DE102014009902B3 - Method of operating a nuclear magnetic flowmeter - Google Patents
Method of operating a nuclear magnetic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014009902B3 DE102014009902B3 DE201410009902 DE102014009902A DE102014009902B3 DE 102014009902 B3 DE102014009902 B3 DE 102014009902B3 DE 201410009902 DE201410009902 DE 201410009902 DE 102014009902 A DE102014009902 A DE 102014009902A DE 102014009902 B3 DE102014009902 B3 DE 102014009902B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- measuring
- measurement
- echo signals
- measuring tube
- medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn - After Issue
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring 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
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/716—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using electron paramagnetic resonance [EPR] or nuclear magnetic resonance [NMR]
Abstract
Beschrieben ist ein Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts mit einem von einem Medium durchströmbaren Messrohr und mit einer zur Bestimmung des Durchflusses des Mediums durch das Messrohr ausgebildeten Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines das Medium und das Messrohr durchsetzenden Magnetfelds aufweist und zur Durchführung von kernmagnetischen Messungen in positionierbaren und in der Größe einstellbaren Messvolumen im Magnetfeld ausgebildet ist und wobei jede der kernmagnetischen Messungen das Einstellen der Größe des Messvolumens, die Positionierung des Messvolumens, die Erzeugung von das Medium anregenden Anregungssignalen, die Aussendung der Anregungssignale in das Messvolumen und die Messung der von den Anregungssignalen hervorgerufenen Echosignale umfasst. Ein Verfahren, welches Informationen über Ablagerungen auf der Messrohrinnenwand liefert ist dadurch umgesetzt, dass eine kernmagnetische Messung in einem Messvolumen durchgeführt wird und mindestens eine weitere kernmagnetische Messung in einem weiteren Messvolumen durchgeführt wird, indem die Messvolumen derart nacheinander entlang einer eine Komponente in der Messrohrquerschnittsebene aufweisenden Messstrecke positioniert werden, dass das von den Messvolumen gebildete Gesamtmessvolumen mindestens einen Anteil der Messrohrwand und mindestens einen Anteil des Mediums enthält und dass die Echosignale jeder der kernmagnetischen Messungen der Position des Messvolumens der jeweiligen kernmagnetischen Messung auf der Messstrecke zugeordnet werden und die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke detektiert wird.A method is described for operating a nuclear magnetic flowmeter with a measuring tube through which a medium can flow and with a measuring device designed to determine the flow of the medium through the measuring tube, wherein the measuring device has a magnetic field generating device for generating a magnetic field passing through the medium and the measuring tube and for carrying it out of nuclear magnetic measurements in positionable and size adjustable measurement volume in the magnetic field is formed and wherein each of the nuclear magnetic measurements, adjusting the size of the measurement volume, the positioning of the measurement volume, the generation of excitation signals from the medium, the transmission of the excitation signals in the measurement volume and the Measurement of the echo signals caused by the excitation signals comprises. A method which provides information about deposits on the measuring tube inner wall is implemented by carrying out a nuclear magnetic measurement in a measuring volume and carrying out at least one further nuclear magnetic measurement in a further measuring volume by measuring volumes successively along a component in the measuring tube cross-sectional plane Be positioned measuring that the total measurement volume formed by the measurement volume contains at least a portion of the measuring tube wall and at least a portion of the medium and that the echo signals of each of the nuclear magnetic measurements of the position of the measuring volume of the respective nuclear magnetic measurement are assigned to the measuring section and the at least one abrupt change the echo signals along the measuring path is detected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts, mit einem von einem Medium durchströmbaren Messrohr und mit einer zur Bestimmung des Durchflusses des Mediums durch das Messrohr ausgebildeten Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines das Medium und das Messrohr durchsetzenden Magnetfelds aufweist und zur Durchführung von kernmagnetischen Messungen in positionierbaren und in der Größe einstellbaren Messvolumen im Magnetfeld ausgebildet ist und wobei jede der kernmagnetischen Messungen das Einstellen der Größe des Messvolumens, die Positionierung des Messvolumens, die Erzeugung von das Medium anregenden Anregungssignalen, die Aussendung der Anregungssignale in das Messvolumen und die Messung der von den Anregungssignalen hervorgerufenen Echosignale umfasst. The invention relates to a method for operating a nuclear magnetic flowmeter with a measuring tube through which a medium can flow and with a measuring device designed to determine the flow of the medium through the measuring tube, wherein the measuring device has a magnetic field generating device for generating a magnetic field passing through the medium and the measuring tube for performing nuclear magnetic measurements in positionable and resettable measurement volumes in the magnetic field, and wherein each of the nuclear magnetic measurements comprises adjusting the size of the measurement volume, positioning the measurement volume, generating stimulating signals from the medium, transmitting the excitation signals into the measurement volume and measuring the echo signals produced by the excitation signals.
Die Atomkerne der Elemente, die einen Kernspin besitzen, besitzen auch ein durch den Kernspin hervorgerufenes magnetisches Moment. Der Kernspin kann als ein durch einen Vektor beschreibbarer Drehimpuls aufgefasst werden und entsprechend kann auch das magnetische Moment durch einen Vektor beschrieben werden, der parallel zum Vektor des Drehimpulses ausgerichtet ist. Der Vektor des magnetischen Moments eines Atomkerns richtet sich bei Anwesenheit eines makroskopischen Magnetfelds tendenziell parallel zum Vektor des makroskopischen Magnetfelds am Ort des Atomkerns aus. Dabei präzessiert der Vektor des magnetischen Moments des Atomkerns um den Vektor des makroskopischen Magnetfelds am Ort des Atomkerns. Die Kreisfrequenz der Präzession wird als Larmorkreisfrequenz bezeichnet und ist das Produkt aus dem gyromagnetischen Verhältnis und dem Betrag der magnetischen Flussdichte am Ort des Atomkerns. Folglich ist die Larmorkreisfrequenz proportional zum Betrag der magnetischen Flussdichte am Ort des Atomkerns. Das gyromagnetische Verhältnis ist für Wasserstoffatomkerne maximal. The atomic nuclei of elements possessing a nuclear spin also possess a magnetic moment caused by the nuclear spin. The nuclear spin can be thought of as an angular momentum writable by a vector and, correspondingly, the magnetic moment can also be described by a vector aligned parallel to the vector of the angular momentum. The vector of the magnetic moment of an atomic nucleus in the presence of a macroscopic magnetic field tends to be parallel to the vector of the macroscopic magnetic field at the location of the atomic nucleus. The vector of the magnetic moment of the nucleus precesses around the vector of the macroscopic magnetic field at the atomic nucleus. The angular frequency of the precession is called the Larmorkreisfrequenz and is the product of the gyromagnetic ratio and the amount of magnetic flux density at the location of the atomic nucleus. Consequently, the Larmorkreisfrequenz is proportional to the amount of magnetic flux density at the location of the atomic nucleus. The gyromagnetic ratio is maximal for hydrogen nuclei.
Eine Mehrzahl von Atomkernen in einem Volumen mit jeweils einem magnetischen Moment besitzt bei Abwesenheit eines makroskopischen Magnetfelds aufgrund der statistischen Gleichverteilung der Ausrichtungen der einzelnen magnetischen Momente der Atomkerne keine makroskopische Magnetisierung. Die Anwesenheit eines makroskopischen Magnetfelds stört die statistische Gleichverteilung der Ausrichtungen der einzelnen magnetischen Momente der Atomkerne, und es bildet sich eine makroskopische Magnetisierung parallel zum makroskopischen Magnetfeld heraus. Der zeitliche Verlauf des Prozesses der Ausrichtung der magnetischen Momente im makroskopischen Magnetfeld ist durch die Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstante charakterisiert und weist einen exponentiell abklingenden Verlauf auf. Die Werte der Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten sind charakteristisch für verschiedene Substanzen. A plurality of atomic nuclei in a volume with one magnetic moment each has no macroscopic magnetization in the absence of a macroscopic magnetic field due to the statistical uniform distribution of the orientations of the individual magnetic moments of the atomic nuclei. The presence of a macroscopic magnetic field disturbs the statistical uniform distribution of the orientations of the individual magnetic moments of the atomic nuclei, and a macroscopic magnetization forms parallel to the macroscopic magnetic field. The temporal course of the process of alignment of the magnetic moments in the macroscopic magnetic field is characterized by the spin-lattice relaxation time constant and has an exponentially decaying course. The values of the spin-lattice relaxation time constants are characteristic of various substances.
Das durch das Messrohr strömende Medium kann eine Phase oder auch mehrere Phasen beinhalten. Bei einem einphasigen Medium gehört zur Bestimmung des Durchflusses die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Messrohr. Zur Bestimmung des Durchflusses eines mehrphasigen Mediums kann neben der Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeiten der Phasen durch das Messrohr auch die Bestimmung der Anteile der Phasen am Medium gehören. The medium flowing through the measuring tube may contain one or more phases. In the case of a single-phase medium, the determination of the flow rate of the medium in the measuring tube belongs to the determination of the flow. To determine the flow rate of a multiphase medium, in addition to determining the flow rates of the phases through the measuring tube, it is also possible to determine the proportions of the phases in the medium.
Die Bestimmung der Anteile der Phasen am Medium erfordert, dass jede der Phasen Atomkerne mit magnetischen Momenten aufweist, damit die Phasen in einem Magnetfeld magnetisierbar sind, und dass die Phasen des Mediums unterschiedliche Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten besitzen. Das aus Ölquellen geförderte mehrphasige Medium besteht im Wesentlichen aus den flüssigen Phasen Rohöl und Salzwasser und der gasförmigen Phase Erdgas, wobei alle Phasen Wasserstoffkerne enthalten und verschiedene Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten besitzen. Daher sind kernmagnetische Durchflussmessgeräte der eingangs beschriebenen Art insbesondere auch zur Durchflussmessung des aus Ölquellen geförderten mehrphasigen Mediums geeignet. The determination of the proportions of the phases in the medium requires that each of the phases has atomic nuclei with magnetic moments, so that the phases are magnetizable in a magnetic field, and that the phases of the medium have different spin-lattice relaxation time constants. The multi-phase medium extracted from oil wells consists essentially of the liquid phases of crude oil and salt water and of the gaseous phase natural gas, all phases containing hydrogen nuclei and having different spin-lattice relaxation time constants. Therefore, nuclear magnetic flowmeters of the type described above are particularly suitable for flow measurement of funded from oil wells multiphase medium.
Messverfahren zur Bestimmung der Anteile der Phasen am Medium sehen vor, dass die Magnetisierung des Mediums nach verschieden langen Einwirkdauern des von der Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten Magnetfelds auf das Medium durch kernmagnetische Messungen bestimmt wird. Die kernmagnetische Messung zur Bestimmung der Magnetisierung des Mediums nach einer bestimmten Einwirkdauer des Magnetfelds erfolgt durch die Messeinrichtung, indem das Medium anregende Anregungssignale erzeugt, die Anregungssignale in das Medium ausgesendet und die von den Anregungssignalen hervorgerufenen Echosignale gemessen werden. Weitergebildete Messverfahren sehen vor, dass bei einer kernmagnetischen Messung die Echosignale nur in einem Messvolumen gemessen werden, wobei das Messvolumen durch die Messeinrichtung im Magnetfeld positioniert und in der Größe eingestellt wird. Measurement methods for determining the proportions of the phases on the medium provide that the magnetization of the medium is determined by nuclear magnetic measurements after different lengths of action of the magnetic field generated by the magnetic field generating device on the medium. The nuclear magnetic measurement for determining the magnetization of the medium after a certain exposure time of the magnetic field is carried out by the measuring device in that the medium generates stimulating excitation signals, the excitation signals are emitted into the medium and the echo signals produced by the excitation signals are measured. Further developed measuring methods provide that in the case of a nuclear magnetic measurement, the echo signals are measured only in one measuring volume, wherein the measuring volume is positioned by the measuring device in the magnetic field and adjusted in size.
Die vor der Anregung des Mediums unkorreliert präzessierenden Vektoren der magnetischen Momente der einzelnen Atomkerne werden durch die Anregung korreliert, was zunächst feste Phasenbeziehungen zwischen den präzessierenden Vektoren der magnetischen Momente bedeutet. Mit nach der Anregung fortschreitender Zeit klingt die Korrelation aufgrund verschiedener Mechanismen jedoch exponentiell ab, was als Dephasierung bezeichnet wird und durch die Spin-Spin-Relaxationszeitkonstante charakterisiert ist. Die Werte der Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten sind charakteristisch für verschiedene Substanzen. Demnach weisen die Echosignale eine harmonische Schwingung auf, welche durch die Larmorkreisfrequenz und eine exponentiell abklingende Amplitude gekennzeichnet ist. The vectors of the magnetic moments of the individual atomic nuclei, which uncorrected before the excitation of the medium, are correlated by the excitation, which initially means fixed phase relationships between the precessing vectors of the magnetic moments. With after the However, due to various mechanisms, the correlation decays exponentially, which is called dephasing and is characterized by the spin-spin relaxation time constant. The values of spin-spin relaxation time constants are characteristic of various substances. Accordingly, the echo signals have a harmonic oscillation which is characterized by the Larmorkreisfrequenz and an exponentially decaying amplitude.
Beim Betreiben von kernmagnetischen Durchflussmessgeräten der eingangs beschriebenen Art, insbesondere bei Verwendung zur Durchflussmessung des aus Ölquellen geförderten Mediums, können sich Ablagerungen auf der Messrohrinnenfläche bilden. Die Messrohrinnenfläche bildet zusammen mit den Ablagerungen die Grenzfläche zwischen dem strömenden Medium auf der einen Seite und dem stillstehenden Messrohr und den stillstehenden Ablagerungen auf der anderen Seite. Die Grenzfläche umschließt demnach den Messrohrinnenraum. Sind keine Ablagerungen vorhanden, sind Messrohrinnenfläche und Grenzfläche deckungsgleich. Die Ablagerungen reduzieren die Querschnittsfläche des Messrohrinnenraums, wodurch der Messrohrinnenraum verkleinert wird und der Strömungswiderstand des Messrohrs steigt. Übersteigt die Reduktion des Messrohrinnenraums ein für die jeweilige Anwendung eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts tolerierbares Maß, sind die Ablagerungen zu entfernen. Es ist davon auszugehen, dass sich auch Ablagerungen an den Messrohrinnenwänden der übrigen Rohre bilden, durch die das Medium strömt. When operating nuclear magnetic flowmeters of the type described above, in particular when used for flow measurement of the funded from oil wells medium deposits can form on the measuring tube inner surface. The measuring tube inner surface, together with the deposits, forms the interface between the flowing medium on one side and the stationary measuring tube and the stationary deposits on the other side. The interface thus encloses the measuring tube interior. If there are no deposits, measuring tube inner surface and interface are congruent. The deposits reduce the cross-sectional area of the measuring tube interior, whereby the measuring tube interior is reduced and increases the flow resistance of the measuring tube. If the reduction in the measuring tube interior exceeds a tolerable level for the particular application of a nuclear magnetic flowmeter, the deposits must be removed. It can be assumed that deposits also form on the measuring tube inner walls of the remaining tubes, through which the medium flows.
Aus der
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe eines Verfahrens zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts der eingangs beschriebenen Art, welches Informationen über Ablagerungen auf der Messrohrinnenwand liefert. The object of the present invention is therefore to provide a method for operating a nuclear magnetic flowmeter of the type described above, which provides information about deposits on the measuring tube inner wall.
Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines kernmagnetischen Durchflussmessgeräts zunächst und im Wesentlichen dadurch gelöst, dass eine erste kernmagnetische Messung in einem ersten Messvolumen durchgeführt wird und mindestens eine weitere kernmagnetische Messung in einem weiteren Messvolumen durchgeführt wird, indem die Messvolumen derart nacheinander entlang einer eine Komponente in der Messrohrquerschnittsebene aufweisenden Messstrecke positioniert werden, dass das von den Messvolumen gebildete Gesamtmessvolumen mindestens einen Anteil der Messrohrwand und mindestens einen Anteil des Mediums enthält, und dass die Echosignale aller kernmagnetischen Messungen der Position des Messvolumens der jeweiligen kernmagnetischen Messung auf der Messstrecke zugeordnet werden und mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke detektiert wird. In the initially described method for operating a nuclear magnetic flowmeter, the previously derived and indicated object is achieved first and foremost by carrying out a first nuclear magnetic measurement in a first measurement volume and carrying out at least one further nuclear magnetic measurement in a further measurement volume by the Measuring volume can be positioned in succession along a measuring path having a component in the measuring tube cross-sectional plane such that the total measuring volume formed by the measuring volume contains at least a portion of the measuring tube wall and at least a portion of the medium, and that the echo signals of all nuclear magnetic measurements of the position of the measuring volume of the respective nuclear magnetic measurement be assigned on the measuring path and at least one abrupt change of the echo signals along the measuring path is detected.
Die Messvolumen sind entlang der Messstrecke in der Art nacheinander positioniert, dass zwei entlang der Messstrecke aufeinanderfolgende Messvolumen sich entweder überlappen oder aneinander angrenzen oder dass zwischen zwei entlang der Messstrecke aufeinanderfolgenden Messvolumen ein Abstand entlang der Messstrecke vorhanden ist. Die Größen der Messvolumen können gleich oder auch unterschiedlich gewählt werden. Zwar ist nur erforderlich, dass eine Komponente der Messstrecke in der Messrohrquerschnittsebene liegt, jedoch kann die Messstrecke auch vollständig in der Messrohrquerschnittsebene liegen. Die Positionierung der Messvolumen entlang der Messstrecke, die Komponente der Messstrecke in der Messrohrquerschnittsebene und die im Gesamtvolumen enthaltenen Anteile der Messrohrwand und des Mediums gewährleisten zusammen, dass in zwei aufeinanderfolgenden Messvolumen das Verhältnis der Volumen von Messrohrwand und Medium unterschiedlich ist. The measurement volumes are positioned one after the other along the measurement path in such a way that two measurement volumes succeeding one another along the measurement path either overlap or adjoin one another or there is a distance along the measurement path between two consecutive measurement volumes along the measurement path. The sizes of the measuring volumes can be the same or different. Although it is only necessary that one component of the measuring section lies in the measuring tube cross-sectional plane, however, the measuring section can also lie completely in the measuring tube cross-sectional plane. The positioning of the measuring volumes along the measuring path, the component of the measuring section in the measuring tube cross-sectional plane and the proportions of the measuring tube wall and the medium contained in the total volume together ensure that in two successive measuring volumes, the ratio of the volume of the measuring tube wall and the medium is different.
Eine Veränderung der Echosignale zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messvolumen ist entlang der Messstrecke dann abrupt, wenn die Eigenschaften der Gesamtheit der in den beiden aufeinanderfolgenden Messvolumen vorhandenen Substanzen unterschiedlich sind. Die abrupten Veränderungen der Echosignale können auch als entsprechend abrupte Veränderungen der Steigungen der Echosignale beschrieben werden. Die Substanzen, aus denen das Messrohr besteht, besitzen keine Wasserstoffatome und werden von den Anregungssignalen folglich nicht angeregt. Bei den Ablagerungen sind mineralische und paraffinische Ablagerungen sowie Hydrate, insbesondere Methanhydrat, zu unterscheiden, wobei paraffinische Ablagerungen auch als wachsartige Ablagerungen bezeichnet werden. Mineralische Ablagerungen, wie zum Beispiel kalkartige Ablagerungen, besitzen keine Wasserstoffatome und werden deshalb von den Anregungssignalen auch nicht angeregt, wohingegen paraffinische Ablagerungen und Hydrate Wasserstoffatome besitzen und deshalb von den Anregungssignalen auch neben dem Medium angeregt werden. Die Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten und die Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten der paraffinischen Ablagerungen und der Hydrate unterscheiden sich von denen des Mediums aufgrund der höheren Viskosität der paraffinischen Ablagerungen und der Hydrate im Vergleich zum Medium. A change in the echo signals between two successive measurement volumes is abrupt along the measurement path if the properties of the totality of the substances present in the two successive measurement volumes are different. The abrupt changes in the echo signals can also be described as correspondingly abrupt changes in the slopes of the echo signals. The substances that make up the measuring tube have no hydrogen atoms and are therefore not excited by the excitation signals. The deposits are mineral and paraffinic deposits and hydrates, especially methane hydrate to distinguish, with paraffinic deposits are also referred to as waxy deposits. Mineral deposits, such as calcareous deposits, have no hydrogen atoms and are therefore not excited by the excitation signals, whereas paraffinic deposits and hydrates have hydrogen atoms and are therefore excited by the excitation signals also adjacent to the medium. The spin spin Relaxation time constants and the spin-lattice relaxation time constants of the paraffinic deposits and hydrates differ from those of the medium due to the higher viscosity of the paraffinic deposits and hydrates compared to the medium.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden drei Konfigurationen von Ablagerungen auf der Messrohrinnenfläche betrachtet, und zwar die Messrohrinnenfläche ohne Ablagerungen, die Messrohrinnenfläche mit mineralischen Ablagerungen und die Messrohrinnenfläche mit paraffinischen Ablagerungen oder mit Hydraten. Die drei Konfigurationen sind Extremfälle. Oftmals werden die Ablagerungen auch eine Kombination aus mineralischen Ablagerungen, paraffinischen Ablagerungen und Hydraten sein. To explain the method according to the invention, three configurations of deposits on the measuring tube inner surface are considered below, namely the measuring tube inner surface without deposits, the measuring tube inner surface with mineral deposits and the measuring tube inner surface with paraffinic deposits or with hydrates. The three configurations are extreme cases. Often the deposits will also be a combination of mineral deposits, paraffinic deposits and hydrates.
Sind auf der Messrohrinnenfläche keine Ablagerungen vorhanden, wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine abrupte Veränderung der Echosignale detektiert. Die abrupte Veränderung ist auf der Messstrecke an der Position des Übergangs zwischen der Messrohrinnenwand und dem Medium und entsteht, weil die Messrohrwand im Gegensatz zum Medium nicht von den Anregungssignalen angeregt wird. Die Position des Übergangs bestimmt einen Teil der Grenzfläche. Sind mineralische Ablagerungen auf der Messrohrinnenfläche vorhanden, wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls nur eine abrupte Veränderung der Echosignale detektiert. Die abrupte Veränderung ist auf der Messstrecke an der Position des Übergangs zwischen den Ablagerungen und dem Medium und entsteht, weil die mineralischen Ablagerungen im Gegensatz zum Medium nicht von den Anregungssignalen angeregt werden. Die Position des Übergangs bestimmt einen Teil der Grenzfläche. If no deposits are present on the measuring tube inner surface, only an abrupt change of the echo signals is detected by the method according to the invention. The abrupt change is on the measuring path at the position of the transition between the measuring tube inner wall and the medium and arises because the measuring tube wall is not excited by the excitation signals in contrast to the medium. The position of the transition determines a part of the interface. If mineral deposits are present on the measuring tube inner surface, only an abrupt change in the echo signals is detected by the method according to the invention. The abrupt change is on the measuring path at the position of the transition between the deposits and the medium and arises because the mineral deposits, unlike the medium are not excited by the excitation signals. The position of the transition determines a part of the interface.
Sind hingegen paraffinische Ablagerungen oder Hydrate auf der Messrohrinnenfläche vorhanden – im Folgenden soll nur von paraffinischen Ablagerungen gesprochen werden, wobei immer auch Hydrate mit umfasst sind – wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erste abrupte Veränderung der Echosignale und eine zweite abrupte Veränderung der Echosignale detektiert. Die erste abrupte Veränderung ist auf der Messstrecke an der Position des Übergangs zwischen der Messrohrinnenwand und den paraffinischen Ablagerungen und entsteht, weil die Messrohrwand im Gegensatz zu den paraffinischen Ablagerungen nicht von den Anregungssignalen angeregt wird. Die zweite abrupte Veränderung ist an der Position des Übergangs zwischen den paraffinischen Ablagerungen und dem Medium und entsteht, weil sowohl die paraffinischen Ablagerungen als auch das Medium von den Anregungssignalen angeregt werden, die Echosignale der paraffinischen Ablagerungen aber von den Echosignalen des Mediums verschieden sind. Demnach liefert das erfindungsgemäße Verfahren die Ausdehnung von paraffinischen Ablagerungen entlang der Messstrecke, wobei die Ausdehnung dem Abstand zwischen der Position der ersten abrupten Veränderung und der Position der zweiten abrupten Veränderung auf der Messstrecke entspricht. Die Position des zweiten Übergangs bestimmt einen Teil der Grenzfläche. If, on the other hand, paraffinic deposits or hydrates are present on the measuring tube inner surface - in the following only paraffinic deposits are to be considered, hydrates always being included as well - a first abrupt change of the echo signals and a second abrupt change of the echo signals are detected by the method according to the invention. The first abrupt change is on the measuring path at the position of the transition between the measuring tube inner wall and the paraffinic deposits and arises because the measuring tube wall, unlike the paraffinic deposits, is not excited by the excitation signals. The second abrupt change is at the position of transition between the paraffinic deposits and the medium and arises because both the paraffinic deposits and the medium are excited by the excitation signals, but the echoes of the paraffinic deposits are different from the echo signals of the medium. Accordingly, the inventive method provides the expansion of paraffinic deposits along the measuring path, wherein the expansion corresponds to the distance between the position of the first abrupt change and the position of the second abrupt change on the measuring section. The position of the second transition determines a part of the interface.
Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt demzufolge zumindest die Position eines in der Grenzfläche liegenden Punktes auf der Messstrecke. Da die Ausrichtung der Messstrecke im Messrohr, die Geometrie des Messrohrs und auch die gewöhnliche Verteilung der Ablagerungen an der Messrohrinnenfläche bekannt sind – für gewöhnlich lagern sich Ablagerungen gleichmäßig an der Messrohrinnenwand ab, kann die durch die Ablagerungen reduzierte Querschnittsfläche des Messrohrinnenraums aus der Position des in der Grenzfläche liegenden Punktes bestimmt werden. Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Veränderungen der Ausdehnung der Ablagerungen entlang der Messstrecke mit fortschreitender Zeit bestimmt werden. Consequently, the method according to the invention determines at least the position of a point lying in the interface on the measuring path. Since the orientation of the measuring section in the measuring tube, the geometry of the measuring tube and the usual distribution of deposits on the measuring tube inner surface are known - deposits usually deposit uniformly on the measuring tube inner wall, the reduced cross-sectional area of the measuring tube interior due to the deposits can be determined from the position of the in the interface lying point are determined. In particular, with the method according to the invention, changes in the extent of the deposits along the measuring section can be determined with increasing time.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Messvolumen derart entlang der Messstrecke positioniert und in der Größe eingestellt werden, dass die Fläche des Gesamtmessvolumens in der Messrohrquerschnittsebene zumindest die Messrohrquerschnittsfläche vollständig abdeckt. In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the measurement volumes are positioned along the measurement path and adjusted in size such that the area of the total measurement volume in the measurement tube cross-sectional plane completely covers at least the measurement tube cross-sectional area.
Zusätzlich können die Messvolumen derart schichtförmig ausgebildet werden, dass sich jedes der Messvolumen zwischen jeweils einer ersten Ebene und jeweils einer zweiten Ebene erstreckt, wobei die Ebenen senkrecht zur Messstrecke ausgerichtet sind. Ein derartiges schichtförmiges Messvolumen kann gebildet werden, indem die magnetische Flussdichte des Magnetfelds entlang der Messstrecke mit einem Gradienten versehen wird und die Anregungssignale ein Spektrum aufweisen. Da eine Anregung der im Magnetfeld präzessierenden magnetischen Momente nur mit Anregungssignalen erfolgen kann, deren Frequenz die Larmorfrequenz ist und da die Larmorfrequenz proportional zur magnetischen Flussdichte ist, kann auf diese Weise ein Messvolumen im Magnetfeld positioniert und eine Größe eingestellt werden. In addition, the measurement volumes can be formed in a layered manner such that each of the measurement volumes extends between in each case a first plane and in each case a second plane, wherein the planes are aligned perpendicular to the measurement path. Such a layered measurement volume can be formed by providing the magnetic flux density of the magnetic field along the measurement path with a gradient and the excitation signals have a spectrum. Since excitation of the magnetic moments precessing in the magnetic field can only take place with excitation signals whose frequency is the Larmor frequency and since the Larmor frequency is proportional to the magnetic flux density, a measurement volume can be positioned in the magnetic field and a size can be set in this way.
Die Echosignale einer kernmagnetischen Messung in einem Messvolumen sind stets ein Mittelwert über das Messvolumen. Die Einstellung der Ausdehnung der Messvolumen entlang der Messstrecke korrespondiert daher mit der Auflösung der Echosignale entlang der Messstrecke. Werden geringe Ausdehnungen der Messvolumen entlang der Messstrecke gewählt, ist die Position der abrupten Übergänge entsprechend genau auf der Messstrecke bestimmbar. The echo signals of a nuclear magnetic measurement in a measuring volume are always an average over the measuring volume. The adjustment of the expansion of the measurement volume along the measurement path therefore corresponds to the resolution of the echo signals along the measurement path. If small expansions of the measuring volumes along the measuring path are selected, the position of the abrupt transitions can be determined correspondingly precisely on the measuring path.
In einer auch bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der Position der mindestens einen abrupten Veränderung der Echosignale und der Position des Schnittpunkts der Messstrecke mit der Messrohrinnenwand die Ausdehnung der Ablagerungen entlang der Messstrecke bestimmt. Da sowohl mineralische Ablagerungen als auch die Messrohrwand nicht von den Anregungssignalen angeregt werden, werden weder in den mineralischen Ablagerungen noch in der Messrohrwand Echosignale hervorgerufen. Infolgedessen gibt es auch keine abrupte Veränderung der Echosignale, welche die Position des Übergangs zwischen den mineralischen Ablagerungen und der Messrohrinnenwand auf der Messstrecke kennzeichnet. Bei paraffinischen Ablagerungen kann, wie bereits ausgeführt worden ist, die Position des Übergangs zwischen den paraffinischen Ablagerungen und der Messrohrinnenwand auf der Messstrecke auch ohne Kenntnis des Schnittpunkts der Messstrecke mit der Messrohrinnenwand bestimmt werden. Die Position der ersten abrupten Veränderung der Echosignale entspricht der Position des Schnittpunkts der Messstrecke mit der Messrohrinnenwand. Jedoch kann auch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei paraffinischen Ablagerungen verwendet werden. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the expansion of the deposits along the measuring path is determined from the position of the at least one abrupt change in the echo signals and the position of the point of intersection of the measuring section with the measuring tube inner wall. Since both mineral deposits and the measuring tube wall are not excited by the excitation signals, echo signals are not produced either in the mineral deposits or in the measuring tube wall. As a result, there is also no abrupt change in the echo signals, which characterizes the position of the transition between the mineral deposits and the measuring tube inner wall on the measuring section. For paraffinic deposits, as has already been stated, the position of the transition between the paraffinic deposits and the measuring tube inner wall on the measuring section can also be determined without knowledge of the point of intersection of the measuring section with the measuring tube inner wall. The position of the first abrupt change of the echo signals corresponds to the position of the intersection of the measurement path with the measuring tube inner wall. However, this embodiment of the method according to the invention can also be used for paraffinic deposits.
Die Position des Schnittpunkts der Messstrecke mit der Messrohrinnenwand kann bestimmt werden, indem die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale bei dem Messrohr ohne Ablagerungen bestimmt wird. Erfolgt die Bestimmung des Schnittpunkts unmittelbar nach der ersten Inbetriebnahme des kernmagnetischen Durchflussmessgeräts, sind noch keine Ablagerungen an der Messrohrinnenwand vorhanden und es wird nur ein abrupter Übergang der Echosignale detektiert. Die Position des abrupten Übergangs auf der Messstrecke entspricht der Position des Schnittpunkts der Messstrecke mit der Messrohrinnenwand. The position of the intersection of the measurement path with the measuring tube inner wall can be determined by determining the at least one abrupt change in the echo signals in the measuring tube without deposits. If the determination of the point of intersection takes place immediately after the first start-up of the nuclear magnetic flowmeter, no deposits are still present on the measuring tube inner wall and only an abrupt transition of the echo signals is detected. The position of the abrupt transition on the measurement path corresponds to the position of the intersection of the measurement path with the measuring tube inner wall.
Die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke kann durch unterschiedliche Detektionsverfahren detektiert werden. The at least one abrupt change in the echo signals along the measuring path can be detected by different detection methods.
Im Folgenden werden vier Detektionsverfahren beschrieben. Jedes der Detektionsverfahren für sich bildet das erfindungsgemäße Verfahren weiter, es kann aber auch in beliebiger Kombination mit den übrigen Detektionsverfahren verwendet werden. Four detection methods will be described below. Each of the detection methods per se further forms the method according to the invention, but it can also be used in any combination with the other detection methods.
In einem ersten Detektionsverfahren wird die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke detektiert, indem aus den Echosignalen Amplituden bestimmt werden und die mindestens eine abrupte Veränderung der Amplituden entlang der Messstrecke detektiert wird. In a first detection method, the at least one abrupt change of the echo signals along the measurement path is detected by determining amplitudes from the echo signals and detecting the at least one abrupt change in the amplitudes along the measurement path.
In einem zweiten Detektionsverfahren wird die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke detektiert, indem die kernmagnetischen Messungen zur Bestimmung von Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten ausgelegt werden, aus den Echosignalen Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten bestimmt werden und die mindestens eine abrupte Veränderung der Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten entlang der Messstrecke detektiert wird. In a second detection method, the at least one abrupt change of the echo signals along the measurement path is detected by designing the nuclear magnetic measurements to determine spin-lattice relaxation time constants, from which echo signals spin-lattice relaxation time constants are determined, and the at least one abrupt change in the spin Lattice relaxation time constant along the measurement path is detected.
In einem dritten Detektionsverfahren wird die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke detektiert, indem die kernmagnetischen Messungen zur Bestimmung von Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten ausgelegt werden, aus den Echosignalen Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten bestimmt werden und die mindestens eine abrupte Veränderung der Spin-Spin-Relaxationszeitkonstanten entlang der Messstrecke detektiert wird. In a third detection method, the at least one abrupt change of the echo signals along the measuring path is detected by designing the nuclear magnetic measurements for determining spin-spin relaxation time constants, from which echo signals spin-spin relaxation time constants are determined and the at least one abrupt change in the spin Spin relaxation time constant along the measurement path is detected.
In einem vierten Detektionsverfahren wird die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang der Messstrecke detektiert, indem die kernmagnetischen Messungen zur Bestimmung von Geschwindigkeiten des Mediums ausgelegt werden, aus den Echosignalen Geschwindigkeiten bestimmt werden und die mindestens eine abrupte Veränderung der Geschwindigkeiten entlang der Messstrecke detektiert wird. In a fourth detection method, the at least one abrupt change of the echo signals along the measurement path is detected by designing the nuclear magnetic measurements to determine velocities of the medium, from which echo signals velocities are determined and the at least one abrupt change in velocities along the measurement path is detected.
Allen vier beschriebenen Detektionsverfahren gemein ist, dass sie zumindest die Position eines in der Grenzfläche zwischen dem strömenden Medium auf der einen Seite und dem stillstehenden Messrohr und den stillstehenden Ablagerungen auf der anderen Seite liegenden Punktes auf der Messstrecke bestimmen, wobei die Position durch die mindestens eine abrupte Veränderung der jeweiligen Größe gekennzeichnet ist. Die Detektion der Grenzfläche ist unabhängig davon, ob es sich bei den Ablagerungen um mineralische und/oder paraffinische Ablagerungen handelt. Common to all four detection methods described is that they at least determine the position of a point on the measuring path in the interface between the flowing medium on one side and the stationary measuring tube and the stationary deposits on the other side, the position being determined by the at least one abrupt change of the respective size is characterized. The detection of the interface is independent of whether the deposits are mineral and / or paraffinic deposits.
Darüber hinaus detektieren das erste, das zweite und das dritte Detektionsverfahren bei paraffinischen Ablagerungen auch noch eine zweite abrupte Veränderung der jeweiligen Größe. Die zweite abrupte Veränderung der jeweiligen Größe ist an der Position des Übergangs zwischen den paraffinischen Ablagerungen und der Messrohrwand. Demnach liefern das erste, das zweite und das dritte Detektionsverfahren die Ausdehnung von paraffinischen Ablagerungen entlang der Messstrecke. In addition, the first, the second and the third detection method for paraffin deposits also detect a second abrupt change in the respective size. The second abrupt change in magnitude is at the location of the transition between the paraffinic deposits and the measuring tube wall. Accordingly, the first, second and third detection methods provide for the expansion of paraffinic deposits along the measurement path.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang mindestens einer weiteren Messstrecke detektiert wird. Da durch die mindestens eine abrupte Veränderung der Echosignale entlang jeder der Messstrecken zumindest ein Teil der Grenzfläche bestimmt wird, wird die Grenzfläche durch eine Mehrzahl von Messstrecken kartographiert. Handelt es sich um paraffinische Ablagerungen, wird durch die abrupten Veränderungen der Echosignale entlang jeder der Messstrecken auch die Messrohrinnenfläche kartographiert. Aus der Grenzfläche und der Messrohrinnenfläche können die räumlichen Ausdehnungen der paraffinischen Ablagerungen bestimmt werden. In a further preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the at least one abrupt change of the echo signals along at least one further Measuring section is detected. Since at least part of the boundary surface is determined by the at least one abrupt change of the echo signals along each of the measurement sections, the interface is mapped by a plurality of measurement sections. In the case of paraffinic deposits, the abrupt changes in the echo signals along each of the measurement sections also map the inside of the measuring tube. From the interface and the measuring tube inner surface, the spatial dimensions of the paraffinic deposits can be determined.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können mindestens jeweils zwei der Messstrecken auf einer Achse gegenüberliegend angeordnet werden. Diese Anordnung vereinfacht und beschleunigt das Messverfahren, da nur die Hälfte der Messstrecken positioniert werden muss. Darüber hinaus wird bei der Anordnung von zwei Messstrecken gegenüberliegend auf einer Achse unmittelbar der Abstand der Grenzfläche entlang der Achse bestimmt. Aus dem Abstand der Grenzfläche kann auf die Querschnittsfläche des Messrohrinnenraums und damit auf den Strömungswiderstand geschlossen werden. In the method according to the invention at least two of the measuring sections can be arranged on an axis opposite each other at least. This arrangement simplifies and speeds up the measuring process, since only half of the measuring sections need to be positioned. Moreover, in the arrangement of two measuring sections opposite one another directly on an axis, the distance of the interface along the axis is determined. From the distance of the interface can be closed on the cross-sectional area of the measuring tube interior and thus on the flow resistance.
Die der Erfindung zugrunde liegende, eingangs aufgezeigte Aufgabe ist ferner dadurch gelöst, dass mit der Messeinrichtung mindestens eine tomographische Messung über den gesamten Messrohrquerschnitt durchgeführt wird, dass pixelweise die Amplituden der Echosignale bestimmt werden und dass in den pixelweise bestimmten Amplituden der Echosignale mindestens zwei abrupte Veränderungen der Amplituden der Echosignale über den Messrohrquerschnitt detektiert werden. The object of the invention underlying the above-described object is further achieved in that at least one tomographic measurement over the entire Meßrohrquerschnitt is performed with the measuring device that the amplitudes of the echo signals are determined pixel by pixel and that in the pixel-wise determined amplitudes of the echo signals at least two abrupt changes the amplitudes of the echo signals are detected via the Meßrohrquerschnitt.
Wie bereits ausgeführt, ist eine Änderung der Echosignale – vorliegend der Amplituden der Echosignale – immer dann abrupt, wenn sich die Eigenschaften der gemessenen Substanzen verändern, also insbesondere dann, wenn sich die Substanz verändert. As already stated, a change in the echo signals - in the present case the amplitudes of the echo signals - is always abrupt when the properties of the measured substances change, ie in particular when the substance changes.
Das zuletzt beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, mit einer einzigen tomographischen Messung über den gesamten Messrohrquerschnitt den Zustand des Messrohres zu charakterisieren, insbesondere Ablagerungen an der Messrohrinnenwand zu detektieren. The last-described method according to the invention offers the advantage of characterizing the state of the measuring tube with a single tomographic measurement over the entire measuring tube cross-section, in particular to detect deposits on the measuring tube inner wall.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren konkreter auszugestalten. There are now various possibilities for designing the method according to the invention more concretely.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die Amplituden der Echosignale pixelweise entlang einer Sekante des Messrohrquerschnitts zu bestimmen. Insbesondere bietet es sich an, die Amplituden der Echosignale pixelweise entlang einer Zentralen des Messrohrquerschnitts zu bestimmen. In a preferred embodiment, it is provided to determine the amplitudes of the echo signals pixel by pixel along a secant of the measuring tube cross section. In particular, it makes sense to determine the amplitudes of the echo signals pixel by pixel along a center of the measuring tube cross-section.
Das Messrohr weist – wie bereits ausgeführt – keine Wasserstoffatome auf, die durch die Anregungssignale angeregt werden können. Demnach senden sie auch keine Echosignale aus, die detektiert werden können, die gemessene Amplitude ist also null. Befinden sich mineralische Ablagerungen auf der Messrohrinnenwand, die ebenfalls keine Wasserstoffatome beinhalten, ist die Amplitude der gemessenen Echosignale im Bereich der mineralischen Ablagerungen ebenfalls null. Bei einem Übergang von der Messrohrinnenwand oder mineralischen Ablagerungen zum das Messrohr durchströmenden Medium ergibt sich eine abrupte Veränderung in der Amplitude des gemessenen Echosignals, da das Medium wasserstoffhaltige Phasen aufweist. Bei dem Übergang zwischen Messrohr oder mineralischen Ablagerungen und Medium wird demnach eine erste abrupte Veränderung der Amplituden der Echosignale detektiert. Verfolgt man die Amplituden der Echosignale weiter entlang der Sekanten bzw. Zentralen, kommt es zu einer zweiten abrupten Veränderung der Amplituden der Messsignale genau dann, wenn entlang der Sekanten gesehen ein weiterer Übergang von wasserstoffatomhaltigem Medium zu mineralischen Ablagerungen oder Messrohr erfolgt. The measuring tube has - as already stated - no hydrogen atoms, which can be excited by the excitation signals. Accordingly, they also do not send echo signals that can be detected, so the measured amplitude is zero. If there are mineral deposits on the inside of the measuring tube, which also do not contain any hydrogen atoms, the amplitude of the measured echo signals in the area of the mineral deposits is also zero. In a transition from the measuring tube inner wall or mineral deposits to the medium flowing through the measuring tube results in an abrupt change in the amplitude of the measured echo signal, since the medium has hydrogen-containing phases. In the transition between measuring tube or mineral deposits and medium therefore a first abrupt change in the amplitudes of the echo signals is detected. If the amplitudes of the echo signals are traced further along the secants or central units, a second abrupt change in the amplitudes of the measurement signals takes place precisely when a further transition from hydrogen-containing medium to mineral deposits or measuring tube takes place along the secants.
Befinden sich paraffinische Ablagerungen oder Hydrate, insbesondere Methanhydrat – fortlaufend zusammenfassend als paraffinische Ablagerungen bezeichnet – auf der Messrohrinnenwand, wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren entlang einer Sekanten des Messrohrquerschnitts eine erste abrupte Veränderung der Amplituden der Echosignale genau dann detektiert, wenn ein Übergang zwischen Messrohr und paraffinischen Ablagerungen erfolgt. Die abrupte Veränderung entsteht, weil die Messrohrwand im Gegensatz zu den paraffinischen Ablagerungen nicht von den Anregungssignalen angeregt wird. Are paraffinic deposits or hydrates, in particular methane hydrate - collectively referred to collectively as paraffinic deposits - on the measuring tube inner wall, a first abrupt change in the amplitudes of the echo signals detected by the method according to the invention along a secant of the Meßrohrquerschnitts exactly when a transition between measuring tube and paraffinic Deposits take place. The abrupt change occurs because the measuring tube wall, unlike the paraffinic deposits, is not excited by the excitation signals.
Eine zweite abrupte Veränderung in den Amplituden der Echosignale wird bei dem Übergang von paraffinischen Ablagerungen zu dem das Messrohr durchströmenden Medium detektiert. Sowohl die paraffinischen Ablagerungen als auch das Medium beinhalten von den Anregungssignalen anregbare Wasserstoffatome, so dass sowohl von den paraffinischen Ablagerungen als auch von dem Medium Echosignale ausgesendet werden, jedoch unterscheiden sich die Echosignale in ihrer Amplitude, so dass eine abrupte Veränderung in der Amplitude detektierbar ist. A second abrupt change in the amplitudes of the echo signals is detected in the transition from paraffinic deposits to the medium flowing through the measuring tube. Both the paraffinic deposits and the medium contain hydrogen atoms excitable by the excitation signals so that echo signals are emitted from both the paraffinic deposits and the medium, however, the echo signals differ in their amplitude so that an abrupt change in amplitude is detectable ,
Eine dritte und eine vierte abrupte Veränderung der Amplituden der Echosignale lassen sich entlang der Sekanten an den Stellen detektieren, an denen sich zum einen der Übergang von dem Medium zu den paraffinischen Ablagerungen und zum anderen der Übergang von den paraffinischen Ablagerungen zum Messrohr befindet. A third and a fourth abrupt change in the amplitudes of the echo signals can be detected along the secants at the points where, on the one hand, the transition from the medium to the paraffinic deposits and on the other hand the transition from the paraffinic deposits to the measuring tube is located.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Amplituden der Echosignale pixelweise über den gesamten Messrohrquerschnitt zu bestimmen. Auch bei dieser Ausgestaltung lassen sich abrupte Veränderungen in den Amplituden der Echosignale über den Messrohrquerschnitt detektieren. A further preferred embodiment of the method according to the invention provides for determining the amplitudes of the echo signals pixel by pixel over the entire measuring tube cross-section. In this embodiment too, abrupt changes in the amplitudes of the echo signals can be detected via the measuring tube cross section.
Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt die Positionen der Übergänge zweier Substanzen, insbesondere den Übergang von dem durch das Messrohr strömenden Medium zu den Ablagerungen und bei paraffinischen Ablagerungen zudem die Position des Übergangs zwischen paraffinischen Ablagerungen und Messrohr. The method according to the invention determines the positions of the transitions of two substances, in particular the transition from the medium flowing through the measuring tube to the deposits and, in the case of paraffinic deposits, also the position of the transition between paraffinic deposits and measuring tube.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ausdehnung der Ablagerungen an der Messrohrwand bestimmt werden. Befinden sich paraffinische Ablagerungen an der Messrohrwand und wird angenommen, dass sich die Ablagerungen gleichmäßig an der Messrohrwand ablagern, ist die Ausdehnung der Ablagerungen bei der Bestimmung der Amplituden der Echosignale entlang einer Sekanten, insbesondere einer Zentralen des Messrohrquerschnitts durch den Abstand zwischen der ersten und der zweiten und/oder dem Abstand zwischen der dritten und der vierten abrupten Veränderung der Echoamplituden eindeutig bestimmt. Insbesondere ist hierbei zu beachten, dass die Lage der Sekanten im Messrohrquerschnitt bei der Bestimmung der Ausdehnung der Ablagerungen zu berücksichtigen ist. With the method according to the invention, the expansion of the deposits on the measuring tube wall can be determined. If paraffinic deposits are present on the measuring tube wall and if it is assumed that the deposits are deposited uniformly on the measuring tube wall, the extent of the deposits is determined by the distance between the first and second regions along a secant, in particular a center of the measuring tube cross section, in determining the amplitudes of the echo signals second and / or the distance between the third and the fourth abrupt change of the echo amplitudes uniquely determined. In particular, it should be noted here that the position of the secants in the measuring tube cross-section must be taken into account when determining the extent of the deposits.
Befinden sich mineralische Ablagerungen an der Messrohrinnenwand, lässt sich die Ausdehnung der Ablagerungen bestimmen, indem der durch die Ablagerungen reduzierte Durchmesser des Messrohres durch den Abstand der Positionen der ersten und der zweiten abrupten Änderung der Echoamplituden entlang einer Sekanten, insbesondere einer Zentralen des Messrohrquerschnitts bestimmt wird. Bei bekanntem Durchmesser des Messrohres ohne Ablagerungen folgt aus der Differenz zwischen eigentlichem und reduziertem Durchmesser die Ausdehnung der Ablagerungen. If mineral deposits are present on the measuring tube inner wall, the expansion of the deposits can be determined by determining the diameter of the measuring tube reduced by the deposits by the distance between the positions of the first and second abrupt changes in the echo amplitudes along a secant, in particular a center of the measuring tube cross section , With known diameter of the measuring tube without deposits follows from the difference between the actual and reduced diameter, the expansion of the deposits.
Werden die Amplituden der Echosignale über den gesamten Messrohrquerschnitt bestimmt, kann – im Fall von mineralischen Ablagerungen – ebenfalls der reduzierte Durchmesser des Messrohres und damit die Ausdehnung der mineralischen Ablagerungen ermittelt werden. If the amplitudes of the echo signals are determined over the entire measuring tube cross-section, it is also possible - in the case of mineral deposits - to determine the reduced diameter of the measuring tube and thus the expansion of the mineral deposits.
Liegen paraffinische Ablagerungen vor, ergibt sich die Ausdehnung der paraffinischen Ablagerungen an der Messrohrwand direkt aus der Verteilung der Amplituden der Echosignale über den Messrohrquerschnitt. If paraffinic deposits are present, the expansion of the paraffinic deposits on the measuring tube wall results directly from the distribution of the amplitudes of the echo signals over the measuring tube cross section.
Durch die Bestimmung der Amplituden der Echosignale über den gesamten Messrohrquerschnitt sowie die Bestimmung der Positionen der abrupten Veränderungen der Amplituden der Echosignale im gesamten Messrohrquerschnitt lassen sich insbesondere auch ungleichmäßig verteilte Ablagerungen an der Messrohrwand eindeutig bestimmen. By determining the amplitudes of the echo signals over the entire measuring tube cross-section as well as determining the positions of the abrupt changes in the amplitudes of the echo signals in the entire measuring tube cross-section, unevenly distributed deposits on the measuring tube wall can be unambiguously determined in particular.
Insbesondere bietet sich das erfindungsgemäße Verfahren an, um Veränderungen der Ausdehnung der Ablagerungen mit fortschreitender Zeit zu bestimmen. In particular, the method according to the invention lends itself to determining changes in the extent of the deposits as time progresses.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens eine weitere tomographische Messung über die gesamte Messrohrquerschnittsfläche durchgeführt wird, wobei die Messungen zeitlich versetzt durchgeführt werden, dass die Echosignale der mindestens einen weiteren Messung pixelweise bestimmt werden und dass anhand der zeitlichen Änderungen der Echosignale identischer Pixel pixelweise die Relaxationszeiten und/oder die Durchflussgeschwindigkeit des Mediums bestimmt werden. Hierbei kann die Bestimmung der Amplituden der Echosignale ebenfalls entlang einer Sekanten, insbesondere entlang einer Zentralen des Messrohrquerschnitts oder über den gesamten Messrohrquerschnitt erfolgen. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that at least one further tomographic measurement is performed over the entire measuring tube cross-sectional area, wherein the measurements are performed offset in time, that the echo signals of the at least one further measurement are determined pixel by pixel and that based on the temporal changes Echo signals of identical pixels pixel by pixel, the relaxation times and / or the flow rate of the medium can be determined. In this case, the determination of the amplitudes of the echo signals can also be effected along a secant, in particular along a center of the measuring tube cross section or over the entire measuring tube cross section.
Bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können verschiedene Varianten zur Kodierung der für die Tomographie notwendigen Ortsinformation angewendet werden. So kann ein Gradientenfeld bereits vor der Anregung des Mediums durch den Anregungspuls angelegt werden. Dann präzessieren die Kernspins bereits vor der Anregung ortsabhängig mit verschiedenen Lamorfrequenzen. Durch die Pulsbreite des Anregungspulses kann ein bestimmter Teil der Spins ausgewählt werden, der angeregt wird. Es liegt also eine selektive Anregung des Mediums vor, demnach sendet auch nur der selektierte Teil ein Echosignal aus. Ebenfalls denkbar ist es, die Ortsinformation durch eine Phasenverschiebung der Spins zu kodieren. In the above-described embodiments of the method according to the invention, various variants for coding the location information necessary for the tomography can be used. Thus, a gradient field can be applied even before the excitation of the medium by the excitation pulse. Then the nuclear spins precess with different Lamor frequencies before the excitation, depending on the location. By the pulse width of the excitation pulse, a certain part of the spins can be selected, which is excited. Thus, there is a selective excitation of the medium, therefore only the selected part emits an echo signal. It is also conceivable to code the location information by a phase shift of the spins.
Ein Gradientenfeld wird zwischen der Anregung des Mediums durch einen Anregungspuls und dem Messen der von dem Medium generierten Echosignale für ein bestimmtes Zeitintervall angelegt. Durch das Gradientenfeld wird die Präzessionsfrequenz ortsabhängig verändert, da die Lamorfrequenz proportional zur Magnetfeldstärke ist. Wird das Gradientenfeld wieder abgeschaltet, präzessieren die Spins wieder mit ihrer "ursprünglichen" Frequenz, jedoch hat es eine ortsabhängige Änderung der Phasenlage der angeregten Spins gegeben, man spricht von Phasenkodierung. A gradient field is applied between the excitation of the medium by an excitation pulse and the measurement of the echo signals generated by the medium for a certain time interval. Due to the gradient field, the precession frequency is changed depending on the location, since the LAMOR frequency is proportional to the magnetic field strength. If the gradient field is switched off again, the spins precess again with their "original" frequency, but there has been a location-dependent change in the phase position of the excited spins, this is called phase coding.
Auch können die Spins durch einen Anregungspuls angeregt werden und kann anschließend ein Gradientenfeld während des Auslesens angelegt werden ("Auslesegradientenfeld"). Das führt dazu, dass die Spins während der Messung Signale mit ortsabhängig unterschiedlichen Frequenzen aussenden. Das gemessene "Frequenzgemisch" kann durch eine Fourier-Transformation dekodiert werden. Eine Kodierung der Ortsinformation ist also auch über die Frequenz möglich, man spricht von Frequenzkodierung. The spins can also be excited by an excitation pulse and then a gradient field can be applied during readout ("readout gradient field"). As a result, the spins emit signals with locally different frequencies during the measurement. The measured "frequency mixture" can be decoded by a Fourier transform. An encoding of the location information is therefore also possible on the frequency, one speaks of frequency encoding.
Claims (17)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201410009902 DE102014009902B3 (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Method of operating a nuclear magnetic flowmeter |
| EP14003688.0A EP2910906B1 (en) | 2014-02-24 | 2014-10-31 | Method for operating a nuclear magnetic flow meter |
| CN201410769620.1A CN104864924B (en) | 2014-02-24 | 2014-12-15 | Method for running nuclear magnetic flowmeter |
| US14/629,548 US9995610B2 (en) | 2014-02-24 | 2015-02-24 | Method for operating a nuclear magnetic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201410009902 DE102014009902B3 (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Method of operating a nuclear magnetic flowmeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102014009902B3 true DE102014009902B3 (en) | 2015-04-16 |
Family
ID=52738290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201410009902 Withdrawn - After Issue DE102014009902B3 (en) | 2014-02-24 | 2014-07-04 | Method of operating a nuclear magnetic flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102014009902B3 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4546649A (en) * | 1982-09-27 | 1985-10-15 | Kantor Frederick W | Instrumentation and control system and method for fluid transport and processing |
| US20140049257A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Aspect Imaging Ltd. | Measurement of properties of fluids using mri |
-
2014
- 2014-07-04 DE DE201410009902 patent/DE102014009902B3/en not_active Withdrawn - After Issue
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4546649A (en) * | 1982-09-27 | 1985-10-15 | Kantor Frederick W | Instrumentation and control system and method for fluid transport and processing |
| US20140049257A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Aspect Imaging Ltd. | Measurement of properties of fluids using mri |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102014010324B3 (en) | Nuclear magnetic flowmeter and method of operating a nuclear magnetic flowmeter | |
| DE102004043151B4 (en) | Method and apparatus for determining the velocity and properties of flowing fluids using nuclear magnetic resonance measurements | |
| EP0184840B1 (en) | Arrangement for the spatially resolved inspection of a sample by means of magnetic resonance of spin moments | |
| DE102014010238A1 (en) | Flowmeter with a measuring device implementing a tomographic measuring principle | |
| EP3036511B1 (en) | Nuclear magnetic flowmeter and method for operating nuclear magnetic flowmeters | |
| DE19957767A1 (en) | Detecting tool motion effects on nuclear magnetic resonance (NMR) measurements | |
| DE102012013933B4 (en) | Method and device for calibrating nuclear magnetic flowmeters | |
| EP3186596B1 (en) | Method for operating a nuclear magnetic flowmeter and nuclear magnetic flowmeter | |
| EP3415876B1 (en) | Method for operating a nuclear magnetic flow meter | |
| EP2910906B1 (en) | Method for operating a nuclear magnetic flow meter | |
| EP2733472B1 (en) | Nuclear magnetic resonance flow measurement device and method for operating nuclear magnetic resonance flow measurement devices | |
| DE102014009902B3 (en) | Method of operating a nuclear magnetic flowmeter | |
| DE3908392C2 (en) | ||
| DE102013006305B4 (en) | Signal analyzer, in particular for nuclear magnetic flowmeters | |
| LU87879A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE MASS FLOW OF THE INDIVIDUAL COMPONENTS OF A MULTI-COMPONENT FLOW | |
| EP3252438B1 (en) | Method for operating a nuclear magnetic resonance flow meter and nuclear magnetic resonance flow meter | |
| DE102021111162A1 (en) | Method for determining a liquid fraction of a flowing medium using a nuclear magnetic flowmeter | |
| DE102016109993A1 (en) | A method of operating a nuclear magnetic flowmeter and nuclear magnetic flowmeter | |
| EP3026403B1 (en) | Method for operating a nuclear magnetic flow meter | |
| DE102015005300A1 (en) | Method of operating a nuclear magnetic flowmeter | |
| EP3428584B1 (en) | Nuclear magnetic measuring device | |
| EP3220107B1 (en) | Method for dimensioning a measuring device and method for operating a measuring device | |
| DE10314407A1 (en) | Hybrid chemical shift imaging, for analysis and the understanding of complex molecules in basic research, uses an excess of the volume of interest for use with a magnetic resonance imaging apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |