BR112016009920B1

BR112016009920B1 - Método para medir viscosidade e aparelho para medir viscosidade

Info

Publication number: BR112016009920B1
Application number: BR112016009920-6A
Authority: BR
Inventors: James Masino; Li Gao
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2022-02-01
Also published as: MX357682B; US11422079B2; BR112016009920A2; US20190250087A1; US10324015B2; SA516371237B1; MX2016005582A; WO2015147803A1; US20160327465A1; EP3052920A1

Abstract

método para medir viscosidade e aparelho para medir viscosidade. um fluido é recebido dentro de um tubo de ensaio. um processador provocando uma energia a ser aplicada ao tubo de ensaio para induzir a vibração no tubo de ensaio a uma frequência ressonante do tubo de ensaio que contém o fluido. o processador interrompe o fornecimento de energia para o tubo de ensaio. o processador monitora uma amplitude da vibração do tubo de ensaio, conforme a amplitude das vibrações diminui ao longo de um período de tempo; o processador usa a amplitude monitorada para calcular um rf do tubo de ensaio que contém o fluido. o processador calculado usando rf para calcular a viscosidade do fluido.

Description

Fundamentos

[0001] A medição de viscosidade é útil em uma variedade de contextos, incluindo, mas não se limitando a, perfuração de poços, onde uma medição de viscosidade pode ser usada para diferenciar fluidos em um furo de poço.

Breve descrição das figuras

[0002] A Fig. 1 mostra um sistema wireline.

[0003] A Fig. 2 mostra uma vista esquemática de um tubo de ensaio.

[0004] A Fig. 3 mostra um diagrama esquemático de uma analogia elétrica para uma massa distribuída e uma representação de mola de um tubo de ensaio e componentes para excitamento da analogia elétrica em ring-down.

[0005] As Figs. 4 e 5 mostram as sinalizações das oscilações de um tubo de ensaio.

[0006] A Fig. 6 mostra porções de funções envelope de sinalizações de oscilações de um tubo de ensaio.

[0007] As Figs. 7 e 8 mostram a resposta de amplitude de função de transferência de uma analogia elétrica para uma representação simplificada de mola de massa de um tubo de ensaio.

[0008] A Fig. 9 mostra a resposta de fase da função de transferência de uma analogia elétrica para uma massa simplificada e uma representação de mola de um tubo de ensaio.

[0009] A Fig. 10 é um diagrama de blocos de um sensor de viscosidade e de sua implementação.

[0010] A Fig. 11 é um diagrama de blocos de um ajustador de fase.

[0011] A Fig. 12 é um diagrama de blocos de um circuito de atraso de fase.

[0012] A Fig. 13 é um diagrama de fluxo.

[0013] A Fig. 14 ilustra uma diminuição escalonada na amplitude de vibrações de um tubo de ensaio como resultado da sintonização das vibrações para longe da frequência de ressonância de tubos de ensaio.

[0014] A Fig. 15 ilustra um ambiente.

Descrição detalhada

[0015] Em uma modalidade de um sistema de perfilagem de poço wireline ou slickline 100 (aumentado significantemente para ilustração) em um local de poço, como retratado na Fig. 1, um caminhão ou plataforma de perfilagem 102 na superfície da Terra 104 aloja um sistema de coleta de dados 106 e um guincho 108 a partir do qual um cabo 110 se estende para dentro de um furo de poço 112 para a formação de sub-superfície 114. Em uma modalidade, o cabo 110 suspende uma coluna de ferramentas de perfilagem 116 dentro do furo de poço 112 para medir dados de formação à medida que a coluna de ferramentas de perfilagem 116 é erguida ou baixada pelo cabo wireline 110.Em uma modalidade, a coluna de ferramentas de perfilagem 116 inclui uma primeira ferramenta de perfilagem de fundo de poço 118, uma segunda ferramenta de perfilagem de fundo de poço 120 e uma terceira ferramenta de perfilagem de fundo de poço 122. Em uma modalidade, a segunda ferramenta de perfilagem de fundo de poço 120 é uma ferramenta de teste de formação para coletar dados sobre o fluido extraído de formações de sub superfície, como a formação 114. Enquanto a Fig. 1 mostra um sistema wireline com base em terra, os equipamentos e técnicas descritos neste documento também são úteis em um sistema wireline com base marítima e em sistemas de perfuração de base terrestre e marítima e sistemas slickline.

[0016] Em uma modalidade, o sistema de coleta de dados 106 recebe os dados a partir das ferramentas de perfilagem de fundo de poço 118, 120, 122 e envia comandos para as ferramentas de perfilagem de fundo de poço 118, 120, 122. Em uma modalidade o sistema de coleta de dados 106 inclui dispositivos de entrada/saída, memória, armazenamento e equipamento de comunicação em rede, incluindo o equipamento necessário para se conectar com a Internet (não mostrado na Fig. 1).

[0017] Em uma modalidade, conforme ilustrado na Fig. 2, a ferramenta de teste de formação 120 inclui um tubo de ensaio de 202. Em uma modalidade, o tubo de ensaio 202 é construído de metal, vidro ou um material cerâmico. Em uma modalidade, um fluido (isto é, um líquido ou um gás) a ser testado representado pela seta 204, flui através do tubo de ensaio 202. Em uma modalidade, o fluido a ser testado 204 é extraído da formação 114 por meio de uma sonda ou pistão 124 (mostrado na Fig. 1) que faz parte da ferramenta de teste de formação 120, encaminhada através de válvulas e tubulação (não mostrada) na ferramenta de teste de formação 120, e direcionada através do tubo de ensaio 202. Em uma modalidade, o fluido a ser testado 204 é ejectado para dentro do espaço anular 126 (isto é, a porção anular do furo de poço 112 ao redor da coluna de ferramentas de perfilagem 116, ver Fig. 1) depois de passar através do tubo de ensaio 202. Em uma modalidade, o fluido a ser testado 204 é armazenado em câmaras de ensaio (não mostradas) para mais testes.

[0018] Em uma modalidade, um transmissor 206 transmite energia para o tubo de ensaio 202, fazendo com este vibre. Em uma modalidade, um receptor 208 detecta vibrações no tubo de ensaio 202. O transmissor 206 e o receptor 208 têm respectivas ligações 210, 212, 214, 216 através das qual os sinais são roteados.

[0019] A viscosidade é uma resistência ao fluxo causada pela fricção entre as moléculas de um fluido. Tal resistência ocorre na interface entre um líquido e seu recipiente, como entre o fluido a ser testado 204 e a superfície interna do tubo de ensaio 202 mostrado na Fig. 2. O aparelho mostrado na Fig. 2 pode ser utilizado para medir a viscosidade e a densidade do fluido a ser testado.

[0020] Em uma modalidade, o tubo de ensaio 202 é uma massa distribuída e uma disposição de mola, que são modelados pela analogia de circuito elétrico mostrada na Fig. 3. Neste modelo, o capacitor C2 representa uma massa, o indutor L2 representa uma mola, o R7 representa a parte com perdas reais (isto é, não-imaginárias) do capacitor C2 e o R6 representa a parte com perdas reais do indutor L2. C2, L2, R7 e R6 formam um circuito ressonante 302. Os outros componentes na Fig. 3 são descritos abaixo.

[0021] Para um tubo de vibração, como o tubo de ensaio 202 quando estimulado pelo transmissor 206, uma frequência de ressonância ocorre quando impedâncias complexas distribuídas de grandezas opostas cancelam precisamente uma outra, ou, em outras palavras, quando:

onde:

XC é a magnitude da impedância da analogia capacitiva do tubo de ensaio, e XL é a magnitude da impedância da analogia indutiva do tubo de ensaio.

[0022] As impedâncias imaginárias -jXC e +jXL são acompanhadas das resistências reais RC e RL, como aquelas discutidas acima em conexão com a Fig. 3, que são responsáveis por perda de energia devido ao atrito. Em uma modalidade, as resistências reais no tubo de ensaio 202 em ressonância são representadas por RT, que é uma combinação de todas as perdas de energia dos circuitos ressonantes em proporções variadas devido a interações elétricas e mecânicas, incluindo mas não limitadas a: • material de atrito do tubo de ensaio vibrante 202 em si, seja de metal, de vidro, ou de cerâmica; • bobinas e resistências de circuito que sustentam a ring-down do tubo de ensaio 202; • atrito de gás do lado de fora do tubo de ensaio 202, e • atrito de gás ou fluido para dentro do tubo de ensaio 202.

[0023] Em uma modalidade, estas resistências são separadas em dois grupos: RF, que é definido como atrito devido ao gás ou fluido no interior do tubo de ensaio 202, e RO, que é definido como todos os outros atritos: ou seja, RO = RT - RF ou RT = RO + RF (2)

[0024] Em uma modalidade, para um circuito ressonante, RT é calculado usando a equação (3):

onde X é XL ou XC, e

fressonante representa a frequência de ressonância do circuito de ressonância,

fAlta é uma frequência maior do que a frequência de ressonância na qual a resposta do circuito ressonante é de 50 por cento da amplitude de energia de vibração na frequência de ressonância, e fBaixa é uma frequência inferior à frequência de ressonância na qual a resposta do circuito ressonante é de 50 por cento da amplitude de energia de vibração na frequência de ressonância.

[0025] Em uma modalidade, no caso de um tubo de vibração, como o tubo de ensaio 202, o X representa a massa distribuída reativa ou as características de mole do tubo.

[0026] A massa do tubo de ensaio 202 varia como uma função do seu conteúdo (por exemplo, se o tubo de ensaio 202 tem fluido que flui através dele e qual fluido está fluindo através dele), mas, quando vazio, sua massa é constante ao longo de uma grande faixa de temperatura. Em uma modalidade, a massa da porção do tubo de ensaio 202 entre os fixadores 218 e 220 é determinada por meios convencionais, utilizando uma balança. No caso de uma balança é utilizada a aceleração da gravidade para converter a medida para massa. Para reiterar, a massa do tubo de ensaio 202 é constante quando o tubo de ensaio 202 está vazio. Em contraste, a característica de mola do tubo de ensaio 202 varia como uma função da temperatura e pressão dentro do tubo de ensaio 202. Em uma modalidade, usando a analogia que L corresponde a 1/k, com k sendo a constante de mola do tubo de ensaio 202 e C corresponde a m, isto é, a massa do tubo de ensaio vazio 202, uma função XL (temperatura, pressão) é calculada usando a equação XL = 2πLfr temperaturas e pressões, em utilizando a equação

e C é conhecido através da faixa de temperaturas e de pressão. Em uma modalidade, um processo de calibração é utilizado para gerar XL (temperatura, pressão) ao longo da faixa de temperaturas e pressões. Em uma modalidade, a faixa de temperaturas é de 10° para 205° centígrados e a faixa de pressões é 0 a 30.000 libras por polegada quadrada. Em uma modalidade, a função XL (temperatura, pressão) é armazenada em uma tabela de pesquisa. Em uma modalidade, o Q do tubo de ensaio vazio 202 é medido e a equação (3) é usada para calcular RT, que é igual a RO porque o tubo de ensaio 202 está vazio (isto é, RF = 0 quando não há fluido fluindo através do tubo de ensaio 202). RO não se altera quando o fluido flui através do tubo de ensaio 202. Em uma modalidade, o processo de calibração é realizado para cada ferramenta de teste de formação 120.

[0027] Subsequentemente, em uma modalidade, com o fluido fluindo através do tubo de ensaio 202, Q é calculado usando uma das técnicas descritas a seguir, o valor apropriado do XL previamente determinado (temperatura, pressão) e o Q calculado são substituídos na equação (3) para calcular RT e a equação (2) é usada para calcular RF. Além disso, em uma modalidade, a massa de fluido, Cfluido é calculada usando a seguinte equação:

em que C é a massa do tubo de fluxo 202 quando este está vazio (determinada como descrito acima), XL (temperatura, pressão) é recuperada da tabela de pesquisa descrita acima, e fressonante é a frequência de ressonância medida.

[0028] Em uma modalidade, a viscosidade do fluido que flui através do tubo de ensaio 202, ou seja, o fluido a ser testado 204, é calculada utilizando a fórmula seguinte, que é derivada de um análogo elétrico da Lei de Poiseulle:

onde u é a viscosidade, D é o diâmetro interno do tubo de ensaio 202 (ver Fig. 2), e L é o comprimento ativo do tubo de ensaio 202 (isto é, a porção do tubo de ensaio 202 passando por vibração, por exemplo, a distância entre os fixadores 218 e 220 (ver Fig. 2, em que os símbolos utilizados não têm a intenção de implicar um projeto mecânico ou implementação). Em uma modalidade, L >> D (por exemplo, L > 10D, L > 20D ou L > 50D).

[0029] Em uma modalidade, Q é calculado utilizando o tempo de ring-down do tubo de ensaio 202. Esta modalidade é explicada em conexão com o modelo mostrado na Fig. 3, que é fornecido apenas com o propósito de ilustrar a técnica de Q-cálculo discutida abaixo. Em uma modalidade, os componentes mostrados na Fig. 3 não estão realmente presentes em implementações, mas são úteis para descrever a operação. Em uma modalidade, um interruptor on-off (SPST, single-pole single-throw) S1 é controlado por uma fonte de energia V3. Em uma modalidade, a fonte de energia V3 tem dois estados. Em uma modalidade, no primeiro estado, a saída de V3 é V1 (0 volts no exemplo mostrado). Em uma modalidade, no segundo estado, a saída de V3 é V2 (5 volts no exemplo mostrado). Em uma modalidade, o tempo de subida entre V1 e V2 é TR (10 nanossegundos (ns), no exemplo mostrado), o tempo de queda entre V2 e V1 é TF (10 ns, no exemplo mostrado), a largura do pulso é PW (40 m no exemplo mostrado), e o por loop é PER (10 segundos no exemplo mostrado). Em uma modalidade, quando V3 está em seu primeiro estado, o interruptor S1 é aberto. Em uma modalidade, quando V3 está em seu segundo estado, o interruptor S1 está fechado.

[0030] Em uma modalidade, o interruptor S1 começa no seu estado fechado (isto é, V3 é no seu segundo estado) e a saída de uma fonte de energia sintonizável V4 está conectada ao circuito ressonante 302 na junção da resistência R7 e resistência R6. Em uma modalidade, a fonte de energia sintonizável V4 é ajustável na frequência e saída de voltagem. Em uma modalidade, usando a analogia da Fig. 3, a fonte de energia sintonizável V4 é acoplada aos condutores 210 e 212 do transmissor 206 (ver Fig. 2), de modo que a energia é acoplada a partir da fonte de energia sintonizável V4 para o tubo de ensaio 202.

[0031] A frequência de ressonância do circuito RLC 302 mostrado na Fig. 3, que inclui as resistências R7 e R6, condensador C2 e indutor L2 é:

[0032] No exemplo mostrado na Fig. 3, R7 = 200 μQ (micro-Ohms), R6 = 100 μQ, C2 = 1,29 mF (mili Farads) e L2 = 10 mH (micro Henrys). Aplicando a equação (5), a frequência de ressonância do circuito RLC 302 mostrado na Fig. 3 é 1401,2 Hz. Em uma modalidade, V4 é sintonizado para 1401,2 Hz para fazer com que o tubo de ensaio 202 vibre na sua frequência ressonante.

[0033] Em uma modalidade, fonte de energia V3 é trocada no tempo t = 0 a partir do seu estado V1 para seu estado V2 fazendo com que o interruptor S1 seja aberto, o que interrompe o fornecimento de energia para o tubo de ensaio 202 representado pelo circuito ressonante 302 na Fig. 3. Em uma modalidade, a interrupção de fornecimento de energia para o tubo de ensaio 202 é conseguida pela redução a zero do sinal de entrada do transmissor de condução amplificador 206 nos condutores 210 e 212. Uma modalidade da vibração resultante do tubo de ensaio 202, como detectado pelo receptor negativo 208 e o receptor positivo 210, ilustrado na Fig. 4, mostra a vibração enfraquecendo ao longo do tempo.

[0034] Em uma modalidade, o transmissor 206 (ver a Fig. 2) desempenha as funções da fonte de energia sintonizável V4. Em uma modalidade, um controlador (não mostrado) faz com que o transmissor 206 inicie e pare a transmissão, realizando assim as funções da fonte de energia V3 e interruptor S1.

[0035] Para fins de ilustração, a equação para a vibração do tubo de ensaio 202 antes de V3 comutada para a sua posição aberta é:

onde A é a amplitude da vibração (0,125 no exemplo mostrado na Fig. 4), w é a frequência da vibração (8804 radianos/segundo (1401.2 Hz x 2π) no exemplo, embora outra frequência tenha sido utilizada na criação da Fig. 4, de modo que a natureza sinusoidal da vibração pode ser ilustrada), e t é o tempo.

[0036] A equação para a vibração do tubo de ensaio 202 após V3 comutada no momento t = 0 é:

onde T é uma constante de decaimento (14,68 no exemplo mostrado na Fig. 4).

[0037] A vibração ilustrada na Fig. 4 pode ser vista como tendo um sinal de envelope superior 402:

e um sinal de envelope inferior 404:

[0038] Em uma modalidade, os sinais de envelope de raiz quadrada média (root-mean-square, "RMS") são usados em que as expressões de ,equações (9) e (10) são multiplicadas por

. Em uma modalidade, um detector de sinal de envelope de RMS (não mostrado) é fornecido, medindo o sinal de envelope RMS.

[0039] Em uma modalidade, Q é determinado pela medição do tempo (dt37%) que leva para um dos sinais de envelope a decair a 100 * e-1 por cento (referido daqui em diante, para simplificar, como "37 por cento") do seu valor máximo. Enquanto 37 por cento do seu valor máximo foi escolhido para simplicidade de cálculo, como mostrado abaixo, qualquer ponto sobre a curva de decaimento (ou seja, o ponto de 10 por cento, o ponto de 25 por cento ou o ponto de 50 por cento) poderia ser utilizado, desde que o cálculo seja revisto em conformidade. Uma representação alternativa de Q é:

[0040] Quando a magnitude do sinal de envelope é de 37 por cento do seu valor máximo:

Onde Envelopemax é o valor máximo do sinal de envelope, e Envelope37% é o valor do sinal de envelope a 37 por cento do seu máximo.

[0041] Tomando o logaritmo natural de ambos os lados da equação (12) (este cálculo demonstra a simplicidade de cálculo usando "37 por cento do seu máximo"):

[0042] Portanto,

[0043] A substituição da equação (14) na equação (11) produz:

[0044] Em uma modalidade, uma vez que Q é conhecido, o processo para calcular a viscosidade acima descrito é como a seguir.

[0045] Em uma modalidade, é desejável limitar o tempo de ring-down ilustrado na Fig. 4, para evitar impacto em medições de densidade de fluido em curso que utilizam a vibração contínua do tubo de ensaio 202, especialmente onde o valor de Q é alto, fazendo com que o ring-down a 37 por cento do máximo exija mais de 50 milissegundos. Por exemplo, na Fig. 4, o ring-down a 37 por cento do máximo leva 68.12 milissegundos (ms) (dt37% = 1/T = 1/14,68). Em alguns casos, a espera para que a vibração oscile para o ponto de 37 por cento é inconveniente.

[0046] Em uma modalidade, conforme ilustrado na Fig. 5, o tempo de ringdown 501 está limitado a um determinado valor. No exemplo da Fig. 5, o tempo de ring-down 501 está limitado a menos do que 50 ms para dar tempo para cálculos e telemetria. Em uma modalidade, a Fig. 5 mostra dois sinais de envelope, um sinal de envelope superior encurtado 502, o qual, em uma modalidade, é uma porção de sinal de envelope superior 402 e um sinal de envelope inferior encurtado 504, o qual, em uma modalidade, é uma porção de um sinal de envelope inferior 404. Em uma modalidade, sinais de envelope de RMS são usados. A Fig. 6 mostra a relação entre o sinal de envelope superior encurtado 502 e o sinal de envelope superior 402. Existe uma relação semelhante entre o sinal de envelope inferior encurtado 504 e o sinal de envelope inferior 404.

[0047] Em uma modalidade, dt37% é estimado utilizando um ou ambos o sinal de envelope superior encurtado 502 e o sinal de envelope inferior encurtado 504. Em uma modalidade, ensaios de um ou ambos do sinal de envelope superior encurtado 502 e o sinal de envelope inferior encurtado 504 são tomadas. As amostras de um ou ambos os sinais de envelope são ajustados a uma curva de decaimento para produzir:

onde Amax e T são descobertos por ajuste de curva, e V (t) é o sinal de envelope superior 402 ou o sinal de envelope inferior 404. Deve ser compreendido que a análise descrita abaixo pode ser feita para uma versão de RMS do sinal de envelope 404. Será compreendido ainda que a mesma análise poderá ser feita se as amostras de pico foram coletadas e os sinais de envelope de pico foram desenvolvidos.

[0048] Em uma modalidade, o ajuste de curva é feito usando apenas dois pontos, um dos pontos sendo o tempo no qual o ring-down começa. Em uma modalidade, o ajuste de curva é feito com muitos mais pontos. Em uma modalidade, o ajuste de curva é feito com mais de 50 pontos. Em uma modalidade, o ajuste de curva é feito com mais de 500 pontos. Em uma modalidade, o ajuste de curva é feito com mais de 5000 pontos.

[0049] Usando a inversa da equação (14):

A substituição da equação (17) na equação (15) produz a equação (11). Em um exemplo, T = 14,68, e fressonante = 1401,2, obtendo-se Q = 299,86.

[0050] Em uma modalidade alternativa, Q é medido através da modificação do circuito que sustenta o ring-down no tubo de ensaio 202. Em particular, em uma modalidade, um circuito de atraso variável é inserido no circuito de loop fechado que sustenta a oscilação no tubo de ensaio 202. O circuito de atraso variável é controlado para forçar o tubo de ensaio 202 a vibrar um pouco fora do seu pico de ressonância fazendo com que uma voltagem mais baixa seja observada nos condutores 214 e 216 do receptor 208. Em uma modalidade, ao registrar a voltagem de saída do receptor 208 conforme a frequência de excitação é variada, Q pode ser calculado diretamente. Isto é, em uma modalidade, BW é observado e fressonante é observado, permitindo que Q seja calculado diretamente usando a equação (4).

[0051] Para ilustrar, um gráfico da função de transferência H (s) do circuito ressonante 302 (ver Fig. 3) é mostrado na Fig. 7. A função de transferência tem a seguinte equação:

onde V(s) é a voltagem medida em elação ao solo no ponto de teste mostrado na Fig. 3 no domínio da frequência, i(s) é a corrente que circula através do circuito de ressonância 302, s = jw, frequência w = 2π* e R7, R6, C2 e L2 têm os valores descritos acima na discussão da Fig. 3.

[0052] O eixo vertical "Amplitude" na Fig. 7 é a magnitude de H (s):

onde: |Hi(s)|é a magnitude do componente imaginário de H (s)e |Hr(s)|é a magnitude do componente real H (s).

[0053] A frequência de ressonância, fressonante, 802, e a largura de banda BW, 804, são ilustradas para a mesma curva na Fig. 8. A Fig. 9 ilustra a relação entre a fase e a frequência em H (s). O eixo vertical "Fase" na Fig.9 é a fase de H (s):

[0054] Uma modalidade de um circuito de medição Q 1010, ilustrado na Fig.10, inclui um dispositivo de massa distribuída e de mola 1015, ou seja, um dispositivo que pode ser modelado como uma massa distribuída e mola, como o tubo de ensaio 202 (ver Fig. 2), que pode ser representado em um análogo elétrico pelo circuito ressonante 302 (ver Fig. 3). Em uma modalidade, um transmissor 1020, como o transmissor 206 (ver a Fig. 2), recebe um sinal de ajuste de fase 1025 a partir de um ajustador de fase 1030 e estimula vibrações no dispositivo de mola e de massa distribuída 1015 que correspondem ao sinal de ajuste de fase 1025. Em uma modalidade, um receptor 1035, como o receptor 208 (ver Fig. 2), detecta vibrações no dispositivo de mola e de massa distribuída 1015 e produz um sinal de vibração correspondente 1040.

[0055] Em uma modalidade, o ajustador de fase 1030 recebe o sinal de vibração 1040. Em uma modalidade, o ajustador de fase 1030 fornece um sinal de representação 1045, que é uma representação do sinal de vibração 1040, como a magnitude do sinal de vibração 1040 ou a magnitude da raiz quadrada média (RMS) do sinal de vibração, a um controlador 1050. Em uma modalidade, o controlador 1050 processa o sinal de representação 1045, como discutido abaixo, e fornece um sinal de controle 1055 para o ajustador de fase 1030. Em uma modalidade, o ajustador de fase 1030 ajusta a fase do sinal de vibração 1040 em resposta ao sinal de controle 1055 para produzir o sinal de ajustador de fase 1025. Em uma modalidade, o ajustador de fase 1030 inclui um inversor, conforme discutido abaixo. Em uma modalidade, o controlador 1050 é controlado remotamente, por exemplo por sistema de coleta de dados 106 através do canal de controle remoto 1060.

[0056] Em uma modalidade, conforme ilustrado na Fig. 11, o ajustador de fase 1030 inclui um buffer 1105 e um circuito de atraso de fase 1110. Em uma modalidade, o buffer 1105 é um amplificador que recebe e amplifica o sinal de vibração 1040 de modo que se o sinal de vibração 1040 é positivo, o sinal amplificado é um digital "1" e se o sinal de vibração 1040 é negativo o sinal amplificado é um digital "0." O buffer 1105 fornece um sinal de buffer 1115 composto de 1s e 0s para o circuito de atraso de fase 1110. Em uma modalidade, o buffer 1105 tem um ganho de um de modo que a amplificação opera como descrito imediatamente acima. Em uma modalidade, o buffer 1105 é um inversor, ou seja, com um ganho de -1, de modo que, se o sinal de vibração 1040 é positivo o sinal amplificado é um digital "0" e se o sinal de vibração 1040 é negativo o sinal amplificado é um digital "1". Em uma modalidade, o buffer 1105 tem uma entrada de alta impedância e impõe pouca carga na saída do receptor 1035 que produz o sinal de vibração 1040. Em uma modalidade, o buffer 1105 não está presente e o circuito de atraso de fase 1110 fornece uma entrada de alta impedância para o sinal de vibração 1040 e, se necessário, realiza a inversão descrita acima.

[0057] Em uma modalidade, o sinal de buffer 1115 é fornecido ao controlador 1050 como o sinal de representação 1045. Em uma modalidade, o ajustador de fase 1030 inclui um circuito (não representado) que produz um sinal de envelope de RMS do sinal de buffer 1115 ou o sinal de vibração 1040 e aquele sinal é fornecido ao controlador 1050 como o sinal de representação 1045.

[0058] Uma modalidade do circuito de atraso de fase 1110 é ilustrada na Fig. 11. Em uma modalidade, o circuito de atraso de fase 1110 inclui N circuitos de atraso, todos recebendo o sinal de buffer 1115 (ou o sinal de vibração 1040 se o buffer 1105 não estiver presente): • circuito de atraso 1 1120-1, que retarda o sinal de buffer 1115 (ou o sinal de vibração 1040 se o buffer 1105 não estiver presente) por δ1 segundos para produzir o sinal atrasado 1125-1, • circuito de atraso 2 1120-2, que retarda o sinal de buffer 1115 (ou o sinal de vibração 1040 se o buffer 1105 não estiver presente) por δ2 segundos para produzir o sinal atrasado 1125-2, • circuito de atraso 3 através do circuito de atraso N-1 (representado pela elipse na Fig. 11), que retarda o sinal de buffer 1115 (ou o sinal de vibração 1040 se o buffer 1105 não está presente) por δ3 até δN segundos, respectivamente, para produzir sinais atrasados 1125-3 até 1125-N-1, e • circuito de atraso N 1120-N, que retarda o sinal de buffer 1115 (ou o sinal de vibração 1040 se o buffer 1105 não estiver presente) por δN segundos para produzir o sinal atrasado 1125-N,

[0059] Em uma modalidade, um multiplexador 1130 seleciona um dos sinais atrasados 1125-1 até 1125-N para aparecer na saída do multiplexador 1130 e para ser transmitido como o sinal de ajustador de fase 1025 de acordo com uma seleção feita pelo sinal de controle 1055. Em uma modalidade, o sinal de controle segue um protocolo binário de modo que, por exemplo, um "000" (transmitidos em série ou através de linhas paralelas não mostradas que compõem o sinal de controle 1055) faria com que o sinal atrasado 1125-1 aparecesse na saída do multiplexador 1130.

[0060] Em uma modalidade, o sinal de ajustador de fase 1025 é o sinal de vibração 1040 invertido pelo buffer 1105 (ou pelo circuito de atraso de fase 1110 se o buffer 1105 não está presente), atrasado por um atraso inerente ao hardware no ajustador de fase 1030 (como o atraso inerente no buffer de 1105, se ele estiver presente), ainda mais atrasado por uma quantidade determinada a seleção de sinal atrasado 1125-1 até 1125-N pelo multiplexador 1130.

[0061] Será compreendido que o circuito de atraso de fase 1110 pode ser qualquer circuito analógico ou digital que pode alterar a fase do sinal de buffer 1115 (ou o sinal de vibração 1040 se o buffer 1105 não está presente) sob o controle do controlador 1050 usando o sinal de controle 1055. Este pode ser um circuito digital, como o mostrado na Fig. 11, um circuito analógico (não mostrado) ou uma mistura de circuitos digitais e analógicos.

[0062] Além disso, o número de circuitos de atraso 1120-1 até 1120-N pode ser maior ou menor do que o mostrado na Fig. 11. Em uma modalidade, N é 8. Em uma modalidade, N é 32. Em uma modalidade, N é maior que 64.

[0063] Ainda adicionalmente, o circuito de atraso de fase 1110 pode ser um microprocessador ou um microcontrolador, com o processo de atraso de fase e, talvez, a inversão sendo feita por software ou firmware.

[0064] Uma modalidade de um exemplo de circuito de atraso de fase 1110, ilustrado na Fig. 12, inclui uma entrada que recebe a saída do buffer 1115 e três sinais de linha que recebem o sinal de controle 1055. Em uma modalidade, um sinal de relógio 1205 (não mostrado na Fig. 10) fornece temporização para o circuito.

[0065] Em uma modalidade, os atrasos são fornecidos por multivibradores biestáveis (flip-flops) encadeados em série 1205-1 até 1205-8. Cada multivibrador biestável D 1205-1 até 1205-8 tem uma entrada D, uma entrada de relógio ("CLK"), uma saída Q e uma saída de Q-bar (Q). Em uma modalidade, a saída Q de cada multivibrador biestável altera para o valor da entrada D quando o multivibrador biestável D é temporizado através da entrada de relógio. Em uma modalidade, a Q saída é o inverso da saída Q.

[0066] Em uma modalidade, a saída Q de cada multivibrador biestável está ligada a entrada D do multivibrador biestável subsequente. Por exemplo, a saída Q do multivibrador biestável 1205-1 está ligada à entrada D do multivibrador biestável 1205-2, a saída Q do multivibrador biestável 1205-2 está ligada à entrada D do multivibrador biestável 1205-3, e assim por diante. Como resultado, o Q e as saídas Ǭ de cada multivibrador biestável proporcionam um atraso de loop de relógio sucessivo para o sinal de buffer 1115.

[0067] Em uma modalidade, as saídas Q-bar de cada um dos multivibradores biestáveis 1205-1 até 1205-8 estão ligados a respectivas entradas de dados de um multiplexador 1210. Em particular, em uma modalidade: • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-1 está ligada à entrada D0 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-2 está ligada à entrada D1 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-3 está ligada à entrada D2 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-4 está ligada à entrada D3 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-5 está ligada à entrada D4 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-6 está ligada à entrada D5 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-7 está ligada à entrada D6 no multiplexador 1210, • a Ǭ saída do multivibrador biestável 1205-8 está ligada à entrada D7 no multiplexador 1210,

[0068] Em uma modalidade, o multiplexador 1210 tem uma saída O que está ligada a saída do sinal de ajustador de fase 1025 do ajustador de fase 1030. Em uma modalidade, a saída O do multiplexador é definida como o valor da entrada D0-D7 selecionada pelo sinal de controle 1055 em suas entradas A, B e C. Por exemplo, se A = B = C = 0, o sinal na entrada D0 irá aparecer na saída do multiplexador O. Assim, em uma modalidade, através da manipulação do sinal de controle 1055, o controlador 1050 pode ajustar a quantidade de atraso no ajustador de fase 1030.

[0069] Em uma modalidade, o circuito mostrado na Fig. 12 inverte o sinal de buffer 1115. Por conseguinte, o buffer 1105 não é um inversor.

[0070] Voltando à FIG. 10, em uma modalidade, o circuito mostra dois loops fechados. Um loop interno inclui o ajustador de fase 1030, o transmissor 1020, o dispositivo de massa e mola distribuídas 1015 e o receptor 1035, todos conectados por linhas contínuas na Fig. 10. Um loop externo inclui o loop interno e adiciona as conexões (1045 e 1055, mostrados como linhas tracejadas na Fig. 10) entre o ajustador de fase 1030 e o controlador 1050. A conexão entre o controlador 1050 e um controlador externo, como o sistema de coleta de dados 106, por meio do canal de controle remoto 1060 poderia ser considerado um outro loop mais externo.

[0071] Enquanto o ajustador de fase 1030 é mostrado na Fig. 10 como estando localizado entre o receptor 1035 e o transmissor 1020, em uma modalidade este pode ser localizado em qualquer parte no loop interno. Adicionalmente, o receptor 1035, transmissor 1020 e ajustador de fase 1030 podem ser integrados ou associados.

[0072] Considere o circuito de medição Q 1010 e assuma (1), o ajustador de fase 1030 sendo ajustado pelo controlador 1050 para introduzir atraso zero, (2) o ganho do buffer 1105 representa a totalidade do ganho do circuito e é maior do que positivo 1 e (3) o transmissor 1020 é ajustado para estimular o dispositivo de mola de massa e distribuídas 1015 na sua frequência de ressonância, fressonante. Nesse caso, o loop interno (indicado pelas linhas sólidas na Fig. 10) vai oscilar em fressonante porque o ganho é maior do que 1 e positivo.

[0073] Agora, continuando a assumir que o ajustador de fase 1030 é ajustado pelo controlador 1050 para introduzir atraso zero, assumir que o ganho do buffer 1105 é invertido de modo que é negativo e sua magnitude é superior a 1. Nesse caso, o loop interno (indicado pelas linhas sólidas na Fig. 10) deixará de oscilar porque o feedback no loop não é mais positivo e não sustenta mais a oscilação.

[0074] Considere também que o sinal de entrada para o ajustador de fase 1030 (o sinal de vibração na Fig. 10) é periódico (como um sinusóide) tendo um comprimento de onda À. Se o controlador 1050 ajusta o atraso do ajustador de fase 1030 para um atraso de À/2, o sinal de ajustador de fase 1025 resultante será o mesmo em fase e magnitude como o sinal de ajustador de fase 1025 antes do que o buffer 1105 tenha sido invertido. Isto é, o loop interno (indicado pelas linhas sólidas na Fig. 10) terá a mesma função de transferência com um buffer desinvertido 1105 e sem atraso, uma vez que teria com um tampão invertido 1105 e um atraso À/2.

[0075] Além disso, através do ajuste do atraso do ajustador de fase 1030 em ambos os lados de À/2, é possível mudar a frequência para longe de fressonante e em direção ao limite de banda inferior ou superior 806 ou 808 da Fig. 8, respectivamente.

[0076] O loop interno (indicada pelas linhas sólidas na Fig. 10) oscila na ou muito próximo a primeira frequência de ressonância fundamental do tubo 202 na Figura 2, e o faz quando o tubo está vazio ou cheio de fluido, ao longo de uma grande faixa de temperaturas, quando um determinado valor de ajuste de fase padrão e é trazido ainda mais próximo da ressonância de pico pelo segundo loop de controle da Fig 10.

[0077] Em uma modalidade de uso em que Q é calculado usando a equação (4), o que significa que fAlto e fBaixo são determinadas, como ilustrado na Fig. 13 (o buffer 1105 é um amplificador de inversão neste cenário): • o transmissor 1020 estimula o dispositivo de massa e mola distribuídas 1015, na sua primeira frequência de ressonância fundamental fressonante (bloco 1305) • o atraso no ajustador de fase 1030 é definido como À/2 (bloco 1310), onde À é o comprimento de onda fressonante, menos qualquer atraso conhecido no hardware do ajustador fase 1030, • a amplitude do sinal de representação 1045 é medida e salva como Aressonante (bloco 1315) (um dispositivo de medição de amplitude convencional -não mostrado- é proporcionado para esta finalidade), • para determinar fBaixo, o atraso no ajustador de fase 1030 é ajustado mais alto, fazendo com que a frequência de oscilação do loop interno (indicada pelas linhas sólidas na Fig. 10) seja reduzida, até que a amplitude do sinal de representação 1045 seja reduzida substancialmente a (em uma modalidade, dentro de 1 por cento; em uma modalidade, dentro de 5 por cento, em uma modalidade, dentro de 10 por cento) Aressonante/2 (bloco 1320) (o dispositivo de medição de amplitude convencional - não mostrado - é usado para esta finalidade)(Fig. 14 ilustra a redução da amplitude do sinal de representação 1045 conforme a frequência de oscilação é alterada nas vezes 1405, 1410, 1414 e 1420), • A frequência de oscilação do circuito interno (indicada pelas linhas sólidas na Fig. 10) é medida e guardada como fBaixa (Bloco 1325), que é a extremidade inferior 806 da faixa de frequência BW 804 como ilustrado na Fig. 8 (o dispositivo de medição de frequência convencional (não mostrado) é usado para este fim), o atraso no ajustador de fase 1030 é definido como À/2 menos do que qualquer atraso conhecido no hardware do ajustador de fase 1030 (bloco 1330), que reseta o loop interno para a determinação de fAlta, • para determinar fAlta, o atraso no ajustador de fase 1030 é ajustado mais baixo, fazendo com que a frequência de oscilação do loop interno (indicada pelas linhas sólidas na Fig. 10) seja aumentada, até que a amplitude do sinal de representação 1045 seja reduzida substancialmente a (em uma modalidade, dentro de 1 por cento; em uma modalidade, dentro de 5 por cento, em uma modalidade, dentro de 10 por cento) Aressonante/2 (bloco 1335) (o dispositivo de medição de amplitude convencional - não mostrado - é usado para esta finalidade) • A frequência de oscilação do circuito interno (indicada pelas linhas sólidas na Fig. 10) é então medida e guardada como fBaixa (Bloco 1340), que é a extremidade superior 808 da faixa de frequência BW 804 como ilustrado na Fig. 8 (o dispositivo de medição de frequência convencional (não mostrado) é proporcionado para esta finalidade), Q é então calculada (bloco 1345), usando a equação (4) como:

• RT é calculado (bloco 1350) usando a equação (3), • RF é calculado (bloco 1355) usando a equação (2), • a viscosidade é calculada (bloco 1360) usando a equação (5), e • a viscosidade calculada é utilizada para tomar uma decisão sobre um processo (bloco 1365).

[0078] Em um exemplo da utilização da viscosidade calculada para tomar uma decisão sobre um processo, o processo é a perfuração de um poço, e um perfurador pode decidir que os fluidos sendo produzidos a partir de formação 114 são muito viscosos para serem comercialmente valiosos e decidir não produzir a partir dessa formação. Em um outro contexto, um fluido sendo desenvolvido em um processo químico pode permanecer em um estágio de produção até que sua viscosidade atinge um certo ponto, altura em que o processo químico prossegue para o próximo passo.

[0079] Em uma modalidade, para evitar a interferência com as medições de densidade sendo realizadas pela ferramenta de teste de formação 120, que utilizam excitação contínua na frequência de ressonância do tubo de ensaio 202 transportando um fluido 204, o circuito de atraso muda simetricamente para ambos os lados da frequência de ressonância. Isso introduz um atraso de fase ou um avanço de fase de ambos os lados da ressonância; em média, a medição da densidade não é afetada. A frequência ressonante variável é observada na saída de um sensor de densidade (não mostrado) que permite que BW seja medido.

[0080] Em uma modalidade, a curva mostrada na Fig. 7 é assumida como sendo simétrica e apenas uma das fBaixa e fAlta é medida. Q é então calculado usando a equação (27) (a seguir) se apenas fAlta é medida (neste caso os blocos 1325, 1330 e 1335 não necessitam ser realizados) e utilizando a equação (28) (abaixo) se apenas fBaixa é medida (nestes casos os blocos 1335, 1340 e 1345 não necessitam ser realizados):

[0081] Uma versão mais geral das equações (27) e (28) é:

Onde fmeia-BW é fAlta ou fBaixa, dependendo de qual foi medida.

[0082] Em uma modalidade, conforme mostrado na Fig. 15, a ferramenta de teste de formação 120 (ver Fig. 1) é controlada pelo software na forma de um programa de computador em um meio não transitório legível por computador 1505, como um CD, um DVD, uma unidade USB, um disco rígido portátil ou outra memória portátil. Em uma modalidade, um processador 1510 que pode ser o mesmo que ou incluído no controlador 1050 ou o sistema de coleta de dados 106 (ver Fig. 1), lê o programa de computador a partir do computador de mídia legível 1505 através de um dispositivo de entrada/saída 1515 e armazena em uma memória 1520, onde ele é preparado para execução através de compilação e vinculação, se necessário, e depois executado. Em uma modalidade, o sistema aceita inserções através de um dispositivo de entrada e saída 1515, como um teclado ou keypad, mouse, touchpad, tela de toque, etc., e fornece saídas através de um dispositivo de entrada e saída 1515, como monitor ou impressora. Em uma modalidade, o sistema armazena os resultados de cálculos na memória 1520 ou modifica os cálculos que já existem na memória 1520.

[0083] Em uma modalidade, os resultados dos cálculos que residem na memória 1520 são disponibilizados através de uma rede 1525 a um centro de operação remoto em tempo real 1530. Em uma modalidade, o centro de operação remoto em tempo real 1530 disponibiliza os resultados dos cálculos através de uma rede 1535 para ajudar na planificação de poços petrolíferos 1540 ou na perfuração de poços petrolíferos 1540.

[0084] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam receber um fluido em um tubo de ensaio. As técnicas apresentam ainda um processador provocando uma energia a ser aplicada ao tubo de ensaio para induzir a vibração no tubo de ensaio a uma frequência ressonante do tubo de ensaio que contém o fluido. As técnicas incluem ainda o processador parando o fornecimento de energia para o tubo de ensaio. As técnicas apresentam ainda o processador monitorando uma amplitude da vibração do tubo de ensaio conforme a amplitude das vibrações diminui ao longo de um período de tempo, utilizando a amplitude monitorada para calcular um RF do tubo de ensaio contendo o fluido, em que RF é um atrito devido ao fluido dentro do tubo de ensaio, e usando o RF calculado para calcular a viscosidade do fluido.

[0085] As modalidades podem incluir uma ou mais dos seguintes, sozinho ou em combinação. O processador pode fazer com que a energia seja novamente aplicada ao tubo de ensaio após um período de tempo. O processador pode utilizar a amplitude monitorada para calcular o RF do tubo de ensaio que contém o fluido, utilizando a quantidade de tempo necessário para a amplitude diminuir a uma determinada percentagem de um máximo da amplitude da vibração do tubo de ensaio para determinar o RF do tubo de ensaio que contém o fluido. O percentual especificado pode ser de 100*e-1. O processador pode utilizar a amplitude monitorada para calcular o RF do tubo de ensaio que contém o fluido, usando amplitudes de amostragem, bem como tempos decorridos a duas vezes menos do que a quantidade de tempo necessário para a amplitude diminuir para uma determinada percentagem de um valor máximo da amplitude da vibração do tubo de ensaio para estimar um tempo percentual especificado necessário para a amplitude diminuir para a percentagem especificada do valor máximo, usando o tempo percentual especificado para determinar a RF do tubo de ensaio contendo o fluido. O período de tempo pode ser inferior a um tempo necessário para a amplitude diminuir a uma percentagem especificada de um valor máximo.

[0086] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam um processador que determina a amplitude de ressonância de vibração de um tubo de ensaio através do qual um fluido está fluindo quando o tubo de coleta através do qual o fluido está fluindo vibra a uma frequência de ressonância fressonante. As técnicas apresentam ainda o processador de determinando uma frequência de meia-largura de banda, fmeia-BW, de modo que quando a energia na frequência de meia-largura de banda é aplicada ao tubo de coleta através do qual o fluido está fluindo, o tubo de coleta através do qual o fluido está fluindo vibra a uma amplitude substancialmente

vezes a amplitude de ressonância. As técnicas apresentam ainda mais o processador calculando um Q calculado, calculando uma resistência de fricção, RF usando o Q calculado e o processador calculando uma viscosidade do fluido que flui através do tubo de ensaio, u, usando RF.

[0087] As modalidades podem incluir uma ou mais dos seguintes, sozinho ou em combinação. O processador pode determinar a amplitude de ressonância de vibração de um tubo de ensaio através da qual o fluido está fluindo quando o tubo de ensaio através do qual o fluido está fluindo é posto vibrar a uma frequência ressonante, encontrando a frequência de ressonância ao ajustar uma frequência de uma energia de excitação aplicada ao tubo de ensaio através do qual o fluido está fluindo para maximizar a vibração resultante. O processador pode calcular o Q calculado dividindo fressonante por 2 x |fressonante - fmeia-BW|. fmeia-BW pode ser maior do que fressonante e o processador pode determinar uma frequência de metade da largura de banda inferior, fBaixa, de modo que quando a energia fBaixa é aplicada ao tubo de ensaio através do qual o fluido está fluindo, o tubo de coleta através do qual o fluido está fluindo vibra a uma amplitude, substancialmente

vezes a amplitude de ressonância. O processador pode calcular o Q calculado dividindo fressonante por 2*(fressonante - fBaixa). O processador pode calcular RF usando o Q calculado, observando a XL (temperatura, pressão) a partir de uma tabela utilizando uma temperatura e uma pressão do tubo de ensaio através do qual o fluido está fluindo, e calculando a RF dividindo XL (temperatura, pressão) pelo Q calculado. A técnica pode ainda incluir a criação de uma tabela através da medição de XL na frequência de ressonância do tubo de ensaio em um estado vazio ao longo de uma faixa de temperaturas e uma faixa de pressões. A técnica pode incluir o processador calculando u usando RF de

em que D é um diâmetro interno do tubo de ensaio e L é o comprimento do tubo de ensaio.

[0088] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam a conexão dos seguintes componentes para formar um loop fechado: um dispositivo de massa e mola distribuídas, um transmissor acoplado ao dispositivo de massa e mola distribuídas para estimular o dispositivo de massa e mola distribuídas a vibrar, um receptor acoplado ao dispositivo de massa e mola distribuídas para detectar vibrações no dispositivo de massa e mola distribuídas que contém um fluido, um inversor e um ajustador de fase compreendendo um atraso ajustável. As técnicas incluem ainda o transmissor estimulando o dispositivo de massa e mola distribuídas a vibrar a uma frequência de ressonância, fressonante do dispositivo de massa e mola distribuídas, fressonante tendo um comprimento de onda À, definindo o atraso ajustável no ajustador de fase de À/2, que mede a amplitude da saída do receptor, Aressonante, quando o dispositivo de massa e mola distribuídas está vibrando em fressonante, ajustando o atraso ajustável no ajustador de fase afastado de À/2 até que a amplitude da saída do receptor =

vezes Aressonante e, em resposta, medindo a frequência de saída do receptor, fmeia-BW, calculando Q a partir de fressonante e fmeia-BW e calculando uma viscosidade a partir de Q.

[0089] As modalidades podem incluir uma ou mais dos seguintes, sozinho ou em combinação. A conexão dos componentes para formar um loop fechado pode incluir conectar uma entrada do inversor a uma saída do receptor, conectando uma entrada do ajustador de fase a uma saída do inversor, conectando uma saída do ajustador de fase para uma entrada do transmissor. As técnicas podem incluir ainda a medição de fressonante durante a medição de densidade usando o dispositivo de massa e mola distribuídas contendo o fluido. Ajustar o atraso ajustável no ajustador de fase podem incluir o aumento do atraso ajustável. Calculando Q a partir de fressonante e fmeia-BW pode incluir o cálculo

. Ajustar o atraso ajustável no ajustador de fase pode incluir o aumento do atraso ajustável e as técnicas podem incluir ainda a definição do atraso ajustável no ajustador de fase para λ /2, ajustando o atraso ajustável no ajustador de fase afastado de λ /2 através da diminuição do atraso de ajuste até que a amplitude da saída do receptor =

vezes Aressonanle e, em resposta, med ndo a frequência de saída do receptor, fAltae calculando Q a partir de fressonante e fAlta. Q pode ser calculado usando a seguinte equação:

O dispositivo de massa e mola distribuídas pode incluir um tubo de ensaio. O cálculo da viscosidade pode incluir o cálculo

em que X é XL ou XC, XL é uma magnitude de um elemento indutivo de um análogo elétrico do tubo de ensaio, e XC é uma magnitude de um elemento capacitivo de um analógico elétrico do tubo de ensaio; cálculo de RF = R T - RO, onde RO é um atrito anteriormente determinado tubo de ensaio, quando este não contém fluido; e o cálculo de

onde u é a viscosidade, D é o diâmetro interno do tubo de ensaio, e L é o comprimento ativo do tubo de ensaio.

[0090] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam um programa de computador armazenado em um meio de armazenamento não transitório legível por computador. O programa inclui instruções executáveis que fazem com que um processador cause uma energia a ser aplicada a um tubo de ensaio que contém um fluido para induzir a vibração no tubo de ensaio a uma frequência ressonante do tubo de ensaio contendo o fluido, interromper o fornecimento de energia para o tubo de ensaio, monitorar uma amplitude da vibração do tubo de ensaio, conforme a amplitude das vibrações diminui ao longo de um período de tempo, utilizar a amplitude monitorada para calcular um RF do tubo de ensaio que contém o fluido, em que RF é um atrito devido ao fluido dentro do tubo de ensaio, e usar a RF calculada para calcular a viscosidade do fluido.

[0091] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam um programa de computador armazenado em um meio de armazenamento não transitório legível por computador. O programa inclui instruções executáveis que fazem com que um processador determine a amplitude de ressonância de vibração de um tubo de coleta através do qual um fluido está fluindo quando o tubo de coleta através do qual o fluido está fluindo vibra a uma frequência de ressonância fressonante, determinar uma frequência de meia-largura de banda, fmeia-BW, de modo que quando a energia na frequência de meia-largura de banda é aplicada ao tubo de coleta através da qual o fluido está fluindo, o tubo de coleta através do qual o fluido está a fluindo vibra a uma amplitude substancialmente

vezes a amplitude de ressonância, calcular um Q calculado, calcular uma resistência de atrito, RF, usando o Q calculado, e calcular uma viscosidade do fluido fluindo através do tubo de ensaio, u, usando RF.

[0092] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam um programa de computador armazenado em um meio de armazenamento não transitório legível por computador. O programa inclui instruções executáveis que fazem com que um processador interaja com os seguintes componentes, que são conectados a uma forma de loop fechado: um dispositivo de massa e mola distribuídas, um transmissor acoplado ao dispositivo de massa e mola distribuídas para estimular o dispositivo de massa e mola distribuídas a vibrar, um receptor acoplado ao dispositivo de massa e mola distribuídas para detectar vibrações no dispositivo de massa e mola distribuídas que contém um fluido, um inversor e um ajustador de fase compreendendo um atraso ajustável. O programa inclui ainda instruções executáveis que fazem com que um processador faça com que o transmissor estimule o dispositivo de mola e massa distribuídas a vibrar a uma frequência de ressonância, fressonante do dispositivo de massa e mola distribuídas, fressonante tendo um comprimento de onda λ, defina o atraso ajustável no ajustador de fase para λ /2, meça a amplitude da saída do receptor, Aressonante, quando o dispositivo de massa e mola distribuídas está vibrando em fressonante, ajuste o atraso ajustável no ajustador de fase afastado de λ /2 até que a amplitude da saída do receptor =

vezes Aressonante e, em resposta, meça a frequência da saída do receptor, fmeia-BW, calcule Q de fressonante e fmeia-BW e calcule uma viscosidade de Q.

[0093] Em geral, em um aspecto, as técnicas descritas neste documento apresentam um circuito de loop fechado que inclui um dispositivo de massa e mola distribuídas, um transmissor acoplado ao dispositivo de massa e mola distribuídas para estimular o dispositivo massa e mola distribuídas a vibrar, um receptor acoplado ao dispositivo massa e mola distribuídas para detectar vibrações no dispositivo de massa e mola distribuídas, um inversor e um ajustador de fase compreendendo um atraso ajustável. As técnicas apresentam ainda um controlador acoplado ao ajustador de fase para controlar o atraso ajustável.

[0094] As modalidades podem incluir uma ou mais dos seguintes, sozinho ou em combinação. Uma entrada do inversor pode ser acoplada a uma saída do receptor. Uma entrada do ajustador de fase pode ser acoplada a uma saída do inversor. Uma saída do ajustador de fase pode ser acoplada a uma entrada do transmissor. O dispositivo de massa e mola distribuídas pode incluir um tubo de ensaio.

[0095] A palavra "acoplado" significa, neste documento, uma conexão direta ou uma conexão indireta.

[0096] O texto acima descreve uma ou mais modalidades específicas de uma invenção mais abrangente. A invenção é também desempenhada em uma variedade de modalidades alternativas e, portanto, não se limita às descritas neste documento. A descrição anterior de uma modalidade da invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição. Não se pretende ser exaustivo ou limitar a invenção à forma precisa divulgada. Muitas modificações e variações são possíveis à vista dos ensinamentos acima. O âmbito da invenção destina-se a não ser limitado por esta descrição detalhada, mas sim pelas reivindicações aqui em anexo.

Claims

1. Método para medir viscosidade, caracterizado pelo fato de compreender: - conectar componentes para formar um loop fechado, os componentes compreendendo: - um dispositivo de massa e mola distribuídas (1015), - um transmissor (1020) acoplado ao dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) para estimular o dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) para vibrar, - um receptor (1035) acoplado ao dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) para detectar vibrações do dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) que contém um fluido, - um inversor (1105), e - um ajustador de fase (1030) compreendendo um atraso ajustável; - o transmissor (1020) estimulando o dispositivo de massa e mola distribuídas (1015) a vibrar a uma frequência de ressonância, fressonante do dispositivo de massa e mola distribuídas, fressonante tendo um comprimento de onda λ; - definir o atraso ajustável no ajustador de fase (1030) para λ /2; - medir a amplitude da saída do receptor, Aressonante, quando o dispositivo de massa e mola distribuídas (1015) está vibrando em fressonante; - ajustar o atraso ajustável no ajustador de fase (1030) afastado de λ /2 até que a amplitude da saída do receptor =

vezes Aressonante e, em resposta, medindo a frequência de saída do receptor, fmeia-BW; - um processador (1510) calculando Q a partir de fressonante e fmeia-BW; e - o processador (1510) calculando uma viscosidade de Q.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a conexão dos componentes para formar um loop fechado compreender a conexão de uma entrada do inversor (1105) a uma saída do receptor (1035), conectando uma entrada do ajustador de fase (1030) a uma saída do inversor (1105) e conectando uma saída do ajustador de fase (1030) para uma entrada do transmissor (1020).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: - medir fressonante durante a medição de densidade usando o dispositivo de massa e mola distribuídas (1015) contendo o fluido.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ajuste do atraso ajustável no ajustador de fase (1030) compreender o aumento do atraso ajustável.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o cálculo do Q a partir de fressonante e fmeia-BW compreender o cálculo:

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de: - o dispositivo de massa e mola distribuídas (1015) compreender um tubo de ensaio (202); - o cálculo da viscosidade compreende: o cálculo de:

onde X é XL ou XC, e XL é uma magnitude de um elemento indutivo de um analógico elétrico do tubo de ensaio (202), e XC é uma magnitude de um elemento capacitivo de um analógico elétrico do tubo de ensaio (202); - o cálculo de: RF = RT – RO, onde: Ro é um atrito anteriormente determinado do tubo de ensaio (202) quando ele não contém fluido; e - o cálculo de:

onde U é a viscosidade, D é um diâmetro interno do tubo de ensaio (202), e L é o comprimento ativo do tubo de ensaio (202).

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ajuste do atraso ajustável no ajustador de fase (1030) compreender o aumento do atraso ajustável e sendo que o método compreende adicionalmente: - definir o atraso ajustável no ajustador de fase (1030) para λ /2; - ajustar o atraso ajustável no ajustador de fase (1030) afastado de λ / 2 através do aumento do atraso ajustável até que a amplitude da saída do receptor =

vezes Aressonante e, em resposta, medindo a frequência de saída do receptor, fAlta; e - cálcular o Q a partir de fressonante e fAlta.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o Q ser calculado usando a seguinte equação:

9. Aparelho para medir viscosidade, caracterizado pelo fato de compreender: - componentes conectados em um circuito fechado, os componentes incluindo: - um dispositivo de massa e mola distribuídas (1015), - um transmissor (1020) acoplado ao dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) para estimular o dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) para vibrar, - um receptor (1035) acoplado ao dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) para detectar vibrações no dispositivo de mola e massa distribuídas (1015) contendo um fluido, - um inversor (1105), e - um ajustador de fase (1030) compreendendo um atraso ajustável; - um controlador (1050) para: - fazer com que o transmissor (1020) estimule o dispositivo de massa e mola distribuídas (1015) a vibrar a uma frequência de ressonância, fressonante do dispositivo de massa e mola distribuídas (1015), fressonante tendo um comprimento de onda λ; - definir o atraso ajustável no ajustador de fase (1030) para λ /2; - medir a amplitude da saída do receptor, Aressonante, quando o dispositivo de massa e mola distribuídas (1015) está vibrando em fressonante; - ajustar o atraso ajustável no ajustador de fase (1030) afastado de λ /2 até que a amplitude da saída do receptor =

vezes Aressonante e, em resposta, medindo a frequência de saída do receptor, fmeia-BW; e - um processador (1510) para: - cálculo de Q a partir de fressonante e fmeia-BW; e - cálculo de uma viscosidade de Q.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de: - uma entrada do inversor (1105) ser acoplada a uma saída do receptor (1035); - uma entrada do ajustador de fase (1030) ser acoplada a uma saída do inversor (1105); e - uma saída do ajustador de fase (1030) ser acoplada a uma entrada do transmissor (1020).