BR112016022899B1

BR112016022899B1 - Alojamento de transdutor ultrassônico isolado acusticamente e medidor de fluxo

Info

Publication number: BR112016022899B1
Application number: BR112016022899-5A
Authority: BR
Inventors: Emmanuel J. Gottlieb; Kevin P. Minnock; Donald R. Augenstein; Richard A. Zuckerman
Original assignee: Cameron Technologies Limited
Priority date: 2014-04-27
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2022-11-16
Also published as: CN106233097B; US20150308870A1; US20170199065A1; US10094690B2; US9506789B2; MX2016013743A; BR112016022899A2; EP3137855A4; EP3137855B1; CA2944359A1; MX355761B; EP3137855A1; WO2015167932A1; CN106233097A

Abstract

ALOJAMENTO DE TRANSDUTOR ULTRASSÔNICO ISOLADO ACUSTICAMENTE E MEDIDOR DE FLUXO. A presente invenção refere-se a um aparelho transdutor. Em uma concretização, o aparelho inclui um medidor de fluxo ultrassônico (38, 92, 132) tendo um conjunto de transdutor ultrassônico (50) acoplado a um corpo de medidor (94, 134). O conjunto de transdutor ultrassônico pode incluir um transdutor ultrassônico (112) em um alojamento de transdutor (52, 72, 74) e o alojamento de transdutor pode ser posicionado no corpo de medidor, de modo que,durante o fluxo de fluido através do corpo de medidor, o alojamento de transdutor fique exposto ao fluido, e com sua pressão equilibrada em relação à pressão deste fluido. O alojamento de transdutor pode ser posicionado em um envoltório que isola acusticamente o transdutor ultrassônico em seu alojamento do corpo de medidor. A invenção refere-se também a sistemas, dispositivos, e métodos adicionais.

Description

ANTECEDENTE

[001] Esta seção pretende apresentar ao leitor vários aspectos da técnica que possam estar relacionados com os vários aspectos das concretizações presentemente descritas. Acredita-se que a discussão a seguir seja útil para prover ao leitor informações com respeito aos antecedentes da presente invenção para facilitar o entendimento dos vários aspectos das presentes concretizações. Assim, deve ser entendido que esta especificação deve ser lida a esta luz e não como admissão da técnica anterior.

[002] Para atender consumidores e demanda industrial de recursos naturais, as empresas frequentemente dispendem uma quantidade significativa de tempo de dinheiro para descobrir e extrair óleo, gás natural e outros recursos subterrâneos. Particularmente, uma vez descoberto um recurso natural, tal como óleo ou gás natural, sistemas de peruração e produção são frequentemente empregados para acessar e extrair tais recursos. Estes sistemas podem estar em terra (on_shore) ou em alto mar (off_shore), dependendo de onde onde encontra o recurso desejado. Ademais, tais sistemas geralmente incluem um conjunto de cabeça de poço (wellhead) montado em um furo de poço, através do qual o recurso pode ser acessado ou extraído. Estes conjuntos de cabeça de poço podem incluir uma grande variedaden de componentes, tais como carcaças, válvulas, guinchos, bombas, condutos de fluido, e similares, que facilitam a operação de perfuração e/ou produção.

[003] Medidores de fluxo podem ser usados para medir a vazão de fluidos (por exemplo,fluidos de produção e fluidos de injeção) que passam através de condutos no local do poço. Em algumas situações, operadores usam medidores de fluxo ultrassônicos para efetuar tais medições. Medidores de fluxo ultrassônicos incluem transdutores ul- trassônicos para transmitir e detectar ondas ultrassônicas no fluido que passa através do medidor de fluxo. O fluido fluindo interage com ondas ultrassônicas transmitidas através do fluido. Isto permite que as ondas ultrassônicas recebidas sejam usadas para inferir características do fluido, tal como taxa de fluxo volumétrico e velocidade.

SUMÁRIO

[004] Certos aspectos de algumas concretizações, serão descritos. Deve ser entendido que estes aspectos serão apresentados meramente para conferir ao leitor um breve sumário de certas formas que a presente invenção pode tomar, sendo que tais aspectos não pretendem limitar o escopo da presente invenção. Ademais, a mesma pode englobar uma variedade de aspectos não necessariamente descritos.

[005] Concretizações da presente invenção relacionam-se geralmente a medidores de fluxo ultrassônicos e conjuntos de transdutores. Como observado acima, medidores de fluxo ultrassônicos usam transdutores para medir as características de fluidos aplicado a partir de ondas ultrassônicas transmitidas pelos fluidos. Mas, embora tais transdutores recebam ondas ultrassônicas transmitidas através dos fluidos, tais transdutores também captam ruídos ultrassônicos que podem afetar negativamente a precisão da medição. Um exemplo de ruído inclui ondas ultrassônicas transmitidas a transdutores através do próprio corpo do medidor de fluxo, ao invés de através dos fluidos. Em certas concretizações da presente invenção, os transdutores são isolados acusticamente dos corpos dos medidores de fluxo para reduzir o ruído acústico transmitido através dos corpos para os transdutores. Em uma concretização, um transdutor ultrassônico é provido em um alojamento posicionado dentro de um envoltório. Uma vez instalado, o envoltório mantém o alojamento fixo em um corpo de medidor de fluxo, enquanto isola acusticamente o alojamento do corpo do medidor de fluxo. O envoltório também permite que o alojamento tenha a pressão equilibrada com a pressão do fluido dentro do corpo do medidor de fluxo.

[006] Vários refinamentos dos componentes observados acima podem ser providos em relação aos vários aspectos das presentes concretizações. Componentes adicionais também poderão ser incorporados aos diversos aspectos. Tais refinamentos e componentes adicionais poderão ocorrer individualmente ou em qualquer combinação. Por exemplo, vários componentes discutidos abaixo em relação a uma ou mais das concretizações ilustradas poderão ser incorporados em quaisquer dos aspectos descritos acima ou em qualquer combinação. De novo, este sumário pretende familiarizar os leitores com certos aspectos e contextos de algumas concretizações, sem, no entanto, impor qualquer limitação ao objeto reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Estes e outros componentes aspectos e vantagens de certas concretizações serão mais amplamente entendidos através de uma leitura minuciosa da descrição detalhada a seguir, fazendo referência aos desenhos anexos, onde os mesmos caracteres representam partes similares ao longo dos desenhos, onde:

[008] A Figura 1 representa geralmente vários componentes que podem ser instalados em um poço incluindo um sistema de injeção de elevação de gás, para facilitar a produção de acordo com uma concretização da presente invenção;

[009] A Figura 2 é um conjunto de transdutor ultrassônico que pode ser usado para medir o fluxo de um fluido que passa através de um conduto, por um corpo de medidor de fluxo do sistema de injeção de elevação de gás da Figura 1, de acordo com uma concretização;

[0010] A Figura 3 é uma vista explodida do transdutor ultrassônico da Figura 2, de acordo com uma concretização;

[0011] A Figura 4 representa um par de conjuntos de transdutor ultrassônico das Figuras 2 e 3, acoplado com um medidor de fluxo por meio de buchas, de acordo com uma concretização;

[0012] A Figura 5 é uma vista detalhada de um dos conjuntos de transdutor ultrassônico instalado no corpo de medidor de fluxo da Figura 4;

[0013] A Figura 6 representa um par de conjuntos de transdutor ultrassônico das Figuras 2 e 3, acoplado com um corpo de medidor de fluxo, de acordo com outra concretização; e

[0014] A Figura 7 é uma vista detalhada de um dos conjuntos de transdutor ultrassônico instalado no corpo de medidor de fluxo da Figura 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES ESPECÍFICAS

[0015] Concretizações específicas da presente invenção serão descritas abaixo. Para prover uma descrição concisa para trais concretizações, todos os componentes de uma implementação podem não estar descritos na especificação. Deve ser apreciado no desenvolvimento de uma implementação, assim como em qualquer projeto de engenharia ou design, que numerosas decisões específicas de implementação devem ser providas para alcançar as metas específicas dos desenvolvedores, tal como conformidade com restrições relativas a sistemas e negócios que variam de uma implementação para outra. Ademais deve ser apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, não obstante, rotineiro para aqueles habilitados na técnica na fabricação ou projeto dispondo dos benefícios da presente invenção.

[0016] Na apresentação de elementos nas várias concretizações, os artigos "a(o)", "um(a)", e "citado(a)" dão a entender a presença de um ou mais destes elementos. Os termos "compreendendo", "incluin- do", e "tendo" devem ser tomados em caráter inclusivo, e dão a entender que podem haver elementos adicionais diferentes daqueles listados. Ademais, o uso de termos como "topo", "base", "acima", "abaixo", e outros mais relativos à direção e posição e suas variações é feito por motivo de conveniência e não requer uma orientação particular dos componentes.

[0017] Referindo-se às figuras, um sistema 10 é ilustrado na Figura 1, de acordo com uma concretização. Notavelmente, o sistema 10 se trata de um sistema de produção, para extrair um recurso, tal como óleo de um reservatório 12, através de um poço 14. Um equipamento de cabeça de poço 16 está instalado no poço 14. Como mostrado, o equipamento de cabeça de poço 16 inclui pelo menos uma cabeça de tubulação (tubing head) 18 e cabeça de revestimento (casing head) 20, assim como guinchos (suspensors) de cabeça de poço 22. Ademais, os componentes do equipamento de cabeça de poço 16 podem diferir entre aplicações, mas incluem uma variedade de cabeças de revestimento, cabeças de tubulação, bobinas, guinchos, conjuntos se- ladores, caixas de empanque, árvores de bombeamento, e manôme- tros, para nomear apenas algumas possibilidades.

[0018] Os guinchos de cabeça de poço 22 podem ser posicionados em corpos de cabeça de poço ocos (por exemplo,nas cabeças de tubulação e cabeças de revestimento). Cada guincho 22 pode ser conectado a uma coluna tubular, tal como uma coluna de tubulação 26 ou coluna de revestimento 28, para içar a coluna no poço 14. Como deve ser apreciado, os poços são frequentemente revestidos com um revestimento, que geralmente serve para estabilizar o poço e isolar o fluido no furo de poço de certas formações penetradas (por exem- plo,para evitar uma possível contaminação de reservatório de água doce). Colunas de tubulação facilitam o fluxo de fluido através do poço.

[0019] Em alguns casos, os recursos acessados através de poços podem fluir para a superfície por eles mesmos. Tipicamente, este caso ocorre quando o gás acessado tem uma densidade mais baixa que o ar. Este também pode ser o caso de poços de óleo tendo uma pressão de óleo suficientemente alta para superar a gravidade. Mas frequentemente, no entanto, o óleo não tem pressão suficiente para fluir até a superfície e deve ser elevado à superfície por meio de um dos métodos conhecidos por "elevação artificial". A "elevação artificial" também pode ser usada para elevar outros recursos através de poços para superfície, ou remover água ou outros líquidos de poços de gás. Em uma forma de "elevação artificial", um gás comprimido é injetado no poço de óleo. O gás injetado se dissolve no óleo (ou que é outro produto líquido) e forma bolhas que baixa a densidade do fluido, e faz o óleo subir no furo de poço até a superfície. O gás de elevação injetado também pode ser separado do óleo e reciclado.

[0020] Como representado na Figura 1, a elevação articial é provida por um sistema de injeção de gás de elevação 32, embora deva ser observado que outros arranjos podem ser usados para elevação artificial. O sistema de injeção 32 inclui uma fonte 34 do gás a ser injetado no poço 14 através do equipamento de cabeça de poço 16. O gás, por exemplo,pode ser gás natural comprimido, que pode ser quer produzido no próprio poço ou provir de outro poço. A fonte 34 pode incluir uma facilidade de comprimir gases remota ou local, garrafas de armazenamento, ou qualquer outra fonte adequada. O gás de elevação pode ser injetado no poço 14 a partir da fonte 32, em modo contínuo ou intermitente.

[0021] Uma válvula 36 (por exemplo,uma válvula restritora (choke) ajustável ou uma outra válvula de controle) regula o fluxo do gás da fonte 34 para o poço 14, enquanto um medidor de fluxo 38 mede a quantidade de gás que flui para o poço. Qualquer medidor de fluxo adequado pode ser usado, mas, em algumas concretizações, o medidor de fluxo 38 é provido como um medidor de fluxo ultrassônico tendo pelo menos um transdutor de gás ultrassônico 40, que permite a medição da taxa de fluxo de gás que passa através do medidor de fluxo 38 por ultrassom.

[0022] As válvulas de gás de elevação 42 podem ser dispostas espaçadas ao longo da coluna de tubulação 26. Estas válvulas de gás de elevação 42 se abrem para permitir que o gás de elevação seja injetado no poço para fluir na coluna de tubulação 26, onde se dissolve no fluido a ser extraído (por exemplo, óleo) e também forma bolhas. E, como observado, promove o fluxo de fluido na coluna de tubulação 26 até a superfície.

[0023] O sistema de injeção de gás de elevação 32 também pode incluir um controlador 44. O controlador 44 pode ser usado para administrar a operação da válvula 36 (por exemplo, regular o fluxo) e determinar a taxa de fluxo do fluido injetado através do medidor de fluxo 38 com os dados provindos do transdutor 40. O controlador 44 pode incluir qualquer hardware/ software adequado para atender esta função. Por exemplo, em uma concretização, o controlador 44 inclui um processador para executar instruções de software (por exem- plo,armazenados em um dispositivo de memória adequado) para controlar a operação da válvula 36 e calcular a taxa de fluxo através do medidor de fluxo 38, usando dados provindos do transdutor 40. O controlador 44 também pode incluir vários dispositivos de entradas/ saída para receber dados ou facilitar a interação com o operador. A taxa de fluxo do fluxo de fluido que passa pelo medidor de fluxo 38 pode ser determinada de qualquer modo adequado. Em algumas concretizações, um ou mais pares de transdutores 40 são usados para medir o tempo de passagem de ondas ultrassônicas no fluido que flui através do medidor de fluxo 38. Ondas ultrassônicas que seguem na direção do fluxo de fluido (de um transdutor a montante 40 para um transdutor a jusante 40) tem um tempo de passagem menor que ondas ultrassô- nicas que seguem em uma direção contra o fluxo de fluido (do transdutor a jusante 40 para o transdutor a montante 40). A diferença entre o tempo de passagem a montante e o tempo de passagem a jusante pode ser usada para determinar a velocidade e taxa de fluxo volumétrico do fluido que flui através do medidor de fluxo 38.

[0024] Um exemplo de conjunto de transdutor ultrassônico 50 que pode ser usado durante a medição de velocidade e taxa de fluxo através do medidor de fluxo 38 é visto na Figura 2. Nesta concretização, o conjunto de transdutor ultrassônico 50 inclui um alojamento de transdutor 52 (também chamado "alojamento interno") recebido em uma luva ou envoltório 54 (também chamado "alojamento externo"). Em pelo menos algumas situações, o envoltório 54 é feito integralmente ou parcialmente de um material de alta atenuação de ondas acústicas na frequência de operação de um transdutor ultrassônico (por exem- plo,transdutor 112 da Figura 5) no alojamento de transdutor 52, de modo que o envoltório 54 isole acusticamente o alojamento 52 (incluindo transdutor) de outros elementos do conjunto 50 e medidor de flu-xo 38. Isto reduz a curto circuitagem acústica do alojamento do transdutor 52 com o corpo principal do medidor de fluxo 38, assim reduzindo ruído de amostragem e aumentando a relação sinal: ruído os dados colhidos pelo transdutor. Em pelo menos algumas concretizações, o alojamento do transdutor 52 inclui um corpo metálico (por exemplo,de Titânio, liga HASTELLOY liga berílio-cobre, ou outra liga) e o envoltório inclui um corpo não metálico, tal como de plástico, por exemplo,de polieteretercetona (PEEK), ULTEMTM ou VESPEL®). Ademais, o corpo plástico do envoltório 54 também pode ser preenchido ou reforçado com vidro ou outro material para prover isolação acústica do alojamento do transdutor 52 de outros componentes externos ao envoltório 54.

[0025] O envoltório 54 representada é acoplada a um suporte 56. O envoltório 54 isola acusticamente o alojamento de transdutor 52 e seus componentes internos do suporte 56, assim como de um corpo de medidor de fluxo, quando o conjunto de transdutor 50 é instalado fazendo parte do medidor de fluxo. Mais especificamente, em pelo menos algumas concretizações, (por exemplo,aquelas representadas nas Figuras 4 a 7), o envoltório 54 permite que o alojamento do transdutor 53 se posicione no espaço em um local específico no corpo do medidor, de modo que o alojamento 52 tenha sua pressão equilibrada com a pressão do fluido que passa através do medidor de fluxo em operação (por exemplo,o gás injetado no poço a partir da fonte de gás 34. O envoltório 54 inclui aberturas ou passagens 60 que permitem que o fluido flua dentro do envoltório 54 ao redor do alojamento do transdutor 52. Ademais, o envoltório54 é interposto na trajetória acústica entre o alojamento do transdutor 52 e o suporte 56, e atenua as ondas acústicas de/ para o alojamento do transdutor ao longo desta trajetória. Em situações onde o alojamento 52 e o suporte 54 são metálicos, o envoltório interposto 54 também evita o contato de meta com metal do suporte 56 com o alojamento 52.

[0026] O suporte 56 inclui um conjunto selador 62 para inibir qualquer vazamento quando o conjunto de transdutor ultrassônico 50 estiver instalado em um corpo de medidor de fluxo. O conjunto 50 também inclui conector 66 e fios 66, que permitem a comunicação com o controlador 44 ou com outros componentes. O conector 66 pode incluir um selo passante vidro-para-metal que permite que os fios 68 passem para o suporte e para o alojamento do transdutor 52, enquanto impede que o fluido flua através do conector 66.

[0027] Aspectos adicionais do conjunto de transdutor ultrassônico 50 estão mostrados em uma vista explodida da Figura 3. Assim, o alojamento de transdutor 52 inclui um tubo oco 72 para receber um trans- dutor ultrassônico e envoltório 74 para fechar a extremidade do tubo oco. O envoltório 74 inclui uma ranhura de selo 76, para receber um selo (por exemplo,um O'ring). Quando a extremidade do envoltório 74 é inserida no tubo oco 72, o selo engata a parede interna do tubo 72 e isola a câmara interna do tubo oco (onde o transdutor ultrassônico se encontra) da pressão do ambiente externo ao alojamento 52. Por exemplo, o alojamento 52 pode manter a pressão atmosférica na parte interna quando exposto a pressões de operação do medidor de fluxo (por exemplo,até 10000 psi) na parte externa. Uma mola 78 também pode ser provida para resistir ao movimento de componentes (por exemplo, um transdutor ultrassônico e elementos espaçadores) no alojamento 52.

[0028] O alojamento de transdutor 52 pode ser inserido no envoltório 54 que pode então ser acoplado com o suporte 56 de qualquer modo adequado. Na concretização presentemente apresentada, o envoltório 54 e suporte 56 incluem porções roscadas de acoplamento 82 e 84, que permitem que estes componentes sejam acoplados por ros- camento. Uma mola 86 provê uma força elástica no alojamento de transdutor 52 e resiste ao movimento do alojamento de transdutor 52 no envoltório 54.

[0029] Com um exemplo adicional, um medidor de fluxo 892 tendo um par de conjuntos de transdutor ultrassônico 50 acoplado a um corpo de medidor 94 está representado na Figura 4. Nesta concretização, os conjuntos de transdutor ultrassônico 50 são instalados alinhados em um conduto 96 ao longo do eixo de fluxo do corpo de medidor 94, embora os conjuntos 50 possam ser instalados deslocados do eixo para medição diagonal com respeito ao eixo do fluxo. Quando o gás de elevação artificial ou um outro fluido é suprido através do conduto 96, via aberturas de entrada e saída 98, os transdutores ultrassônicos dos conjuntos 50 podem ser usados para determinar a velocidade e a taxa de fluxo do fluido. O fluido que flui no conduto 96 é pressurizado e as aberturas 60 permitem que o fluido pressurizado passem para os envoltórios 54 que envolvem os alojamentos de transdutor 52 dos conjuntos 50, de modo que os alojamentos 52 fiquem com uma pressão equilibrada com pressão do luído. Como deve ser notado, os alojamentos 52 pode ser selado para inibir o fluxo de fluido pressurizado para os alojamentos 52, e manter diferencial de pressão entre a parte interna e a parte externa dos camadas 52 em uso. Os envoltórios 54 dos conjuntos 50 isolam acusticamente alojamentos 52 e impedem a transmissão de ondas ultrassônicas entre os dois conjuntos 50 através do corpo de medidor 94.

[0030] Como mostrado na Figura 4, os conjuntos de transdutor ul- trassônico 50 são instalados em buchas 104 acopladas com o corpo de medidor 94. Mais especificamente, e como mostrado em mais detalhes na Figura 5, o suporte 56 de cada conjunto 50 é fixado em uma bucha 104 com uma porca 106 acoplada com a bucha 1045 via interface roscada 108. Ou seja, como mostrado aqui, a porca 106 tem roscas externas que são roscadas com as roscas internas da buca 104. A porca 106 fixa o lábio do suporte 56 entre a porca 106 e o ombro interno da bucha 106, assim limitando o movimento do conjunto 50 no corpo de medidor 94. Também, como mostrado nas Figuras 4 e 5, a bucha 104 pode ser acoplada com o corpo de medidor 94 via interface roscada 110. A bucha 104 pode ser feita de qualquer material adequado, mas, em pelo menos uma concretização, a bucha 104 é feita de um material não metálico (por exemplo,plástico), e serve para isolar acusticamente o suporte 56 do corpo de medidor 94 e reduzir curta circuitagem acústica entre estes dois componentes.

[0031] Um transdutor ultrassônico 112 dentro de alojamento ul- trassônico 52 também está mostrado na Figura 5, de acordo com uma concretização. Em pelo menos algumas concretizações, o transdutor ultrassônico 112 é capaz de ambos transmitir e receber ondas ultras- sônicas. Como deve ser apreciado, transdutores ultrassônicos 112 podem incluir elementos ativos para converter energia elétrica (para emitir ondas ultrassônicas) e vice-versa (para medir ondas ultrassônicas recebidas). Qualquer elemento ativo pode ser usado, tal como cerâmica piezelétrica, elementos de polímero ou compósito. Ademais, transdutores ultrassônicos 112 podem operar em qualquer frequência desejada. Em pelo menos algumas concretizações, os transdutores ultras- sônicos 112 operam em uma frequência dentro de uma faixa de 80 kHz a 400 kHz, inclusive, embora frequências de operação diferentes possam ser usadas em concretizações adicionais.

[0032] Sinais elétricos podem ser transmitidos de/ para elementos via terminais elétricos 116. Por exemplo, os terminais 116 podem incorporar sinais de excitação elétrica ao transdutor 112, para fazer a transmissão de ondas ultrassônicas, os terminais 116 também podem incorporar sinais elétricos que representam ondas ultrassônicas recebidas pelo transdutor 112. Em uma concretização representada, um conector passante no vidro 118 sela a extremidade do alojamento 52 para impedir a transmissão de pressão, enquanto permite que os terminais 116 sejam conectados com os fios 68, assim facilitando a comunicação elétrica entre o transdutor 112 e o controlador 44 ou outro componente externo.

[0033] Os elementos ativos de transdutores 112 podem ser dispostos no alojamento de transdutor 52 em vários arranjos. Como geralmente mostrado na Figura 5, os transdutores 112 podem incluir tubos 124 para receber componentes internos (por exemplo,elementos ativos). As extremidades de cada tubo 124 pode ser fechado com uma placa ou janela 126 e capa ou plugue 128. Em pelo menos algumas concretizações, a janela é soldada com o tubo 124.

[0034] Conquanto os conjuntos de transdutor ultrassônico 50 pos- sam ser acoplados com o corpo de medidor 94 com buchas 104, eles também podem ser acoplados com corpos medidores de outras maneiras. Por exemplo, em uma concretização representada nas Figuras 6 e 7, um medidor de fluxo 132 inclui conjuntos ultrassônicos 50 acoplados diretamente com um corpo de medidor sem bucha intermediária. O corpo de medidor 134 inclui um conduto 136 com aberturas de entrada e saída 138. Como no medidor de fluxo 92, conjuntos de transdutor ultrassônico 50 podem ser posicionados no conduto 136 alinhados ao longo do eixo de fluxo do corpo de medidor 134. Porcas 142 (em pelo menos algumas concretizações, idênticas às porcas 104) podem ser roscadas no corpo de medidor 134 nas interfaces roscadas 144 para fixar os conjuntos de transdutor ultrassônico 50. Os envoltórios 54 reduzem a curta circuitagem acústica entre o alojamento de transdutor 52 e o corpo de medidor 134 (através dos suportes 56) e atenuam ruído ultrassônico, que, de outra maneira, seria transmitido aos transdutores ultrassônicos 112. Experiências mostraram que a iso- lação acústica descrita melhora a relação sinal: ruído até 28 dB, em relação a métodos convencionais, provendo maior precisão e confiabilidade de medição.

[0035] Adicionalmente, embora certas concretizações tenham sido descritas acima com respeito à medição ultrassônica de um gás de elevação artificial em um furo de poço, deve ser notado que as técnicas descritas também poderiam ser usados em outros contextos. Por exemplo, os conjuntos de transdutor ultrassônico 50 poderiam ser usados em algumas concretizações para medir o fluxo de outros gases. Ademais, transdutores ultrassônicos poderiam ser acusticamente isolados, como descrito acima, e usados para medição ultrassônica de líquidos, de acordo com as técnicas apresentadas. E conquanto conjuntos de transdutor isolados acusticamente 50 possam ser usados em contextos petrolíferos, tais como aqueles descritos acima, tais conjun- tos também poderiam ser usados para outras aplicações.

[0036] Conquanto aspectos da presente invenção sejam suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, concretizações específicas foram mostradas por meio de exemplo nos desenhos e descritas em detalhes nesta especificação. Mas deve ser entendido que a presente invenção não se limita às particulares formas apresentadas. Ao invés, a mesma pretende cobrir todas modificações, equipamentos, e alternativas englobados no espírito e escopo da invenção, como definido apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Aparelho, caracterizado pelo fato de compreender um medidor de fluxo ultrassônico (38, 92, 132) incluindo: um corpo de medidor (94, 134); e um conjunto de transdutor ultrassônico (50) acoplado com o corpo de medidor, onde o conjunto de transdutor ultrassônico inclui um transdutor ultrassônico (112) em um alojamento de transdutor (52, 72, 74) e sendo que o alojamento de transdutor é posicionado no corpo de medidor de modo que, durante o fluxo de um fluido através do corpo de medidor, o alojamento de transdutor fica exposto ao fluido com sua pressão equilibrada com a pressão do fluido.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de o conjunto de transdutor ultrassônico incluir um envoltório (54) disposto ao redor do alojamento de transdutor.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o envoltório compreender plástico.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o alojamento de transdutor compreender metal e de o envoltório isolar acusticamente o alojamento de transdutor do corpo de medidor.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o conjunto de transdutor ultrassônico incluir um suporte (56) roscado no envoltório.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender uma mola (86) disposta entre o alojamento de transdutor e o suporte.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o transdutor ultrassônico ter uma frequência de operação dentro de uma faixa de 80 kHz a 400 kHz.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o alojamento de transdutor ser selado, para inibir o fluxo do fluido para o alojamento de transdutor.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um conjunto de transdutor ultrassônico adicional (50) acoplado com o corpo de medidor.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o conjunto de transdutor ultrassônico e o conjunto de transdutor ultrassônico adicional serem alinhados ao longo do eixo do corpo de medidor.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um sistema de injeção de gás de elevação (32) incluindo uma válvula (36) para regular o fluxo do gás através do medidor de fluxo para a cabeça de poço (16).

12. Método, caracterizado pelo fato de compreender: inserir um alojamento de transdutor ultrassônico (52, 72, 74) em uma luva (54) tendo uma abertura de fluido (60); acoplar a luva a um suporte (56); e acoplar o suporte no corpo de medidor de fluxo (94, 134) de modo que o transdutor ultrassônico fique posicionado em um espaço em um conduto (96, 136) do corpo de medidor de fluxo e a abertura de fluido colocar a parte interna da luva ao redor do alojamento de transdutor ultrassônico em comunicação fluída com o conduto.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de acoplar o suporte com o corpo de medidor incluir instalar o suporte em uma bucha (104) e acoplar a bucha com o corpo de medidor de fluxo.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de acoplar o suporte com o corpo de medidor de fluxo incluir acoplar o suporte com o corpo de medidor de fluxo, de modo que o transdutor ultrassônico alinhado com a direção na qual o fluido deve fluir através do conduto quando flui entre as aberturas de entrada e saída (98, 138) do corpo de medidor de fluxo.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender usar o transdutor ultrassônico para medir a taxa de fluxo do fluido que flui através do conduto.