CN104864925A - 带有实现层析成像测量原理的测量装置的流量测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有实现层析成像测量原理的测量装置的流量测量仪，其用于确定流过测量管的多相介质的流量。所示出的流量测量仪具有实现层析成像测量原理的测量装置和第二测量装置。这两个测量装置中的至少一个实现基于核自旋共振的测量原理。在所示出的实施例中，第二测量装置通过磁共振层析成像仪来实现。第一测量装置不同于此地来实现，即通过实现预磁化对比测量的测量原理的测量装置，其具有带有恒定的磁场的预磁化段。磁场具有至少一个垂直于多相介质的流通方向的分量并且由围绕测量管布置的磁场产生元件来产生。此外，用于通过RF激励脉冲或RF激励脉冲序列激励核自旋的结构单元属于该测量装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定流过测量管的多相介质的流量的流量测量仪，其带有实现层析成像测量原理的测量装置。本发明还涉及一种用于运行这样的流量测量仪的方法。
背景技术
元素的原子核(其具有核自旋(Kernspin))还具有由核自旋引起的磁矩。核自旋可被理解为可通过一向量描述的角动量(Drehimpuls)，并且磁矩相应地也可通过一向量来说明，其平行于角动量的向量。原子核的磁矩的向量在存在宏观磁场时平行于在原子核的部位处宏观磁场的向量取向。在此，原子核的磁矩的向量围绕在原子核的部位处宏观磁场的向量进动。进动(Präzession)的频率被称为拉莫尔频率ωL并且与磁场强度B的量成比例。拉莫尔频率根据ωL=γ·B来计算。在此，γ是旋磁比，其对于氢原子核最大。旋磁比说明了在粒子的自旋或角动量与属于此的磁矩之间的比例因数。
测量和分析方法(其在存在宏观磁场的情况下利用带有磁矩的原子核的进动的特性)被称为核磁共振测量或分析方法。核磁共振的英文术语是Nuclear Magnetic Resonance (NMR)。
这些测量原理的重要代表是磁共振层析成像术(Magnetresonanztomographie)(MR，或者由英文Magnetic Resonance Imaging，MRI)。通常，由进动的原子核在不同边界条件下在传感器线圈中感应的电气信号被用作用于测量和分析方法的输出量。
对利用核磁共振的测量仪的一示例是核磁式流量测量仪，其测量流过测量管的多相介质的流量并且分析介质。
对于在利用核磁共振的情况下的分析的前提条件是，介质的待分析的相可被激励成可区别的核磁共振。该分析可包括介质的各个相的流速和多相介质的各个相的相对含量。核磁式流量测量仪例如可被用于分析从油井输送的多相介质。该介质那么主要由原油、天然气和盐水这些相构成，其中，所有相包含氢原子核。
从油井输送的介质的分析也可利用所谓的计量分离器(Testseparator)实现。其分出所输送的介质的一小部分、使介质的各个相彼此分离并且确定介质的各个相的含量。然而计量分离器不能可靠地测量小于5%的原油含量。因为每个井的原油含量持续降低并且许多井的原油含量已小于5%，目前不可能在使用计量分离器的情况下经济地开采这些井。为了另外还能够开采带有非常小的原油含量的井，需要相应精确的流量测量仪。
通常将由旋进的原子核在激励之后在传感器线圈中所感应的电气信号用作用于评估的输出量。如已实施的那样，对于测量多相介质的前提条件是介质的各个相可被激励至可区别的核磁共振。由介质的相的旋进的原子核在传感器线圈中所感应的电气信号的大小取决于在该相中每个体积元旋进的原子核的数量，相应地即取决于该相的密度，但是也取决于原子核在影响的受控制的磁场中的影响持续时间。因此，在液态相中所感应的电气信号的大小大于在气态相中。
对于磁共振层析成像术必需的位置信息例如通过梯度场被施加到试样上。由于核自旋的拉莫尔频率与磁场强度成比例，通过梯度场产生核自旋的不同拉莫尔频率的与位置相关的分布和因此由原子核感应的电气信号的位置相关性。
如上面已举出的那样，MR信号与介质的密度相关。在比较每立方米气体、油和水的信号幅度的平均值时可确定，气体的信号明显不同于油和水的信号，然而在油和水的信号之间几乎不存在区别。信号的强度可通过所谓的氢指数HI来表示。氢指数HI说明介质的氢原子相对于水的相对份额。相应地，水的轻指数为HIWasser=1。对于油和气体的指数适用HIÖl=0.9-1.1而HIGas=0-0.2。借助于MR信号，相应地可很好地在一方面气体与另一方面液体(包括水和油)之间来区分。而水和油的区分证实为困难的或非常复杂，因为MR信号的幅度几乎无区别。
如已举出的那样，核磁的测量和分析方法基于该效应，即核的磁矩沿着外部施加的磁场的场线取向。这导致介质的膨胀磁化(Bulkmagnetisierung)。该磁化建立的速率通过所谓的自旋-点阵-弛豫时间T1来确定并且具有指数走势。
另一对于核磁测量和分析方法典型的测量参数是自旋-自旋-弛豫时间T2。该时间是对在包围单个自旋的磁场中的不均匀性的度量。
确定T1和T2的值的机构与测试试样的分子动力学相关。分子动力学又与分子的大小且同样与分子间的距离相关。这些对于每个介质是不同的。相应地，不同的介质同样具有不同的T1和T2的值。
由现有技术已知的用于表征多相介质的各个相的测量方法通过预磁化对比测量的测量方法来提供。该测量方法基于在对于多相介质的不同相的T1时间中的区别并且特别适合用于确定在试样中的油份额和水份额以及油份额与水份额的相对比例。
多相的介质流过以恒定的磁场贯穿的路段。在此，磁场具有至少一个垂直于介质的流动方向的分量。由于磁矩在磁场中的取向与介质的相应的相相关，在磁场的作用持续时间相同的情况下引起在各个相中磁化的不同构造。磁场的作用持续时间由以恒定的磁场贯穿的路段的长度和介质的流动速度来确定。
通常，油的纵向的弛豫时间T1明显小于水的。相应地，平行于外部磁场的油的磁化比水的建立得更快。通过预磁化段的长度的变化，油和水的信号即分别被构造成不同水平，从而由与预磁化段相关的油-水-信号比例可推出在介质中油份额与水份额的比。根据预磁化段在油信号与水信号之间的强对比提供确定介质的油-水-比(OWR)的良好可能性。
由于气体份额的信号非常弱，该方法一方面与气体份额无关，然而另一方面其也不适合于确定它，从而通过预磁化对比测量的测量方法不能来表征介质的所有三个相。
同样常常运用在流量测量技术中且不基于核自旋共振(Kernspinresonanz)的另一测量方法通过电容层析成像术(英文electrical
capacitance tomography，ECT)来提供。
电容层析成像术是一种由现有技术已知的用于测量和表征多相介质的方法。其通常适合于介电材料并且基于不同的材料具有不同的介电常数(Permittivitaet)的事实。
用于电容层析成像术的典型的测量装置设计成使得围绕测量管布置有一定数量的电极。由现有技术已知的测量装置大多具有八个、十二个或十六个电极。
在所谈及的类型的测量装置中，将激励电压施加到一电极上且在所有其它电极上测量感应电压/电流，而其电势被保持为零。对于所有存在的电极都来执行这。以带有八个电极的测量装置为例，在第一步骤中，电极1用作激励电极而电极2至8用作探测电极。在下一步骤中，电极2用作激励电极而电极3至8用作探测电极，等等。在带有N个电极的测量装置中，即存在N•(N-1)/2个电极对组合且因此存在N•(N-1)/2个电容测量值，由其可构造图像。该构造借助于评估算法(对其在此不进行详细研究)进行。
由于电容与在电极之间的多相介质的介电常数、即材料对于电场的通过性相关，相应地可能通过所测量的值分辨各个相的分布，因为介质的每个相具有不同介电常数。
气体的介电常数大约为1，εr≈1，油的介电常数在2与4之间，εr≈2-4，而水的介电常数大于50，εr＞50。根据这里所列举的对于各个相的介电常数的值已能确定，将气态的相与油相分开证实为非常困难和复杂的，因为表征这两个相的介电常数值相差不远、即几乎相同。从以上阐述中，电容层析成像术证实为确定多相介质的碳氢化合物份额(其累加地由油份额和气体份额组成)和介质的水份额的好方法。
如所阐述的那样，上述测量方法在测量多相介质的一定特性时具有很大优势。然而另一方面，其也具有所示出的缺点或限制，使得确定多相介质的所有三个相不可能、不精确或者极其复杂。
发明内容
相应地，本发明的目的是说明一种流量测量仪和一种用于运行根据本发明的流量测量仪的方法，利用其能够以简单的方式可靠地来确定多相介质的所有三个相。
根据本发明的流量测量仪(在其中来实现之前所引出的和指出的目的)首先且主要特征在于，设置有至少一个另外的测量装置并且测量装置中的至少一个实现基于核自旋共振的测量原理。第二测量装置可同样实现层析成像的或者但是也可实现非层析成像的测量原理。
相对于由现有技术已知的流量测量仪，根据本发明的流量测量仪的优点在于可能确定多相介质的所有三个相的流量，而不必将各个相分开。由此显著减小了对于确定流过测量管的多相介质的流量必需的耗费。
不同的测量方法具有不同的优缺点。在一流量测量仪中组合两个实现不同测量原理的测量装置的情况下，能够通过另一测量原理的优点至少部分地来补偿一测量原理的缺点，从而可获得利用组合的测量原理优化的测量结果。
根据本发明的流量测量仪的一优选的实施形式(在其中通过磁共振层析成像术来实现层析成像的测量方法)补充地特征在于，一测量装置实现电容层析成像术的测量原理。在此，这两个测量装置在介质的流动方向上围绕被多相的介质流过的测量管依次布置。在此，第一测量装置可以是通过磁共振层析成像术实现层析成像的测量原理的测量装置，而第二测量装置那么是实现电容层析成像术的测量原理的测量装置。但是毫无疑问，这两个测量装置的反过来的顺序也是可能的。
通过磁共振层析成像术实现层析成像的测量原理的测量装置包括围绕测量管布置的磁共振层析成像仪(Magnetresonanztomograph)。优选地，磁共振层析成像仪包含至少一个用于恒定磁场的磁场产生装置和用于梯度磁场的磁场产生装置，其优选地可通过梯度线圈来实现。梯度磁场可与恒定磁场叠加，以便由此将位置信息施加到试样上。此外，磁共振层析成像仪优选地同样包含用于产生RF激励脉冲或RF激励脉冲序列以激励核自旋的信号线圈以及探测线圈，以便能够探测由核自旋产生的测量信号。在此，信号线圈和探测线圈可以是不同的线圈或者可通过一线圈来实现。
在不限制通用性的情况下，介质通过测量管的流动方向应定义为x方向。在引入坐标系时，即沿着测量管的纵轴线选择x轴。y轴定义为在水平面中的轴，z轴定义为在竖直面中的轴。
磁共振层析成像仪现在设计成使得可在不同方向上来施加对于层析成像术必需的位置信息。位置信息例如可通过不同梯度方向的梯度场来产生。这就可匹配介质的相应特性的测量而言尤其有利，由此减小了测量耗费。
如果存在在其中液态相和气态相“分离地”存在(液态相即例如在管的下部区域中流动而气态相由于较小的密度在管的上部区域中流动)的介质，那么沿着z方向产生梯度场尤其适合。对于这样的介质，仅在z方向上施加位置信息就足以完全表征介质。
如果多相介质是这样的类型，即气态相在测量管的整个横截面上与液态混合、即例如以在液体中的气泡的形式，在z方向上的位置信息不足以表征整个介质。而现在需要能够沿着测量管的横截面测量每个点。因此需要不仅在z方向上而且在y方向上施加位置信息。可以以两种不同方式来实现。一方面，可首先沿着z轴产生梯度场，G=Gz•ez。紧接于此，可沿着y轴产生梯度场，G=Gy•ey。由此，在第一步骤中产生且测量沿着z轴的位置信息，而在第二步骤中产生且测量沿着y轴的位置信息。如此产生的测量结果组的组合得到完整的图像。另一方面，可能产生不仅具有沿着z轴的梯度而且具有沿着y轴的梯度的梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez。通过这样的场，将位置信息直接施加到测量管的整个横截面上。
现在可考虑以不同的方式借助于梯度场把位置信息编码。
如果梯度场已在通过激励脉冲激励自旋系统之前存在、即如果自旋已在激励之前根据位置以不同的拉莫尔频率进动，可通过激励脉冲的脉冲宽度来选出被激励的一定部分的自旋。即存在自旋系统的选择性激励，相应地也仅选择性地激励的部分发出测量信号。
同样可考，通过自旋的相移把位置信息编码。在自旋系统被激励脉冲激励与读取由自旋系统产生的信号之间对于一定的时间间隔施加梯度场。通过梯度场根据位置来改变旋进频率，因为如已提及的那样拉莫尔频率与磁场强度成比例。如果又切断梯度场，自旋又以其“旧”频率旋进，然而提供被激励的自旋的相位的与位置相关的变化，称为相编码。
如果自旋被激励脉冲激励并且接着在读取期间施加梯度场(“读取梯度场”)，这导致自旋在测量期间发出带有与位置相关的不同频率的信号。所测量的“频率混合”可通过傅里叶变换来解码。位置信息的编码即也可通过频率实现，称为频率编码。
如这另外上面通常对于电容层析成像仪所说明的那样，设置为另外的测量装置的电容层析成像仪可实施成使得这里还不需要研究细节。
电容层析成像仪包含多个电极，其对称地围绕测量管布置。可任意选择电极的数量。电极优选地被从外部固定在测量管处。由此确保介质的流不被电极干扰和影响。通过测量单元将激励电压施加到电极中的一个处并且探测其余电极的测量信号。如上所述，对于所有电极重复该过程并且通过算法来重构在试样中介电常数的分布。
根据本发明的流量测量仪的另一优选的实施形式(在其中层析成像的测量原理通过电容层析成像术来实现)补充地特征在于，一测量装置实现预磁化对比测量的测量原理。实现预磁化对比测量的测量原理的测量装置包含：以恒定的磁场贯穿的预磁化段，其中，磁场具有至少一个垂直于流动的介质的分量；以及一结构单元，利用其可通过RF激励脉冲或RF激励脉冲序列来激励核自旋，并且由核自旋产生的测量信号可被探测。
为了能够实现预磁化对比测量的测量方法，以恒定的磁场贯穿的预磁化段必须在其长度上可变，这可不同地来实现。
开头阐述，本发明还涉及用于运行用于确定流过测量管的多相介质的流量的流量测量仪的方法，其中，实现层析成像的测量原理的测量装置属于该流量测量仪。
在此现在存在多个可能性，其中，对于所有可能性共同的是，运用两个测量原理且测量原理中的至少一个是基于核自旋的测量原理。
如果层析成像的测量原理通过磁共振层析成像术来实现，那么此外可运用电容层析成像术的测量方法或者预磁化对比测量的测量方法。如果层析成像的测量原理通过电容层析成像术来实现，那么此外可运用预磁化对比测量的测量方法。
如果运用通过磁共振层析成像术的层析成像的测量原理和此外电容层析成像术的测量方法，那么具体地可如此来进行，即通过磁共振层析成像术来测量气体份额αG和液体份额αL，液体份额αL累加地由水份额αW和油份额αÖ得出，即αL=αW+αÖ，其中，通过选择性激励和/或相编码和/或频率编码将位置信息编码并且沿着z轴施加梯度场，G=Gz•ez，或者沿着y轴施加梯度场，G=Gy•ey，或者首先沿着z轴且接着沿着y轴施加梯度场并且将这两个数据组相组合，或者同时沿着z轴和y轴施加梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez，借助于电容层析成像术来测量水份额αW和烃份额αC，烃份额αC累加地由油份额αÖ和气体份额αG根据αC=αÖ+αG得出，并且由介质的导电能力的分布或由介电常数的分布来确定水份额和烃份额，并且利用测得的值通过从借助于磁共振层析成像术测得的液体份额αL中减去借助于电容层析成像术测得的水份额αW来计算油份额αÖ，即αÖ=αL,MR-αW,ECT，或者通过从通过电容层析成像术测得的烃份额αC中减去借助于磁共振层析成像术测得的气体份额αG来计算油份额，即αÖ=αC,MRT-αG,MR。
在最后说明的方法中此外推荐由借助于电容层析成像术测得的值确定介质的平均导电能力、在磁共振层析成像仪的RF共振器回路中确定由多相介质的至少一个能导电的相的和/或介质的平均导电能力引起的附加的负荷并且将为了激励核自旋输入介质中的RF功率提高成使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响。
在最后说明的方法中另外推荐如此来进行，即借助于电容层析成像术来生成在管横截面上介质的导电能力卡(Leitfaehigkeitskarte)，由导电能力卡来计算介质的平均导电能力，并且附加地利用导电能力卡来确定导电能力与介质的平均导电能力的局部偏差，在磁共振层析成像仪的RF共振器回路中来确定由介质的平均导电能力所确定的附加的负荷，并且附加地来确定RF场的由于局部导电能力与平均导电能力的偏差而出现的局部的阻尼，并且将为了激励核自旋输入介质中的RF功率提高成使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响，并且附加地局部地将RF功率输入介质中，这样使得补偿与平均导电能力偏差的局部导电能力对核自旋的激励的影响。
如果在根据本发明的方法中通过磁共振层析成像术来实现层析成像的测量原理并且此外运用预磁化对比测量的测量方法，本发明的另一教导特征在于，通过预磁化对比测量的测量方法来测量油份额αÖ和水份额αW，其中，预磁化对比通过预磁化段的变化或者通过测量位置的变化来实现，并且通过磁共振层析成像术来测量气体份额αG，其中，通过选择性激励和/或相编码和/或频率编码将位置信息编码，并且沿着z轴施加梯度场，G=Gz•ez，或者沿着y轴施加梯度场，G=Gy•ey，或者首先沿着z轴且接着沿着y轴施加梯度场并且将这两个数据组相组合，或者同时沿着z轴和y轴施加梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez。
根据本发明的方法的另一实现方案(在其中层析成像的测量原理通过磁共振层析成像术来实现且此外运用预磁化对比测量的测量方法)在于，通过预磁化对比测量的测量方法来确定油份额αÖ与水份额αW的比(OWR=αÖ/αW)，其中，预磁化对比通过预磁化段的长度的变化或者通过测量位置的变化来实现，通过磁共振层析成像术来测量液体份额αL和气体份额αG，其中，通过选择性激励和/或相编码和/或频率编码将位置信息编码，并且沿着z轴施加梯度场，G=Gz•ez，或者沿着y轴施加梯度场，G=Gy•ey，或者首先沿着z轴且接着沿着y轴施加梯度场并且将这两个数据组相组合，或者同时沿着z轴和y轴施加梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez，并且由通过磁共振层析成像术的测量方法测得的液体份额αL和通过预磁化对比测量的测量方法确定的油与水份额的比OWR根据αW=αL,MR/(OWR+1)来计算水份额。
如所阐述的那样，根据本发明的方法也可包含通过电容层析成像术实现层析成像的测量方法并且此外运用预磁化对比测量的测量方法。在此，具体地可如此来进行，即通过电容层析成像术来测量水份额αW和烃份额αC，烃份额αC累加地由油份额αÖ和气体份额αG根据αC=αÖ+αG得出，并且由介质的导电能力的分布或由介电常数的分布来确定水份额和烃份额，通过预磁化对比测量的测量方法来测量水份额αW和油份额αÖ，其中，预磁化对比通过预磁化段的长度的变化或者通过测量位置的变化来实现，并且利用测得的值通过从借助于电容层析成像术测得的烃份额αC中减去借助于预磁化对比测量的原理测得的油份额αÖ来计算气体份额αG，即αG=αC,ECT-αÖ,VM。
但是也可如此来进行，即借助于电容层析成像术来测量水份额αW和烃份额αC，烃份额αC累加地由油份额αÖ和气体份额αG根据αC=αÖ+αG得出，并且由介质的导电能力的分布或由介电常数的分布来确定水份额αW和烃份额αC，通过预磁化对比测量的测量方法来确定油份额αÖ与水份额αW的比(OWR=αÖ/αW)，其中，预磁化对比通过预磁化段的长度的变化或者通过测量位置的变化来实现，并且利用测得的值通过将借助于电容层析成像术测得的水份额αW与借助于预磁化对比测量的原理确定的OWR相乘首先来计算油份额αÖ，αÖ=OWR•αW,ECT，并且通过从借助于电容层析成像术测得的烃份额αC中减去之前确定的油份额αÖ接着来确定气体份额αG，αG=αC,ECT-αÖ。
对于该方法(在其中层析成像的测量原理通过电容层析成像术来实现且此外运用预磁化对比测量的测量方法)的具体实现方案(其之前已详细地来说明)，补充地可如此来进行，即由借助于电容层析成像术测得的值来确定介质的平均导电能力，在磁共振测量仪的RF共振器回路中来确定由多相介质的至少一个能导电的相的和/或介质的平均导电能力引起的附加的负荷，并且将为了激励核自旋输入介质中的RF功率提高成使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响。
这补充地尤其可由此来实现，即借助于电容层析成像术来生成在管横截面上介质的导电能力卡，由导电能力卡来计算介质的平均导电能力，并且附加地利用导电能力卡来确定导电能力与介质的平均导电能力的局部偏差，在磁共振测量仪的RF共振器回路中来确定由介质的平均导电能力确定的附加的负荷，并且附加地来确定RF场的由于局部导电能力与平均导电能力的偏差而出现的局部的阻尼，并且将为了激励核自旋输入介质中的RF功率提高成使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响，并且附加地局部地将RF功率输入介质中，这样使得补偿与平均导电能力偏差的局部导电能力对核自旋的激励的影响。
最后，如其之前已详细说明的那样，根据本发明的方法也可被用以由多相介质的至少一个能导电的相的和/或介质的传导能力来确定在介质中和/或在多相介质的至少一个能导电的相中的盐含量。
附图说明
详细提供用于设计和改进根据本发明的流量测量仪的不同可能性。对此结合附图参考从属于权利要求1的权利要求和说明书。其中：
图1显示了根据本发明的流量测量仪的第一实施例，在其中实现了磁共振层析成像术的测量原理和电容层析成像术的测量原理，
图2显示了根据本发明的流量测量仪的第二实施例，在其中实现了电容层析成像术的测量原理和预磁化对比测量的测量原理，以及
图3显示了根据本发明的流量测量仪的第三实施例，在其中实现了磁共振层析成像术的测量原理和预磁化对比测量的测量原理。
具体实施方式
所有附图分别显示了用于确定流过测量管2的多相介质的流量的流量测量仪1。所有在附图中示出的流量测量仪1还共同的是，其首先具有实现层析成像的测量原理的第一测量装置3和第二测量装置4。测量装置3和4中的至少一个实现基于核磁共振的测量原理。
在根据本发明的流量测量仪1的在图1中示出的实施例中，第一测量装置3通过电容层析成像仪5来实现。该电容层析成像仪5具有多个电极6，其对称地围绕测量管2布置。电容层析成像仪5设计成使得电极6可从外部固定在测量管2处。由此保证多相介质通过测量管2的流动不受电极6阻碍或干扰。在电极6处产生的测量信号在未示出的评估单元中被评估并且通过合适的算法被构建成测量管2的横截面的二维介电常数分布卡。
在图1中示出的流量测量仪1的第二测量装置4通过磁共振层析成像仪7来实现，其同样围绕测量管2布置。磁共振层析成像仪7包含：未详细示出的用于产生恒定磁场的磁场产生装置；和同样未详细示出的用于梯度磁场G的磁场产生装置，梯度磁场可被与恒定磁场叠加；又未示出的用于产生RF激励脉冲或RF激励脉冲序列的激励线圈；以及也未示出的探测线圈，利用其可来探测由核自旋产生的测量信号。激励线圈和探测线圈可通过一线圈来实现。利用磁共振层析成像仪7可能产生沿着z方向的梯度场G(G=Gz•ez)和/或沿着y方向的梯度场G(G=Gy•ey)。这不仅可同时(G=Gy•ey+Gz•ez)、而且可在时间上相继实现。x、y和z方向的定义可由附图、在图3下面得悉。
对于根据图2的实施例适用的是，第一测量装置3通过实现预磁化对比测量的测量原理的测量装置来实现，其具有带有恒定磁场的预磁化段8。该磁场具有至少一个垂直于多相介质的流通方向的分量并且由围绕测量管2布置的磁场产生元件9产生。被磁场贯穿的路段与磁场产生元件9的数量以及所产生的磁场彼此的方向相关。
此外，用于通过RF激励脉冲或RF激励脉冲序列激励核自旋并且用于测量由核自旋产生的测量信号的结构单元10属于第一测量装置3。
在根据本发明的流量测量仪的在图2中示出的实施例中，第二测量装置4通过电容层析成像仪5来实现。该电容层析成像仪5可恰如在上面另外结合属于根据图1的实施例的电容层析成像仪5所述的来实现并且利用其可获得恰如在上面另外结合属于根据图1的实施例的电容层析成像仪5所述。
对于根据本发明的流量测量仪1的在图3中示出的实施例，如上面已另外所阐述的那样，其具有第一测量装置3和第二测量装置4。在此，第一测量装置3实现预磁化对比测量的测量原理并且包含预磁化段8，其以恒定的磁场贯穿。在此也通过多个围绕测量管2布置的磁场产生元件9来产生磁场，并且该磁场具有至少一个垂直于多相介质的流通方向的分量。在此，测量装置3也包含结构单元10用于以RF激励脉冲或RF激励脉冲序列激励核自旋且用于测量由核自旋产生的测量信号。通过磁场产生元件9的数量和/或由磁场产生元件9产生的磁场彼此的方向来限定和改变以有效磁场贯穿的预磁化段8。
对于根据本发明的流量测量仪1的在图3中示意性地示出的实施例，另外适用的是，层析成像的测量原理通过磁共振层析成像术来实现。磁共振层析成像仪7即属于此。该磁共振层析成像仪7可恰如在上面另外结合属于根据图1的实施例的磁共振层析成像仪7所述的来实现并且利用其可获得恰如在上面另外结合属于根据图1的实施例的磁共振层析成像仪7所述。
Claims (18)
1.一种用于确定流过测量管的多相介质的流量的流量测量仪，其带有实现层析成像测量原理的测量装置，其特征在于，设置有至少一个另外的测量装置并且所述测量装置中的至少一个实现基于核自旋共振的测量原理。
2.根据权利要求1所述的流量测量仪，其中，所述层析成像测量原理通过磁共振层析成像术来实现，其特征在于，一测量装置实现电容层析成像术的测量原理。
3.根据权利要求1所述的流量测量仪，其中，所述层析成像测量原理通过电容层析成像术来实现，其特征在于，一测量装置实现预磁化对比测量的测量原理。
4.根据权利要求1所述的流量测量仪，其中，所述层析成像测量原理通过磁共振层析成像术来实现，其特征在于，一测量装置实现预磁化对比测量的测量原理。
5.一种用于运行用于确定流过测量管的多相介质的流量的流量测量仪的方法，所述流量测量仪带有实现层析成像测量原理的测量装置，其特征在于，运用两个测量原理并且所述测量原理中的至少一个是基于核自旋共振的测量原理。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述层析成像测量原理通过磁共振层析成像术来实现，其特征在于，此外运用电容层析成像术的测量方法。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述层析成像测量原理通过磁共振层析成像术来实现，其特征在于，此外运用预磁化对比测量的测量方法。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述层析成像测量原理通过电容层析成像术来实现，其特征在于，此外运用预磁化对比测量的测量方法。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
通过磁共振层析成像术来测量气体份额αG和液体份额αL，所述液体份额αL累加地由水份额αW和油份额αÖ得出，即αL=αW+αÖ，其中，通过选择性激励和/或相编码和/或频率编码把位置信息编码并且沿着z轴施加梯度场，G=Gz•ez，或者沿着y轴施加梯度场，G=Gy•ey，或者首先沿着z轴施加梯度场且接着沿着y轴施加梯度场并且将这两个数据组相组合，或者同时沿着z轴和y轴施加梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez，
借助于电容层析成像术来测量水份额αW和烃份额αC，所述烃份额αC累加地由油份额αÖ和气体份额αG根据αC=αÖ+αG得出，并且由所述介质的介电常数的分布或由其导电能力的分布来确定水份额和烃份额并且
利用所述测得的值通过从借助于磁共振层析成像术测得的液体份额αL中减去借助于电容层析成像术测得的水份额αW来计算油份额αÖ，即αÖ=αL,MR-αW,ECT，或者通过从通过电容层析成像术测得的烃份额αC中减去借助于磁共振层析成像术测得的气体份额αG来计算油份额αÖ，即αÖ=αC,MRT-αG,MR。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
由借助于电容层析成像术测得的值来确定所述介质的平均导电能力，
在磁共振层析成像仪的RF共振器回路中来确定由多相介质的至少一个能导电的相的和/或所述介质的平均导电能力限定的附加的负荷并且
将为了激励核自旋输入所述介质中的RF功率提高到使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
借助于电容层析成像术在管横截面上来生成所述介质的导电能力卡，从所述导电能力卡中来计算所述介质的平均导电能力，并且附加地利用所述导电能力卡确定导电能力与所述介质的平均导电能力的局部偏差，
在所述磁共振层析成像仪的RF共振器回路中来确定由所述介质的平均导电能力所确定的附加的负荷并且附加地来确定RF场的由于局部导电能力与平均导电能力的偏差而出现的局部的阻尼，并且
将为了激励核自旋输入所述介质中的RF功率提高到使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响并且附加地局部地将RF功率输入所述介质中，这样使得补偿与平均导电能力偏差的局部导电能力对核自旋的激励的影响。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
通过所述预磁化对比测量的测量方法来测量油份额αÖ和水份额αW，其中，所述预磁化对比通过预磁化段的变化或者通过测量位置的变化来实现，并且
通过磁共振层析成像术来测量气体份额αG，其中，通过选择性激励和/或相编码和/或频率编码把位置信息编码，并且沿着z轴施加梯度场，G=Gz•ez，或者沿着y轴施加梯度场，G=Gy•ey，或者首先沿着z轴且接着沿着y轴施加梯度场并且将这两个数据组相组合，或者同时沿着z轴和y轴施加梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
通过预磁化对比测量的测量方法来确定油份额αÖ与水份额αW的比(OWR=αÖ/αW)，其中，所述预磁化对比通过预磁化段的长度的变化或者通过测量位置的变化来实现，
通过磁共振层析成像术来测量液体份额αL和气体份额αG，其中，通过选择性激励和/或相编码和/或频率编码把位置信息编码，并且沿着z轴施加梯度场，G=Gz•ez，或者沿着y轴施加梯度场，G=Gy•ey，或者首先沿着z轴且接着沿着y轴施加梯度场并且将这两个数据组相组合，或者同时沿着z轴和y轴施加梯度场，G=Gy•ey+Gz•ez，并且
由借助于磁共振层析成像术测得的液体份额αL和通过预磁化对比测量的测量方法确定的油份额与水份额的比OWR根据αW=αL,MR/(OWR+1)来计算水份额αW。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
借助于电容层析成像术来测量水份额αW和烃份额αC，所述烃份额αC累加地由油份额αÖ和气体份额αG根据αC=αÖ+αG得出，并且由所述介质的介电常数的分布或由其导电能力的分布来确定水份额和烃份额，
通过预磁化对比测量的测量方法来测量水份额αW和油份额αÖ，其中，所述预磁化对比通过预磁化段的长度的变化或者通过测量位置的变化来实现，并且
利用所述测得的值通过从借助于电容层析成像术测得的烃份额αC中减去借助于预磁化对比测量的原理测得的油份额αÖ来计算气体份额αG，即αG=αC,ECT-αÖ,MR。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
借助于电容层析成像术来测量水份额αW和烃份额αC，所述烃份额αC累加地由油份额αÖ和气体份额αG根据αC=αÖ+αG得出，并且由所述介质的介电常数的分布或由其导电能力的分布来确定水份额αW和烃份额αC，
通过预磁化对比测量的测量方法来确定油份额αÖ与水份额αW的比(OWR=αÖ/αW)，其中，所述预磁化对比通过预磁化段的长度的变化或者通过测量位置的变化来实现，并且
利用所述测得的值通过将借助于电容层析成像术测得的水份额αW与通过预磁化对比测量的测量方法所确定的OWR相乘首先来计算油份额αÖ，αÖ=OWR•αW,ECT，并且接着通过从借助于电容层析成像术测得的烃份额αC中减去之前所确定的油份额αÖ来确定气体份额αG，αG=αC,ECT-αÖ。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，
由借助于电容层析成像术测得的值来确定所述介质的平均导电能力，
在磁共振测量仪的RF共振器回路中来确定由多相介质的至少一个能导电的相的和/或所述介质的平均导电能力限定的附加的负荷并且
将为了激励核自旋输入所述介质中的RF功率提高到使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
借助于电容层析成像术在管横截面上来生成所述介质的导电能力卡，从所述导电能力卡中来计算所述介质的平均导电能力，并且附加地利用所述导电能力卡来确定导电能力与所述介质的平均导电能力的局部偏差，
在所述磁共振测量仪的RF共振器回路中来确定由所述介质的平均导电能力所确定的附加的负荷并且附加地来确定RF场的由于局部导电能力与平均导电能力的偏差而出现的局部的阻尼并且
将为了激励核自旋输入所述介质中的RF功率提高到使得补偿由于平均导电能力附加地出现的负荷对核自旋的激励的影响，并且附加地局部地将RF功率输入所述介质中，这样使得补偿与平均导电能力偏差的局部导电能力对核自旋的激励的影响。
18.根据权利要求10或16所述的方法，其特征在于，由多相介质的至少一个能导电的相的和/或所述介质的平均导电能力来确定在所述介质中和/或在多相介质的至少一个能导电的相中的盐含量。
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