BR112017017802B1

BR112017017802B1 - Método para determinar um limiar de ganho de acionamento para um medidor de fluxo vibratório, e, eletrônica de medidor

Info

Publication number: BR112017017802B1
Application number: BR112017017802-8A
Authority: BR
Inventors: Schollenberger Frederick Scott; Weinstein Joel
Original assignee: Micro Motion, Inc.
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2021-04-27
Also published as: JP6517361B2; AU2016226588B2; MX364857B; BR112017017802A2; CN107278266B; CA2977501A1; CA2977501C; RU2664777C1; MX2017010226A; SG11201706461WA; KR20170120704A; KR101932939B1; EP3265759B1; US20180038724A1; WO2016140734A1; AU2016226588A1; CN107278266A; EP3265759A1; JP2018507413A; US10620027B2

Abstract

método para determinar um limiar de ganho de acionamento para um medidor de fluxo vibratório, e, eletrônica de medidor. uma eletrônica de medidor (20) para um medidor de fluxo (5) configurado para receber um fluido de processo é prevista. a eletrônica de medidor (20) inclui uma interface (201) configurada para se comunicar com um conjunto de medidor de fluxo do medidor de fluxo (5) e para receber uma resposta vibracional. a eletrônica de medidor (20) compreende uma rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) configurada para determinar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302), monitorar um sinal de ganho de acionamento por um período de tempo predeterminado, e determinar pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento pelo período de tempo predeterminado. um segundo limiar de ganho de acionamento é determinado baseado em alcançar um número predeterminado de casos de pontos baixos do sinal de ganho de acionamento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a dispositivos medidores de fluxo Coriolis e métodos e, mais particularmente, a dispositivos medidores de fluxo Coriolis e métodos para determinar limiares de operação para fluxo de fluido de fases múltiplas.

FUNDAMENTOS

[0002] Sensores de conduto vibratório, como medidores de fluxo de massa Coriolis e densitômetros vibratórios, tipicamente operam detectando movimento de um conduto vibratório que contém um material fluente. Propriedades associadas com o material no conduto, como fluxo de massa, densidade, e similares, podem ser determinadas processando sinais de medição recebidos de transdutores de movimento associados com o conduto. Os modos de vibração do sistema preenchido com material vibrante geralmente são afetados pelas características combinadas de massa, rigidez e amortecimento do conduto contentor e do material contido no mesmo.

[0003] Um medidor de fluxo de massa Coriolis típico inclui um ou mais condutos (também chamados de tubos de fluxo) que estão conectados em linha em uma tubulação ou outro sistema de transporte e transportam material, por exemplo, fluidos, pastas fluidas, emulsões, e similares, no sistema. Cada conduto pode ser visto como tendo um conjunto de modos de vibração natural, incluindo, por exemplo, modos simples de flexão, torção, radial e acoplado. Em uma aplicação típica de medição de fluxo de massa de Coriolis, um conduto é excitado em um ou mais modos de vibração à medida que um material flui através do conduto, e o movimento do conduto é medido em pontos espaçados ao longo do conduto. A excitação é tipicamente fornecida por um acionador, por exemplo, um dispositivo eletromecânico, como um acionador de tipo bobina de voz, que perturba o conduto de forma periódica. A taxa de fluxo de massa pode ser determinada medindo o atraso de tempo ou diferenças de fase entre movimentos nos locais do transdutor. Dois ou mais tais transdutores (ou sensores de desvio) são tipicamente empregados a fim de medir uma resposta vibracional dos condutos de fluxo e tipicamente estão localizados em posições a montante e a jusante do acionador. Instrumentação recebe sinais dos sensores de desvio e processa os sinais a fim de derivar uma medição da taxa de fluxo de massa.

[0004] Medidores de fluxo podem ser usados para realizar medições de taxa de fluxo de massa para uma ampla variedade de fluxos de fluidos. Uma área em que os medidores de fluxo Coriolis podem ser potencialmente usados é na medição de poços de petróleo e gás. O produto de tais poços pode compreender um fluxo de fases múltiplas, incluindo o óleo ou gás, mas também incluindo outros componentes, incluindo água e ar, por exemplo, e/ou sólidos. Como evidente, é altamente desejável que a medição resultante seja tão precisa quanto possível, mesmo para esses fluxos de fases múltiplas.

[0005] Medidores Coriolis oferecem alta precisão para fluxos de fase únicas. No entanto, quando um medidor de fluxo Coriolis é usado para medir fluidos de fases múltiplas, como fluidos incluindo gás arrastado, a precisão do medidor pode ser significativamente degradada. Isto é igualmente verdadeiro para fluxos tendo sólidos arrastados e para fluxos de fluido de fase mista, como quando fluidos hidrocarbonetos contêm água.

[0006] Gás arrastado está comumente presente como bolhas no material de fluxo. O tamanho das bolhas pode variar dependendo da quantidade de ar presente, da pressão do material de fluxo e da temperatura. Uma fonte relacionada e significativa de erro resulta da dissociação de fluidos. Dissociação de fluidos resulta do movimento das bolhas de gás com relação ao líquido como resultado da vibração do tubo. O movimento relativo das bolhas de gás em relação ao líquido é acionado por uma força de flutuação que é similar à força que faz com que as bolhas se elevem até a superfície sob a influência de gravidade. No entanto, em um tubo vibratório, é a aceleração do tubo vibrando que leva as bolhas a se movimentar mais do que a aceleração de gravidade. Como o fluido denso tem mais massa do que as bolhas leves, as bolhas têm maior aceleração do que o fluido na direção da aceleração do tubo. Devido à maior aceleração das bolhas, em cada oscilação do conduto de fluxo, as bolhas se movem além do conduto de fluxo. Adicionalmente, o movimento das bolhas leva alguma parte do fluido a se mover menos do que o conduto de fluxo. Essa é a base do problema de dissociação. Como resultado, o fluido que tem a menor amplitude vibracional sofre menos aceleração de Coriolis e confere menos força de Coriolis sobre o conduto de fluxo do que iria na ausência de bolhas. Isso resulta nas características de densidade e taxa de fluxo sendo sub- registradas (erros de fluxo e de densidade negativos) quando gás arrastado está presente. Compensar a dissociação de fluido tem sido difícil porque existem vários fatores que determinam o quanto as bolhas se movem com relação ao fluido. Viscosidade do fluido é um fator óbvio. Em um fluido muito viscoso, bolhas (ou partículas) são efetivamente congeladas no lugar no fluido e um pequeno erro de fluido resulta. Outra influência sobre a mobilidade da bolha é o tamanho da bolha. O arrasto em uma bolha é proporcional à área de superfície, enquanto que a força de flutuação é proporcional ao volume. Portanto, bolhas muito pequenas têm uma alta razão de arrasto para flutuação e tendem a se mover com o fluido circundante. Pequenas bolhas subsequentemente causam pequenos erros. Inversamente, grandes bolhas tendem a não se mover com o fluido circundante e resultam em grandes erros. O mesmo é verdadeiro para partículas. Pequenas partículas tendem a se mover com o fluido e causam pequenos erros.

[0007] A diferença de densidade entre o fluido e o gás é outro fator que pode contribuir para a imprecisão do medidor de fluxo. A força de flutuação é proporcional à diferença em densidade entre o fluido e o gás. Um gás de alta pressão pode ter uma densidade suficientemente alta para afetar a força de flutuação e reduzir o efeito de dissociação.

[0008] Além dos erros de medição, o efeito do fluxo de fases múltiplas em medidores Coriolis é aumentado por um amortecimento no conduto de fluxo, resultando na diminuição da amplitude vibracional do conduto de fluxo. Tipicamente, a eletrônica do medidor compensa essa amplitude diminuída aumentando a energia de acionamento, ou ganho de acionamento, a fim de restaurar a amplitude. Mesmo quantidades muito pequenas de gás podem causar um grande aumento no ganho de acionamento.

[0009] Para corrigir erros devido ao fluxo de fases múltiplas, variáveis medidas, incluindo densidade, fluxo de massa, fluxo de volume, são usadas a partir de um período de fluxo de fase única (somente líquido) - esses valores sendo referidos como valores de retenção. Os valores de retenção são usados durante o fluxo de fases múltiplas para substituir ou melhorar a precisão das variáveis medidas. Atualmente, valores de retenção são determinados em um ponto especificado pelo usuário em tempo antes de existirem condições de múltiplas fases.

[0010] Previamente, o ganho de acionamento foi usado para determinar se há ou não um fluxo de fases múltiplas no medidor. Se o ganho de acionamento de um medidor ultrapassa um certo limiar, então o fluido no medidor é considerado fluxo de fases múltiplas e ações corretivas podem ser tomadas para melhorar a precisão dos valores medidos. Nos medidores da técnica anterior, um valor padrão default para o limiar de ganho de acionamento é usado. Na prática, o valor padrão deve ser ajustado de forma conservadora, de modo que ele funcione para a maioria das aplicações. Isso deve ser feito por três razões: (1) cada medidor Coriolis possui um ganho de acionamento de base diferente. Este é o ganho de acionamento requerido para acionar o conduto de fluxo sob fluxos de fase puramente únicos. Por isso, o ganho de acionamento deve ser alto o suficiente para trabalhar para cada medidor. Por exemplo, um ganho de acionamento nominal típico para uma família de medidor pode ser de 2%, enquanto o valor nominal para outra família de medidor pode ser de 20%. Este valor nominal depende de muitas coisas, incluindo a resistência e o desenho do imã, o desenho da bobina e tamanho/rigidez do medidor; (2) misturas de múltiplos componentes puramente líquidas, compostas por um ou mais líquidos de densidades diferentes, terão o mesmo efeito de dissociação que gás e fluidos líquidos, embora muito menor. Erros são principalmente desprezíveis no fluxo de múltiplos componentes puramente líquido, mas ainda podem ocorrer pequenos aumentos no ganho de acionamento que não devem ser tratados como gás. Novamente, o limiar deve ser alto o suficiente para não confundir fluxo puramente líquido à medida que gás e líquido fluem; e (3) para algumas aplicações, talvez nunca ocorram períodos de líquido apenas a partir dos quais basear os valores de retenção. No entanto, muitas vezes ocorrem períodos de líquido principalmente, onde apenas pequenos traços de gás podem existir. O limiar de ganho do acionamento é ajustado alto o suficiente para que esses períodos sejam tratados como líquido apenas, de modo que valores de retenção possam ser criados, e os períodos de níveis de gás muito altos ainda podem ser corrigidos. O valor padrão trabalha para algumas aplicações. No entanto, para aplicações onde pode haver apenas pequenas quantidades de gás entrando no medidor, o limiar padrão pode ser muito alto. Devido à natureza esporádica do ganho de acionamento, e o potencial de que o limiar de ganho de acionamento seja ajustado muito alto, esse método nem sempre produz valores de retenção de períodos de gás mínimo ou sem gás. Para aplicações onde há sempre gás suficiente de modo que o ganho de acionamento nunca cai abaixo do limiar, o limiar padrão default é muito baixo.

[0011] Em casos em que o limiar padrão não é apropriado, um operador deve configurar manualmente o medidor de fluxo para usar um valor mais preciso. Este processo requer que o operador colete e monitore dados do medidor e configure manualmente um novo valor limiar. Caso as condições do processo mudem ao longo do tempo, esse limiar pode precisar ser reajustado. Este é um processo consumidor de tempo e oneroso. Além do tempo desperdiçado, também existem regulações de segurança que, às vezes, impedem o uso conveniente de um laptop para se conectar aos medidores no campo.

[0012] Permanece uma necessidade na técnica para um medidor de fluxo vibratório que atenue problemas associados com a configuração de um limiar de ganho de acionamento apropriado para lidar com fluxo de fases múltiplas. As modalidades aqui fornecem métodos usados para determinar um limiar ideal. Além disso, essas modalidades descrevem com que frequência produzir dados como saída e qual a frequência para tentar encontrar valores de dados relacionados, como valores de retenção, por exemplo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0013] Um método para determinar um limiar de ganho de acionamento para um medidor de fluxo vibratório é previsto de acordo com uma modalidade. O método compreende colocar um fluido de processo no medidor de fluxo vibratório e determinar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado. Um sinal de ganho de acionamento é monitorado durante um período de tempo predeterminado, e os pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento por este período de tempo predeterminado são determinados. Um segundo limiar de ganho de acionamento é determinado baseado em alcançar um número predeterminado de casos de pontos baixos do sinal de ganho de acionamento.

[0014] Eletrônica de medidor para um medidor de fluxo configurado para receber um fluido de processo é prevista de acordo com uma modalidade. A eletrônica de medidor compreende uma interface configurada para se comunicar com um conjunto de sensor do medidor de fluxo e receber uma resposta vibracional, e um sistema de processamento acoplado à interface. O sistema de processamento compreende uma rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento configurada para determinar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado e monitorar um sinal de ganho de acionamento por um período de tempo predeterminado. Os pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento são determinados pelo período de tempo predeterminado. Um segundo limiar de ganho de acionamento é determinado baseado em alcançar um número predeterminado de casos de pontos baixos do sinal de ganho de acionamento.

ASPECTOS DA INVENÇÃO

[0015] De acordo com um aspecto, um método para determinar um limiar de ganho de acionamento para um medidor de fluxo vibratório é previsto. O método compreende: colocar um fluido de processo no medidor de fluxo vibratório; determinar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado; monitorar um sinal de ganho de acionamento por um período de tempo predeterminado; determinar pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento pelo período de tempo predeterminado; e determinar um segundo limiar de ganho de acionamento baseado em alcançar um número predeterminado de casos de pontos baixos do sinal de ganho de acionamento.

[0016] Preferivelmente, o método compreende a etapa de substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0017] Preferivelmente, o método compreende a etapa de registrar pelo menos um valor de retenção durante períodos onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0018] Preferivelmente, o método compreende a etapa de calcular em média os valores dos sinais de ganho de acionamento registrados durante cada caso onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0019] Preferivelmente, o método compreende a etapa de registrar cada caso onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado, somente se o sinal de ganho de acionamento cair abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado por um período de tempo predeterminado.

[0020] Preferivelmente, o pelo menos um valor de retenção compreende pelo menos uma dentre uma taxa de fluxo e uma densidade do fluido de processo.

[0021] Preferivelmente, o período de tempo predeterminado para monitorar um sinal de ganho de acionamento compreende uma janela rolante.

[0022] Preferivelmente, o método compreende a etapa de adicionar um valor constante para, pelo menos, um do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado e do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0023] Preferivelmente, o método compreende a etapa de: calcular o sinal de ganho de acionamento em que

onde: Alvo de acionamento é um ponto de ajuste da amplitude do conduto; Max (LPO, RPO) é uma voltagem de desvio máxima entre sensores de desvio esquerdo e direito; e À é uma frequência dos condutos de fluxo.

[0024] Preferivelmente, a etapa de substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado compreende um amortecimento de modo que o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado é substituído com uma média do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado e um número predeterminado de limiares de ganho de acionamento previamente registrados.

[0025] Preferivelmente, a etapa de substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado compreende um amortecimento de modo que o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado é substituído com um mínimo do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado e um número predeterminado de limiares de ganho de acionamento previamente registrados.

[0026] De acordo com um aspecto, eletrônica de medidor para um medidor de fluxo é prevista. O medidor de fluxo é configurado para receber um fluido de processo, e a eletrônica de medidor compreende uma interface configurada para se comunicar com um conjunto de sensor do medidor de fluxo e receber uma resposta vibracional. Um sistema de processamento acoplado à interface compreende uma rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento configurada para: determinar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado; monitorar um sinal de ganho de acionamento por um período de tempo predeterminado; determinar os pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento pelo período de tempo predeterminado; e determinar um segundo limiar de ganho de acionamento baseado em alcançar um número predeterminado de casos de pontos baixos do sinal de ganho de acionamento.

[0027] Preferivelmente, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento é configurada para substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0028] Preferivelmente, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento é configurada para registrar pelo menos um valor de retenção durante períodos onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0029] Preferivelmente, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento é configurada para calcular em média os valores dos sinais de ganho de acionamento registrados durante cada caso onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0030] Preferivelmente, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento é configurada para determinar os pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento pelo tempo predeterminado, somente se o sinal de ganho de acionamento cair abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado por um período de tempo predeterminado.

[0031] Preferivelmente, o pelo menos um valor de retenção compreende pelo menos uma dentre uma taxa de fluxo e uma densidade do fluido de processo.

[0032] Preferivelmente, o período de tempo predeterminado para monitorar um sinal de ganho de acionamento compreende uma janela rolante.

[0033] Preferivelmente, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento é configurada para adicionar um valor constante para, pelo menos, um do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado e do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

[0034] Preferivelmente, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento é configurada para calcular o sinal de ganho de acionamento, em que

onde: Alvo de acionamento é um ponto de I I J ajuste da amplitude do conduto; Max (LPO, RPO) é uma voltagem de desvio máxima entre sensores de desvio esquerdo e direito; e À é uma frequência dos condutos de fluxo.

[0035] Preferivelmente, substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado compreende um amortecimento de modo que o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado é substituído com uma média do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado e um número predeterminado de limiares de ganho de acionamento previamente registrados.

[0036] Preferivelmente, substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado compreende um amortecimento de modo que o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado é substituído com o mínimo do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado e um número predeterminado de limiares de ganho de acionamento previamente registrados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] Figura 1 mostra um medidor de fluxo compreendendo um conjunto de medidor e eletrônica de medidor.

[0038] Figura 2 mostra um diagrama de bloco da eletrônica de medidor de acordo com uma modalidade da invenção.

[0039] Figura 3 ilustra um gráfico de uma determinação do limiar de ganho de acionamento de amostra.

[0040] Figura 4 ilustra um gráfico de um logaritmo de ganho de acionamento de amostra por tempo.

[0041] Figura 5 ilustra um gráfico de uma implementação de amostra de um ganho de acionamento estendido.

[0042] Figura 6 ilustra uma tabela de uma modalidade exibindo amortecimento do ganho de acionamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0043] Figuras 1-6 e a seguinte descrição mostram exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações desses exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de vários modos para formar múltiplas variações da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e equivalentes. the finding of

[0044] Figura 1 mostra um medidor de fluxo 5 de acordo com a invenção. O medidor de fluxo 5 compreende um conjunto de sensor 10 e uma eletrônica de medidor 20. A eletrônica de medidor 20 está conectada ao conjunto de sensor 10 através de fios 100 e está configurada para fornecer medições de uma ou mais dentre uma densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado, temperatura ou outras medições ou informações sobre um trajeto de comunicação 26. O medidor de fluxo 5 pode compreender um medidor de fluxo de massa Coriolis. Deve ser evidente para os versados na técnica que o medidor de fluxo 5 pode compreender qualquer modo de medidor de fluxo 5, sem levar em conta o número de acionadores, sensores de desvio, condutos de fluxo ou o modo de vibração de operação.

[0045] O conjunto de sensor 10 inclui um par de flanges 101 e 101', coletores 102 e 102', um acionador 104, sensores de desvio 105 e 105', e condutos de fluxo 103A e 103B. O acionador 104 e os sensores de desvio 105 e 105' estão conectados aos condutos de fluxo 103A e 103B.

[0046] Os flanges 101 e 101' estão afixados aos coletores 102 e 102'. Os coletores 102 e 102 'podem ser afixados nas extremidades opostas de um espaçador 106 em algumas modalidades. O espaçador 106 mantém o espaçamento entre os coletores 102 e 102'. Quando o conjunto de sensor 10 é inserido em uma tubulação (não mostrada) que transporta o fluido de processo sendo medido, o fluido de processo entra no conjunto de sensor 10 através do flange 101, passa pelo coletor de entrada 102 em que a quantidade total de fluido de processo é dirigida para entrar nos condutos de fluxo 103A e 103B, flui através dos condutos de fluxo 103A e 103B e de volta ao coletor de saída 102', de onde sai do conjunto de medidor 10 através do flange 101'.

[0047] O fluido do processo pode compreender um líquido. O fluido do processo pode compreender um gás. O fluido de processo pode compreender um fluido de múltiplas fases, como um líquido incluindo gases arrastados e/ou sólidos arrastados. Os condutos de fluxo 103A e 103B são selecionados e montados apropriadamente no coletor de entrada 102 e no coletor de saída 102 ' de modo a ter substancialmente a mesma distribuição de massa, momentos de inércia e módulos elásticos em torno dos eixos de flexão W-W e W'-W', respectivamente. Os condutos de fluxo 103A e 103B se estendem para o exterior a partir dos coletores 102 e 102' de um modo essencialmente paralelo.

[0048] Os condutos de fluxo 103A e 103B são acionados pelo acionador 104 em direções opostas em torno dos respectivos eixos de flexão W e W' e ao que é denominado o primeiro modo de flexão fora de fase do medidor de fluxo vibratório 5. O acionador 104 pode compreender um dentre muitos arranjos bem conhecidos, como um imã montado no conduto de fluxo 103A e uma bobina oposta montada no conduto de fluxo 103B. Uma corrente alternada é passada através da bobina oposta para fazer com que ambos os condutos oscilem. Um sinal de acionamento apropriado é aplicado pela eletrônica de medidor 20 ao acionador 104 através do fio 110. Outros dispositivos de acionador estão contemplados e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações.

[0049] A eletrônica do medidor 20 recebe sinais de sensor nos fios 111 e 111', respectivamente. A eletrônica do medidor 20 produz um sinal de acionamento no fio 110 que leva o acionador 104 a oscilar os condutos de fluxo 103A e 103B. Outros dispositivos de sensores estão contemplados e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações.

[0050] A eletrônica do medidor 20 processa os sinais de velocidade à esquerda e direita dos sensores de desvio 105 e 105' para computar uma taxa de fluxo, entre outras coisas. O trajeto de comunicação 26 fornece meios de entrada e de saída que permite que a eletrônica do medidor 20 estabeleça interface com um operador ou com outros sistemas eletrônicos. A descrição da Figura 1 é dada apenas como um exemplo da operação de um medidor de fluxo e não se destina a limitar os ensinamentos da presente invenção.

[0051] A eletrônica de medidor 20 em uma modalidade é configurada para vibrar os condutos de fluxo 103A e 103B. A vibração é realizada pelo acionador 104. A eletrônica do medidor 20 recebe ainda os sinais vibratórios resultantes dos sensores de desvio 105 e 105'. Os sinais vibratórios compreendem uma resposta vibracional dos condutos de fluxo 103A e 103B. A eletrônica do medidor 20 processa a resposta vibracional e determina uma frequência de resposta e/ou diferença de fase. A eletrônica do medidor 20 processa a resposta vibracional e determina uma ou mais medições de fluxo, incluindo uma taxa de fluxo de massa e/ou densidade do fluido do processo. Outras características de resposta vibracional e/ou medições de fluxo são contempladas e dentro do escopo da descrição e reivindicações.

[0052] Em uma modalidade, os condutos de fluxo 103A e 103B compreendem condutos de fluxo substancialmente em formato de U, como mostrado. Alternativamente, em outras modalidades, o dispositivo de medição de cabeça de poço pode compreender condutos de fluxo substancialmente retos. Formatos e/ou configurações de medidor de fluxo adicionais podem ser usados e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações.

[0053] Figura 2 é um diagrama de bloco da eletrônica de medidor 20 do medidor de fluxo 5 de acordo com uma modalidade. Em operação, o medidor de fluxo 5 fornece vários valores de medição que podem ser produzidos como saída, incluindo um ou mais de um valor medido ou médio do corte de água, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, massa de componente de fluxo individual e taxas de fluxo de volume e taxa de fluxo total, incluindo, por exemplo, tanto volume como fluxo de massa.

[0054] O medidor de fluxo 5 gera uma resposta vibracional. A resposta vibracional é recebida e processada pela eletrônica do medidor 20 para gerar um ou mais valores de medição de fluido. Os valores podem ser monitorados, registrados, totalizados e produzidos como saída.

[0055] A eletrônica de medidor 20 inclui uma interface 201, um sistema de processamento 203 em comunicação com a interface 201 e um sistema de armazenamento 204 em comunicação com o sistema de processamento 203. Embora esses componentes sejam mostrados como blocos distintos, deve ser entendido que a eletrônica do medidor 20 pode ser constituída por várias combinações de componentes integrados e/ou discretos.

[0056] A interface 201 é configurada para se comunicar com o conjunto de sensor 10 do dispositivo de medição 5. A interface 201 pode ser configurada para acoplar aos fios 100 (ver figura 1) e trocar sinais com o acionador 104 e os sensores de desvio 105 e 105'. A interface 201 pode ser ainda configurada para se comunicar pelo trajeto de comunicação 26, como para dispositivos externos.

[0057] O sistema de processamento 203 pode compreender qualquer modo de sistema de processamento. O sistema de processamento 203 é configurado para recuperar e executar rotinas armazenadas a fim de operar o medidor de fluxo 5. O sistema de armazenamento 204 pode armazenar rotinas incluindo uma rotina de medidor de fluxo 205, uma rotina de densidade ponderada em massa/viscosidade 209, uma rotina de temperatura ponderada em massa 211, uma rotina de detecção de arrasto de gás 213 e uma rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215. Outras rotinas de medição/processamento são contempladas e estão dentro do escopo da descrição e reivindicações. O sistema de armazenamento 204 pode armazenar medições, valores recebidos, valores de trabalho e outras informações. Em algumas modalidades, o sistema de armazenamento armazena um fluxo de massa (m) 221, uma densidade (p) 304, uma viscosidade (μ) 223, uma temperatura (T) 224, um ganho de acionamento 306, um limiar de ganho de acionamento 302, um limiar de arrasto de gás 244 e uma fração de arrasto de gás 248.

[0058] A rotina do medidor de fluxo 205 pode produzir e armazenar quantificações de fluidos e medições de fluxo. Esses valores podem compreender valores de medição substancialmente instantâneos ou podem compreender valores totalizados ou acumulados. Por exemplo, a rotina de fluxo de medição 205 pode gerar medições de fluxo de massa e armazenar as mesmas no armazenamento de fluxo de massa 221 do armazenamento de sistema 204, por exemplo. A rotina do medidor de fluxo 205 pode gerar medições de densidade e armazenar as mesmas no armazenamento de densidade 304, por exemplo. Os valores de fluxo de massa e densidade são determinados a partir da resposta vibracional, como discutido previamente e como é conhecido na técnica. O fluxo de massa e outras medições podem compreender um valor substancialmente instantâneo, podem compreender uma amostra, podem compreender um valor médio em um intervalo de tempo ou podem compreender um valor acumulado pelo intervalo de tempo. O intervalo de tempo pode ser escolhido para corresponder a um bloco de tempo durante o qual certas condições de fluido são detectadas, por exemplo, um estado de fluido apenas líquido ou, alternativamente, um estado de fluido incluindo líquidos e gás arrastado. Além disso, estão contemplados outros fluxos de massa e quantificações relacionadas e estão dentro do escopo da descrição e das reivindicações.

[0059] O método para determinar um limiar de ganho de acionamento 302 varia dependendo da aplicação. Em uma modalidade, as propriedades e taxas de fluido são assumidas como permanecendo relativamente constantes pelo tempo ("aplicações estáveis"), e assume-se que não haverá flutuações súbitas. Deve ser notado que, para os fins das modalidades aqui previstas, que o termo ganho de acionamento pode, em algumas modalidades, fazer referência à corrente de acionamento, voltagem de desvio ou qualquer sinal medido ou derivado que indique a quantidade de potência necessária para acionar os condutos de fluxo 103A, 103B em uma amplitude particular. Em modalidades relacionadas, o termo ganho de acionamento pode ser expandido para englobar qualquer métrica utilizada para detectar o fluxo de fases múltiplas, tais como níveis de ruído, desvio padrão de sinais, medições relacionadas com o amortecimento e quaisquer outros meios conhecidos na técnica para detectar fluxo de fases múltiplas. Um exemplo de trabalho disso, sem limitação, é um poço de petróleo produzindo naturalmente, no qual a taxa de fluxo é acionada pela pressão do poço no subsolo. A pressão é assumida como permanecendo bastante constante em curtos períodos de tempo (<1 dia, por exemplo). Os poços de elevação artificial, como os que são acionados por uma bomba elétrica submersível, também são considerados nesta aplicação, pois as taxas de fluxo são mantidas bastante constantes. Como resultado de condições bastante constantes, é apropriado ser sensível a pequenos aumentos no ganho de acionamento e permanecer em um estado corretivo na maior parte do tempo. Isto é, para aplicações que são conhecidas como tendo taxas de fluxo e densidades constantes, é com frequência desejável interpolar por períodos de tempo mais longo em busca de medições precisas tomadas em períodos de baixo teor de gás, ignorando, assim, a maior parte das medições errôneas tomadas em períodos de teor de gás maior entre as mesmas.

[0060] Nesta modalidade, assume-se que a taxa de fluxo do volume da mistura (gás e líquido) é constante enquanto gás está presente. Portanto, a taxa de fluxo de líquido pode ser calculada com base na seguinte equação, por exemplo, sem limitação:

em que: GVF é a fração de volume de gás.

[0061] Em condições de fluxo onde não está presente gás, a taxa de fluxo de volume da mistura é igual à taxa de fluxo de volume do líquido. No entanto, em uma modalidade, pode-se assumir que a taxa de fluxo de volume da mistura não muda quando gás está presente.

[0062] Às vezes, quando um ganho de acionamento é baixo e estável, o gás não está presente na tubulação e todas as medições podem ser consideradas como precisas dentro das especificações normais do medidor de fluxo. Muitas fontes de fluido envolvem apenas gás arrastado intermitente, e ao longo de uma hora, ou dia, ou outro período de tempo predeterminado, é provável que exista um intervalo de tempo onde pouco ou nenhum gás esteja presente. Durante esse tempo, o ganho do acionamento é baixo e estável, e taxa de fluxo, densidade e qualquer outra medição feita pelo medidor podem ser confiáveis e produzidas como saída para o usuário ou registradas para análise estatística. Isso permitiria uma determinação precisa das taxas de fluxo do componente nesse período de baixo ganho de acionamento, por exemplo, sem limitação.

[0063] Como observado acima, quando o ganho de acionamento do medidor de fluxo 5 aumenta acima de um certo limiar, então, o fluido no medidor é considerado como sendo fluxo de fases múltiplas e ação corretiva é tomada para melhorar a precisão dos valores medidos. Assim, quando o ganho de acionamento está acima do limiar, o medidor opera em um estado corretivo. Valores de retenção (variáveis medidas utilizadas a partir de um período de fluxo de fase única) para densidade, taxa de fluxo de volume e taxa de fluxo de massa a partir dos períodos de ganho de acionamento baixo 306 (ganho de acionamento 306 está abaixo do limiar de ganho de acionamento 302) são, portanto, utilizados durante o estado corretivo de modo a substituir ou aperfeiçoar a precisão das variáveis medidas. Como as taxas de fluxo e densidade podem mudar ao longo do tempo, valores de retenção devem ser periodicamente atualizados; no entanto, para a maior parte do tempo, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento 215 pode permanecer em um estado corretivo e interpolar até mesmo pequenas quantidades de gás arrastado. É aceitável permanecer neste estado corretivo por períodos de tempo relativamente longos, já que a alternativa é aceitar erros grandes associados com gás arrastado em um medidor de fluxo 5. Assim, é mais benéfico medir valores precisos apenas ocasionalmente do que frequentemente tomar medições que exibem erros grandes. Se o limiar for ajustado muito alto, então, os valores medidos e valores de retenção podem ser baseados em medições de fases múltiplas e os valores de líquido corrigidos estarão em erro.

[0064] Se o limiar de ganho de acionamento estiver ajustado muito baixo, então, valores de retenção podem nunca ser determinados durante um dado período de tempo. Por exemplo, em aplicações onde há gás presente o tempo todo/na maior parte, de modo que o ganho de acionamento nunca cai abaixo do limiar, o limiar de padrão default está claramente ajustado muito baixo. Em uma modalidade, o limiar de ganho de acionamento 302 é assim ajustado de modo que valores de retenção sejam periodicamente determinados a partir de períodos de ganho de acionamento mínimos. Se os ganhos de acionamento mínimos aumentarem ou diminuírem ao longo do tempo, então, o limiar de ganho de acionamento 302 é ajustado automaticamente. Em uma modalidade, o valor do limiar de ganho de acionamento 302 é determinado, não com base em um desejo de identificar períodos de tempo com e sem gás, como na técnica anterior, mas sim o limiar de ganho de acionamento 302 é escolhido especificamente para determinar o número de valores de retenção que ele irá criar por um dado período. Este número de valores de retenção e o período de tempo podem ser especificados pelo usuário em uma modalidade, no entanto, também podem ser determinados no momento da construção/teste do medidor de fluxo 5. Por exemplo, para uma dada aplicação, pode fazer sentido determinar automaticamente um limiar de ganho de acionamento 302 que irá permitir cinco atualizações para os valores de retenção durante um dado período de tempo. Cinco atualizações são apenas um exemplo, e mais ou menos atualizações por um período de tempo predeterminado são contempladas.

[0065] Este conceito representa um afastamento da ideia histórica de escolher um limiar de ganho de acionamento 302 como o valor acima do qual a rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215 assume que gás foi detectado. Medidores de fluxo 5 têm a capacidade de detectar até quantidades pequenas de gás arrastado em uma corrente de líquido via uma medição da potência de acionamento do tubo, conhecido como ganho de acionamento diagnóstico 306. Ganho de acionamento 306 é uma medição da quantidade de potência de acionamento requerida para manter os condutos de fluxo de um medidor Coriolis vibrando a uma amplitude constante. Para medição de fase única de gás ou líquido, o ganho de acionamento 306 é baixo e estável, pois é requerida potência relativamente baixa para vibrar uma estrutura em sua frequência natural. No entanto, quando mesmo quantidades pequenas de gás estão presentes em um líquido, ou quantidades pequenas de líquido estão presentes em um gás, a potência de acionamento requerida para vibração aumenta drasticamente. Isso torna o ganho de acionamento 306 um diagnóstico de detecção muito confiável para o gás arrastado. Historicamente, o limiar de ganho de acionamento 302 era simplesmente usado como um modo de identificar porções de tempo onde o gás está presente. Isto foi basicamente empregado como uma indicação binária da presença/ausência de gás. Nas modalidades apresentadas, no entanto, gás pode estar presente com frequência ou sempre, de modo que é possível tomar as melhores medições possíveis - as com menos gás e menor ganho de acionamento. Assim, o limiar de ganho de acionamento 302 é determinado automaticamente, com base não apenas na detecção de gás, mas de fato em encontrar os períodos de gás mínimo a fim de encontrar os melhores valores de retenção disponíveis por um dado período de tempo. Isso equilibra a necessidade de precisão com a necessidade de ocasionalmente atualizar os valores para detectar mudanças na taxa de fluxo do processo e composição do fluido. Aplicações estáveis

[0066] Com referência à Figura 3, para determinar o limiar de ganho de acionamento 302, um período de tempo predeterminado do sinal de ganho de acionamento é monitorado. Um limiar de ganho de acionamento atualizado 302 é determinado com base no limiar mínimo requerido, de modo que o ganho de acionamento 306 cai abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 num número especificado de vezes pelo período de tempo predeterminado. Figura 3 ilustra dados de amostra 300 a partir de um medidor de fluxo de massa Coriolis representando densidade 304 e ganho de acionamento 306 tomados por um período de tempo. O eixo x 308 representa tempo, o eixo y esquerdo 310 representa densidade 304 e o eixo y direito 312 representa ganho de acionamento 306. Durante o curso do registro de dados, um fluido foi introduzido através do medidor de fluxo 5 tendo gás arrastrado em vários pontos de tempo e vários volumes. Um limiar de ganho de acionamento 302 de 15,1% foi determinado para este medidor de fluxo particular 5, que foi baseado em um segundo período de limiar de ganho de acionamento 50. A localização relativa dos cinco períodos de ganho de acionamento mais baixos, a partir dos quais o limiar de ganho de acionamento 302 foi determinado, é rotulada como pontos "A".

[0067] Em uma modalidade, uma opção adicional consiste em requerer que o ganho de acionamento 306 caia abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 durante uma extensão de tempo predeterminada. Esta extensão de tempo predeterminada é o tempo necessário para que o ganho de acionamento 306 esteja abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 antes que a rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215 determine entrada em um estado corretivo e adquira novos valores de retenção. Isso protege contra excursões instantâneas de um sinal de ganho de acionamento ruidoso que verdadeiramente não representa uma queda sustentada no amortecimento devido a menos gás nos tubos de fluxo. Na Figura 3, a extensão de tempo predeterminada foi configurada para dois segundos e o número de valores de retenção desejados ajustado como cinco. São encontrados vários períodos de ganho de acionamento baixos no gráfico (rotulados como pontos "B") que aparecem abaixo do limiar de ganho de acionamento 302, - no entanto, ganho de acionamento 306 não estava abaixo da linha de limiar por pelo menos dois segundos. Portanto, esses pontos foram ignorados na determinação do limiar de ganho de acionamento 302.

[0068] O número de valores de retenção desejados por um período de tempo predeterminado é determinado com base na aplicação e nas condições. Um limiar de ganho de acionamento 302 que produziria o número desejado de valores de retenção pelo período de tempo predeterminado é estimado e, então, usado durante o período de tempo subsequente para a determinação de valores de retenção. Assim, em uma modalidade, um novo limiar é determinado para um período de tempo particular com base em leituras do período de tempo precedente. Como condições de processo são bastante estáveis nesses cenários, presume-se que o limiar determinado a partir de um período de tempo será relevante durante o próximo período de tempo quando ele é usado, assim produzindo, grosseiramente, o mesmo número de valores de retenção. No entanto, em uma modalidade alternativa, a rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215 é baseada em uma janela rolante de dados em vez de em períodos de tempo discretos. Neste caso, o limiar de ganho de acionamento 302 seria continuamente atualizado e seria mais relevante para condições atuais. Aplicações instáveis

[0069] Em outras aplicações, pode ser assumido apenas que a densidade permaneça constante durante períodos de alto ganho de acionamento ("aplicações instáveis"). Devido a isso, pode ser apenas assumido que medições da taxa de fluxo de massa medem com precisão a taxa de fluxo de massa de líquido quando há gás presente. Isso permite que a taxa de fluxo de volume de líquido seja determinada a partir da seguinte equação, por exemplo, sem limitação:

[0070] Para aplicações instáveis, é possível que a densidade de líquido também flutue, possivelmente devido a mudanças em fração de água, por exemplo, sem limitação. Devido a isso, o limiar de ganho de acionamento 302 é ajustado um pouco maior do que para aplicações estáveis. Como tal, o medidor de fluxo 5 não gasta tanto tempo em um estado corretivo, o que está em contraste com as aplicações estáveis acima mencionadas onde as condições do processo são constantes o suficiente para que seja ideal ser mais conservador e permanecer em um estado corretivo com maior frequência.

[0071] Deve ser notado que simplesmente aumentar o número de valores de retenção desejados não alcançará o comportamento desejado de medição em tempo real. Ganho de acionamento 306 pode ser baixo e estável durante a maior parte do tempo em algumas aplicações instáveis, apesar de que densidade, fluxo de volume e taxa de fluxo de massa possam flutuar. Também deve ser notado que, embora o ganho de acionamento seja baixo, ainda ocorrem com frequência pequenas flutuações. Por exemplo, sem limitação, mesmo quando não há gás arrastado no fluido do processo, o ganho de acionamento não permanecerá constante em, digamos, 4%, mas sim flutuará erraticamente entre 3,9 e 4,1%. Estas flutuações podem ser devidas ao ruído de fluxo ou às vibrações dos tubos. Novamente, este é apenas um exemplo para fins ilustrativos. Se a metodologia de limiar descrita acima para aplicações estáveis for utilizada, o limiar poderia ser ajustado relativamente baixo (por exemplo, 4%, com referência ao exemplo acima), mas ainda produzir muitos valores de retenção. Para aplicações instáveis, quando ganho de acionamento é baixo, não seria vantajoso manter densidade, já que a densidade pode mudar, sendo importante notar e medir essa mudança para manter leituras precisas. Mais uma vez, isso não é muito preocupante para aplicações estáveis, já que densidade não muda rapidamente.

[0072] Em uma modalidade para aplicações instáveis, de modo a evitar que densidade ou outros valores de retenção sejam de modo indesejável mantidos em casos como os descritos acima, uma constante pode ser adicionada ao limiar de ganho de acionamento determinado automaticamente. Voltando para o exemplo acima novamente, se o limiar fosse determinado automaticamente em 4%, dados os cinco valores de retenção durante um período de tempo particular, então, isso poderia ser aumentado por 5% a 9%, por exemplo, sem limitação. Isso permite que uma densidade medida seja produzida como saída na maior parte do tempo, com exceções feitas para períodos tendo gás arrastrado suficiente para aumentar significativamente o ganho de acionamento - muito mais do que 5% acima do período sem gás, por exemplo.

[0073] Para ilustrar esse ponto, Figura 4 é um gráfico de 600 segundos ilustrando ganho de acionamento registrado em log a partir de medidor de fluxo 5 recebendo fluxo de material de processo de petróleo líquido a partir de um separador gás-líquido. Como pode ser visto, ganho de acionamento é relativamente baixo (<3%) pela duração do registro. Quando ganho de acionamento no mesmo é baixo, há uma alta confiança de que não há gás no fluido. Apesar de serem baixas, ainda existem pequenas flutuações em ganho de acionamento entre 2,5 e 3%, o que é provavelmente um artefato devido a ruído de fluxo no sistema gerado a partir de uma válvula separadora que liga e desliga. A rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215 determinou um limiar de ganho de acionamento 302 de 2,56% por um período de 500 segundos. Este é apenas um exemplo de um teste de medidor de fluxo, e outros fluidos, aplicações, limiares, períodos de tempo, etc. estão contemplados. Esta é apenas uma pequena amostragem de dados e, em muitas aplicações, o período de limiar poderia ser ajustado para determinar um limiar de ganho de acionamento 302 durante um período na faixa de alguns minutos a algumas horas, ou mesmo mais, dependendo de condições de operação. Em operação da rotina de determinação de limiar do ganho de acionamento 215, para este exemplo, a opção de requerer que o ganho de acionamento 306 caia abaixo do limiar de ganho de acionamento 302 por uma extensão de tempo predeterminada foi ajustada para dois segundos, e o número de valores de retenção desejados para este período foi ajustado em cinco. Em outras palavras, durante os primeiros 500 segundos dos dados, ganho de acionamento cai abaixo de 2,56%, por um mínimo de 2 segundos, 5 vezes, criando 5 valores de retenção.

[0074] Este exemplo ainda ilustra que na maior parte do tempo, o ganho de acionamento está acima de 2,56%, o que significa que a densidade e/ou outros valores de retenção são mantidos a maior parte do tempo. Isso seria bom para aplicações estáveis, porque as condições do processo não são esperadas mudar em uma escala de tempo curto, no entanto, para aplicações instáveis, densidade pode estar sujeita a mudar durante este período de tempo, assim, a retenção excessiva de valores pode ser subótima. Simplesmente adicionando uma constante, digamos, 5%, por exemplo sem limitação, ao limiar, a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento 215 nunca entraria em um estado corretivo e quaisquer mudanças em densidade seriam medidas. Neste caso, caso uma golfada de gás entrasse no medidor de fluxo 5, o ganho de acionamento aumentaria bem acima de 8% e densidade seria mantida. Isso resulta no benefício combinado do limiar de ganho de acionamento automaticamente determinado 302, oferecendo todas as vantagens em tempo e economia de mão-de-obra mencionadas acima, sem mudar substancialmente como o medidor iria se comportar em uma aplicação típica. Ganho de acionamento estendido

[0075] Em medidores Coriolis típicos, a quantidade de potência fornecida ao acionador é com frequência limitada por exigências de áreas perigosas. O volume de gás necessário para forçar o ganho de acionamento a 100% é, portanto, relativamente pequeno - geralmente menos de 1% de GVF. Portanto, é possível que períodos de níveis de gás baixos tenham gás suficiente para forçar ganho de acionamento 306 a 100%, assim efetivamente terminando a utilidade de um diagnóstico de ganho de acionamento tentando distinguir entre quantidades variáveis de gás. No caso do ganho de acionamento 306 de 100%, o limiar de ganho de acionamento 302 seria ajustado a 100%, e não haveria modo de distinguir entre períodos de níveis de gás baixos e altos. Isso apenas permitiria ao operador saber que há gás suficiente presente para dar um ganho de acionamento de 100%, o que não é particularmente útil. Para resolver esse problema, uma modalidade prevê um diagnóstico de ganho de acionamento estendido. Ganho de acionamento estendido é o que o ganho de acionamento seria se houvesse mais energia disponível, com ganho de acionamento de 100% ainda igual à potência máxima permitida. Por exemplo, ganho de acionamento de 200% indica que duas vezes a potência disponível é necessária para acionar o medidor na amplitude ajustada. Assim, ganho de acionamento estendido pode ultrapassar 100%. Ganho de acionamento estendido é calculado usando a seguinte equação: em que:

Alvo de acionamento = ponto de ajuste da amplitude do conduto em mV/Hz; Max (LPO, RPO) = voltagem de desvio máximo entre os sensores de desvio à esquerda e direita À = a frequência dos condutos de fluxo.

[0076] A quantidade :

: representa a amplitude do tubo verdadeira. Uma vez que o ganho de acionamento atinge 100%, devido à potência insuficiente, amplitude de tubo verdadeira cai abaixo da amplitude de tubo de ponto de ajuste. Uma vez que ganho de acionamento atinge 100%, ganho de acionamento estendido continua a aumentar à medida que a amplitude de tubo verdadeira continua a cair abaixo da amplitude de tubo de ponto de ajuste.

[0077] Figura 5 ilustra uma situação em que há suficiente gás arrastado em fluido de processo que o ganho de acionamento nunca cai realmente abaixo de 100%. Este é um cenário típico em aplicações de cabeça de poço, mas também pode estar presente em outras aplicações. No entanto, será evidente que, observando a densidade 304, ainda existem períodos de volume de gás alto e baixo, correspondendo a quando a densidade 304 é baixa e alta, respectivamente. Embora esteja presente sempre gás no medidor de fluxo 5 nesta situação, ainda é benéfico criar valores de retenção a partir de períodos que exibem níveis menores de gás arrastado, pois esses valores de retenção podem ser usados para aperfeiçoar as medições coletadas durante períodos de maiores concentrações de gás. Esta medição corrigida ainda está em erro, mas é uma melhora substancial em precisão sobre as medições padronizadas da técnica anterior de medidor de fluxo 5. Usando um ganho de acionamento padrão 306, o limiar de ganho de acionamento 302 seria ajustado a 100% e seria impossível distinguir entre períodos de níveis de gás altos e baixos. Um ganho de acionamento estendido é capaz de distinguir entre esses períodos. Amortecimento de limiar de ganho de acionamento

[0078] Como observado, a rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215 determina automaticamente o limiar de ganho de acionamento 302 para fornecer um certo número de atualizações do valor de retenção durante um dado período de tempo. No entanto, em certas aplicações, GVF aumenta e diminui em intervalos de tempo inconsistentes. Como exemplo de tal caso, oscilações rápidas na fração de gás podem ocorrer devido à separação parcial à medida que uma mistura gás/líquido surge de um furo de poço, o que resulta em golfadas de gás em uma escala de tempo segundo a segundo. No entanto, em outras aplicações, podem ocorrer tendências em escala de tempo mais longo na fração de gás. Em uma modalidade, o limiar de ganho de acionamento 302 é ajustado para acomodar aumentos e diminuições de GVF em intervalos de tempo inconsistentes. Em uma modalidade de exemplo, uma fonte de fluido tendo frequentes golfadas hidrodinâmicas durante um primeiro período de tempo hipotético levaria o método a "fazer o melhor possível" e encontrar um número predeterminado de valores de retenção atualizados. Se um período de tempo subsequente hipotético se destinasse a quase não conter gás, o limiar de ganho de acionamento 302 determinado a partir do período anterior (contendo mais gás), encontraria e registraria um número aumentado de valores de retenção, uma vez que há menos gás no sistema. Isso ocorre porque menos gás total equivale a levar o ganho de acionamento 306 a cair abaixo do limiar previamente determinado em uma base mais frequente. O limiar desse período de nível de gás baixo será então ajustado menor para o próximo período. Um terceiro período de tempo hipotético poderia ocorrer tendo um volume de gás relativamente grande. Devido ao limiar baixo do período de tempo anterior, ganho de acionamento 306 nunca poderia cair abaixo do limiar de ganho de acionamento 302, em cujo caso nenhum valor de retenção seria registrado durante este período de tempo. Uma vez que valores de retenção determinados no período de tempo anterior foram determinados a partir de períodos de menor nível de gás, as leituras neste período de tempo seriam mais precisas. Se, durante um quarto período de tempo hipotético, o teor de gás relativamente alto permanece o mesmo que durante o terceiro período de tempo hipotético, então um número predeterminado de valores de retenção será produzido porque o limiar de ganho de acionamento 302 foi determinado a partir de um período de teor de gás similar. Esses novos valores de retenção substituirão os valores de retenção anteriores.

[0079] O sucesso ou falha da medição empregando este método depende, em grande parte, da capacidade para explorar dados mais precisos enquanto descartando dados menos precisos. Em uma modalidade, a preferência é favorecer dados recentes versus dados antigos para garantir que as mudanças reais nas condições do fluido de processo não sejam perdidas.

[0080] Em uma modalidade, a fim de superar o comportamento subótimo acima descrito e para controlar o equilíbrio alcançado entre precisão e novidade, um filtro de amortecimento unilateral é adicionado à rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215. De um lado, isto significa que o filtro de amortecimento amortece valores do limiar de ganho do acionamento à medida que eles aumentam, mas imediatamente ajusta para baixo a novos valores menores. Esta modalidade apresenta vários benefícios significativos: (1) valores de retenção mais precisos são mantidos por um tempo mais longo, (2) valores de retenção são atualizados com mais frequência quando o ganho de acionamento é baixo e (3) valores de retenção determinados durante períodos ruins são rapidamente descartados após mesmo um único valor novo bom ser encontrado. Assim, o filtro de amortecimento torna a rotina de determinação de limiar de ganho do acionamento 215 mais adaptável às condições de mudança.

[0081] Voltando novamente para o cenário de exemplo hipotético acima, seria vantajoso continuar usando os valores de retenção de alta precisão do período 2 por mais do que apenas em período 3. Para isso, o limiar de ganho de acionamento 302 a partir do período 4 seria baseado em uma média ou mínimo de um número predeterminado de limiares de ganho de acionamento anteriores 302. Isso efetivamente adiciona amortecimento ao limiar de ganho de acionamento atual 302 e impede que ele aumente rapidamente devido ao maior teor de gás. Isso assegura que apenas valores de retenção novos, que são utilizados, sejam os de uma maior qualidade relativa, pois já estariam em uso valores relativamente recentes e precisos. Mesmo no caso de não haver novos valores bons para um período de tempo, isso é aceitável, já que, eventualmente, o limiar de ganho de acionamento amortecido 302 iria se elevar de modo suficiente para permitir que valores mais novos, embora menos precisos, sejam usados.

[0082] A fim de amortecer o aumento do limiar de ganho de acionamento 302, o limiar de ganho de acionamento 302 pode ser baseado no mínimo de duas quantidades: primeiro, a média ou mínima do atual e de algum número predeterminado de limiares anteriores; e, segundo, o limiar de ganho de acionamento 302 em uso. O número de limiares anteriores a usar, e se ou não usar a média ou mínimo, afeta o tempo que leva para que um novo limiar seja criado. Por exemplo, sem limitação, se o mínimo de limiares anteriores for usado, então, o limiar de ganho de acionamento atual 302 pode permanecer baixo por vários períodos de tempo e pode demorar um pouco para que um novo valor de retenção seja criado. Caso a média de limiares de ganho de acionamento anteriores 302 seja usada para comparação, então, com cada período de tempo, o limiar de ganho de acionamento ativo 302 aumentando, o número de novos valores de retenção também aumenta.

[0083] Figura 6 é uma tabela ilustrando como amortecimento do aumento do limiar de ganho de acionamento 302 reduz o número de valores de retenção determinados à medida que o limiar de ganho de acionamento 302 aumenta, oferecendo, assim, à a rotina de determinação de limiar de ganho de acionamento 215, a tendência a utilizar dados mais precisos por períodos de tempo mais longos. Esses valores são hipotéticos e apenas para fins ilustrativos. Como ilustrado, o método de amortecimento mínimo usado é baseado nos três limiares atuais-mais- anteriores. Se o método de amortecimento médio fosse usado, o limiar de ganho de acionamento amortecido 302 iria aumentar lentamente à medida que o limiar de ganho de acionamento verdadeiro 302 aumentaria rapidamente. O método mínimo força o limiar de ganho de acionamento 302 a permanecer quase constante à medida que o limiar verdadeiro aumenta. O número de valores de retenção aumenta durante período de tempo 4. Isso ocorre porque o limiar usado durante período 4 (criado durante período de tempo 3) é maior do que o limiar criado durante o período 4. Uma vez que um limiar de ganho de acionamento baixo 302 indica um período de nível de gás baixo, isso resulta em mais valores de retenção. O número de valores de retenção diminui durante período de tempo 6. Isso ocorre porque o limiar usado durante período 6 (criado durante período 5) é menor do que o limiar criado durante período 6. Não apenas são os números de valores de retenção diminuídos, como também deve ser notado que o limiar de ganho de acionamento 302 ainda não aumentou, o que significa que os valores de retenção, que são capturados, são de maior qualidade. Durante período 8, usando o limiar padrão, cinco novos valores de retenção são encontrados. Isto ocorre porque o limiar de ganho de acionamento 302 criado durante período 8 é o mesmo que o limiar usando durante período 8, o que indica que o teor de gás entre os dois períodos é similar. Por outro lado, o limiar amortecido usado durante período 8 é muito menor, resultando em zero novos valores de retenção. Isso aumenta a precisão, porque quaisquer valores de retenção criados durante este período provavelmente estariam em erro devido ao teor de gás aumentado, sendo assim vantajoso continuar usando valores de retenção de um período tendo baixos níveis de gás arrastados.

[0084] A presente descrição mostra exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Por exemplo, poços de petróleo e gás são usados para fins ilustrativos, mas as modalidades aqui descritas são contempladas para uso em qualquer aplicação de um fluxo de fluido. Para fins de ensinar os princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção.

[0085] As descrições detalhadas das modalidades acima não são descrições exaustivas de todas as modalidades contempladas pelos inventores como estando dentro do escopo da invenção. De fato, versados na técnica reconhecerão que alguns elementos das modalidades descritas acima podem ser combinados de modo variado ou eliminados para criar outras modalidades, e tais outras modalidades estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Será também evidente para os versados na técnica que as modalidades acima descritas podem ser combinadas no todo ou em parte para criar modalidades adicionais dentro do escopo e ensinamentos da invenção.

[0086] Deste modo, embora modalidades específicas da, e exemplos para a invenção sejam descritos aqui para fins ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como os versados na técnica relevante reconhecerão. Os ensinamentos aqui dados podem ser aplicados a outras modalidades do que as descritas acima e mostradas nas figuras em anexo. Assim, o escopo da invenção é determinado a partir das seguintes reivindicações.

Claims

1. Método para determinar um limiar de ganho de acionamento para um medidor de fluxo vibratório compreendendo: colocar um fluido de processo no medidor de fluxo vibratório; caracterizado pelo fato de compreender ainda ajustar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado; monitorar o sinal de ganho de acionamento por um período de tempo predeterminado; determinar o local mínimo no sinal de ganho de acionamento pelo período de tempo predeterminado; e determinar um segundo limiar de ganho de acionamento baseado em alcançar um número predeterminado de valores de retenção que são criados durante períodos de local mínimo do sinal de ganho de acionamento.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de registrar pelo menos um valor de retenção durante períodos onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de calcular em média os valores dos sinais de ganho de acionamento registrados durante cada caso onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de registrar cada caso onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado, somente se o sinal de ganho de acionamento cair abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado por um período de tempo predeterminado.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o período de tempo predeterminado para monitorar um sinal de ganho de acionamento compreende uma janela rolante.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de adicionar um valor constante para, pelo menos, um do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado e do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de: calcular o sinal de ganho de acionamento em que , . . alvo de acion.

Alvo de acionamento é um ponto de ajuste da amplitude do conduto; Max (LPO, RPO) é uma voltagem de desvio máxima entre sensores de desvio esquerdo e direito; e À é uma frequência dos condutos de fluxo.

9. Eletrônica de medidor (20) para um medidor de fluxo (5) configurado para receber um fluido de processo, a eletrônica de medidor (20) compreendendo uma interface (201) configurada para se comunicar com um conjunto de sensor (10) do medidor de fluxo (5) e receber uma resposta vibracional, e um sistema de processamento (203) acoplado à interface (201) caracterizada pelo fato de compreender ainda: uma rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) configurada para: ajustar um primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302); monitorar o sinal de ganho de acionamento por um período de tempo predeterminado; determinar o local mínimo no sinal de ganho de acionamento pelo período de tempo predeterminado; e determinar um segundo limiar de ganho de acionamento baseado em alcançar um número predeterminado de valores de retenção que são criador durante períodos de local mínimo do sinal de ganho de acionamento.

10. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) é configurada para substituir o primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302) com o segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

11. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) é configurada para registrar pelo menos um valor de retenção durante períodos onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302).

12. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) é configurada para calcular em média os valores dos sinais de ganho de acionamento registrados durante cada caso onde o sinal de ganho de acionamento cai abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302).

13. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) é configurada para determinar os pontos mais baixos no sinal de ganho de acionamento pelo tempo predeterminado, somente se o sinal de ganho de acionamento cair abaixo do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302) por um período de tempo predeterminado.

14. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o período de tempo predeterminado para monitorar um sinal de ganho de acionamento compreende uma janela rolante.

15. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) é configurada para adicionar um valor constante para, pelo menos, um do primeiro limiar de ganho de acionamento predeterminado (302) e do segundo limiar de ganho de acionamento predeterminado.

16. Eletrônica de medidor (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a rotina de determinação do limiar de ganho de acionamento (215) é configurada para calcular o sinal de ganho de acionamento em , , , alvo de acion.

em que: Alvo de acionamento é um ponto de ajuste da amplitude do conduto; Max (LPO, RPO) é uma voltagem de desvio máxima entre sensores de desvio esquerdo e direito (105, 105’); e À é uma frequência dos condutos de fluxo (103A, 103B).