NO339148B1

NO339148B1 - Anordning og fremgangsmåte for å estimere responsen til en sensor som utsettes for en parametrisk stimulus

Info

Publication number: NO339148B1
Application number: NO20044582A
Authority: NO
Inventors: Maxwell Richard Hadley
Original assignee: Sensor Highway Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2016-11-14
Also published as: EP1506375A1; CA2485241C; WO2003098158A1; US7248984B2; NO20044582L; AU2003230018A1; CA2485241A1; US20060074579A1; GB0211387D0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører målesystemer utformet for å avlese verdien aven parameter, slik som trykk, strømningsstyring, spenning, kjemiske egenskaper eller temperatur, hvor sensoren er forbundet med et målehus, for-trinnsvis med en lengde kabel eller andre komponenter mellom de to for at målemodulen skal gi en verdi for parameteren som er blitt målt. Foreliggende oppfinnelse angår slike systemer hvor forskjellige sensorer kan være festet til forskjellige målemoduler. Det eksempelet som er gitt for utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse angår spesielt, men er ikke begrenset til, systemer for avlesing av parametere hvor målemodulen kan atskilles fra transduseren med en stor lengde, f.eks. flere kilometer, med fiberoptisk kabel, og hvor transduseren er en optisk transduser.

Optiske måleinstrumenter med høy presisjon, f.eks. for måling av trykk ved bunnen av et brønnhull i en hydrokarbonbrønn, omfatter vanligvis en transduser plassert inne i brønnhullet, en fiberoptisk kabel som fører til transduseren ved den distale enden av hvilken transduseren er plassert, og måleutstyr ut av brønnhullet for å avspørre transduseren gjennom den fiberoptiske kabelen og tilveiebringe en utgang som indikerer det trykket som transduseren for øyeblikket er utsatt for.

De enkelte transduserne er vanligvis kalibrert enkeltvis med sine individuelle måleinstrumenter ved å utsette den enkelte transduser for regulerte verdier av den parameteren som skal måles (f.eks. trykk) og notere verdien av utgangen fra måleutstyret. Alle transdusere, selv de av samme type, gir vanligvis forskjellige utganger i forhold til hverandre for den samme parametriske stimulus, og alt måleutstyr, selv de av samme type, gir forskjellige avlesninger i forhold til hverandre for den samme utgang fra en transduser. Dette skyldes forskjeller i fremstillingsprosessen, dimensjoner, materialegenskaper og innretting, blant annet, fra sensor til sensor eller fra modul til modul. Foreliggende oppfinnelse forsøker å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for å gjøre det mulig å kople forskjellig måleutstyr til forskjellige sensorer uten tap av nøyaktighet og uten å måtte rekalibrere hele systemet.

Beslektet teknikk er angitt i følgende publikasjoner US 5,274,314 A, US 5,680,409 A og US 6,351,117 B1

Ifølge et første aspekt består foreliggende oppfinnelse av en fremgangsmåte for å estimere responsen til en sensor som er operativt koplet til måleutstyr, når sensoren utsettes for en parametrisk stimulus, idet sensoren er av en sensortype og måleutstyret er av en måleutstyrstype, omfattende å modellere operasjonen og utgangen til sensortypen, å bestemme en kompenseringsfaktor som er unikt tilknyttet den spesielle sensoren som benyttes, å modellere operasjonen og utgangen fra måleutstyrstypen, å bestemme en kompenseringsfaktor som er unikt tilknyttet det spesielle måleutstyret som benyttes, og å estimere responsen til den spesielle sensoren og det spesielle måleutstyret til den parametriske stimulusen ved å kombinere modellen for sensoren, innbefattende sensorkompenseringsfaktoren, og modellen til måleutstyret, innbefattende måleutstyrskompenseringsfaktoren, hvor trinnet med å estimere responsen til den spesielle sensoren og det spesielle måleutstyret til den parametriske stimulusen, innbefatter: for en gitt utgang målt ved hjelp av det spesielle måleutstyret og forårsaket av en parameter som virker på den spesielle sensoren, å fremskaffe den aktuelle utgangen fra det spesielle måleutstyret; å anta sensorparameterverdien, å beregne den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret når den antatte sensorparameterverdien er kjent; å sammenligne den aktuelle utgangen fra det spesielle måleutstyret med den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret; å anta en annen verdi av sensorparameteren hvis den aktuelle utgangen og den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret ikke stemmer overens; og å bestemme at den aktuelle sensorparameterverdien er lik den sensorparameterverdien som gir den nærmeste overensstemmelsen mellom den aktuelle og den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret; og levere som utgang den sensorparam eteren som tilveiebringer den nærmeste overenstemmelsen.

Det beskrives videre at sensoren og måleutstyret kan være optiske eller ikke-optiske instrumenter.

Det beskrives videre at sensoren kan avføle trykk, strømningshastighet, spenning, temperatur og kjemiske egenskaper blant annet.

Det beskrives videre at sensoren kan være utplassert i en hydrokar-bonbrønn.

Det beskrives videre at sensorkompenseringsfaktoren kan bestemmes ved å feste den spesielle sensoren til testutstyr, påføre kjente stimuli til den spesielle sensoren og registrere sensorresponsen på hver stimulus.

Det beskrives videre at kompenseringsfaktoren for måleutstyret kan bestemmes ved å tilknytte det spesielle måleutstyret til testutstyr, påtrykke kjente stimuli på det spesielle måleutstyret og registrere måleutstyrets respons på hver stimulus.

Det beskrives videre at sensoren kan byttes ut med en annen sensor av samme type uten å tape nøyaktighet eller å måtte rekalibrere hele systemet, ved å mate inn kompenseringsfaktoren for den nye sensoren i den matematiske modellen for sensortypen.

Det beskrives videre at måleutstyret kan byttes ut med annet måleutstyr av samme type uten å tape nøyaktighet eller å måtte rekalibrere hele systemet, ved å mate inn kompenseringsfaktoren for det nye måleutstyret i den matematiske modellen for måleutstyrstypen.

Det beskrives videre at sensoren kan skiftes ut med en sensor av en annen type uten å tape nøyaktighet, ved å modellere operasjonen og utgangen fra den nye sensortypen og bestemme kompenseringsfaktoren som entydig er tilknyttet den spesielle sensoren som brukes.

Det beskrives videre at måleutstyret kan skiftes ut med måleutstyr av en annen type uten å tape nøyaktighet, ved å modellere operasjonen og utgangen til den nye måleutstyrstypen og bestemme kompenseringsfaktoren som på entydig måte er tilknyttet det spesielle måleutstyret som benyttes.

Ifølge et annet aspekt består foreliggende oppfinnelse i en anordning for å estimere responsen til en sensor som er operativt koplet til måleutstyr, hvor sensoren er av en sensortype og måleutstyret av en måleutstyrsgruppe, når sensoren utsettes for en parametrisk stimulus, der anordningen omfatter: sensormodelleringsanordninger innrettet for å modellere operasjonen og utgangen fra sensortypen og for å bestemme en kompenseringsfaktor som er unikt tilknyttet den spesielle sensoren som benyttes; måleutstyrsmodelleringsanordninger innrettet for å modellere operasjonen og utgangen fra måleutstyrstypen, og for å bestemme en kompenseringsfaktor unikt tilknyttet det spesielle måleutstyret som benyttes; og responsestimeringsanordninger innrettet for å estimere responsen til den spesielle sensoren og det spesielle måleutstyret overfor den parametriske stimulusen ved å kombinere modellen av sensoren, innbefattende sensorkompenseringsfaktoren, og modellen av måleutstyret, innbefattende måleutstyrskompenseringsfaktoren, der sensormodelleringsanordningene videre er innrettet for, ved tilkopling av den spesielle sensoren som brukes til å teste utstyr og anvendelse av kjente stimuli for den spesielle sensoren som brukes, å registrere responsen til den spesielle sensoren som brukes, for hver stimulus.

Det beskrives videre at sensoren kan avføle blant annet trykk, strøm-ningshastighet, mekanisk spenning, temperatur og kjemiske egenskaper.

Det beskrives videre at sensoren kan være utplassert i en hydrokar-bonbrønn.

Det beskrives videre at sensoren kan skiftes ut med en annen sensor av samme eller en annen type uten å tape nøyaktighet.

Det beskrives videre at måleutstyret kan skiftes ut med annet måleutstyr av samme type eller en annen type uten å tape nøyaktighet.

Oppfinnelsen blir nærmere forklart, ved hjelp av et eksempel, i den følgende beskrivelse som bør leses i forbindelse med de vedføyde patentkravene, hvor: fig. 1 er et skjematisk diagram som eksemplifiserer den totale teknikken i henhold til foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 illustrerer de forskjellige dimensjonene og delene i en spesiell sensortype,

fig. 3 er et skjematisk diagram over en fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvorved en type eller familie med sensorer kan testes slik at kompenseringsparameterne for en spesiell sensor kan bestemmes for å innbefatte dem i den matematiske modellen for sensortypen,

fig. 4 er et skjematisk diagram som viser detaljer ved et eksempel på måleutstyr,

fig. 5 er et diagram over intensiteten til lyspulser som kan finnes i apparatet på fig. 4,

fig. 6 er et skjematisk diagram over en måte for testing av måleutstyret på fig. 4 slik at kompenseringsparameterne for et spesielt måleutstyr kan bestemmes for å innbefatte dem i den matematiske modellen av måleutstyrstypen,

fig. 7 er et blokkskjema over en måte for implementering av foreliggende oppfinnelse, og

fig. 8 er et blokkskjema over beregningsmåten for å estimere den parameteren som ble avfølt av sensoren ved å bruke den foreliggende teknikk.,

Som tidligere beskrevet angår foreliggende oppfinnelse et system innbefattende en sensor og tilkoplet måleutstyr. Generelt blir sensoren brukt til å avføle en parameter av interesse, slik som trykk, temperatur, strømningshastighet, spenning eller kjemiske egenskaper. Sensoren måler parameteren, og det tilkoplede måleutstyret tolker og eventuelt analyserer sensormålingen og tilveiebringer en avlesning. Det skal bemerkes at foreliggende oppfinnelse kan funksjonere med et hvilket som helst måleutstyr og en hvilken som helst sensor, optisk eller ikke-optisk. Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å skifte ut sensorer av samme type og måleutstyr av samme type i systemet uten at det er nødvendig å rekalibrere systemet etter hver sensor- eller måleutstyr-utskifting og uten tap av nøyaktighet. Oppfinnelsen er spesielt nyttig hvis systemet blir brukt på fjerntliggende steder, slik som hydrokarbonbrønner.

Det vises først til fig. 1, som skjematisk illustrerer den totale teknikken ifølge foreliggende oppfinnelse. Ved trinn 100 genererer en operatør en matematisk modell for sensortypen. Den matematiske modellen innbefatter variable hvis verdier er forskjellige for hver spesiell sensor av den relevante sensortypen på grunn av forskjeller fra sensor til sensor av den samme typen, i fremstillingsprosessen, dimensjoner, materialegenskaper, innretting blant andre ting. Ved trinn 102 tester en operatør en spesiell sensor av den relevante typen for å bestemme verdiene av de variable i den matematiske modellen. De variable i den spesielle modellen blir når de er bestemt, matet inn i sensormodellen. Ved trinn 104 genererer en operatør en matematisk modell av en type måleutstyr. Den matematiske modellen innbefatter variable hvis verdier er forskjellige for hvert spesielt måleutstyr av den relevante måleutstyrstypen på grunn av differanser fra utstyr til utstyr for den samme type, i fremstillingsprosessen, dimensjoner, materialegenskaper, innretting blant andre ting. Ved trinn 106 tester en operatør et spesielt måleutstyr av den relevante typen for å bestemme verdiene av de variable for den matematiske modellen. Når de variable for den spesielle modellen er bestemt, blir de matet inn i måleutstyrsmodellen. Ved trinn 108 blir så den komplette sensormodellen kombinert med den komplette måleutstyrsmodellen for å muliggjøre funksjonen til systemet, som beskrevet i det følgende.

Det skal bemerkes at hvis en operatør ønsker å endre sensortype eller måleutstyrstype i systemet, så vil en ny matematisk modell måtte genereres.

Fig. 2 viser de forskjellige delene i et sensoreksempel 22, i dette tilfelle en optisk interferometrisk transduser. En optisk inngangsfiber 102 utgjør inngangen til interferometerkammeret og en fiberoptisk endeplugg 104 definerer grensen til sensoren 22. En annen bane 106 er dannet mellom den optiske inngangsfiberen 102 og den optiske endefiberpluggen 104. Innkommende lys blir først reflektert som antydet ved hjelp av den første pilen 108, fra overgangen mellom den optiske fiber-inngangen 102 og begynnelsen av differansebanen 106. Lys som har passert inn i differansebanen 106 blir reflektert fra den indre flaten av den optiske endefiberpluggen 104 som indikert ved den andre pilen 110. Interferens inntreffer mellom de to reflekterte lysbølgene på grunn av banedifferansen, dvs. to ganger lengden mellom enden av den optiske inngangsfiberen 102 og den indre flaten av den optiske endefiberpluggen 104.

Et sylindrisk skall 112 understøtter den optiske inngangsfiberen 102 og den optiske endefiberpluggen 104. Når trykket varierer så varierer differansebanen 106 i lengde når dimensjonene til sensoren varierer.

Den spesielle sensoren 22 har forskjellige egenskaper. I dette enkle eksempelet på en enkelt, hul sylinder er det for det første materialet i sylinderskallet 112. Det er den totale diameteren D til det sylindriske skallet 112, det er lengden av differansebanen 106. Det er tykkelsen T av sylinderskallet 112. Mer innviklede transdusere eller sensorer kan ha mer innviklet geometri, forskjellige stoffer som fyller differansebanen 106 osv., og en tilsvarende økning i antallet parametere.

Ved dette punkt vises det til fig. 3 som illustrerer et skjematisk testoppsett for en sensor 22.

På fig. 1, ved trinn 100, blir den relevante sensortypen, i dette tilfelle sensortype 22, analysert for å bestemme parameterne til sensoren som påvirker utgangen eller avlesningen til sensoren. Forhold mellom disse parameterne som samlet gir utgangen eller avlesningen fra sensoren, blir også utledet. Innbefattende alle disse blir det utledet en matematisk modell som kan brukes til å beregne operasjonen til sensoren. Nøyaktigheten til modellen kan testes ved fysisk å teste én eller et antall av de relevante sensorene. Ved utledning av modellen, blir kompenseringsparameterne for sensortypen som, som tidligere forklart kan endre seg fra sensor til sensor av hver type, bevart som variable.

Ved trinn 102, når en spesiell sensor av den relevante typen skal tilordnes eller kobles til systemet, må sensoren testes for å bestemme kompenseringspara- metrene for denne spesielle sensoren. Fig. 3 viser én måte hvorved en sensor, slik som sensoren 22 som måler trykk, kan testes. Transduseren 22 blir plassert i et trykkammer 86 (vist på fig. 3) hvor ett eller flere måleinstrumenter 88 kan måle det tilførte trykket som transduseren opplever, og en regulerbar pumpe 90 kan brukes til å justere trykket i trykkammeret 86. En modelleringsprosessor er forsynt med den matematiske modellen som beskriver den sensortypen som testes. Prosessoren 92 får så pumpen 90 til å påføre et område med forskjellige trykk til sensoren. Ved hvert slikt trykktrinn måler prosessoren 92 den optiske responsen til sensoren ved å bruke optiske instrumenter, slik som interferometeret 94, modulerte lyskilder 96, fotodetektorer 98 og filtre 100. Ved fullføring av en rekke slike målinger, bestemmer prosessoren 92 settet med kompenseringsfaktorer som, når de settes inn i den matematiske modellen, best beskriver den spesielle sensorens målte respons.

Fig. 4 viser de forskjellige delene i et eksempel på måleutstyr 8, i dette tilfelle optisk måleutstyr som anvender en pulset, bredbåndet lyskilde.

Måleutstyret 8 omfatter en pulset, bredbåndet lyskilde 10 som gjentatte ganger blir drevet av en lyskildemodulator 12 for å utsende smale lyspulser i størrel-sesorden noen får millisekunder eller kortere via en første optisk isolator 14 og en polariseringsforvrenger 16 for å levere pulser av tilfeldig polarisert lys gjennom en første koplingsanordning 18 til en fiberoptisk linje 20 ved den distale enden av hvilken en sensor 22 er plassert. En bredbåndsreflektor 31 er innbefattet ved den andre overgangen til koplingsanordningen 18. Sensoren 22 kan være ved den distale enden av den fiberoptiske linjen 20 på mange kilometer, og kan være plassert i et fiendtlig miljø, slik som en hydrokarbonbrønn.

Bredbåndsreflektoren 31 og sensoren 22 reflekterer den innfallende bredbåndspulsen i to sett med reflekterte pulser. Hvert sett blir reflektert tilbake mot den første koplingsanordningen 18 som sender pulsene gjennom en annen optisk isolator 24 til en annen koplingsanordning 26. En kjede med smalbåndsfiltre 34A, 34B, 34C er koplet til koplingsanordningen 26 med en forsinkelseslinje 32A, 32B, 32C plassert foran hvert filter 34A, 34B, 34C.

Den eneste fotodetektoren 30 er en høyhastighetsanordning innrettet for å motta individuelt reflekterte pulser.

Det vises ved dette trinn også til fig. 5 som viser eksempler på pulser som observert i systemet på fig. 1, som reaksjon på en enkelt lyspuls fra lyskilden 10.

Fig. 5 er tidskurven for signaler mottatt av den eneste fotodetektoren 30. Det første settet med observerte pulser 36, 38, 40 er resultatet av en lyspuls fra lyskilden 10 som inntreffer ved den tid som indikeres ved pilen 42 og som reflekteres av bredbåndsreflektoren 315 og så av hvert av smalbåndsfiltrene 34A, 34B, 34C. Det andre settet med observerte pulser 36A, 38A, 40A er resultatet av at lyspulsen blir reflektert av sensoren 22 og så av hvert av smalbåndsfiltrene 34A, 34B, 34C. Generelt kan de pulsene som detekteres ved hjelp av fotodetektoren 30, brukes til å bestemme avlesningen fra sensoren 22.

Det spesielle måleutstyret 8 har forskjellige egenskaper. I dette eksempelet er filterets senterbølgelengder og båndbredder 31, 34A, 34B, 34C, tapsspektrene til fibrene 20, 32A, 32B, 32C, polariseringsforvrengeren 16, isolatorene 14, 24 og koplingsanordningene 18, 26, samt utsendelsesspektrene til lyskilden 10, alle eksempler på parametere som bestemmer utgangen fra måleutstyret 8. Mer forseggjort måleutstyr kan ha en tilsvarende økning i antallet parametere.

Ved trinn 104, på fig. 1 blir den relevante måleutstyrstypen, i dette tilfelle måleutstyrstypen 8, analysert for å bestemme parameterne til måleutstyret som påvirker utgangen eller avlesningen til utstyret. Forhold mellom disse parameterne som samlet tilveiebringer utgangen eller avlesningen fra utstyret, blir også utledet. Innbefattende alle disse til sammen blir det utledet en matematisk modell som kan brukes til å beregne virkemåten til måleutstyret. Nøyaktigheten til modellen kan testes ved fysisk å teste ett eller et antall eksempler på den relevante måleutstyrstypen. Ved utledning av modellen blir kompenseringsparameterne til måleutstyrstypen, som tidligere beskrevet tidligere endrer seg fra utstyr til utstyr i hver type, beholdt som variable.

Ved trinn 106, når et spesielt måleutstyr av den relevante typen skal tilordnes eller tilkoples systemet, må måleutstyret testes for å bestemme kompenseringsparameterne for dette spesielle måleutstyret. Fig. 6 viser en måte hvorved et måleutstyr, slik som det optiske måleutstyret 8, kan testes. Måleutstyret 8 blir koplet til et innstillbart eller målbart kalibreringsinterferometer 76 som omfatter (vist som en forstørret detalj) en frontreflektor 78 og en bakreflektor 80 atskilt med en kjent og/eller nøyaktig målbar og/eller nøyaktig innstillbar avstand 82. En kalibreringsprosessor 84 mottar utgangsindikasjonen fra måleutstyret og tilveiebringer måleutstyrets 8 kompenseringsfaktor. Utstyrskalibreringsprosessoren

84 kan være koplet for å styre kalibreringsinterferometeret 76 slik at avstanden 82 kan fastsettes til et område av kjente verdier og utgangen fra måleutstyret 8 og kompenseringsfaktoren blir registrert.

Alternativt kan kalibreringsinterferometeret 76 være et område med faste interferometere med kjente, forskjellige avstander 82, hvor identiteten og/eller avstanden mellom det spesielle interferometeret som tilveiebringer inngangen til måleutstyret blir innført i utstyrskalibreringsprosessoren 84 ved hjelp av et tastatur, en strekkodeleser eller annet utstyr, og utgangen fra måleutstyret 8 blir brukt til å kompilere kompenseringsfaktoren for måleutstyret.

Alternativt kan måleutstyret 8 være anordnet slik at

kompenseringsparameterne er direkte målbare ved å bruke generelt tilgjengelige laboratorietest- og kalibrerings-instrumenter. I et slikt tilfelle kan kompenseringsparameterne frembringes uten bruk av kalibreringsprosessoren 84 ved direkte måling, som f.eks. i en fabrikk eller ved periodisk kalibrering av måleutstyret 8.

Som et annet mål kan utstyrskalibreringsprosessoren 84 utelates, et eneste, robust kalibreringsinterferometer 76 kan tilveiebringes, og utgangen kan overføres til en visningsanordning 60.

Fig. 7 viser én måte hvorved foreliggende oppfinnelse kan implementeres. En utgang fra måleutstyret, slik som fotodetektoren 30, kan forsterkes ved hjelp av en bredbåndsforsterker 52 og leveres via en høyhastighets analog/digital-omfor-mer 54 til en mikroprosessor 56. Mikroprosessoren 56 utleder verdien av den parameteren som er målt av sensoren (f.eks. brønnhullstrykk i en hydrokarbonbrønn) og leverer en utgang 58 som kan drive en visningsanordning 60 til å vise den målte verdien. Likeledes kan mikroprosessoren drive en ekstern kommunikasjonsanordning 62 som igjen kan drive eksternt og/eller fjerntliggende utstyr til å fremvise, logge eller viderebehandle dataene.

Koplet til mikroprosessoren 56 er en sensorkompenseringsinngang 64 og en måleutstyrskompenseringsinngang 72. Sensorkompenseringsinngangen 64 kan innbefatte den matematiske sensormodellen eller den relevante sensortypen sammen med kompenseringsfaktoren til den spesielle sensoren som brukes i systemet. Måleutstyrskompenseringsinngangen 72 kan innbefatte måleutstyrsmodellen for den relevante måleutstyrstypen sammen med kompenseringsfaktoren for det spesielle måleutstyret som brukes i systemet.

I en utførelsesform omfatter hver av kompenseringsinngangene 64, 72 en mikrobrytergruppe som innbefatter et antall grupperte mikrobrytere. I en annen ut-førelsesform omfatter hver av kompenseringsinngangene 64, 72 en datasokkel innrettet for å ta i mot innføringen av en datamodul 70 som bærer kompenseringsfaktoren og den matematiske modellen for det relevante instrumentet. I ytterligere andre utførelsesform er kan kompenseringsinngangene 64, 72 omfatte smartkort, magnetiske og optiske bånd og plater, og magnetstripekort for bare å nevne noen få. Dataene kan brukes ikke bare til å kompensere som tidligere antydet, men også til å korrigere for eventuell ikke-linearitet. Endelig kan kompenseringsfaktorene være tilveiebrakt i trykt form for å bli tilført senere når den aktuelle utgangsavlesningen fra måleutstyret er vurdert.

Kompenseringsfaktorene kan også kombineres ved en eneste inngang 63 som tilveiebringer en inngang B som er den forventede utgangen A fra måleutstyret når utgangsindikasjonen 58 har verdien C.

Mikroprosessoren 56 aksepterer dataene fra kompenseringsinngangene 63, 64, 72 (vist kombinert som inngang B fra blokken 63) for å tilveiebringe en forventet utgang B fra måleutstyret samt den utgangen A som i virkeligheten er mottatt fra måleutstyret for å frembringe en utgangsindikasjon 58 som representerer en virkelig indikasjon av den parameteren som er målt ved hjelp av sensoren.

Fig. 8 illustrerer beregningsteknikken. Mikroprosessoren 56 mottar den aktuelle utgangen A fra måleutstyret, slik som fra fotodetektoren 30, ved trinn 200. Ved 202 antar så mikroprosessoren 56 en utgangsindikasjon 58 og bruker denne antagelsen og de matematiske modellene for sensoren og måleutstyret (mottatt fra kompenseringsinngangene 64, 72) til å beregne den forventede måleutstyrsutgangen B. Mikroprosessoren 56 sammenligner så, ved trinn 204, verdien B fra trinn 202 og verdien A fra 200. Hvis den forventede måleutstyrsutgangen B ikke er nær den aktuelle, målte måleutstyrsutgangen A, så oppdaterer mikroprosessoren 56 den antatte stimulusen i riktig retning og bruker denne oppdaterte antagelsen og de matematiske modellene for sensoren og måleutstyret til å rekalkulere den forventede måleutstyrsutgangen (igjen ved trinn 202). Denne iterative prosessen fortsetter inntil mikroprosessoren 56 identifiserer den nærmeste tilpasning mellom den aktuelle og den forventede måleutstyrsutgangen. Når denne nærmeste overensstemmelsen C er funnet ved trinn 206, velger mikroprosessoren 56 den oppdaterte stimulusen som tilveiebrakte den nærmeste tilpasningen som utgangsindikasjonen 58 eller resultatet. Utgangsindikasjonen 58 representerer den parameteren som er målt ved hjelp av sensoren.

Som en ytterligere forklaring, under henvisning til fig. 7, kan utgangsindikasjonen 58 tas som den nærmeste tilpasningen C som er funnet ved trinn 206. Inngangen A svarer til den aktuelle ugangen A fra måleutstyret, som mottatt ved trinn 200. Inngangen B er den verdi av A som den matematiske prosessen (modellen) forventer å finne for den nærmest passende utgangen (C). Prosessen omfatter:

Mål A

Anta en verdi for C

Beregn hva B skal være

Sammenlign B med A

Fortsett å bevege C inntil A og B stemmer overens.

Mat ut verdien av C når A stemmer mest overens med B.

Det faktum at sensoren og måleutstyret blir modellert separat og så blir kombinert, gjør det mulig for en operatør av systemet å skifte ut forskjellige sensorer av samme type og forskjellig måleutstyr av samme type. Hvis en operatør ønsker å erstatte en sensor med en annen sensor av samme type, så er alt det som må gjøres, å bestemme kompenseringsparameterne for den spesielle nye sensoren og innbefatte disse i sensorkompenseringsinngangen 64, som beskrevet foran. Hvis en operatør likeledes ønsker å skifte ut et måleutstyr med et annet måleutstyr av samme type, så er alt det som er nødvendig for å gjøre dette, å bestemme kompenseringsparameterne for det spesielle nye måleutstyret og innbefatte dem i kompenseringsinngangen 72 for måleutstyret, som tidligere beskrevet.

En operatør kan også fjerne sensoren og/eller måleutstyret og erstatte dem med en sensor eller måleutstyr av en fullstendig forskjellig type. For å gjøre dette vil imidlertid en ny matematisk modell for den relevante sensoren og/eller måleutstyrstypen måtte utledes og mates inn i de relevante kompenseringsinngangene 64, 72. Kompenseringsfaktoren for den spesifikke sensoren eller måleutstyret vil også måtte mates inn på samme måte, som tidligere beskrevet.

Hvis fjerning, endring eller erstatning som diskutert like ovenfor, finner sted, blir utgangsindikasjonen 58 automatisk korrekt på grunn av anvendelsen av foreliggende oppfinnelse. En utskifting fører derfor ikke til tap av nøyaktighet eller behov for å rekalibrere systemet.

Det vil lett forstås at prinsippet for separat modellering av sensoren og måleutstyret for å tilveiebringe kompenseringsfaktorer som lett kan skiftes ut når forskjellige sensorer blir brukt med forskjellig måleutstyr, kan utvides til å innbefatte modelleringer av de komponentene som forbinder sensoren og måleutstyret. Dette forutsetter at virkningen av disse komponentene kan forutsies basert på lett målbare parametere.

Slike komponenter kan f.eks. innbefatte optiske fibere, optiske koplingsan-ordninger og skjøter, optiske brytere og dempeledd, og optiske spesialkomponenter slik som trykktetninger eller rotasjonsskjøter. Ytterligere optiske komponenter kan videre anvendes til å gjøre parameterne av slike forbindelseskomponenter kontinuerlig målbare under driften av målesystemet, istedenfor eller i tillegg til periodiske kalibreringsmålinger. Slike komponenter vil generelt omfatte bredbåndsreflektorer eller -speil, uttakskoplingsanordninger og lignende, og den kontinuerlige målingen av slike parametere kan utføres ved hjelp av det primære måleutstyret eller ved hjelp av andre midler.

Claims

1. Fremgangsmåte for å estimere responsen til en sensor (22), som er operativt koplet til måleutstyr (8), når sensoren utsettes for en parametrisk stimulus, idet sensoren er av en sensortype og måleutstyret er av en måleutstyrstype, omfattende: å modellere (100) operasjonen og utgangen til sensortypen, å bestemme en kompenseringsfaktor som er unikt tilknyttet den spesielle sensoren som benyttes, å modellere (104) operasjonen og utgangen fra måleutstyrstypen, å bestemme en kompenseringsfaktor som er unikt tilknyttet det spesielle måleutstyret som benyttes, og å estimere responsen til den spesielle sensoren og det spesielle måleutstyret til den parametriske stimulusen ved å kombinere (108) modellen for sensoren, innbefattende sensorkompenseringsfaktoren, og modellen til måleutstyret, innbefattende måleutstyrskompenseringsfaktoren,karakterisert vedat: trinnet med å estimere responsen til den spesielle sensoren og det spesielle måleutstyret til den parametriske stimulusen, innbefatter: for en gitt utgang målt ved hjelp av det spesielle måleutstyret og forårsaket av en parameter som virker på den spesielle sensoren, å fremskaffe (200) den aktuelle utgangen (A) fra det spesielle måleutstyret; å anta sensorparameterverdien, å beregne (202) den forventede utgangen (B) fra det spesielle måleutstyret når den antatte sensorparameterverdien er kjent; å sammenligne (204) den aktuelle utgangen (A) fra det spesielle måleutstyret med den forventede utgangen (B) fra det spesielle måleutstyret; å anta en annen verdi av sensorparam eteren hvis den aktuelle utgangen (A) og den forventede utgangen (B) fra det spesielle måleutstyret ikke stemmer overens; og å bestemme (206) at den aktuelle sensorparameterverdien er lik den sensorparameterverdien som gir den nærmeste overensstemmelsen (C) mellom den aktuelle (A) og den forventede utgangen (B) fra det spesielle måleutstyret; og levere som utgang (58) den sensorparam eteren som tilveiebringer den nærmeste overenstemmelsen (C).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinnet med å bestemme en kompenseringsfaktor unikt tilknyttet den spesielle sensoren som anvendes, innbefatter å kople den spesielle sensoren som brukes, til testutstyr; å tilføre kjente stimuli til den spesielle sensoren som anvendes; og å registrere responsen til den spesielle sensoren som anvendes, for hver stimulus.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, hvor trinnet med å bestemme en kompenseringsfaktor entydig tilknyttet det spesielle måleutstyret som brukes, innbefatter: å kople det spesielle måleutstyret som brukes, til testutstyr; å anvende testutstyret til å påføre kjente stimuli til det spesielle måleutstyret som brukes; og å registrere responsen til det spesielle måleutstyret som brukes, på hver stimulus.

4. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, omfattende det trinn å skifte ut sensoren med en annen sensor av samme type uten å tape nøyaktighet eller behov for rekalibrering, ved å mate inn kompenseringsfaktoren for den andre sensoren i modellen til sensortypen.

5. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, omfattende det trinn å skifte ut måleutstyret med et annet måleutstyr av samme type uten å tape nøyaktighet eller behov for rekalibrering, ved å mate inn kompenseringsfaktoren for det andre måleutstyret i modellen for måleutstyrstypen.

6. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, omfattende det trinn å skifte ut sensoren med en sensor av en annen type uten å tape nøyaktighet, ved å modellere operasjonen og utgangen til sensoren av en annen type og bestemme kompenseringsfaktoren som entydig er tilknyttet den spesielle sensoren av en annen type som blir brukt.

7. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, innbefattende det trinn å skifte ut måleutstyret med måleutstyr av en annen type uten å tape nøyaktighet, ved å modellere operasjonen og utgangen til måleutstyret av en annen type og bestemme den kompenseringsfaktoren som er unikt tilknyttet det spesielle måleutstyret av en annen type.

8. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, for bruk der hvor sensor og måleutstyr er optiske instrumenter.

9. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1 til 7, for bruk der hvor sensoren og måleutstyret er ikke-optiske instrumenter.

10. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, hvor sensoren er innrettet for å avføle minst én av: trykk, strømningshastighet, spenning, temperatur og kjemisk egenskap.

11. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, for bruk hvor sensoren er utplassert i en hydrokarbonbrønn.

12. Anordning for å estimere responsen til en sensor (22) som er operativt koplet til måleutstyr (8), hvor sensoren er av en sensortype og måleutstyret av en måleutstyrsgruppe, når sensoren utsettes for en parametrisk stimulus, der anordningen omfatter: sensormodelleringsanordninger (64) innrettet for å modellere operasjonen og utgangen fra sensortypen og for å bestemme en kompenseringsfaktor som er unikt tilknyttet den spesielle sensoren som benyttes; måleutstyrsmodelleringsanordninger (72) innrettet for å modellere operasjonen og utgangen fra måleutstyrstypen, og for å bestemme en kompenseringsfaktor unikt tilknyttet det spesielle måleutstyret som benyttes; og responsestimeringsanordninger (56) innrettet for å estimere responsen til den spesielle sensoren og det spesielle måleutstyret overfor den parametriske stimulusen ved å kombinere modellen av sensoren, innbefattende sensorkompenseringsfaktoren, og modellen av måleutstyret, innbefattende måleutstyrskompenseringsfaktoren,karakterisert vedat sensormodelleringsanordningene er innrettet for, ved tilkopling av den spesielle sensoren som brukes til å teste utstyr og anvendelse av kjente stimuli for den spesielle sensoren som brukes, å registrere responsen til den spesielle sensoren som brukes, for hver stimulus.

13. Anordning ifølge krav 12, hvor modelleringsanordningen for måleutstyret er innrettet for, ved tilkopling av det spesielle måleutstyret som brukes til å teste utstyret og tilførsel av kjente stimuli til det spesielle måleutstyret som brukes, til å registrere responsen til det spesielle måleutstyret som brukes, for hver stimulus.

14. Anordning ifølge et av kravene 12 til 13, hvor responsestimeringsanordnin-gen er: innrettet, for en gitt utgang målt av det spesielle måleutstyret forårsaket av en parameter som virker på den spesielle sensoren, å fremskaffe den aktuelle utgangen fra det spesielle måleutstyret; å anta sensorparameterverdien innrettet for å beregne den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret når den antatte sensorparameterverdien er gitt; innrettet for å sammenligne den aktuelle utgangen fra det spesielle måleutstyret med den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret; operativt å anta en annen verdi for sensorparam eteren hvis den aktuelle utgangen og den forventede utgangen fra det spesielle måleutstyret ikke stemmer overens; og operativt for å bestemme at den aktuelle sensorparameterverdien er lik den sensorparameterverdien som tilveiebringer den nærmeste overensstemmelsen mellom de aktuelle og forventede utgangene fra det spesielle måleutstyret.

15. Anordning ifølge et av kravene 12 til 14, hvor sensoren kan skiftes ut med en annen sensor av samme type uten å tape nøyaktighet eller behov for rekalibrering, ved å mate inn kompenseringsfaktoren for den andre sensoren i modellen over sensortypen.

16. Anordning ifølge et av kravene 12 til 15, hvor måleutstyret kan skiftes ut med et annet måleutstyr av samme type uten å tape nøyaktighet eller behov for rekalibrering, ved å mate inn kompenseringsfaktoren for det andre måleutstyret i modellen over måleutstyrstypen.

17. Anordning ifølge et av kravene 12 til 16, hvor sensoren kan skiftes ut med en sensor av en annen type uten å tape nøyaktighet, ved å modellere operasjonen og utgangen til sensoren med en annen type og bestemme kompenseringsfaktoren som er unikt tilknyttet den spesielle sensoren av en annen type som anvendes.

18. Anordning ifølge et av kravene 12 til 17, hvor måleutstyret kan skiftes ut med måleutstyr av en annen type uten å tape nøyaktighet, ved å modellere operasjonen og utgangen til måleutstyret med en annen type og bestemme kompenseringsfaktoren som er unikt tilknyttet det spesielle måleutstyr av en annen type som brukes.

19. Anordning ifølge et av kravene 12 til 18, hvor sensoren og måleutstyret er optiske instrumenter.

20. Anordning ifølge et av kravene 12 til 18, hvor sensoren og måleutstyret er ikke-optiske instrumenter.

21. Anordning ifølge et av kravene 12 til 20, hvor sensoren er innrettet for å avføle minst en av: trykk, strømningshastighet, spenning, temperatur og kjemisk egenskap.

22. Anordning ifølge et av kravene 12 til 21, for bruk der hvor sensoren er utplassert i en hydrokarbonbrønn.