BRPI1012546B1 - aparelho e método para determinar frações de fase de fluxos multifases - Google Patents

aparelho e método para determinar frações de fase de fluxos multifases Download PDF

Info

Publication number
BRPI1012546B1
BRPI1012546B1 BRPI1012546A BRPI1012546B1 BR PI1012546 B1 BRPI1012546 B1 BR PI1012546B1 BR PI1012546 A BRPI1012546 A BR PI1012546A BR PI1012546 B1 BRPI1012546 B1 BR PI1012546B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
cavity
mode
conditioners
resonance
multiphase flow
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Hu Jin-Lin
Original Assignee
Taylor Hobson Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taylor Hobson Ltd filed Critical Taylor Hobson Ltd
Publication of BRPI1012546A2 publication Critical patent/BRPI1012546A2/pt
Publication of BRPI1012546B1 publication Critical patent/BRPI1012546B1/pt

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/04Investigating moisture content
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/12Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the material being a flowing fluid or a flowing granular solid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2823Raw oil, drilling fluid or polyphasic mixtures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/005Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more and using Stark effect modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/04Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2617Measuring dielectric properties, e.g. constants
    • G01R27/2635Sample holders, electrodes or excitation arrangements, e.g. sensors or measuring cells
    • G01R27/2658Cavities, resonators, free space arrangements, reflexion or interference arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

aparelho e método para determinar frações de fase de fluxos multifases a presente invenção refere-se a um medidor multifase para uso na quantificação de frações de fase individuais de um fluxo multifase que possui: uma cavidade ressonante através da qual, em uso, flui um fluido multifase, um gerador de sinal configurado para aplicar energia eletromagnética a uma faixa de frequências à cavidade, e um recurso de otimização e/ou supressão para otimizar e/ou suprimir modos ressonantes de um sinal produzido resultante da aplicação de energia eletromagnética na cavidade.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO E MÉTODO PARA DETERMINAR FRAÇÕES DE FASE DE FLUXOS MULTIFASES".
[0001] Este pedido de patente reivindica prioridade do pedido do Reino Unido GB 0904758.0, cujo inteiro teor foi aqui incorporado como referência.
[0002] Esta invenção refere-se a um medidor multifase e foi projetado, em especial, para fornecer um método e aparelho que poderá ser usado na quantificação de frações de fase individuais fluindo de um poço de hidrocarboneto. Mais particularmente, embora não necessariamente exclusivamente, a invenção trata do fornecimento de um método e aparelho que poderá ser aplicado na determinação das frações de água em fluxos de gás/água ou fluxos de água condensada/gás.
[0003] A produção de um poço de óleo/gás tipicamente compreende um número de componentes de líquidos/gasosos. O líquido tipicamente compreende uma mistura de água e hidrocarboneto líquido (isto é, condensado). O componente de água poderá ser salino.
[0004] Por várias razões, as frações de fases individuais dentro do fluxo multifase precisam ser determinadas, e determinadas com considerável exatidão. Historicamente, os fluxos foram separados em um separador mecânico e cada componente de fluxo medido individualmente. Isto não é mais considerado satisfatório e existe uma demanda crescente para medições contínuas em-linha em tempo real. [0005] Uma variedade de instrumentos foi desenvolvida na tentativa de quantificar, continuamente, as respectivas frações de gás, hidrocarboneto líquido e água. Uma abordagem geral inclui a transmissão de energia eletromagnética (EM) através de uma seção de fluxo multifase e análise de efeitos subsequentes nas propriedades das ondas eletromagnéticas devido a várias fases de frações do fluxo.
[0006] Existem vários tipos de medidores multifase eletromagnéticos. Em uma abordagem, a atenuação da energia incidente é medida. Um exemplo de um instrumento deste tipo é descrito na Patente US 5.793.216.
[0007] Outra abordagem foi relacionar a composição do fluido à mudança de fase da onda eletromagnética entre a energia transmitida e recebida ou entre receptores posicionados em locais diferentes. Um exemplo deste tipo de instrumento é descrito no pedido da patente US publicado No. 2007/0279073.
[0008] E mais ainda em outra abordagem, o fluxo atravessa uma cavidade ressonante. Sensores ressonantes eletromagnéticos utilizam o princípio eletromagnético de ressonância para medir a permissividade complexa de materiais. É de pleno conhecimento que perdas de energia e de comprimento da onda eletromagnéticas são dependentes da permissividade complexa do material dielétrico através do qual as ondas são propagadas. Frequências ressonantes e fatores de qualidade da cavidade ressonante podem variar com a mudança da permissividade complexa do material de dentro da cavidade. Uma vez que permissividade complexa de água difere significantemente das medições com base em gás, óleo ou condensado, eletromagnética são bem adequadas para a determinação precisa de água em um fluxo de hidrocarboneto. Um exemplo de um medidor multifase utilizando um sensor de cavidade ressonante é descrito na Patente US 6.915.707.
[0009] De acordo com um aspecto, a invenção compreende um método de determinar frações de fases em um fluxo multifase, o dito método incluindo as etapas de: passar o dito fluxo multifase através de uma cavidade ressonante; sujeitar o fluxo multifase na dita cavidade para energia eletromagnética em uma faixa de frequências; e derivar uma indicação de frações de fases individuais de fluxo multifase de uma observação da mudança de características ressonantes da dita energia eletromagnética devido ao dito fluxo, o dito método ainda inclui a supressão de pelo menos um modo de ressonância dentro da dita cavidade.
[00010] Isto poderá, favoravelmente, permitir picos de ressonância de uma ampla variedade de frações de volume de gás (GVFs) e estados de fluxos para serem prontamente fluxos discriminados, e assim frações de fase precisas poderão ser determinadas, mesmo na presença de água altamente salina.
[00011] O dito método, preferencialmente, inclui a localização de métodos de ressonância que alteram as estruturas internas da dita ressonante.
[00012] Preferencialmente a dita cavidade ressonante é dotada de um material não condutivo em seu interior, o dito método compreende embutir o dito método de ressonância alterando as estruturas dentro do dito material não condutivo.
[00013] Em um aspecto a invenção fornece aparelho para o uso para determinar frações de fase individuais em um fluxo multifase; o dito aparelho incluindo: uma cavidade ressonante através da qual, durante o uso, um fluido fluxo multifase flui; e um gerador de sinal configurado para aplicar energia eletromagnética a uma faixa de frequência à dita cavidade; o dito aparelho também inclui um recurso de supressão operável para suprimir pelo menos um modo de ressonância dentro da dita cavidade ressonante.
[00014] Preferencialmente, o dito recurso consiste em uma ou mais estruturas físicas localizadas dentro da dita cavidade.
[00015] Preferencialmente a dita cavidade inclui um material não condutor, as ditas estruturas físicas sendo embutidas dentro do dito material.
[00016] De acordo com um aspecto, é fornecido um aparelho para ser usado em determinada fase de fração individual em um fluxo multifase, o dito aparelho consistindo em: uma cavidade ressonante através da qual, em uso, flui um fluxo multifase, e uma ou mais sondas operáveis para aplicar energia eletromagnética a uma faixa de frequências da dita cavidade; o dito aparelho ainda consistindo em recurso de supressão ou e um mecanismo de otimização disposto para suprimir ou otimizar pelo menos um modo de ressonância dentro da dita cavidade ressonante.
[00017] Em um aspecto, a invenção compreende um método de determinar frações de fase em fluxo multifase no qual uma das ditas fases é composta por água salinizada, o dito método inclui as seguintes etapas de: passar o dito fluxo multifase através da cavidade ressonante; enquanto na dita cavidade, sujeitar o dito fluxo multifase à energia eletromagnética acima de uma faixa de frequências; e derivar uma indicação de frações de fases individuais de um fluxo multifase a partir de uma observação de mudança das características ressonantes da dita energia eletromagnética devido ao dito fluxo, o dito método incluindo otimizar pelo menos um modo ressonante dentro da dita cavidade.
[00018] Preferivelmente o dito método ainda inclui suprimir pelo menos um modo de ressonância dentro da dita cavidade.
[00019] Preferivelmente o dito método inclui localizar estruturas físicas dentro da dita cavidade para otimizar e/ou suprimir os modos de ressonância selecionados.
[00020] Muitas variações na forma como a presente invenção pode ser realizada se demonstrarão àqueles versados na técnica. A descrição a seguir pretende ser apenas ilustrativa para meios de realizar a invenção e qualquer falta de descrição de variantes ou equivalentes não deverá ser considerada como limitante. Sempre que possível, uma descrição de um elemento específico deverá ser considerada para incluir todo e qualquer equivalente daquele já existente agora ou no futuro.
[00021] Agora serão descritos exemplos da invenção com referência às ilustrações que acompanham, em que: Figura 1: mostra um exemplo de sinal recebido plotado contra a frequência para uma cavidade ressonante cilíndrica;
Figura 2: mostra uma vista de seção transversa da extremidade esquemática através de um aparelho de medição;
Figura 3: mostra uma vista ao longo da linha ‘A' - ‘A' na figura 2;
Figura 4: mostra uma seção transversa longitudinal através da cavidade tendo um condicionador de modo anular;
Figura 5: mostra uma comparação da frequência dos traços derivados de um fluxo somente de gás apenas através de uma cavidade ressonante não fornecida com modo de alteração de estruturas, e um fornecido com modo de ressonância de alteração de estruturas;
Figura 6: mostra uma comparação de traços de frequência derivados de fluxo anular de água salgada/gás através de uma cavidade ressonante não fornecida com estruturas de alteração de modo de ressonância, e um fornecido com estruturas de alteração de modo de ressonância; e Figura 7: mostra resultados medidos usando uma cavidade ressonante fornecida com estruturas de alteração de modo de ressonância, para fluxos de água/gás com diferentes volumes de frações de gás (GVFs) e diferentes condutividades de água.
[00022] Foi feita uma descrição no presente documento de um método, um aparelho para uso na quantificação de frações de fase dentro do fluxo multifase. Exemplos de fluxos multifase incluem correntes de saída de poços de óleo/gás que tipicamente incluem misturas de líquidos e gases. Os líquidos, por sua vez, tipicamente compreendem uma mistura de hidrocarboneto líquido e água.
[00023] Um princípio de operação para medidores de fração eletromagnética é incluir eletricamente o material sendo medido dentro da cavidade de forma a criar a cavidade com fatores de alta qualidade nos modos desejados e fatores de baixa qualidade nos modos não desejados. Na maioria das frequências, ondas eletromagnéticas irão propagar dentro da cavidade e refletir para frente e para trás várias vezes até que sejam inteiramente dissipadas. No entanto, em certas frequências ressonantes, as ondas refletindo continuamente, interferem repetida e continuamente uma com a outra de tal forma que levará a um estado estacionário de regiões de alta intensidade e de baixa intensidade que são espalhadas através do volume da cavidade. Consequentemente, quando uma faixa de frequências é aplicada na cavidade, o sinal recebido terá piques (modos) em cada uma das frequências ressonantes.
[00024] Diferentes tipos de campo podem existir dentro de uma cavidade ressonante inclusive campos elétrico transverso (TE), magnético transverso (TM), e eletromagnético transverso (TEM). Em frequências ressonantes, ondas estacionárias destes campos são criadas e um padrão do campo é estabelecido que é dependente da frequência de operação e a permissividade dos materiais fluindo através da cavidade. Conforme a frequência ressonante é alcançada, o sinal medido rapidamente aumentará de intensidade de frequência, figura 1 mostra um exemplo de sinal recebido plotado contra a frequência para uma cavidade cilíndrica ressonante; próximo a cada um dos modos é exibido um padrão de energia de onda eletromagnética para o modo correspondente.
[00025] Teoricamente, para os dispositivos baseados em dispositivos de captação RF/EM há um número infinito de modos de ressonância que ocorre através do espectro de frequência para qualquer cavidade de ressonância eletromagnética. Modos não desejados podem tornar difícil de discernir os modos úteis ao imergir-los ou obscurecê-los completamente na medida em que eles respondem a mudanças nas frações de fase de fluxos multifase.
[00026] O modo TE111 ocupa a frequência mais baixa dos modos de ressonância e é um modo adequado para a medição de água. No entanto, o invento observou que, quando a água não se encontra pura e potável, por exemplo se a água é salina, os modos de frequência mais baixa podem ficar obscurecidos tornando difícil, ou impossível, de serem usados para medição.
[00027] O inventor avaliou que a alta condutividade da água salgada - a condutividade da água do mar a 20oC é de cerca de 5 Siemens/m - contribui para obscurecimento dos modos de frequências mais baixas conforme as ondas eletromagnéticas se propagam através da água salgada em frequências de rádio e de micro-ondas perde uma quantidade significativa de sua energia à água salgada.
[00028] Referindo-se agora às figuras 2 e 3, o aparelho 10 é fornecido para determinar frações de fase individuais com fluxo multifase, o aparelho 10 tendo uma cavidade de ressonância 12. Como pode ser visto, a cavidade ressonante 12 é definida em torno de uma seção do tubo 16 entre uma entrada 13 e uma saída 14 e é configurado de forma que o fluxo de multifase pode passar, sem perturbação, através da cavidade ressonante. Os flanges de montagem (não mostrados) podem ser fornecidos em torno da entrada e saída para simplificar a tarefa de montagem do aparelho em uma linha de fluxo.
[00029] As paredes externas definindo a cavidade ressonante 12 e o tubo da seção 16 são preferencialmente formados por aço ou outro material condutivo, mecanicamente forte. As paredes são configuradas para resistir às condições ambientais experimentadas na adjacência das nascentes dos poços de óleo/gás.
[00030] Preenchendo completamente a região da cavidade em torno do tubo 16 há o material não condutor 18. Enquanto o material 18 puder ser formado de uma variedade de materiais incluindo gases, e líquidos tal como um óleo transformador, dadas a pressão e natureza destas saídas de um poço de óleo/gás, o material 18 preferencialmente compreende um material de volume cerâmico em sua totalidade. É preferível que a permissividade complexa do material 18 possua a menor dependência possível da temperatura.
[00031] Neste exemplo, o material cerâmico tem forma, o diâmetro interno definindo um furo passante 20 o qual coincide com o diâmetro interno da seção do tubo 16. Um técnico no assunto observa que o material cerâmico poderá ter outras formas e que o tubo não necessita ter um perfil circular de seção transversa.
[00032] Assim como direcionar o fluxo suavemente através cavidade ressonante 12, o material cerâmico 18 serve a outros propósitos. A cerâmica age como proteção para pelo menos um, como mostrado na figura 2, cinco sondas RF 22. Na forma exibida, estas sondas são igualmente espaçadas em torno de uma circunferência da cavidade 12 e pode ser uma sonda simples monopolo. As sondas podem ser montadas em soquetes adequados formados na parede externa da cavidade, mas se projetam para dentro do material cerâmico 18. Sendo efetivamente embutidas com o material cerâmico 18, as sondas 22 estão assim fisicamente remotas do fluido multifase fluindo através do aparelho.
[00033] As sondas 22 estão incluídas em um circuito de emissão/recepção que permite que cada sonda funcione como um emissor ou receptor de energia eletromagnética como é do conhecimento daqueles versados na técnica.
[00034] Para o aparelho da figura 2, os modos de ressonância de dentro da cavidade são alterados para otimizar a qualidade da medição da fração de fase. Geralmente, os modos de ressonância existem através do espectro eletromagnético começando por uma frequência fundamental. No entanto, alguns dos modos atuais podem interferir com as medições de métodos úteis à medida que eles respondem a mudanças nas frações de fases de um fluxo multifase.
[00035] Preferencialmente, quando uma das fases é de água salina, com a introdução dos condicionadores de modo, pelo menos um modo de ressonância de dentro da cavidade é otimizado.
[00036] Assim, modos indesejáveis podem ser suprimidos e/ou otimizados para criar janelas de frequência clara dentro da qual somente modos de ressonância selecionados estão presentes. Isto, por sua vez, possibilita que os modos de ressonância sejam observados e rastreados por uma variedade de fluxos multifase.
[00037] A alteração de modos de ressonância tanto por supressão ou otimização, é preferencialmente afetada pelo uso de estruturas físicas localizadas dentro da cavidade ressonante 12. No caso particular aqui descrito, o modo de ressonância alterando as estruturas (doravante denominado condicionadores de modo) 26 é fornecido. Como pode ser visto, estes compreendem membros montados sobre o eixo-x através do furo 20. É conveniente embutir os condicionadores de modo dentro do material cerâmico 18. A configuração dos condicionadores de modo pode variar de acordo com a disponibilidade dos materiais e os modos de ressonância de interesse ou não. Condicionadores de placa plana simples contidos dentro do material cerâmico 18 são ilustrados nas figuras 2 e 3, porém, os condicionadores de modo poderão se estender em torno do aro da cavidade, poderão ser descarregados com o furo 20, e/ou não poderão ser parte ou completamente: retangular, circular, anular, arqueado, esférico, cilíndrico, ovoide, toroidial, dentado, sinusoide, acastelado, em forma de folha, etc. ou qualquer combinação dos acima. Preferencialmente os modos condicionadores são localizados no interior da cavidade.
[00038] Para operar da forma descrita, os métodos condicionadores 26 são formados a partir de um material altamente condutivo, preferencialmente possuindo propriedades que se aproximam de um condutor elétrico perfeito. É de conhecimento geral que não existe campo elétrico tangencial total na superfície de um condutor elétrico perfeito. Consequentemente, a disposição de um modo condicionador no interior da cavidade ressonante introduz uma nova fronteira de cavidade ou a uma nova fronteira de um modo condicionador provocando o desaparecimento de componentes tangenciais dos campos elétricos e a superfície do modo condicionador. O estímulo através da sonda de RF também provoca fluxo de correntes no interior do modo condicionador iniciando, portanto, os campos eletromagnéticos. A consequência do modo condicionador estar dentro do interior da cavidade ressonante é que as propriedades de pelo menos alguns modos ressonantes no interior da cavidade se modifiquem.
[00039] A otimização auxiliada por computador poderá ser usada para estabelecer as dimensões, posições e forma do modo condicionador (ou modos condicionadores, conforme pode ser o caso), de acordo com os requerimentos do projeto, para chegar a uma ou mais estruturas que tanto podem suprimir ou otimizar as escolhas dos métodos de ressonância.
[00040] A figura 4 mostra um corte transversal longitudinal através de uma cavidade ressonante 29 tendo um condicionador de modo anular 30 (exibido nas linhas esquemáticas) dispostas coaxialmente em torno do eixo longitudinal de um furo 32 através do qual um fluxo multifase com uma fração salina poderá passar de forma a estender em torno do furo 32. Quando a energia RF é fornecida à cavidade 29 por uma sonda RF, o circuito magnético, 34, provoca um fluxo de uma corrente no condicionador de modo que inicia um campo magnético 36 que tangencial ao modo condicionador 30 permitindo assim campos elétricos 38 que poderiam de outra forma ser suprimidos pela presença de água salgada de ser otimizada (ou ajustada). Os campos magnéticos e elétricos iniciados também interagem com outros campos magnéticos e/ou campos magnéticos 40 na cavidade 29. Em especial, o campo magnético 36 iniciado pode agir para suprimir um ou mais módulos TM facilitando dessa forma, a resolução modal.
[00041] Preferencialmente, os modos condicionadores são dispostos para suprimir modos TM e/ou otimizar modos TE. Como vantagem, modos TE são melhor definidos do o que os módulos TM e isto poderá facilitar as medições. Em contraste, os módulos TM, em particular, parecem sofrer atenuações relativamente altas na presença de água salina mesmo sem os módulos condicionadores.
[00042] Referindo-se agora à figura 5, são exibidos traços de um modo ressonante surgindo a partir de um fluxo exclusivamente de gás através de uma cavidade ressonante, com ou sem modos condicionadores. Um fluxo somente de gás (GVF=100%) é usado por uma questão de clareza. Sem condicionadores de modo, quatro picos ressonantes estão presentes com um segundo, terceiro e quarto picos estando próximos um do outro. Em comparação, quando condicionadores de modo são incorporados no interior da cavidade, o terceiro pico é suprimido e os picos remanescentes são espaçados largamente, otimizando desse modo, a discriminação entre os picos e melhorando assim a medição.
[00043] A figura 6 ilustra uma comparação quando o fluxo através da cavidade é água salgada/fluxo anular de gás com um GVF de 90%. Sem condicionadores de modo, os picos de ressonância são quase completamente atenuados. No entanto, com a inclusão de condicionador de modo, todos os três picos são significantemente reforçados e otimizados e podem também ser claramente distinguido. [00044] Referindo-se agora à figura 7, os resultados experimentais são demonstrados em fluxos de água/gás de diferentes GVFs e diferentes condutividades de água. Em todos os casos a informação é derivada usando a cavidade com condicionadores de modo. Como pode ser visto, uma janela de frequência organizada é obtida dentro da qual o pico de frequência aumenta com o aumento de GVF e, com o aumento em condutividade de água, diminui a amplitude de pico e aumenta o pico de largura.
[00045] A extração de várias frações de fases dos dados medidos pode ter sido afetada por qualquer técnica conhecida por aqueles versados na técnica.
[00046] Um técnico no assunto irá avaliar que os fluxos multifases compreendem uma variedade de fases individuais e podem ter qualquer quantidade de fases individuais - incluindo duas.
[00047] Um técnico no assunto avaliará que a supressão e/ou otimização de um ou mais modos aqui descritos poderá ser tanto relativa a um ou mais outros modos ou absoluto.
[00048] Os exemplos aqui descritos foram projetados para fornecer um meio de determinar o conteúdo de água em fluxos de "gás úmido", isto é, fluxos nos quais o gás é a fase predominante. Contudo, será avaliado por aqueles versados na técnica, que os princípios da invenção podem ser aplicados a uma análise de outros fluxos multifase.
[00049] Um técnico no assunto avaliará que, embora a figura 2 exiba cinco condicionadores de modo, poderá ser alternativamente usado um único condicionador de modo ou qualquer quantidade. Um técnico no assunto avaliará que embora os condicionadores de modos da figura 6 sejam exibidos dispostos em torno do eixo central da cavidade, os condicionadores de modo podem se localizados em qualquer posição apropriada dentro da cavidade - inclusive coaxial à linha central de um furo - e podem possuir qualquer sentido ou configuração que seja adequada.
[00050] Vários recursos descritos acima poderão ter vantagens com ou sem outros recursos descritos acima.
[00051] As modalidades acima deverão ser entendidas como exemplos ilustrativos da invenção. Outras modalidades da invenção são conjecturadas. Deverá ser entendido que qualquer característica em relação a qualquer incorporação poderá ser usada isoladamente, ou em conjunto com um ou mais recursos de quaisquer outras modalidades, ou qualquer outra combinação de qualquer outra modalidade. Ademais, equivalentes e modificações não descritas acima poderão também ser utilizados sem sair do escopo da invenção, que é definido nas reivindicações apensas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Aparelho (10) para uso na determinação de frações de fase individual em um fluxo multifase, caracterizado pelo fato de que compreende: uma cavidade ressonante (12) que compreende uma parede definindo um furo (20) através do qual, em uso, o fluxo multiface flui; e uma ou mais sondas (22) operáveis para aplicar energia eletromagnética em uma faixa de frequências na dita cavidade; o dito aparelho (10) também compreendendo recurso de supressão ou otimização disposto para suprimir ou otimizar pelo menos um modo de ressonância no interior da dita cavidade, em que o recurso de supressão ou otimização compreende um ou mais condicionadores de modo (26) localizados dentro da cavidade (12).
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de pelo menos um condicionador de modo (26) compreende um material altamente eletricamente condutivo.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a cavidade (12) inclui um material não condutivo, o dito um ou mais condicionadores de modo (26) sendo embutidos no interior do dito material.
4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de pelo menos um do dito um ou mais condicionadores de modo (26) é pelo menos um dentre: plano, retangular, circular, anular, arqueado, esférico, cilíndrico, ovoide, toroidal, dentado, sinusoidal, acastelado, e na forma de folha.
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da superfície de pelo menos um do dito um ou mais condicionadores de modo (26) é descarregado com o furo passando (20) através da dita cavidade (12).
6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito um ou mais condicionadores de modo (26) compreende uma pluralidade de estrutura físicas espaçadas entorno de uma circunferência do furo (20).
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do um ou mais condicionadores de modo (26) é configurado para supressão de um ou mais modos de ressonância eletromagnéticos TM.
8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do um ou mais condicionadores de modo (26) é configurado para otimizar um ou mais modos de ressonância eletromagnéticos TE.
9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do um ou mais condicionadores de modo (26) é configurado para otimizar o modo TE111.
10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das ditas fases compreende água salina.
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que cada uma das sondas (22) é configurada para atuar como um emissor ou receptor de energia eletromagnética.
12. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que as sondas (22) estão igualmente espaçadas entorno da circunferência da cavidade (12).
13. Método para determinação de frações de fase em um fluxo multifase usando um aparelho (10) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: passar o dito fluxo multifase através de uma cavidade ressonante (12); enquanto na dita cavidade (12), submeter o dito fluxo multifase à energia eletromagnética em uma faixa de frequências, pelo que o dito um ou mais condicionadores de modo (26) localizado dentro da cavidade (12) suprime ou otimiza pelo menos um modo de ressonância dentro da cavidade de ressonância; e derivar uma indicação de frações de fase individuais de fluxo multifase a partir de uma observação de mudança de características ressonantes da dita energia eletromagnética devido ao dito fluxo.
BRPI1012546 2009-03-20 2010-03-11 aparelho e método para determinar frações de fase de fluxos multifases BRPI1012546B1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0904758.0A GB0904758D0 (en) 2009-03-20 2009-03-20 Method and apparatus for determining phase fractions of multiphase flows
PCT/GB2010/050433 WO2010106354A1 (en) 2009-03-20 2010-03-11 Method and apparatus for determining phase fractions of multiphase flows

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI1012546A2 BRPI1012546A2 (pt) 2016-03-22
BRPI1012546B1 true BRPI1012546B1 (pt) 2019-12-10

Family

ID=40639831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI1012546 BRPI1012546B1 (pt) 2009-03-20 2010-03-11 aparelho e método para determinar frações de fase de fluxos multifases

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9146197B2 (pt)
EP (1) EP2409120B1 (pt)
BR (1) BRPI1012546B1 (pt)
EA (1) EA026214B1 (pt)
EG (1) EG26458A (pt)
GB (2) GB0904758D0 (pt)
WO (1) WO2010106354A1 (pt)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10088442B2 (en) 2011-10-28 2018-10-02 Saudi Arabian Oil Company Combined water cut and salinity meter
GB201218956D0 (en) * 2012-10-22 2012-12-05 Flow Technologies Ltd M Fluid sensor
EP2909622A2 (en) 2012-10-22 2015-08-26 M-Flow Technologies Ltd. Fluid sensor comprising a composite cavity member
GB2511045A (en) * 2013-02-20 2014-08-27 Flow Technologies Ltd M Fluid sensor comprising a composite cavity member
GB2514110B (en) * 2013-05-13 2021-04-28 Atout Process Ltd Method And Apparatus For Providing A Visualisation Of A Multiphase Flow Of Material In A Pipe
GB201311755D0 (en) * 2013-07-01 2013-08-14 Flow Technologies Ltd M Fluid sensor
DE102014104595A1 (de) * 2014-04-01 2015-10-01 Michael Himmelhaus Verfahren und Vorrichtung zur labelfreien Detektion eines Analyten
JP6689208B2 (ja) * 2014-06-06 2020-04-28 シーティーエス・コーポレーションCts Corporation 無線周波数状態変化測定システム及び方法
MX2017006077A (es) 2014-11-10 2017-07-27 Gen Electric Medicion de fracciones de fluidos multifasicos.
DE102016013220B3 (de) * 2016-11-04 2018-05-09 PROMECON Prozeß- und Meßtechnik Conrads GmbH Mikrowellenmessanordnung zur Bestimmung der Beladung einer Zweiphasenströmung
GB2571285A (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Univ Cranfield Fluid sensor
US11150203B2 (en) * 2019-02-14 2021-10-19 Schlumberger Technology Corporation Dual-beam multiphase fluid analysis systems and methods

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB904758A (en) 1960-01-21 1962-08-29 Aish And Company Ltd Improvements in combustion control of fuel burners for pulverised fuel or other generally opaque fuels
GB1106185A (en) * 1964-05-29 1968-03-13 Nils Bertil Agdur Device for measuring a property of a material
DE3316328A1 (de) * 1982-05-27 1983-12-01 Atomic Energy of Canada Ltd., Ottawa, Ontario Mikrowellen-messgeraet fuer den leerraumanteil in einer fluessigkeitsstroemung
US4571544A (en) * 1983-11-10 1986-02-18 Aluminum Company Of America Microwave examination of semiconductive shields
JPH01163645A (ja) * 1987-12-21 1989-06-27 Kanzaki Paper Mfg Co Ltd シート状材料の高周波特性測定装置
US5103181A (en) 1988-10-05 1992-04-07 Den Norske Oljeselskap A. S. Composition monitor and monitoring process using impedance measurements
FR2722293B1 (fr) 1994-07-08 2000-04-07 Inst Francais Du Petrole Debitmetre polyphasique
GB9901304D0 (en) * 1999-01-22 1999-03-10 Univ Liverpool Apparatus and method for determining dielectric properties of an electrically conductive fluid
NO313647B1 (no) 2000-05-15 2002-11-04 Roxar Asa Anordning for måling av egenskaper til en strömmende fluidblanding
GB2365978A (en) * 2000-08-17 2002-02-27 Abb Offshore Systems Ltd Measuring relative proportions of dissimilar fluids in a pipe
NO315584B1 (no) 2001-10-19 2003-09-22 Roxar Flow Measurement As Kompakt stromningsmaler
DE10164109C2 (de) * 2001-12-24 2003-10-30 Baumgarten Heinrich Kg Verfahren zur Herstellung von Dichtleisten oder Dichtringen aus profilierten Bändern
TWI266347B (en) * 2002-01-31 2006-11-11 Tokyo Electron Ltd Apparatus and method for improving microwave coupling to a resonant cavity
NO323244B1 (no) 2004-08-20 2007-02-12 Multi Phase Meters As Metode og utstyr for måling av sammensetning og salinitet i en multifasestrømning
FI119526B (fi) * 2005-05-17 2008-12-15 Senfit Oy Menetelmä ja mittalaite mitata vesipitoisuutta
FI121195B (fi) * 2006-06-22 2010-08-13 Senfit Oy Menetelmä ja mittalaite radioaaltomittausta varten

Also Published As

Publication number Publication date
EA201101352A1 (ru) 2012-04-30
WO2010106354A1 (en) 2010-09-23
GB2468754A (en) 2010-09-22
EP2409120A1 (en) 2012-01-25
EP2409120B1 (en) 2016-05-04
EA026214B1 (ru) 2017-03-31
GB0904758D0 (en) 2009-05-06
GB2468754B (en) 2011-05-11
US20120111124A1 (en) 2012-05-10
EG26458A (en) 2013-11-13
US9146197B2 (en) 2015-09-29
BRPI1012546A2 (pt) 2016-03-22
GB201004060D0 (en) 2010-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI1012546B1 (pt) aparelho e método para determinar frações de fase de fluxos multifases
NO328801B1 (no) System og fremgangsmate for bestemmelse av egenskaper under transport av hydrokarbon-fluider i en rorledning
BRPI0923110A2 (pt) método e aparelho para medições de fluxo de gás úmido e medição de propriedades de gás
BRPI0621682B1 (pt) Método e aparelho para determinar as vazões de um fluido
US10359372B2 (en) Conductivity measurements
NO326977B1 (no) Fremgangsmåte og innretning for måling av konduktiviteten av vannfraksjonen i en våtgass
BRPI0923113B1 (pt) Método e aparelho para medição de composição e taxas de fluxo de um fuido
NO20120502A1 (no) Flerfasemåler
US20170191977A1 (en) Cut-off regulator
US10060869B2 (en) System for measuring characteristics of a fluid flow
US10175075B2 (en) Measurements device
BR112020024496A2 (pt) sensor de recuperação de óleo
EP1144985B1 (en) Apparatus and method for determining dielectric properties of an electrically conductive fluid
US9939418B2 (en) System and method for multiphase flow measurements
Lim et al. Design of concave capacitance sensor for void fraction measurement in gas-liquid flow
RU2330267C1 (ru) Чувствительный элемент для определения влагосодержания жидкой среды
BR112020024429A2 (pt) sistema e método para medir o teor de óleo de um fluido e meio de armazenamento não transitório
NO312169B1 (no) Innretning for måling av refleksjonskoeffisienten til högfrekvente elektromagnetiske bölgjer i v¶ske, samt framgangsmåtefor å bestemme vassinnhald i fleirfase rörstraum ved bruk avinnretninga
Sheikh et al. A microwave technique for detecting water deposits in an air flow pipelines
Lunkin et al. Three-channel radio-frequency sensors with one sensitive element for invariant measurements
BRPI0804637A2 (pt) instrumento para aferição eletrÈnica do nìvel e das proporções de um sistema de múltiplos componentes

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/03/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/03/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS