CN103168231A - 集成声相分离器和多相流体组成监测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种装置（10）和方法，用于井下气体（18）与井眼或管道中流动的多相流体（16）分离、用于确定液体的各成分的量和液体的流率、以及用于之后可测量气体体积的再混合流体的各个成分部分而不影响流体流。采用声辐射力来使气体与液体分离，从而可以对这两种成分分别进行测量；液体（油/水）组成由超声谐振器（32）确定；并且气体体积由电容测量装置（44）确定。由于流体在该装置的部件部分周围流动并流过该装置的部件部分，所以几乎不存在压力差，不需要高压力差所需的保护。

Description

集成声相分离器和多相流体组成监测装置和方法
相关申请的交叉-参考
本申请要求2010年9月3日提交的美国临时专利申请号61/379,864、发明名称为“Integrated Acoustic Phase Separator And Multiphase FluidComposition Monitoring Device”的优先权，针对上述申请的所有公开和教导内容，通过引用将上述申请的全部内容通过引用并入本文。
关于联邦权利的声明
本发明是在美国能源部资助的合同号为DE-AC52-06NA25396下的政府支持而做出的。政府拥有本发明的某些权利。
技术领域
本发明大体涉及一种用于确定多相流体的特性的设备和方法，该多相流体包含至少两种液相和一种气相，具体而言，本发明的实施例能够分离气相和液相，并且测量每一相的体积和组成。
背景技术
来自油井的流体通常包括气体、产生的水和烃的混合物（原油）。实时确定指定油井中生产的原油的实际质量对确定原油生产工业的税费是必要的。目前，有若干种方法来完成这种测量。可以将离井的流体流发送到能由重力分离的分离容器中，在由重力分离之后，可以确定各种相的相对量。然而，这种分离需要很长时间，并需要采用大容器。重质原油的密度接近于水，在不加热流体的情况下分离十分困难。一旦被加热，油和水的密度差就会大到足以能够重力分离，但加热过程会耗费大量能量。
另一过程包括用于从流体流中分离气体的相分离器，例如旋风分离器（cyclone separator）。在输送混合流体流的管道外部，需要较大的机械管道系统。一旦气体从流体中分离出来，作为示例，基于微波的液体/液体分析仪（例如，由Agar公司生产的OW-200系列系统）可用于确定油-水组成。该过程对重质原油有效，但在轻质原油的情况下，可以使用更精确的密度测量装置，诸如Coriolis型计量器（例如，由MicroMotion Elite生产的Coriolis型计量器）系统来确定油-水混合物的密度，从而确定该流体的组成。具有这种功能的测量系统体积大且价格昂贵，所以通常不能将这种设备用于每个井。因此，通常将来自多个井的流动流混合起来，并且对混合的流动流进行测量，这在不将各个流动流切换到测量装置的情况下难以确定各个井的输出。如果需要在显著低于地面或深海操作中实现监测，这种测量的难度和成本都会增大。
如果需要在井内的各个钻孔水平面对流体进行监测，以确定哪些钻孔水平面产生有价值的流体并且应当关闭剩下的哪些水平面，则必须将设备下放到井内来进行这种测量。已经使用了钻孔TV摄像机和红外检测器，但获得的成效有限。另外，这些方法不能提供井下流体组成的定量测量。
发明内容
本发明的实施例通过提供一种能移动通过井中的生产区域并连续监测井眼中的流体组成的测井工具来克服现有技术的缺点和限制。
本发明的实施例的另一目的是提供一种测井工具来连续监测井眼中的流体组成，其中流体是流动的。
本发明的实施例的再一目的是提供一种装置，用于使气体与井眼中的流体分离、确定各个流体成分的量、以及使成分能够再混合而不影响井眼中的流体流动。
本发明的其它目的、优点和新颖特征部分地将在以下描述中阐述，部分地通过以下研究而对本领域技术人员而言变得明显或者通过实践本发明而被本领域技术人员学习。本发明的目的和优点可以通过尤其是所述权利要求所指出的工具和组合来实现和达到本发明。
为了实现上述和其他目的，根据本发明的目的，如本文所体现和广泛描述的，提出了一种用于确定多相流体的特性的装置，所述多相流体包括具有至少一种成分的液体和气体，所述装置包括：第一中空压电圆筒，具有第一轴线、内壁和外壁，其中所述内壁包括第一电极，所述外壁包括第二电极；第一信号发生器，用于向所述第一电极或所述第二电极之一提供第一选择电信号，所述第一电极和所述第二电极中的另一个接地，由此所述气体从流过所述第一中空压电圆筒的所述多相流体分离；第二中空压电圆筒，具有与所述第一中空压电圆筒的轴线共线的第二轴线，其中，所述第二圆筒的内壁包括接地的第三电极，所述第二圆筒的外壁包括至少两个在直径上（diametrically）相对的第四电极；第二信号发生器，用于向所述至少两个第四电极之一提供第二选择电信号，其中，在所述至少一个成分中产生谐振声振动；以及增益-相位测量电路，用于将来自所述第一信号发生器的信号与所述至少两个第四电极中的另一个所接收的信号进行比较，其中，确定了所产生的信号与所接收信号之间的相位差以及所接收的信号的幅度；由此，确定了所述至少一种成分中的声速和所述至少一种成分中的声衰减，从而通过声干涉确定所述至少一种成分的组成，其中所述气体已经与所述至少一种成分分离。
在本发明的另一方面中，根据其目标和目的，提供了一种用于确定多相流体的特性的方法，所述多相流体包括气体以及具有至少一种成分的液体，所述方法包括：在具有轴线的第一中空压电圆筒中产生径向声辐射力，使得所述气体被引导远离其所述轴线并且与所述液体分离，其中使所述多相流体通过所述第一中空压电圆筒流动；以及测量所述至少一种成分的声速和声衰减，所述气体已与所述至少一种成分分离；由此，确定了所述至少一种成分的组成。
本发明的实施例包括的益处和优点包括但不限于：提供一种装置和方法，用于使气体与液体组成分离、用于确定和监测的多相流体的组成，由于流体可同时在中空圆筒状装置支撑部的外部和内部流动使得几乎不存在压力差，所以可用于诸如产油井内的深钻孔等高压环境，允许使用易碎晶体谐振器传感器，而其它已知技术则需要坚固的系统或需要对传感器进行保护以防止高压差。
附图说明
并入说明书中并构成说明书的一部分的附图结合以下描述示出了本发明的实施例，并用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是本发明的组合的声相分离器和多相流体组成监测器的实施例的透视图的示意表示。
图2A是图1A所示的用于液体组成监测的圆筒状谐振器的透视图的示意表示，图2B是示出电极的展开的其顶视图。
图3示出了图1A示出的装置的电气部件。
图4示出了使用图2A所示的圆筒状谐振器获得的三种不同液体的谐振频谱，示出了随液体变化的频谱特性，即，相邻波峰之间的频率差，谐振波峰的宽度和峰值幅度的变化。
图5示出了通过测量声速确定含油量（水中矿物油的百分比）。
图6示出了由谐振波峰的半高全宽（FWHM）确定的声衰减，其作为含油量函数。
图7A和图7B示出了根据峰值幅度（PeakMax）和谐振曲线的最低点处的幅度（PeakMin）由谐振数据来分析声衰减的可选方式。
图8示出了用于确定六个高流率（～10加仑/分钟）下的含油量的声衰减的频谱的快速傅立叶变换（FFT）。
图9示出了对于六种含油量的谐振频谱的流动的效果，示出了谐振波峰随流率的频率偏移。
图10示出了流率与谐振波峰频率偏移的关系。
图11A示出了在没有任何气泡的水中的电容测量，图11B示出了装置内有空气时的测量。
具体实施方式
简短地说，本发明的实施例包括一种可以下放到钻井的装置，用于将气体从井眼或管道中流动的多相流体分离，确定包括至少一种成分的合成液体中各个成分的量，以及允许气体与液体再混合，在此之后可以在不影响流动流的情况下测量气体体积。采用声辐射力将气体与液体分离，从而可以对至少一种成分进行测量；由超声谐振确定液体（油/水）组成；并且由电容测量确定气体体积。下文阐述的等式对于两个不混溶的液体和溶液是有效的。
用于确定多相流体的特性的装置的实施例包括：第一中空压电圆筒，用于从液体分离气体；以及第二中空压电圆筒，位于其下游，用于在存在于流体中的大部分气体被去除之后确定和监测流体的组成。可以利用一对第二压电圆筒下游的同心中空金属圆筒，由电容测量来确定与液体重组之后的气体体积。用于测量多相流体温度的温度传感器可针对温度变化来校正测量。
在使用中，本发明的装置确定包括液体和气体的多相流体的特性，其中液体具有至少一种成分，包括将流体引导到声相分离器，其中使用声辐射力使气体从液体分离，并确定至少一种成分的组成。第一成分可以是油，第二成分可以是水、和可以是烃的气体。确定第一和第二成分的组成的步骤可以包括在没有气体的情况下测量液体的第一和第二成分的声速和声衰减，以及测量液体的温度以针对随温度变化校正液体的声速。测量气体体积的步骤可以包括再混合气体和液体，并使用同心电容元件来测量电容。还可以测量液体的流率。
尽管Faulkner等人在美国专利号4,339,247中描述了释放以气泡形式溶解在液体中的气体的声学过程，但是在类似于气穴现象（cavitation）的工艺中采用了精馏扩散。相反，本发明是将已经以多相混合物的形式存在于流体中的气泡引导远离本发明的组成分析元件。
如果流体被放置在谐振腔内且产生驻波图案，则主流体（host fluid）内的一种流体的体积在不同力下的密度和压缩性是不同的。该力可以表示为：
Figure BDA00003005713700054
其中，
Figure BDA00003005713700052
称为声对比度因子，Vp为颗粒、微滴或气泡的体积，β是压缩率，ρ为密度，λ是声波长，P0是峰值声压，z是距压力节点的距离，并且m和p分别是介质和颗粒（下标）。声对比度因子
Figure BDA00003005713700053
可以是正或负的，这确定了力的方向。对于固体颗粒，声力将这些颗粒推向驻波节点，而气泡将会受到相反的力，并被推离节点。如果以适当的频率驱动谐振器，就会有力将气泡推向圆筒状压电谐振器的内壁。
压电管式谐振器提供了用于对液体和乳剂进行超声干涉测量的直接方式。平行板谐振器系统没有可调节部件并且管式谐振器是自对准的。声速c和该圆筒状系统的连续干扰波峰之间的频率差Δf之间关系也给出为c=2dΔf，其中Δf为连续谐振波峰之间的频率差。远离谐振器的中心频率（厚度模式谐振频率），谐振波峰在频率上等间隔。值得注意的是，由于圆筒的几何形状是固定的，所以谐振频谱对于任何给定的液体都是完全可预测的。因此，能够简单地通过跟踪单个波峰的位置来确定液体的声速。这使对液体的声速的实时监测更直接。
通过扩宽谐振波峰，可以由压电圆筒获得的频谱来确定声吸收。因此，对于任何液体，波峰的半高全宽（FWHM）可测量液体中的声衰减。如下文中更详细地讨论的，可以从甘油波峰是水或乙醇波峰的很多倍宽呈现的数据容易地观察到该值的差异。给出的波峰的幅度还与声衰减相关。由此，可容易地从该谐振频谱得到两个重要的物理参数，这些反过来还与油-水组成有关。
用于干涉式流体测量的圆筒状谐振器包括以下优点：
1、因为圆筒状几何形状的谐振器系统总是对准的，所以不需要为了良好数据而需光学质量对准的平行板谐振器那样的机械对准。
2、圆筒状谐振器由压电材料构成；因此其操作不需要单独的容器，并且无需在任何表面安装压电换能器。
3、通常在圆筒的相对侧蚀刻两个电极，其用作谐振器系统中的相对的换能器（发送器和接收器）（可以使用银涂料或其它合适的导电涂料或沉积的金属来形成电极）。
4、对于使用电极的电阻抗来监测谐振的谐振器，可以仅使用单个电极，圆筒相对壁用作反射器。
5、显著优点是该谐振器可在诸如产油井中的深钻孔等高压力系统中使用，由于液体可围绕中空圆筒，所以不存在压力差，这使得能够用易碎的晶体谐振器系统来操作。
可以通过使用两个同心金属圆筒的电容测量来确定气体体积。中心圆筒是电容器中心电极，且中心圆筒的两端封闭以防止液体通过，并且防止由于通过中心电极的气泡不被测量而干扰气泡体积测量。该圆筒的直径不是关键的，且在本发明的装置的实施例中，直径选择为与上述压电管式谐振器的直径相同。本发明的实施例中，外部电极的直径选择为与声相分离器压电圆筒的直径相同，由此可以将这两个圆筒布置在适用于井孔或管道内的同一圆筒状保持器中。在环形空间内的流体用作圆筒状电容器的介电材料。通过测量电容，可以近似得知存在多少液体和气体，这是由于水的介电常数是80（在室温下），相比下气体为1。如果仅水和气体的混合物流过装置，则电容提供了相当精确的气体体积或气体-流体组成的直接测量。但是，因为流体是油和水的混合物，且油的介电常数约为2，所以由中空圆筒状谐振器确定的流体组成可以用于校正存在于电容测量中的液体。相比之下通过温度校正要小得多。
另一种用于测量电容的方法是增加并联电感器来产生谐振电路，并且监测根据气体组成的谐振的峰值偏移。可以使用任何实时测量电容的技术。
由于整个频谱随着流体流动的增大而偏移，所以流过压电圆筒的流体的流率可以通过任何所选的谐振峰值的频率偏移而确定。
现在将参照附图所示的示例，详细描述本发明的实施例。在附图中，将使用相同的附图标记表示相似的结构。应当理解，这些附图仅用于描述本发明的特定实施例的目的，而并不意在将本发明限制于此。现在参照图1A，示出了本发明的气体分离器/测量装置10的实施例的三个主要元件：具有轴线14的中空管12包围并支撑装置10的主要元件，并且可以被放置在某一位置或通过感兴趣的流体流16穿过的管线或钻井孔移动。管12可以由任意坚固且非反应性的材料制成，诸如树脂玻璃或金属等。流体流14经过的第一个元件的是声气/液相分离器18，其包括压电中空管20，压电中空管20具有沉积在管20的整个内表面和外表面上的外部金属电极22和内部金属电极24，用于电连接至下文将描述的信号发生器。在受到频率取决于压电管尺寸的正弦波信号的激励时，管在称为呼吸模式（breathing mode）下受到低频（对于外径为4.4cm的管而言，约为25kHz）径向振动。对于不同直径的管，调节频率以产生适当的呼吸模式。外加振动在管20内的流体26中产生声波，由此形成驻波。在这样的驻波中，悬浮在流体16中的气泡28经受差分声辐射力，将气泡（或气体）引向压电管20的内部电极24。因此，将气相气泡引离分离器18的轴线14，靠近轴线14的部分流体26中大部分气泡被去除，继续移动通过装置10的组成分析元件的中心。
假设气体处于气泡的形式并快速移动通过谐振管，由于测量值被时间平均，所以即使在有约20体积%的气体的情况下也可以得到准确的组成测量值。值得一提的是，20%被发现是能够用本装置进行组成测量的气体的最大体积。谐振管并不总是填充有气体，由声束截取的部分液体路径是动态的；因此，谐振管不总是经历气体总是存在的情况。
图2A和2B中更详细地描述了管20的下游，其中，设置了液体组成监测器32的较小直径且较薄壁的压电圆筒30，其具有与压电管20的轴线14共线的轴线34。圆筒30的内壁36被电极（镍）38完全覆盖，而外壁40上则有两个矩形状（如1.2cm×1.2cm）真空沉积的铜或镍电极42a和42b，电极42a和42b对称地设置且在管30的相对侧上在直径上对准。现在可以按照与更常见的具有安装在其上的相对的压电换能器的平行板谐振器类似的方式来处理具有两个相对的换能器的压电管30，其中一个换能器用作发送器，而另一个则用作接收器。这种换能器以所谓的厚度谐振模式、在比管20更高的工作频率（取决于圆筒壁的厚度，在约1MHz与约3MHz之间）下工作。利用与混合流体相声分离的气相，可以更精确地确定油-水比例（组成）和流体流。
如下文更详细地讨论的，通过在一定频率范围内改变施加到发射器电极42a的正弦波电压的频率，通过接收器电极42b可以观察到作为液体组成监测器32的圆筒腔内产生的驻波的大量谐振。虽然实际尺寸由流体在其中流动的管道的直径来确定，但是圆筒的直径可以根据支撑管12的尺寸而变化，例如在约1cm与约5cm之间变化。以下描述的测量对应于内径为1.7cm、壁厚为1mm且径向偏振以具有约2MHz的中心频率的压电材料圆筒。外部电极可以占据一半圆筒表面，在这种情况下，电极覆盖圆筒外表面的两个一半并且被电隔离。相比之下，覆盖约5％的总表面积的电极对于获得测量值而言也是有效的。通过测量晶体的电阻抗也可以观察到谐振频谱，但信号电平的幅度的数量级小于利用图1中示出的相对的发送器-接收器电极所观察到的信号电平的幅度的数量级，其峰到峰的激励信号电平约为1V。
回到图1，气体体积测量电容装置44包括设置在流体组成监测器32的下游的同心金属圆筒46和48，圆筒具有与轴线14共线的共用轴线50，其中中心圆筒46的两端封闭以防止液体从其通过并防止干扰气体体积测量。圆筒46的直径不是关键的，在本发明的实施例中，其直径选择为与前述压电管式谐振器的直径相同。在本发明的实施例中，外部电极的直径选择为具有与声相分离器压电圆筒的直径相同，由此两个圆筒可以设置在圆筒状保持器12内。在环形空间内的流体用作圆筒状电容器的介电材料。如上所述，由于流体是油和水的混合物，通过测量电容，由中空圆筒谐振器确定的流体组成可以用于校正测量中存在的液体。应当提及的是，气体体积测量电容装置44可以设置在声气/液相分离器18的上游，而不改变装置10的元件的测量功能。
图3是结合装置10使用的电子装置的实施例的示意图，其中受微控制器和数字信号处理器（DSP）54控制的直接数字合成器（DDS）52生成正弦波，该正弦波由放大器56放大并引导至声气/液相压电分离器18的电极22或24之一上，而另一电极接地。由微控制器54触发的DDS58向组成测量压电圆筒32的外部电极42a之一生成频率扫描信号。来自第二外部电极42b的输出信号首先被放大器60放大，并引导至增益相位测量电路62，该增益相位测量电路62对来自电极之一的输入信号与来自DDS58的输出信号进行比较并确定这两个信号之间的相位差。输出信号的幅度还可以由电路62确定。增益-相位测量可由若干过程完成，以下大体描述该过程。例如，图3未示出或描述跟踪滤波器。跟踪滤波器用来将增益相位测量值限制在非常窄的激励信号频带内以降低噪声。该组合的增益-相位测量允许更复杂的数据分析，诸如用于将频域信号转换为时域信号以准确地确定流体中的声速的复杂FFT。增益-相位电路54还可以用于跟踪锁相环配置中的单个谐振波峰，在锁相环配置中控制来自DDS的频率以将相位保持在诸如0°或90°的固定值。这通常比控制激励频率以保持输出信号的最大幅度更可靠。电容测量设备64确定同心圆筒44的电容，并将其输出引导到微控制器54以进行分析。
装置10可约为13cm，并可下放到井内，这能够对流过插置有装置10的管道的流体进行实时分析。温度测量设备66和温度记录仪68能够确定和存储温度，并且可以利用温度记录仪68的输出所导入的微控制器54对数据进行任何校正。微控制器54中数字信号处理的结果可以显示在显示器70上。虽然以上描述涉及油、水和气体流，但是本发明可以用于在流动期间成分可以被分离的任何混合流。
已经大体上描述了本发明的实施例，下列示例提供了额外的细节。
示例
图4中示出了使用圆筒状谐振器得到的三种液体的代表性谐振频谱。频谱特征随液体不同而变化：（a）在任意两个相邻波峰之间的频率差；（b）谐振波峰的宽度及相关的幅度变化。可以由所示的数据计算出所研究的三种液体的声速为：水为1469m/s、乙醇为1193m/s、甘油为1900m/s，这些值对于约0.2％之内的环境温度而言与文献值一致。
如上所述，由于圆筒的几何形状是固定的，所以任何给定液体的谐振频谱是可预测的。因此，能够通过跟踪单个波峰的位置来确定液体的声速，这使得对液体的声速进行实时监测变得直接。对于给定的几何形状（例如，液体路径（管径）），以等间距的谐振波峰的形式很好地定义了干涉图案，该等间距的谐振波峰的间距取决于内部流动的流体的声速。例如，如果声速增大，则频率间距增大。液体中的两种成分产生两种频率图案，每种图案的波峰是等间距的。对于任意两种这样的图案，将存在波峰在频率上不会显著变化的区域，但是存在某些可以通过声音传输模型容易地计算出的频率区域，在该频率区域中谐振波峰对声速变化高度敏感。这样的波峰的精确频率可以与声速有关。尽管可以使用任何谐振波峰，但是如果选择了敏感频率区域中的波峰，就可以更容易地监测声速。
另一个可以从这种频谱中确定的物理参数是声吸收，其通过扩宽谐振波峰来显示自身。因此，对于任何液体，波峰的半高全宽（FWHM）可测量液体中的声衰减。由所呈现的数据可以容易看出该值的巨大差异，在该数据中甘油波峰比水或乙醇波峰要宽很多倍。给定波峰的幅度还与声衰减有关。由此，可以从该谐振频谱中容易地提取两个重要的物理参数，而这些反过来与油-水组成有关。
图5示出了通过测量声速确定含油量（水中矿物油的百分比）。通过下式推导出理论预测：其中
Figure BDA00003005713700102
是流体组成。通过对流体进行取样并从水分离出油来在油和工艺用水的声速分别被确定的情况下对流体进行校准。如果单个声速是已知的，那么可以从所测量的混合物的声速来确定
Figure BDA00003005713700111
通常，校准包括在一定温度范围内的声速测量，该一定温度范围包括在操作时的油/水混合物的温度。在这个温度范围内可以准确确定流体混合物的组成。如果需要高精确度（需要小于1%），将会采用更复杂的混合物等式的形式。然而，所给出的等式可直接使用且适用于许多实际应用。
如上文所述，原油和水的声速和衰减取决于温度。因此，测量流体的温度以对所测量的声速进行适当的校正。如图3所示，温度测量装置64放置在装置10的中空支撑管12的流体流中，以及记录器66用来测量流体26的温度。例如，热电偶、热敏电阻或铂电阻温度计可用于测量温度。一旦对压电管进行校准，压电管的任何结构谐振的中心频率或频率也可用作灵敏的温度计。这需要另外的频率扫描或峰值跟踪。为了使确定油/水组成的精度最大化，需要使用校准过程来对温度变化进行校正。对于被监测的原油的小样品且单独地伴随其的单独地对于工艺用水，在特定测量点在给定温度范围内对声速和声衰减值进行校正。然后将这些数据用于校正测量过程中的温度变化。例如参见，Bogdan V.Antohe和David B Wallace的"Thedetermination of the speed of sound in liquids using acoustic resonance inpiezoelectric tubes",Meas.Sci.Technol.10(1999)994-998，其中，作者使用压电管作为传感器和网络分析仪，其中当电阻抗的总值发生小变化时由内部液体的管的机械液体加载影响电阻抗。
如上所述，从谐振波峰的FWHM导出的声衰减也取决于含油量（油水比例）。图6中示出了这种情况。虽然可以使用声速或声衰减来确定油-水组成，但是可以使用这两种测量方式以更鲁棒地确定组成，这是由于两个参数都由同一谐振频谱或峰值测量确定。声衰减测量对于高含水量（＞70％）条件特别敏感，并提供含水量的简单测量。声衰减还与液体粘度和斯托克定律有关，可发现它们之间的关系成比例。因此，流体粘度越高，声衰减将会越高，除了确定流体（油-水）组成之外，还可以导出关于油质的信息。图5至图10中所示的测量是使用直径为4.8cm的压电圆筒而进行的。
在分析数据过程中，通常有利的是确定谐振波峰的幅度而不是其宽度，因为，确定宽度通常需要曲线拟合。即，测量谐振波峰的峰值幅度（PeakMax）和波峰底部基线的值（PeakMin）是等同的。图7A示出了这些两个幅度值的比作为含油量的函数，而图7B示出了使用表示为（1-PeakMin/PeakMax）的相同数据的使用，其中，标绘图成为有利于校准的直线。
在高流率下（例如，20加仑/分钟），流体变得紊乱且数据会具有更多噪声。可以对数据进行数字滤波来消除噪声并提取参数。然而，通过傅立叶变换将频谱（快速傅里叶变换（FFT）变换为时域，如图8所示，可以使用结果的时域信息结果来提取参数。每一帧中的第一波峰的位置与声速有关，并且如果已知路径长度（压电圆筒的内径）则可以确定该位置。图8中的数据还示出一些波峰衰减的衰减作为含油量的函数；即，在低含油量时，可以观察到一系列具有逐渐减小的幅度的波峰。当含油量上升时，衰减率变得更快，利用指数函数拟合该数据及确定衰减率提供了与谐振波峰的FWHM一样的信息。理论上，这两个测量值应当相同并提供相同的信息。可以使用这两种方法。
流体流过压电圆筒的流率可以由任意所选的谐振波峰的频移而确定。整个频谱随着流体流动的增大而偏移。图10示出了流率的测量值与任选的谐振波峰的位置。可以使用二阶多项式很好地拟合该数据。
流体中的气体体积可通过电容测量来确定，该装置在上文中被描述为装置44，并且在图1和图3中示出。如上所述，采用两个中空同心金属圆筒作为中心电极和外部电极，并且在环形空间内的流体用作电容器的介电材料。水的介电常数是80（在室温下），并且气体的介电常数为1。如果流体是水和气体的混合物，则电容测量提供了气体-流体组成中的气体体积的精确、直接的测量。如果流体是油和水的混合物（油的介电常数约为2），使用液体组成监测器32确定流体组成，中空圆筒状谐振器用于校正测量中存在的液体量。通过比较，温度修正小得多。图11A示出了对没有气泡的水的电容测量作为时间的函数；图11B示出了存在气泡的水的电容测量。这些数据示出了如果与液体和气体都存在的情况相比时仅有液体的情况下同心电容器的电阻抗。在（任选的）约500至约550Hz之间的窄频率范围内测量电容。然而，所用的频率区域对测量来说不是关键的。图11A示出了典型电容器的行为，其中电阻抗变化为：阻抗＝1/(2π·频率·电容）。因为频率跨度小，所以阻抗曲线近似为直线。如果频率高，则阻抗变小并且测量值取决于所用的电子设备。当存在气体时，如由图11B可见，水-气体混合物的介电常数显著变化。信号强度超过所采用的电子装置的显示范围。电容器的几何形状和其内的流体的介电常数决定了电容。两个介质（液体和气体）线性组合可用于确定电容器体积内存在的气体的体积。
也可以使用LC谐振器电路对电容进行实时测量，其中电感器与电容器并联连接，并对LC组合的谐振频率进行监测。所测量的谐振频率随电容的变化而变化。
仅为了例示和描述的目的而提出了本发明的上述描述，上述描述并不旨在是穷举的或将本发明限制于所公开的精确形式，并且根据上述教导很明显能够作出许多修改和变化。选择并描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够在各个实施例中最好地利用本发明，并且进行各种修改以适用于所设想的特定用途。意图是本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (14)

1.一种用于确定多相流体的特性的方法，所述多相流体包括气体以及具有至少一种成分的液体，所述方法包括：
在具有轴线的第一中空压电圆筒中产生径向声辐射力，使得所述气体被引导远离所述第一中空压电圆筒的所述轴线并且与所述液体分离，其中使所述多相流体通过所述第一中空压电圆筒流动；以及
测量所述至少一种成分的声速和声衰减，所述气体已与所述至少一种成分分离；
由此，确定了所述至少一种成分的组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述至少一种成分的声速和声衰减的所述步骤还包括以下步骤：
使所述第一成分和所述第二成分流入到第二中空压电圆筒内，所述第二中空压电圆筒与所述第一中空压电圆筒共轴地设置；
在所述至少一种成分中产生声驻波；以及
测量所述声驻波的频率和幅度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：确定所述流体的温度。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：针对温度校正所测量的声速。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
再混合所述液体和所述气体；以及
测量所得到的多相流体的电容；
由此，确定所述多相流体中的气体体积。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：使所述多相流体流过圆筒状内部电极与同心的圆筒状外部电极之间的环形区域。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在所述气体被引导远离所述第一中空压电圆筒的所述轴线并与所述液体分离之前，测量所述多相流体的电容，由此确定所述多相流体中的气体体积。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：使所述多相流体流过圆筒状内部电极与同心的圆筒状外部电极之间的环形区域。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，具有至少一种成分的所述液体包括油和水，并且所述气体包括至少一种烃。
10.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：使用所述声驻波的所测量的频率中的移位，测量所述液体的流率。
11.一种用于确定多相流体的特性的装置，所述多相流体包括具有至少一种成分的液体和气体，所述装置包括：
第一中空压电圆筒，具有第一轴线、内壁和外壁，其中所述内壁包括第一电极，所述外壁包括第二电极；
第一信号发生器，用于向所述第一电极或所述第二电极之一提供第一选择电信号，所述第一电极和所述第二电极中的另一个接地，由此所述气体从流过所述第一中空压电圆筒的所述多相流体分离；
第二中空压电圆筒，具有与所述第一中空压电圆筒的轴线共线的第二轴线，其中，所述第二圆筒的内壁包括接地的第三电极，所述第二圆筒的外壁包括至少两个在直径上相对的第四电极；以及
第二信号发生器，用于向所述至少两个第四电极之一提供第二选择电信号，其中，在所述至少一个成分中产生谐振声振动；以及
增益-相位测量电路，用于将来自所述第一信号发生器的信号与所述至少两个第四电极中的另一个所接收的信号进行比较，其中，确定了所产生的信号与所接收信号之间的相位差以及所接收的信号的幅度；
由此，确定了所述至少一种成分中的声速和所述至少一种成分中的声衰减，从而通过声干涉确定所述至少一种成分的组成，其中所述气体已经与所述至少一种成分分离。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括：
第一中空金属圆筒，具有与所述第二轴共线的第三轴线；
第二金属圆筒，位于所述第一中空金属圆筒内，具有与所述第一金属圆筒同心的第四轴线，所述多相流体流过由所述第一金属圆筒和所述第二金属圆筒形成的环形区域；以及
电容测量装置，用于测量所述多相流体的电容；
由此，确定了所述多相流体中的气体体积。
13.根据权利要求11所述的装置，还包括：温度传感器，用于测量所述多相流体的温度。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，具有至少一种成分的所述液体包括油和水，并且所述气体包括至少一种烃。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104132703A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 西安交通大学 基于管内相分隔技术的液液两相流体流量测量装置及方法
CN107884623A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 克洛纳测量技术有限公司 用于测量液体介质的导电性的传导性测量仪
CN112050870A (zh) * 2020-08-20 2020-12-08 长江武汉航道工程局 一种曲线还原抗干扰测量装置及其方法
CN116124229A (zh) * 2023-04-17 2023-05-16 丹氏生物科技成都有限公司 一种采用无源谐振腔检测液氮罐管路流量的方法

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4688974B1 (ja) * 2010-12-13 2011-05-25 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 バッチ式多相流量測定装置及び流量計測方法
JP2014120615A (ja) * 2012-12-17 2014-06-30 Fujitsu Semiconductor Ltd 容量素子、容量アレイおよびａ／ｄ変換器
DE102013111235A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Anordnung zur optischen Messung einer oder mehrerer physikalischer, chemischer und/oder biologischer Prozessgrößen eines Mediums
RU2659584C2 (ru) * 2013-04-04 2018-07-03 ЛОС АЛАМОС НЭШНЛ СЕКЬЮРИТИ, ЭлЭлСи Способы измерения свойств многофазных смесей нефть-вода-газ
JP2015064209A (ja) * 2013-09-24 2015-04-09 Smc株式会社 超音波流量計
RU2688883C2 (ru) * 2014-08-26 2019-05-22 Павел Михайлович Гребеньков Акустический детектор текучей среды и способ его применения
US10316648B2 (en) * 2015-05-06 2019-06-11 Baker Hughes Incorporated Method of estimating multi-phase fluid properties in a wellbore utilizing acoustic resonance
CN104888605B (zh) * 2015-05-07 2017-01-25 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种用于分离同位素混合气体的装置
US9996089B2 (en) 2015-09-21 2018-06-12 Blue-White Industries, Ltd. Flow sensor devices and systems
CN105157774B (zh) * 2015-09-25 2019-01-04 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 一种煤粉流量在线测量装置及测量方法
GB2545164B (en) 2015-11-24 2019-09-25 Schlumberger Holdings A stratified flow multiphase flowmeter
GB2547407B (en) * 2015-11-24 2019-03-27 Schlumberger Holdings Flow measurement insert
US11053788B2 (en) 2015-12-16 2021-07-06 Saudi Arabian Oil Company Acoustic downhole oil-water separation
GB2546785A (en) * 2016-01-29 2017-08-02 Yta B V Downhole tool
GB2555003B (en) 2016-09-23 2022-07-06 Blue White Ind Ltd Flow sensor devices and systems
US10697938B2 (en) 2017-03-16 2020-06-30 Triad National Security, Llc Fluid characterization using acoustics
US10565752B2 (en) 2017-04-21 2020-02-18 Mueller International, Llc Graphical mapping of pipe node location selection
US10209225B2 (en) * 2017-04-21 2019-02-19 Mueller International, Llc Sound propagation comparison with automated frequency selection for pipe condition assessment
US10690630B2 (en) 2017-04-21 2020-06-23 Mueller International, Llc Generation and utilization of pipe-specific sound attenuation
US10514290B2 (en) 2017-10-25 2019-12-24 Flowserve Management Company Capacitance sensing apparatus and method for detecting gas-liquid transitions
US10914688B2 (en) 2018-02-28 2021-02-09 Saudi Arabian Oil Company Detecting saturation levels of a sample core using electromagnetic waves
US11327000B2 (en) 2018-05-21 2022-05-10 Saudi Arabian Oil Company Detecting saturation levels of a core sample using magnetic fields
US11022597B2 (en) * 2018-05-21 2021-06-01 Saudi Arabian Oil Company Fluid sensing system using planar resonators
CN110185433B (zh) * 2019-05-16 2022-09-16 中国海洋石油集团有限公司 一种基于谱特征分析方法的隔水管气侵监测装置及方法
GB2587844A (en) 2019-06-07 2021-04-14 Blue White Ind Ltd Flow sensor devices and systems
US10768146B1 (en) 2019-10-21 2020-09-08 Mueller International, Llc Predicting severity of buildup within pipes using evaluation of residual attenuation
US11726064B2 (en) 2020-07-22 2023-08-15 Mueller International Llc Acoustic pipe condition assessment using coherent averaging
US11609348B2 (en) 2020-12-29 2023-03-21 Mueller International, Llc High-resolution acoustic pipe condition assessment using in-bracket pipe excitation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339247A (en) * 1981-04-27 1982-07-13 Battelle Development Corporation Acoustic degasification of pressurized liquids
EP0427555A1 (en) * 1989-11-09 1991-05-15 Primelia Consulting Services Ltd Bubble removal
US5533402A (en) * 1994-05-11 1996-07-09 Artann Corporation Method and apparatus for measuring acoustic parameters in liquids using cylindrical ultrasonic standing waves
US5596150A (en) * 1995-03-08 1997-01-21 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Capacitance probe for fluid flow and volume measurements
US5861755A (en) * 1995-11-06 1999-01-19 The United States Of America As Represented By The Adminstrator Of National Aeronautics And Space Administration Two-phase quality/flow meter
CN1307675A (zh) * 1998-06-26 2001-08-08 塞德拉公司 利用声压测量管道中的流体参数
US6644119B1 (en) * 2002-06-28 2003-11-11 The Regents Of The University Of California Noninvasive characterization of a flowing multiphase fluid using ultrasonic interferometry

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4083225A (en) * 1974-09-20 1978-04-11 The United States Of America Government As Represented By The United States Department Of Energy On-line ultrasonic gas entrainment monitor
US4168295A (en) * 1975-11-20 1979-09-18 Vernon D. Beehler Apparatus for enhancing chemical reactions
JP2870370B2 (ja) * 1993-07-08 1999-03-17 株式会社タツノ・メカトロニクス ボイド率測定装置
US5395592A (en) * 1993-10-04 1995-03-07 Bolleman; Brent Acoustic liquid processing device
GB9921982D0 (en) * 1999-09-16 1999-11-17 Secretary Trade Ind Brit Cavitation sensor
US6467350B1 (en) * 2001-03-15 2002-10-22 The Regents Of The University Of California Cylindrical acoustic levitator/concentrator
US8714014B2 (en) * 2008-01-16 2014-05-06 Life Technologies Corporation System and method for acoustic focusing hardware and implementations
US8128730B2 (en) * 2008-05-08 2012-03-06 New Sonic Technologies, LLC Defoaming sonotrode system
US8382886B2 (en) * 2008-08-19 2013-02-26 Canyon West Energy, Llc Cavitation phase separators for steam-based generating systems
US8322228B2 (en) * 2009-12-11 2012-12-04 Schlumberger Technology Corporation Method of measuring flow properties of a multiphase fluid

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339247A (en) * 1981-04-27 1982-07-13 Battelle Development Corporation Acoustic degasification of pressurized liquids
EP0427555A1 (en) * 1989-11-09 1991-05-15 Primelia Consulting Services Ltd Bubble removal
US5533402A (en) * 1994-05-11 1996-07-09 Artann Corporation Method and apparatus for measuring acoustic parameters in liquids using cylindrical ultrasonic standing waves
US5596150A (en) * 1995-03-08 1997-01-21 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Capacitance probe for fluid flow and volume measurements
US5861755A (en) * 1995-11-06 1999-01-19 The United States Of America As Represented By The Adminstrator Of National Aeronautics And Space Administration Two-phase quality/flow meter
CN1307675A (zh) * 1998-06-26 2001-08-08 塞德拉公司 利用声压测量管道中的流体参数
US20050000289A1 (en) * 1998-06-26 2005-01-06 Gysling Daniel L. Fluid parameter measurement for industrial sensing applications using acoustic pressures
US6644119B1 (en) * 2002-06-28 2003-11-11 The Regents Of The University Of California Noninvasive characterization of a flowing multiphase fluid using ultrasonic interferometry
US20050097943A1 (en) * 2002-06-28 2005-05-12 Sinha Dipen N. Noninvasive characterization of a flowing multiphase fluid using ultrasonic interferometry

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104132703A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 西安交通大学 基于管内相分隔技术的液液两相流体流量测量装置及方法
CN107884623A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 克洛纳测量技术有限公司 用于测量液体介质的导电性的传导性测量仪
CN112050870A (zh) * 2020-08-20 2020-12-08 长江武汉航道工程局 一种曲线还原抗干扰测量装置及其方法
CN116124229A (zh) * 2023-04-17 2023-05-16 丹氏生物科技成都有限公司 一种采用无源谐振腔检测液氮罐管路流量的方法

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Publication number Publication date
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