet w og nevnte volumkonsentrasjon,karakterisert ved med nevnte rørledningsseksjon som en første rørlednings-seks jon (1) , d. en andre rørledningsseksjon (2) som er anbrakt i serie med den første rørledningsseksjonen (1), der den første (1) og andre (2) rørledningsseksjonen har forskjellig tverrsnitt, slik at det finner sted en endring i strømningshastigheten for blandingen ved forbindelsen av de to seksjonene (1,2), e. enda en hastighetssensor (5) som er anbrakt i den andre rørledningsseksjonen (2) og som er koplet til kretser for måling av en reell hastighet w for i det minste en fase av blandingen i den andre rørledningsseksjonen (2), f. enda en sensor for akustisk ledningsevne (6) som er anbrakt i den andre rørledningsseksjonen (2) og som er koplet til kretser for måling av en akustisk ledningsevne for blandingen i den andre rørledningsseksjonen (2) og for bestemmelse av volumkonsentrasjonen cp av gassfasen for blandingen i den andre rørledningsseksjonen (2) på basis av den målte akustiske ledningsevnen for blandingen i den andre rørledningsseksjonen (2), g. en sensor for væskekonsentrasjon (7) som er anbrakt i en (1) av nevnte rørledningsseksjoner (1,2) og som er koplet tilYtterligere kretser for bestemmelse av volumkonsentrasjonen W av forskjellige væskefasekomponenter for blandingen på basis av den målte akustiske ledningsevnen for blandingen i nevnte ene rørledningsseksjon (1), og der prosessoren er koplet til ytterligere kretser og prosessoren benytter verdier for den reelle hastigheten w og volumkonsentrasjonene som oppnås for de første og andre rørledningsseksjonene (1,2) i kombinasjon for bestemmelse av volumgj ennomst rømningene Qg, Q<, Qi og Ch .
16.Anordning ifølge krav 15, der det for hver rørledningsseksjon (1,2) benyttes de følgende midler for måling av lokale strømningsegenskaper for i det minste en fase av blandingen: en ultrasonisk gasshastighetsmåler for måling av en reell gasshastighet w for blandingen basert på korrelasjon eller Doppler-fremgangsmåter, en ultrasonisk volumgasskonsentrasjon måler, en ultrasonisk måler for volumkonsentrasjoner av væskekomponenter.
17. Anordning ifølge krav 15, der det benyttes målere med transdusere for elektrisk kapasitet eller elektrisk ledningsevne for måling av lokale strømningsegenskaper for i det minste en fase av blandingen.
18. Anordning ifølge krav 15, der det for hver rørledningsseksjon (1,2) benyttes en gamma-måler for bestemmelse av volumgasskonsentrasjonen.
19. Anordning ifølge krav 15, der det for hver rørledningsseksjon (1,2) er anbrakt vertikalt et apparat som benyttes for bestemmelse av volumgasskonsentrasjonen ved hjelp av måling av en statisk trykkdifferanse.
20. Anordning ifølge et av kravene 15, 16, 17, der gasshastighetsmåleren måler den reelle hastigheten w for gassfasen ved forskjellige radielle posisjoner i hver av nevnte tverrsnitt av den første og andre rørledningsseksjon (1,2), og der det beregnes et gjennomsnitt for de målte lokale hastighetsverdier for hvert tverrsnitt for å fremskaffe en verdi for bruk som hastighetsverdi i beregninger.
21. Anordning ifølge et av kravene 15, 16, 17, der volumgasskonsentrasjonsmåleren måler konsentrasjonen av gassfasen cp ved forskjellige radielle posisjoner i hver av de nevnte tverrsnitt av de første og andre rørledningsseksjoner (1,2), og det beregnes et gjennomsnitt for de målte verdier for volumkonsentrasjon for hvert tverrsnitt for å fremskaffe en verdi for bruk som konsentrasjonsverdi i beregninger.
22. Anordning ifølge kravene 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, der arealet Fi av tverrsnittet av den første rørlednings-seks jonen (1) er forskjellig fra arealet F2av tverrsnittet av rørledningssekjon (2) ved F2=kFi, der k^l.
23. Anordning ifølge kravene 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, omfattende en prosessor for beregning av verdien for volumgjennomstrømningen for væskefasen ifølge formelen:
der wi, w2er en gjennomsnittlig reell hastighet for gassfasen i den første rørledningsseksjonen (1) og den andre rørledningsseksjonen (2), henholdsvis, (pi, (p2er en gjennomsnittlig reell gassvolumkonsentras jon i blandingen i den første rørledningsseksjonen (1) og den andre rørledningsseksjonen (2), henholdsvis, beregning av volumgjennomstrømningen av gassfase ved bruk av formlene:
beregning av volumgjennomstrømningen for den første væskefasekomponenten ved bruk av formelen
og beregning av volumgjennomstrømningen for den andre væskefasekomponenten ved bruk av formelen
24. Anordning ifølge kravene 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, der de avfølte væskefasekomponentene i flerfasestrømningen er vann og olje.
NO20022700A 2000-03-09 2002-06-06 Samtidig bestemmelse av multifase stromningshastigheter og konsentrasjoner NO325636B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/NL2000/000159 WO2001067050A1 (en) 2000-03-09 2000-03-09 Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations
PCT/NL2001/000180 WO2001067051A1 (en) 2000-03-09 2001-03-05 Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20022700D0 NO20022700D0 (no) 2002-06-06
NO20022700L NO20022700L (no) 2002-09-03
NO325636B1 true NO325636B1 (no) 2008-06-30

Family

ID=19760678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20022700A NO325636B1 (no) 2000-03-09 2002-06-06 Samtidig bestemmelse av multifase stromningshastigheter og konsentrasjoner

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6658944B2 (no)
EP (1) EP1261846B8 (no)
JP (1) JP4800543B2 (no)
KR (1) KR100808729B1 (no)
CN (1) CN1217161C (no)
AT (1) ATE242872T1 (no)
AU (2) AU3334800A (no)
CA (1) CA2393727C (no)
CZ (1) CZ298873B6 (no)
DE (1) DE60100360T2 (no)
DK (1) DK1261846T3 (no)
EA (1) EA003869B1 (no)
ES (1) ES2201033T3 (no)
HK (1) HK1052549A1 (no)
IL (2) IL151612A0 (no)
NO (1) NO325636B1 (no)
PT (1) PT1261846E (no)
WO (2) WO2001067050A1 (no)

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ519503A (en) * 2002-06-12 2005-02-25 Sensortec Ltd Flow meter, for liquid/gas with emitter/detector arranged about conduit in opposing positions
NO323247B1 (no) * 2003-12-09 2007-02-12 Multi Phase Meters As Fremgangsmåte og strømningsmåler for å bestemme strømningsratene til en flerfaseblanding
US20090227870A1 (en) * 2004-08-31 2009-09-10 Stichting Voor Fundamenteel Onderzoek Der Materie Method of determining a parameter representing an acoustic property of a material
GB0428545D0 (en) * 2004-12-31 2005-02-09 Euroflow Uk Ltd Flow methods and apparatus for detection in conduits
GB0428547D0 (en) * 2004-12-31 2005-02-09 Euroflow Uk Ltd Methods and apparatus for observing vessel contents
US20060247869A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Lucero Guillermo A Multiphase flow meter and data system
US20080288181A1 (en) * 2005-04-26 2008-11-20 Guillermo Amarfil Lucero Multiphase flow meter and data system
DE102005024134A1 (de) * 2005-05-23 2007-01-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102006050357A1 (de) * 2006-10-25 2008-05-08 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Gaszusammensetzung in einem Tank
US8360635B2 (en) * 2007-01-09 2013-01-29 Schlumberger Technology Corporation System and method for using one or more thermal sensor probes for flow analysis, flow assurance and pipe condition monitoring of a pipeline for flowing hydrocarbons
GB0707129D0 (en) * 2007-04-13 2007-05-23 Bioinnovel Ltd Fermenter monitor
CA2689711C (en) * 2007-05-31 2016-11-15 Teijin Pharma Limited Ultrasonic apparatus and method for measuring the concentration of gas
US9031797B2 (en) * 2007-09-18 2015-05-12 Schlumberger Technology Corporation Multiphase flow measurement
CN101255791B (zh) * 2008-04-09 2011-05-25 浙江大学 油气水多相流流量测量装置
CN101280680B (zh) * 2008-05-23 2012-06-27 安东石油技术(集团)有限公司 三相流量测量装置
DE102008036215B4 (de) * 2008-08-02 2010-09-02 Dae Systems Gmbh Vorrichtung zur Steuerung des Drucks und/oder Volumenstroms eines Fluids
US7950451B2 (en) * 2009-04-10 2011-05-31 Bp Corporation North America Inc. Annulus mud flow rate measurement while drilling and use thereof to detect well dysfunction
US8340791B2 (en) * 2009-10-01 2012-12-25 Rosemount Inc. Process device with sampling skew
US8230934B2 (en) 2009-10-02 2012-07-31 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for directionally disposing a flexible member in a pressurized conduit
US8322228B2 (en) * 2009-12-11 2012-12-04 Schlumberger Technology Corporation Method of measuring flow properties of a multiphase fluid
DE102010001646A1 (de) * 2010-02-05 2011-08-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Messgerät, Messsystem und Verfahren zur Ermittlung einer vorgegebenen Emission eines Emittenten
MD20100049A2 (ro) * 2010-04-13 2011-11-30 Николае БЕЛДИМАН Dispozitiv de măsurare a debitului de fluid în conducta de transport
US8536883B2 (en) * 2010-04-29 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation Method of measuring a multiphase flow
TWI400444B (zh) * 2010-08-13 2013-07-01 Tatung Co 超音波相位偏移之偵測裝置
NL2005886C2 (en) * 2010-12-21 2012-06-25 Nest Internat N V Device and method for determining a flow velocity of a fluid or a fluid component in a pipeline.
US8701461B2 (en) * 2011-02-22 2014-04-22 Southern Methodist University Calibration tube for multiphase flowmeters
US8839856B2 (en) 2011-04-15 2014-09-23 Baker Hughes Incorporated Electromagnetic wave treatment method and promoter
CN102401674B (zh) * 2011-08-26 2013-04-24 中国农业大学 坡面小区水土流失自动测量***
CN103123294B (zh) * 2011-11-21 2015-09-30 中国海洋石油总公司 一种鉴别多相流流型的方法
GB2496863B (en) * 2011-11-22 2017-12-27 Zenith Oilfield Tech Limited Distributed two dimensional fluid sensor
US8511424B2 (en) 2011-12-08 2013-08-20 General Electric Company Acoustic waveguide assemblies
DE102012103307A1 (de) * 2012-04-17 2013-10-17 Wilhelm Hedrich Vakuumanlagen Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung von Gas-Leckagen in Gießharzanlagen
RU2503929C1 (ru) * 2012-06-13 2014-01-10 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина" (ОАО "АПЗ") Способ одновременного определения расходов жидкой и газовой фаз потока газожидкостной смеси
RU2510489C2 (ru) * 2012-06-19 2014-03-27 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" (ОАО "АПЗ") Способ одновременного определения расходов жидкой и газовой фаз потока газожидкостной смеси (варианты)
RU2559858C2 (ru) * 2012-09-25 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" Способ одновременного определения расходов и концентраций компонентов многофазной смеси с функцией самоконтроля (варианты) и система измерительная интеллектуальная для его осуществления
KR101334939B1 (ko) * 2012-12-03 2013-11-29 한국기계연구원 다상 유동 발생장치
DE102013100158A1 (de) * 2012-12-21 2014-07-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums in einer Rohrleitung
WO2014165833A2 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 Los Alamos National Security, Llc Methods for measuring properties of multiphase oil-water-gas mixtures
CN104142366A (zh) * 2013-05-09 2014-11-12 中科隆声(北京)科技有限责任公司 一种利用声学检测技术实现输油管道含水在线检测的方法
CN103454344B (zh) * 2013-06-04 2014-08-13 武汉四方光电科技有限公司 一种同时测量沼气成份与流量的装置及测量方法
RU2530453C1 (ru) * 2013-07-05 2014-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Монитор многофазной жидкости
RU2530459C1 (ru) * 2013-07-05 2014-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Монитор многофазной жидкости
US9711709B2 (en) * 2013-08-08 2017-07-18 General Electric Company Transducer systems
CA2932002C (en) * 2013-12-13 2022-08-02 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of interpreting nmr signals to give multiphase fluid flow measurements for a gas/liquid system
US9404781B2 (en) 2014-04-01 2016-08-02 Saudi Arabian Oil Company Multiphase metering with ultrasonic tomography and vortex shedding
US9243942B2 (en) * 2014-04-01 2016-01-26 Saudi Arabian Oil Company Flow line mounting arrangement for flow system transducers
US9424674B2 (en) 2014-04-01 2016-08-23 Saudi Arabian Oil Company Tomographic imaging of multiphase flows
US10422673B2 (en) 2014-04-01 2019-09-24 Saudi Arabian Oil Company Flow regime identification of multiphase flows by face recognition Bayesian classification
US9989387B2 (en) 2014-04-01 2018-06-05 Saudi Arabian Oil Company Flow data acquisition and telemetry processing systems
US10088347B2 (en) 2014-04-01 2018-10-02 Saudi Arabian Oil Company Flow data acquisition and telemetry processing system
US20150377667A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Saudi Arabian Oil Company Virtual multiphase flow metering and sand detection
CN104458904B (zh) * 2014-12-08 2017-03-15 北京航空航天大学 一种用于航天器推进剂加注的小管径气流两相流的检测装置
CN105756676A (zh) * 2015-11-19 2016-07-13 天津大学 油气水三相流透射式超声传感器持气率测量方法
CN105275450B (zh) * 2015-11-19 2018-03-06 天津大学 油气水三相流流动参数声电传感器组合测量方法
CN105547413B (zh) * 2015-12-10 2018-10-02 山西铭石煤层气利用股份有限公司 一种带隔音罩的输气管道积液监控***及其监控方法
CN105571675B (zh) * 2015-12-10 2018-12-14 徐州辛辛那提新型材料有限公司 一种输气管道安全监测***及其监测方法
CN105547414B (zh) * 2015-12-10 2018-12-14 徐州辛辛那提新型材料有限公司 一种输气管道监控***及其监控方法
CN105403288B (zh) * 2015-12-10 2018-09-18 新兴中燃城市燃气发展有限公司 一种输气管道积液监控***及其监控方法
CA3027902C (en) * 2016-06-16 2019-09-17 Hifi Engineering Inc. Method of estimating flowrate in a pipeline
CN106593408A (zh) * 2016-12-14 2017-04-26 中国石油天然气股份有限公司 油井流速的获取方法与装置
US10697938B2 (en) 2017-03-16 2020-06-30 Triad National Security, Llc Fluid characterization using acoustics
US10126155B1 (en) * 2017-08-25 2018-11-13 Saudi Arabian Oil Company Multi-layer flow and level visualizer
RU2662738C1 (ru) * 2017-09-13 2018-07-30 АО "Сигма-Оптик" Способ контроля изменений уровней дебитов твердых включений и капельной влаги в газовом потоке в трубопроводе
CN108759951B (zh) * 2018-04-27 2020-03-10 毛桦 一种在线测量原油/天然气/水三相流量的方法及装置
CN109188016B (zh) * 2018-08-28 2020-05-05 天津大学 油气水三相流分相流速声电双模态测量方法
CN110361439A (zh) * 2019-08-07 2019-10-22 北京软通智慧城市科技有限公司 气体浓度测量装置及其控制方法
JP2021071307A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 オムロン株式会社 伝搬時間測定装置
CN112808051B (zh) * 2019-11-18 2022-07-05 中国石油天然气股份有限公司 混合器及流量计校准方法
US11118452B1 (en) 2020-05-04 2021-09-14 Saudi Arabian Oil Company Multiphase flowmeters and related methods for oil and gas applications
US10983513B1 (en) 2020-05-18 2021-04-20 Saudi Arabian Oil Company Automated algorithm and real-time system to detect MPFM preventive maintenance activities
CN111537137B (zh) * 2020-05-19 2021-09-14 天津中材工程研究中心有限公司 一种用于含尘气体管道的静压测量方法
FR3112389B1 (fr) 2020-07-10 2024-03-01 Rheawave Manchon tubulaire pour la mesure de la viscoélasticité d’un produit à analyser.
CN115060796A (zh) * 2022-06-24 2022-09-16 西南石油大学 满管多相钻井液流速与含气量超声联合检测方法
CN115855183B (zh) * 2022-11-29 2024-04-23 广州世品环保科技股份有限公司 Vru装置出口碳氢化合物的测量方法及***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0648458A1 (de) * 1993-10-14 1995-04-19 Firma Alfred Herzog Kochgeschirr mit einer Aluminiumbodenplatte

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4236406A (en) * 1978-12-11 1980-12-02 Conoco, Inc. Method and apparatus for sonic velocity type water cut measurement
JPS6057215A (ja) * 1983-09-08 1985-04-03 Meidensha Electric Mfg Co Ltd スラリ−量測定装置
JPH0660834B2 (ja) * 1987-09-02 1994-08-10 株式会社日立製作所 音波伝達時間による粉体流量の測定方法及び装置
FR2647549B1 (fr) * 1989-05-23 1993-06-18 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif pour mesurer des qualites d'un fluide polyphasique
US5099697A (en) * 1990-04-02 1992-03-31 Agar Corporation Ltd. Two and three-phase flow measurement
GB2280267B (en) * 1991-03-21 1995-05-24 Halliburton Co Device for sensing fluid behaviour
GB9109074D0 (en) 1991-04-26 1991-06-12 Shell Int Research A method and apparatus for measuring the gas and the liquid flowrate and the watercut of multiphase mixtures of oil,water and gas flowing through a pipeline
JP2733717B2 (ja) * 1991-07-29 1998-03-30 九州電力株式会社 二相流流量計
GB9122210D0 (en) * 1991-10-18 1991-11-27 Marconi Gec Ltd Method for measurement of the gas and water content in oil
FR2720498B1 (fr) * 1994-05-27 1996-08-09 Schlumberger Services Petrol Débitmètre multiphasique.
US5576495A (en) * 1995-10-23 1996-11-19 The Babcock & Wilcox Company Two phase flow meter
DE19632529A1 (de) * 1996-08-13 1998-02-19 Peter Dipl Ing Tillack Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Gasanteiles in einem mehrphasigen Fluid
FR2756377B1 (fr) * 1996-11-22 1999-02-05 Schlumberger Services Petrol Procede et dispositif pour etudier les proprietes d'un fluide multiphasique sous pression, tel qu'un fluide petrolier, circulant dans une canalisation
US6382032B1 (en) * 1997-05-14 2002-05-07 Southwest Research Institute Apparatus and method for measuring flow of gas with entrained liquids
JPH11125547A (ja) * 1997-10-22 1999-05-11 Japan National Oil Corp 混相流体の各流量の測定方法及びそれを利用した混相流流量計
US6343516B1 (en) * 1998-01-16 2002-02-05 Texaco Inc. Multiphase flow sampling using an autotraversing sample probe
RU2138023C1 (ru) * 1998-03-02 1999-09-20 Мельников Владимир Иванович Способ определения расхода компонентов многофазной среды
RU2126143C1 (ru) * 1998-03-02 1999-02-10 Мельников Владимир Иванович Ультразвуковой расходомер компонентов многофазной среды
US6155102A (en) * 1998-08-06 2000-12-05 Alberta Research Council Method and apparatus for use in determining a property of a multiphase fluid

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0648458A1 (de) * 1993-10-14 1995-04-19 Firma Alfred Herzog Kochgeschirr mit einer Aluminiumbodenplatte

Also Published As

Publication number Publication date
ES2201033T3 (es) 2004-03-16
WO2001067051A1 (en) 2001-09-13
EA003869B1 (ru) 2003-10-30
DE60100360T2 (de) 2004-05-13
CN1217161C (zh) 2005-08-31
KR100808729B1 (ko) 2008-02-29
EA200200632A1 (ru) 2002-12-26
ATE242872T1 (de) 2003-06-15
US6658944B2 (en) 2003-12-09
CN1427948A (zh) 2003-07-02
DK1261846T3 (da) 2003-09-01
JP2003526101A (ja) 2003-09-02
US20030051558A1 (en) 2003-03-20
WO2001067051A9 (en) 2002-08-15
WO2001067050A1 (en) 2001-09-13
HK1052549A1 (en) 2003-09-19
DE60100360D1 (de) 2003-07-17
CZ20022958A3 (cs) 2003-01-15
IL151612A (en) 2007-06-17
EP1261846B8 (en) 2003-10-01
KR20020092979A (ko) 2002-12-12
AU3334800A (en) 2001-09-17
EP1261846B1 (en) 2003-06-11
NO20022700L (no) 2002-09-03
AU2001241281A1 (en) 2001-09-17
CA2393727C (en) 2004-04-27
PT1261846E (pt) 2003-10-31
CA2393727A1 (en) 2001-09-13
NO20022700D0 (no) 2002-06-06
CZ298873B6 (cs) 2008-02-27
IL151612A0 (en) 2003-04-10
EP1261846A1 (en) 2002-12-04
JP4800543B2 (ja) 2011-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO325636B1 (no) Samtidig bestemmelse av multifase stromningshastigheter og konsentrasjoner
US7636639B2 (en) Fluid motion and composition analysis device and method
JP3110048B2 (ja) 二相流を解析するための方法および装置
US4763525A (en) Apparatus and method for determining the quantity of gas bubbles in a liquid
US5877997A (en) Pulse echo distance measurement
Jorgensen et al. Physical characteristics and mathematical modelling of the pulsed ultrasonic flowmeter
NO333312B1 (no) Apparat og fremgangsmate for a male mengdestrommer i et metallror
EP0273037A1 (en) Ultrasonic measurement of velocity and/or solids loading
Admiraal et al. Laboratory measurement of suspended sediment concentration using an Acoustic Concentration Profiler (ACP)
CN206291930U (zh) 一种超声波质量流量计
Waluś Mathematical modelling of an ultrasonic flowmeter primary device
RU2126143C1 (ru) Ультразвуковой расходомер компонентов многофазной среды
Comes et al. Ultrasonic flowmeter
RU2195635C1 (ru) Способ измерения уровня жидких и сыпучих сред
RU2390732C2 (ru) Способ контроля наличия остаточного газа в потоке жидкости и устройство для его осуществления
RU2453815C2 (ru) Способ и устройство акустического измерения расхода газа
RU2375707C1 (ru) Способ контроля наличия газа в потоке жидкости (варианты)
Loosemore et al. A new ultrasonic flowmeter
Zhang et al. An ultrasonic flowmeter in production boreholes of oilfields
SU1476311A1 (ru) Ультразвуковой расходомер
CN116106178A (zh) 一种管道内气泡超声检测方法
Guilbert et al. A novel ultrasonic mass flowmeter for liquids
Morala et al. Measurement of Interfacial Area and Geometry in Gas-Liquid Two-Phase Flow by an Ultrasonic Pulse Echo Technique
Bagheri et al. A New Ultrasonic Flow metering Technique Using “Two Sing-Around Paths”, Along With the Criticism of the Disadvantages Inherent In Conventional Ultrasonic Flow metering Transducers
Ishikawa et al. DEVELOPMENT OF A VERY SMALL ULTRASONIC FLOWMETER FOR LIQUIDS

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: ANDREY SHUSTOV, NL

MK1K Patent expired