CN107850473A - 用于多相流体流中的基于近红外的含水率监控的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种系统和方法的实施例，所述系统和方法用于表征流体的多相流(MPF)、并在用于石油相关作业的管道的一部分中增强对全含水率范围的测量和监控。系统的实施例可以包括用于在成对的宽带近红外(NIR)发射器与检测器之间引导所述MPF的导流器，所述检测器电耦接到信号调节、处理和表征模块，以确定所述MPF的吸收和散射，并定义和显示MPF特性以用于在石油相关作业中的测量和监控。

Description

用于多相流体流中的基于近红外的含水率监控的系统和方法
发明人：Muhammad ARSALAN
Mohamed N.NOUI-MEHIDI
Talha J.AHMAD
技术领域
本公开的实施例涉及用于测量和监控用于石油相关服务的管道的一部分中的流体的多相流(MPF)的特性的系统和方法。
背景技术
多相流(MPF)是具有不同状态或相(例如，气体，液体或固体)的材料或具有不同化学性质但处于相同状态或相的材料(例如，诸如水中油滴的液-液系统)的同时流动。MPF是石油工业中常见现象，以油、水、气和其他溶剂为形式。MPF的行为比单相流复杂得多，MPF中的流动状态或流动模式取决于多种因素，包括一种流体与另一种流体的相对密度比、流体间的粘度差异、以及各个流体的速度(例如，滑动)。术语“流体流(fluid flow)”可以包括如油、水、气和固体(通常为沙)等组分。在图7中可以看到MPF的图示。
油气工业需要可靠的仪表来精确测量全范围含水率(water cut)(例如，与总生产量相比产生的水量)的MPF。这种测量MPF并将其表征为例如，各种流的占比、流动状态和含水率的能力，在油气的作业中非常重要。这些特性被用于各种应用，包括例如优化生产、生产监控、测井和水量分配。石油相关作业可以指的是涉及任何形式的烃类的任何上游生产或下游生产，所述任何形式的烃类包括但不限于原油、天然气、天然气冷凝物、液化石油气、重质产品、轻质产品和馏分油。
存在使用不同测量技术(包括微波、共振、阻抗、电容、电导、伽玛射线和NIR(近红外))的若干市售含水率和多相仪表。但是，所有这些仪表均具有影响例如精确性、安全性或在现场部署该技术的成本的缺点。例如，基于电容和电导的仪表在流相从“油连续(oil-continuous)”变为“水连续(water-continuous)”或反过来时的相转换区域中不起作用。
使用伽马射线的仪表由于其放射性而使用不安全。使用NIR波的唯一现有仪表只能测量不能代表全部MPF的很小体积的液体，因此它在低含水率测量中会产生很大的误差。由于维护需求频繁，因此所讨论的许多技术不适于井下部署。没有可以对全范围(0到100％)的油、水和气的占比可靠测量含水率的仪表。
在液体和气体流率的完全范围内测量流体的MPF方面，所有提出的技术都是有限的。市场上没有含水率和MPF仪表能够对全范围的油、水和气精确、可靠、安全地测量并表征流体的MPF。
发明内容
对于石油相关作业来说具有在输油管线和井眼中精确、可靠和安全地测量和监控多相流(MPF)特性的技术是重要的。这些石油相关作业使用这种测量和监控来优化生产、预测用水量和管理油藏等等。例如，所述系统的实施例可以用在需要可靠的全范围MPF和含水率仪表的所有石油相关的上下游应用中。本公开的系统和方法的实施例也可以作为用于区室流量监控的永久系统或可回收系统的一部分可靠地部署在极端油藏接触井的井下，以实现更严密的生产控制和优化。系统和方法的实施例利用用于测量和监控的安全技术，并且本公开的系统的实施例对于实施来说有成本效益、紧凑和几乎不需要维修。本发明的实施例不存在现有技术的含水率仪表所存在的问题，包括：相转换问题、材料的放射性、不能测量全部范围的含水率、以及频繁的维修需求。
本公开的系统和方法的实施例被设计为例如安全、精确、可靠地测量和监控MPF，无论所述MPF散射还是非散射。不论在何种情况下，系统和方法的实施例都可以利用例如导流器，所述导流器被周向地放置在安装有宽带NIR源或光学窗口的管道的一部分之内，并且所述宽带NIR源或光学窗口与宽带NIR检测器配对，所述宽带NIR检测器安装在所述管道的一部分的外部(具有光学窗口)、内部、或与所述管道的一部分构成整体。由于这种紧密的放置，例如，在成对的源和光学对准的检测器之间引导MPF，并且本公开的系统和方法的实施例使用光纤光学来直接接触并有助于对穿过流经管道的所述部分的MPF而反射、吸收和传送的能量的测量。除此之外，这种紧密的放置允许使用具有大约350纳米至大约2500纳米的波长和大约5度或更小的小光束角的宽带NIR信号，以穿透全范围含水率的MPF。
例如，可以使用电耦接到检测器的一个或多个处理器来调节和处理这些检测到的信号，以确定MPF的相对吸收和散射。本公开的实施例还可以包括用于计算MPF特性的高效计算技术，该技术使用一个或多个处理器以及智能电话、通用计算机(PC)、数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)的软件。在根据本公开的实施例对信号进行处理和分析后，可以将MPF特性保存在存储器中并显示在与智能电话、PC、DSP或ASIC耦接的显示器上，或者可以将MPF特性通过有线或无线的方式传送到远程位置，以在石油相关服务中增强对MPF的测量和监控。
在穿过MPF的NIR波的散射显著的情况下，系统和方法的实施例可以使用例如光学开关、控制器、分路器、和单一NIR源来考虑散射。例如，在一个实施例中，光学分路器和控制器可以消除多个低强度NIR信号并促进单一较高强度的信号。例如，该实施例可允许系统量化来自于单一NIR源点的吸收和散射特性。该实施例可以显著提高被设计用于测量引起入射NIR波显着散射的MPF的仪表的精确度。
在一些实施例中，所述单一高强度源大约等于所述低强度源乘以数量N，其中N是所述较高强度信号将替换的低强度信号的数量。可以使用相对强度来进行高强度源与一个或多个低强度源的替换。
公开了一种方法的实施例，其用于直接表征流体的MPF的组分(包括例如所公开的油、水、气和固体)，并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对全含水率范围的测量和监控。方法包括例如与管道的一部分的内表面紧密相邻地引导流体的MPF穿过管道的所述部分，使得全含水率范围与管道的所述部分的内表面紧密相邻地流动。
在所述MPF散射的情况下，本公开的方法的实施例还可以包括：控制位于管道的所述部分之内的宽带NIR源发射高强度宽带NIR信号，所述宽带NIR信号在流体的MPF与管道的所述部分的内表面紧密相邻地流动时穿透所述流体的MPF。多个宽带NIR检测器安装在管道的所述部分的外表面上，并沿管道的所述部分的外表面间隔开，并且在多个宽带NIR检测器与位于管道的所述部分之内的多个光学窗口相应地配对，在流体的MPF在已配对的光学窗口和检测器之间流动时，紧密地朝向所述管道的所述部分的内表面来引导所述流体的MPF将增强通过使用多个宽带NIR检测器对一个或多个高强度宽带NIR信号的检测。
本公开的方法的实施例还可以包括处理所述一个或多个检测到的高强度宽带NIR信号以确定用于所述流体的MPF的组分中的每一种组分相对于基线的相对吸收和散射，以定义将要显示在一个或多个显示器上的一个或多个MPF特性、并且增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
本发明的实施例包括一种系统,其用于表征流体的多相流(MPF)、并在用于石油相关作业的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述系统的特征在于：导流器，其固定在管道的一部分之内、并且周向地放置在所述管道的内表面之内并与所述管道的内表面紧密相邻，以将穿过所述管道的所述部分的用于全含水率范围的流体的MPF导向至所述管道的所述部分的内表面；多个宽带近红外(NIR)源，其耦接到所述管道的所述部分之内的所述导流器、并被沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开地放置，以产生一个或多个宽带NIR信号；多个宽带NIR检测器，其安装到所述管道的所述部分的外表面、并沿所述管道的所述部分的外表面周向地放置，并且所述多个宽带NIR检测器通过至少一个光学窗口与位于所述管道的所述部分之内的所述多个宽带NIR源相应地配对，以检测穿过介质而产生的一个或多个宽带NIR信号；光电倍增管，其电耦接到所述多个宽带NIR检测器，以累积并放大所述已产生的一个或多个宽带NIR信号和检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个。实施例还可以包括一个或多个处理器，其电耦接到所述光电倍增管，并且具有相关的并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令集包括：响应于已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率；以及分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性。实施例还可以包括一个或多个显示器，其与所述一个或多个处理器通信，以显示MPF特性，从而对所述管道的所述部分之内的石油相关作业中进行测量和监控。
本发明的实施例还包括：其中流体的MPF包括非散射介质，并且其中，所述多个宽带NIR检测器中的各个宽带NIR检测器均具有光学窗口和光学传感接口，其被放置为增强对所述已产生的一个或多个宽带NIR信号的检测。
本发明的实施例还包括：其中所述已产生的一个或多个宽带NIR信号具有在大约350纳米至2000纳米范围内的波长、具有5度或更小的窄光束角、并且穿透无显著散射性质的流体的MPF，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的内表面紧密相邻以增强所述多个宽带NIR源与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述已产生的一个或多个宽带NIR信号穿透所述MPF。
本发明的实施例还包括：耦接到所述管道的一个或多个固定件，以将所述导流器固定在所述管道的所述部分之内、提供进入并穿过所述导流器并到达所述多个宽带NIR源的电通路、并且有助于放置多个光纤。
本发明的实施例还包括：其中所述导流器包括闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管的圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
本发明的实施例还包括：响应于所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个而进行处理包括：使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
并且，使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
本发明的实施例还包括：分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射。所述实施例的特征进一步在于：比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
本发明的实施例包括一种系统,其用于表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述系统包括：导流器，其固定在管道的一部分之内、并且周向地放置在所述管道的内表面之内、并与所述管道的内表面紧密相邻，以将穿过所述管道的所述部分的用于全含水率范围的流体的MPF导向至所述管道的所述部分的内表面；宽带近红外(NIR)源，其位于所述导流器内部以直接穿透所述MPF，并且其特征进一步在于：宽带NIR发射器，其用于产生宽带NIR信号并通过多个光纤将已产生的宽带NIR信号光传送到分路器；所述分路器，其用于从所述已产生的宽带NIR信号消除多个低强度NIR信号，并通过所述多个光纤来促进高强度宽带NIR信号至多个光开关的光传输；所述多个光开关，其电耦接到控制器，以通过所述多个光纤来共同地增强所述高强度宽带NIR信号至多个光学窗口的传输；所述多个光学窗口，其耦接到所述管道的所述部分之内的所述导流器、并沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开地放置，以通过多个宽带NIR检测器来增强对所述高强度宽带NIR信号的检测；所述多个宽带NIR检测器，其安装到所述管道的所述部分的外表面、并沿所述管道的所述部分的外表面周向地放置，并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的所述多个光学窗口相应地配对，以检测穿过所述流体的MPF的所述高强度宽带NIR信号；光电倍增管，其电耦接到所述控制器和所述多个宽带NIR检测器，以累积并放大所述高强度宽带NIR信号和检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个。
实施例还包括：一个或多个处理器，其电耦接到所述控制器和所述光电倍增管，并且具有相关的并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，其特征在于：响应于已放大的高强度宽带NIR信号和已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及一个或多个显示器，其与所述一个或多个处理器通信，以显示所述MPF特性，从而增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
本发明的实施例还包括：其中MPF的特征在于为散射介质，并且其中，所述多个宽带NIR检测器中的各个宽带NIR检测器均具有光学传感接口，其被放置为增强对所述高强度宽带NIR信号的检测。
本发明的实施例还包括：其中所述已产生的宽带NIR信号具有在大约350纳米至2000纳米范围内的波长、具有大约5度或更小的窄光束角，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻以增强所述多个光学窗口与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述高强度宽带NIR信号穿透所述MPF。
本发明的实施例还包括：耦接到所述管道的所述部分的一个或多个固定件，以将所述导流器固定在所述管道的所述部分之内、提供进入并穿过所述导流器的电通路、并且有助于放置多个光纤。
本发明的实施例还包括：其中所述导流器的特征在于是闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管具有用于容纳所述宽带NIR源的内部、并且其圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并且具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
本发明的实施例还包括：其中响应于所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个而进行处理，其特征在于：使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
并且，使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
本发明的实施例还包括：分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征进一步在于，通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
本发明的实施例还包括一种方法,其用于直接表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述方法的特征在于：引导MPF穿过具有导流器的管道的一部分，所述导流器被周向地放置于所述管道的所述部分之内、并与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻，使得全含水率范围在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间流动；输入从多个宽带近红外(NIR)源产生的多个宽带NIR信号，所述多个宽带NIR源安装在所述管道的所述部分之内的所述导流器上、并沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开，以在流体流经所述管道的所述部分时穿透所述MPF；利用多个宽带NIR检测器来检测已产生的一个或多个宽带NIR信号，所述多个宽带NIR检测器通过至少一个光学窗口安装在所述管道的所述部分的外表面上、并沿所述管道的所述部分的外表面间隔开，并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的所述多个宽带NIR源相应地配对，使得可以处理检测到的一个或多个宽带NIR信号；将所述已产生的一个或多个宽带NIR信号电传送到光电倍增管，以累积并放大所述已产生的一个或多个宽带NIR信号，使得所述光电倍增管可以将已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号电传送到一个或多个处理器；将所述检测到的一个或多个宽带NIR信号电传送到光电倍增管，以累积并放大所述检测到的一个或多个宽带NIR信号，使得所述光电倍增管可以将已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号电传送到所述一个或多个处理器。实施例还可以包括：使用所述一个或多个处理器来处理所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个，所述一个或多个处理器具有相关的、并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令集的特征在于：响应于所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及在一个或多个显示器上显示所述MPF特性，以增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
本发明的实施例还包括：其中所述MPF的特征在于是非散射介质，并且其中，通过放置在所述多个宽带NIR检测器中的各个宽带NIR检测器上的光学传感接口来增强利用所述多个宽带NIR检测器检测所述已产生的一个或多个宽带NIR信号。
本发明的实施例还包括：所述已产生的一个或多个宽带NIR信号的特征在于波长在大约350纳米至2000纳米范围内，窄光束角为大约5度或更小，以穿透所述非散射介质的MPF，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的内表面紧密相邻以增强所述多个宽带NIR源与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述已产生的一个或多个宽带NIR信号穿透所述MPF。
本发明的实施例还包括：所述导流器的特征在于是闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管用于容纳所述多个宽带NIR源、并且其圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并且具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
本发明的实施例还包括：响应于所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个而进行处理，其特征在于：通过所述一个或多个处理器来对所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
并且，通过所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
本发明的实施例还包括：分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征进一步在于，通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
本发明的实施例还包括一种方法,其用于直接表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述方法的特征在于：引导MPF穿过具有导流器的管道的一部分，所述导流器周向地放置于所述管道的所述部分之内、并与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻，使得全含水率范围在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间流动；控制位于所述导流器内部的宽带近红外(NIR)源，以考虑所述MPF的散射性质，其特征进一步在于：输入从宽带NIR发射器产生的宽带NIR信号，并通过多个光纤将已产生的宽带NIR信号光传送到分路器；经由所述分路器对所述已产生的宽带NIR信号进行分路，以从所述已产生的宽带NIR信号消除多个低强度NIR信号，并通过所述多个光纤来促进高强度宽带NIR信号至多个光开关的光传输；经由所述多个光开关和控制器来协调对所述高强度宽带NIR信号的选择性传输，以所述将高强度宽带NIR信号传送到多个光学窗口；通过所述多个光学窗口来增强对所述高强度宽带NIR信号的传输和接收，使得所述高强度宽带NIR信号在所述MPF流经所述管道的所述部分时穿透所述MPF，其中所述多个光学窗口安装在所述管道的所述部分之内的所述导流器上、并沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开；通过多个宽带NIR检测器来检测所述高强度宽带NIR信号，使得可以处理检测到的高强度宽带NIR信号，其中所述多个宽带NIR检测器安装在所述管道的所述部分的外表面上、并沿所述管道的所述部分的外表面间隔开、并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的所述多个光学窗口相应地配对；以及将所述高强度宽带NIR信号电传送到光电倍增管以累积并放大所述高强度宽带NIR信号，使得所述光电倍增管可以将已放大的高强度宽带NIR信号电传送到一个或多个处理器；将所述检测到的高强度宽带NIR信号电传送到光电倍增管以累积并放大所述检测到的高强度宽带NIR信号，使得所述光电倍增管可以将已放大的检测到的宽带NIR信号电传送到所述一个或多个处理器。
实施例还包括：通过所述一个或多个处理器来处理所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个，所述一个或多个处理器具有相关的并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令集的特征在于：响应于所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及在一个或多个显示器上显示所述MPF特性，以增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
本发明的实施例还包括：输入从多个宽带NIR源产生的多个宽带NIR信号，其特征在于，所述已产生的宽带NIR信号具有在大约350纳米至2000纳米范围内的波长和大约5度或更小的窄光束角，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻以增强所述多个光学窗口与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述高强度宽带NIR信号穿透所述MPF。
本发明的实施例还包括：导流器，其特征在于是闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管具有用于容纳所述宽带NIR源的内部、并且圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并且具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
本发明的实施例还包括：响应于一个或多个所述已放大的高强度宽带NIR信号和一个或多个所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个而进行处理，其特征在于：
通过所述一个或多个处理器来对所述已放大的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
并且，通过所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
本发明的实施例还包括：分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征在于，通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
本发明的实施例还包括一种方法,其用于直接表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对全含水率范围的测量和监控，所述方法的特征在于：与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻地引导流体的MPF穿过管道的一部分，使得全含水率范围与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻地流动，所述流体的MPF的特征进一步在于石油、水、气和固体的多个组分；控制位于所述管道的所述部分之内的宽带NIR源发射高强度宽带NIR信号，所述宽带NIR信号在所述流体的MPF与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻地流动时穿透所述流体的MPF；通过使用多个宽带NIR检测器来检测一个或多个高强度宽带NIR信号，其中所述多个宽带NIR检测器安装在所述管道的所述部分的外表面上、并沿所述管道的所述部分的外表面间隔开、并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的多个光学窗口相应地配对，所述多个宽带NIR检测器与所述多个光学窗口共同操作以在流体的MPF流经宽带NIR检测器与光学窗口之间时增强对所述高强度宽带NIR信号的检测；以及处理所述一个或多个检测到的高强度宽带NIR信号以确定用于所述流体的MPF中的所述多种组分中的每一种组分相对于基线的相对吸收和散射，以定义将要显示在一个或多个显示器上的一个或多个MPF特性、并且增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
附图说明
当参照以下对实施例和附图的描述进行考虑时，将进一步理解本公开的实施例的前述方面、特征、和优点。在描述附图中示出的本公开的实施例时，为了清楚起见将使用特定的术语。然而，本公开不旨在受限于所使用的特定术语，并且应理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似目的的等同物。
图1是本公开的实施例的透视图，其中为清楚起见，部分被剖开。
图2是本公开的实施例的侧视图，其中为清楚起见，部分被剖开。
图3是本公开的实施例的框图。
图4是本公开的实施例的透视图，其中为清楚起见，部分被剖开。
图5是本公开的实施例的透视图，其中为清楚起见，部分被剖开。
图6是本公开的实施例的框图。
图7示出了流体的多相流(MPF)。
图8示出了穿过非散射介质的光的衰减。
图9示出了穿过散射介质的光的衰减。
图10是市售的NIR含水率仪表的局部横截面图。
图11是示出来自于市售NIR含水率仪表的不同介质对NIR波长的相对吸收的表。
具体实施方式
当参照以下对实施例和附图的描述进行考虑时，将进一步理解本公开的前述方面，特征和优点。在描述附图中示出的本公开的实施例时，为了清楚起见将使用特定的术语。然而，本公开不旨在受限于所使用的特定术语，并且应理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似目的的等同物。
多相流(MPF)的光学性质
在进一步描述本公开的系统和方法的实施例的细节之前，最重要的是理解申请人所认识到的MPF的光学性质。主要根据吸收和散射来描述MPF的光学性质。散射包括衍射和反射。如果介质是非散射的并且用强度(I0)和波长(λ)的准直光束照射，那么可以根据等式(1)计算出射光的强度(I)，如图8所示。
等式(1)示出了介质的吸收系数(μa(λ))和样品的宽度(x)。吸收系数表示每单位长度光子被吸收的概率。介质的吸收系数(μa(λ))可以是由多种吸收物质(油、水、气以及任何其他固体)混合在一起引起的。每种物质的各消光系数代表了它们在特定浓度下的吸收。如等式(2)所示，物质混合物的吸收系数可以表达为每种物质的浓度(cn)与其消光系数(εn)的乘积之和。
μa(λ)＝∑nεn(λ)cn 等式(2)
介质的散射性质通过其散射系数(μs)来描述。散射系数等于散射粒子的数密度与散射粒子的散射截面的乘积。因此，散射系数(μs)表示每单位长度上光子被散射的概率。与之前讨论的非散射情况相比，如果介质是散射的，则光子穿过的路径不再是直的。因此，在散射介质中，除非检测器可以在介质的表面上、在所有角度和所有点处进行收集，否则不再能检测到所有出射光子。而且，如图9所示，光子将穿过散射介质已经行进了不同的距离。
如果介质在光子行进所增加的距离(例如，路径长度)上是吸收的(这总是正确的)，则将根据等式(1)来衰减这些光子，其中(x)等于或大于差分路径长度因子(“DPF”)和(x)的乘积。每个光子行进的额外距离(由DPF给出)将取决于它已经遇到了多少次散射事件。DPF是散射系数(μs)、散射的各向异性(g)、介质的吸收和介质的几何结构的函数。因此穿过简单散射材料的衰减可以通过等式(3)中如下示出的修正的Beer Lambert定律来描述。
在等式(3)中，(G)表示由于几何结构导致的损耗。由于(G)很难量化，因此大多数简单光谱学都会考虑由等式(4)给出的吸收变化。
在等式(4)中，(ΔA(2-1))是对应于吸收变化(Δμa(2-1))的在状态2与状态1之间测量到的衰减变化，其中假定所有其他项对于这两次测量是恒定的。可以基于吸收(μa)、散射(μs)和物体的几何结构(例如，Arridge)近似地计算DPF，或者例如通过测量光穿过散射介质所花费的平均时间(<t>)来使用等式(5)确定DPF。
在等式(5)中，(n)是材料的折射率，(c)是光速。
所描述的介质几乎总是具有吸收性。而介质是否散射将决定在确定用于测量和监控的MPF特性时本公开的系统和方法是否应该考虑散射。
在MPF 200具有可忽略的不显著散射的情况下，用于表征MPF200并用于增强对石油相关作业的测量和监控的本公开的系统的实施例可以包括：例如，导流器102、一个或多个宽带NIR源或发射器104、具有光学窗口108和光学传感接口110的一个或多个宽带NIR检测器106、光电倍增管112、一个或多个处理器114、以及一个或多个显示器116。
导流器102可以例如由金属或硅制成，并且被固定在MPF 200流经的管道118的一部分的内部。导流器102的壁120可以是中空的，并且也可以在其内包含光纤122和电线124。例如，导流器102可以穿过导流器102的表面传导电NIR信号212，使得可以通过光纤122或电线124从其内部传送电NIR信号212，并且在MPF 200与管道118的部分内的导流器102的外表面128接触时，可以与MPF 200直接接触。导流器102可以形状类似于具有两个端部130、132的闭合的圆柱形管。导流器102的最大圆周134可以小于输送MPF 200的管道118的该部分的内表面138的圆周136。例如，导流器102可具有中空的或实心的内部，并且导流器102还可包含本公开的实施例的各种其他特征，包括例如其他电子器件。
导流器102的每个端部130、132可以是圆形的或尖的，从而有助于MPF 200在MPF200的流动方向上行进经过第一端部130。多个NIR源104、检测器106和其他电子器件可以大致位于导流器102的中部140，以使得在导流器102的圆周134的最大点处且在导流器102距离管道118的该部分的内表面138的最短距离处，当MPF 200在导流器102与管道118的该部分的内表面138之间经过时，使得MPF 200能够经过NIR源104、检测器106和其他电子器件。
使用固定件142(或紧固件)将导流器102固定在管道118的该部分内。这些固定件142(或紧固件)例如也可以是中空的或制造为有助于其内的光纤122以及电线124与导流器102电通信。导流器102和固定件142可以制造为单一结构或分离结构，该分离结构随后被使用商业上可接受的方式(包括例如通过焊接、钎焊、和粘合)紧固在一起。
系统的实施例还可以包括用于产生一个或多个宽带NIR信号212的一个或多个宽带NIR源104(或发射器)。这些源104可以安装在例如引导MPF 200的管道118的部分内的导流器102上。在导流器102的圆周134周围，每个源104可以沿着导流器102与另一个源104间隔开。这些源104产生一个或多个宽带NIR信号212，该宽带NIR信号212具有例如大约350纳米到2500纳米之间的波长以及窄光束角(小于大约5度)。具有这些波长的宽带NIR信号212可用于在不同种类的石油和水之间测量能量的相对浓度的吸收。如来自于Unalmis的图表中所描述的，如图11所示，在较小的波长处，各个种类的油1102、1104对NIR波的吸收更高且不同，而在较大波长处则是水1106对NIR波的吸收更高。
本公开的系统的实施例还可以进一步包括一个或多个宽带NIR检测器106，其安装在传送MPF 200的管道118的一部分的外表面148上(具有光学窗口)、或与管道118的一部分构成整体。每个检测器106可以与另一个检测器106间隔开并且与安装在导流器102上的一个或多个宽带NIR源104相应地配对。每个检测器106可以具有例如光学窗口108和光学传感接口110，每个都用于增强对一个或多个宽带NIR信号212的接收。检测器106可以将一个或多个检测到的宽带NIR信号216电传送到用于信号处理的电子器件，包括例如光电倍增管112和一个或多个处理器114。
导流器102可以从管道118的该部分的内部固定，并且可以进一步例如周向地位于管道的内表面138之内并与内表面138紧密相邻。当MPF 200行进穿过包含导流器102的管道118的该部分时，导流器102将MPF 200引向管道118的该部分的内表面138，使得MPF 200在已配对的宽带NIR源104和检测器106之间经过。导流器102在管道118的该部分之内的这种放置使得本公开的系统和方法的实施例能够在油201、水202、气204的全含水率范围(从0到100％)精确测量穿过管道118的一部分的MPF 200。即使在具有大直径150的管道118的一部分中，导流器102与管道118的该部分的内表面138紧密相邻的放置，以及因此每对宽带NIR源104和检测器106的紧密放置，将通过使已配对的宽带NIR源104和检测器106之间的距离最小化来有助于宽带NIR源104使用低功率、低强度信号穿透MPF200。
例如，NIR信号212可以是低功率、低强度信号。导流器102将迫使所有MPF 200通过环形空间，导致了MPF的速度增加。NIR信号212的频率(f)与MPF的流体速度(v)的比率(f/v)将仍然非常高以实现期望的测量。这些测量可以包括例如由MPF 200吸收、反射和散射的能量的量。然后，可以将那些MPF特性206(例如，被吸收、反射和散射的能量的量)从检测器106电传送到用于分析和输出的光电倍增管112和一个或多个处理器114。
在一些实施例中，单个高强度源大约等于低强度源乘以数量N，其中N是较高强度信号将替换的低强度信号的数量。可以使用相对强度来替换一个或多个低强度源。
在一些实施例中，近红外源的波长大约是350纳米(nm)到2500纳米。在一些实施例中，近红外源的对应频率大约是856太赫兹(THz)到120太赫兹。在一些实施例中，流体的速度大约是从0.1米/秒(m/s)到100米/秒。
本公开的系统的实施例还可以进一步包括例如与一个或多个宽带NIR检测器106电通信的光电倍增管112。光电倍增管112(或类似的信号调节元件)可以用于累积并放大检测器106所接收的一个或多个检测到的宽带NIR信号216。一旦信号216已被放大以定义已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号226，则该信号216可以被电传送到一个或多个处理器114。
本公开的系统的实施例还可以包括一个或多个处理器114，其具有相关的并且由一个或多个处理器114操作以执行指令集154的非暂时性有形计算机可读介质152。这些一个或多个处理器114例如可以在智能手机155、PC 156、DSP 158或ASIC 160中找到。指令集154(例如，软件)可以包括例如响应于已放大的一个或多个宽带NIR信号222和已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号226中的每一个而进行处理，以确定与已放大的一个或多个宽带NIR信号222和已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号226中的每一个相关联的多个波长和相应频率。分析该多个波长和频率以确定与已放大的一个或多个宽带NIR信号222和已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号226中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得该吸收和散射定义与穿过管道118的该部分的MPF 200相关联的多个MPF特性206。
该处理还被配置用于通过使用一个或多个处理器114执行离散傅立叶变换(DFT)这一操作而将时域信号转换到频域。已知N个样品的序列f(n)，其中n＝0...N-1，其中DFT被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
一个或多个处理器114将比较输入信号的DFT与检测到的DFT分量，以分析在MPF200中对各个波长和频率分量的相关吸收和散射，从而定义MPF特性206。
在MPF 200具有可忽略的不显着散射的情况下，本公开的方法的实施例可以包括例如引导MPF 200穿过具有导流器102的管道118的一部分，其中导流器102周向地位于管道118的该部分之内并与管道118的该部分的内表面138紧密相邻，使得全含水率范围在导流器102和管道118的该部分的内表面138之间流动。
本公开的方法的实施例还可以包括：例如，将从多个宽带NIR源104产生的多个宽带NIR信号212输入到管道118的该部分(210)，该多个宽带NIR源104安装在管道118的该部分内的导流器102上并沿导流器102间隔开，使得多个宽带NIR信号212在MPF 200流过管道118的该部分时穿透MPF 200；并利用多个宽带NIR检测器106检测一个或多个已产生的带宽NIR信号212(214)，其中每个宽带NIR检测器106均具有光学传感接口110，且宽带NIR检测器106安装在管道118的该部分的外表面148上并沿外表面148间隔开、并且宽带NIR检测器106与位于管道118的该部分之内的多个宽带NIR源104相应地配对，使得可以处理检测到的一个或多个宽带NIR信号216。
本公开的方法的实施例还可以包括：例如，将产生的一个或多个宽带NIR信号212电传送(218)到光电倍增管112以累积并放大(220)已产生的一个或多个宽带NIR信号212，以定义一个或多个已放大的已产生信号222，使得光电倍增管112可以将一个或多个已放大的已产生宽带NIR信号222电传送到一个或多个处理器114(224)；将一个或多个检测到的宽带NIR信号216电传送到光电倍增管112(218)，以累积并放大一个或多个检测到的宽带NIR信号216，使得光电倍增管112可以将一个或多个已放大的检测到的宽带NIR信号226电传送到一个或多个处理器114(224)；使用一个或多个处理器114来处理一个或多个已放大的已产生宽带NIR信号222和一个或多个已放大的检测到的宽带NIR信号226(228)，所述一个或多个处理器114具有相关的并可由一个或多个处理器114操作以执行指令集154的非暂时性有形计算机可读介质152。
指令集154可以包括例如：使用一个或多个处理器114来对一个或多个已放大的已产生宽带NIR信号222执行DFT(230)，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量232，其中n＝0...N-1，其中DFT被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
使用一个或多个处理器114来对一个或多个已放大的检测到的宽带NIR信号226执行DFT 230，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量234，其中n＝0...N-1，其中DFT被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
并且，通过一个或多个处理器114来比较(236)多个输入DFT分量232和多个检测到的DFT分量234，以分析在MPF中对各个波长和频率分量的相关吸收和散射，从而定义MPF特性206。
本公开的方法的实施例还可以包括例如：在一个或多个显示器116上显示(238)MPF特性206，以在管道的该部分之内增强对石油相关作业的测量和监控。这些显示器116可以例如耦接到PC 156、DSP 158或ASIC 160，或者显示器116可以是远程的并通过电线124或使用例如智能手机155或其他设备无线地耦接到另一个位置。
在MPF 400散射的情况下，用于表征MPF 400并用于增强对石油相关作业的测量和监控的本公开的系统的实施例可以包括：例如，导流器302；宽带NIR源300，其还可以包括例如宽带NIR发射器304、分路器301、一个或多个光开关303、一个或多个光学窗口308、以及连接上述部件的一个或多个光纤307；一个或多个宽带NIR检测器306；光电倍增管312；一个或多个处理器314；以及一个或多个显示器316。
例如，导流器302可以由金属或硅制成，并且被固定在MPF 400流经的管道318的一部分的内部。导流器的壁320可以是中空的，并且也可以在其内包含光纤322和电线324。例如，导流器302可以传导电信号412穿过导流器302的外表面328，使得当MPF 400与管道318的该部分内的导流器302的外表面328接触时，通过光纤322或电线324从其内部传送的信号412可以与MPF 400直接接触。导流器302可以形状为类似于具有两个端部330、332的闭合的圆柱形管。导流器302的最大圆周334可以小于输送MPF 400的管道318的该部分的内表面338的圆周336。
例如，导流器302可以具有中空的或实心的内部339，并且内部339还可以包含本公开的各种其他特征，包括例如宽带NIR源300或发射器、分路器301、光开关303、光纤307和其他电子器件。导流器302的每个端部330、332可以是圆形的或尖的，从而有助于MPF 400在MPF 400的方向上行进经过第一端部330。发射器304、多个检测器306和其他电子器件可以大致位于导流器302的中部340，以使得当在导流器302的圆周334的最大点处、并在导流器302距离管道318的该部分的内表面338的最短距离处，MPF 400在导流器302和管道318的该部分的内表面338之间经过时，MPF 400能够经过发射器304、检测器306和其他电子器件。
使用固定件342(或紧固件)将导流器302固定在管道318的该部分内。这些固定件342(或紧固件)例如也可以是中空的或者被制造为有助于其内的光纤322以及电线324与导流器302电通信。导流器302和固定件342可以被制造为单个结构或分离结构，该分离结构随后通过使用商业上可接受的方式(包括例如通过焊接、钎焊和粘合)紧固在一起。
本公开系统的实施例可以包括例如宽带NIR源300，其还可以包括例如分路器301、一个或多个光开关303、控制器313、一个或多个光学窗口308以及一个或多个光纤307。
宽带NIR源300的实施例还可以包括用于产生宽带NIR信号412的宽带NIR发射器304。例如，该发射器304可以位于引导MPF 400的管道318的该部分之内、进一步位于导流器302的内部339之内并使用一个或多个光纤307来附接。该发射器304产生宽带NIR信号412，该宽带NIR信号412具有例如大约350纳米到2500纳米之间的波长以及窄光束角(小于大约5度)。具有这些波长的宽带NIR信号412用于测量不同种类的石油和水对能量的相对浓度的吸收。如图11所示，在较小的波长处，各个种类的油1102、1104对NIR波的吸收更高且不同，而在较大波长处，水1106对NIR波的吸收更高。
宽带NIR源300的实施例还可以包括分路器301，分路器301例如位于引导MPF 400的管道318的该部分之内、进一步位于引流器302的内部339之内，并且分路器301位于与宽带NIR发射器304相邻并使用一个或多个光纤307来耦接。分路器301从已产生的宽带NIR信号412中消除一个或多个低强度宽带NIR信号，并使用一个或多个光纤307来促进高强度宽带NIR信号415至一个或多个光开关303的光传输。
宽带NIR源300的实施例还可以包括一个或多个光开关303，该一个或多个光开关303电耦接到控制器313并且位于引导MPF 400的管道318的该部分之内、并进一步位于导流器302的内部339之内，并且所述一个或多个光开关303与分路器301相邻并使用一个或多个光纤307耦接。一个或多个光开关303和控制器313使用一个或多个光纤307来共同增强单一高强度宽带NIR信号415至一个或多个光学窗口308的传输。
宽带NIR源300的实施例还可以包括用于连接宽带NIR发射器304、分路器301、一个或多个光开关303和导流器302中的任意个的一个或多个光纤307。光纤307通过导流器302的壁320与MPF 400直接接触，其中导流器302的壁320可以是中空的，还可以包含一个或多个光纤307。一个或多个光纤307传送可以包括高强度宽带NIR信号415的光信号。
本公开的系统的实施例可以包括例如一个或多个光学窗口308，所述一个或多个光学窗口308例如安装在引导MPF 400的管道318的该部分之内的导流器302上。例如，围绕管道318的该部分的圆周336，每个光学窗口308可以沿导流器302与另一个光学窗口308间隔开。一个或多个光学窗口308增强高强度宽带NIR信号415穿过MPF 400到达一个或多个宽带NIR检测器306的传输。
本公开的系统的实施例还可以进一步包括一个或多个宽带NIR检测器306，其安装在传送MPF 400的管道318的一部分的外表面348上，或者与管道318的一部分构成整体。每个检测器306可以与另一个检测器306间隔开并且与安装在导流器302上的一个或多个光学窗口308相应地配对。每个检测器106可以具有例如光学传感接口310，每个接口310都用于增强对一个或多个高强度宽带NIR信号415的接收。检测器106可以与用于信号处理的电子器件(包括例如光电倍增管312和一个或多个处理器314)电通信。
导流器302可以从管道318的该部分的内部固定，并且可以进一步例如周向地位于管道318的该部分的内表面338之内并与内表面338紧密相邻。当MPF 400行进穿过包含导流器302的管道318的该部分时，导流器302将MPF 400引向管道318的该部分的内表面338，使得MPF 400在已配对的光学窗口308和宽带NIR检测器306之间经过。导流器302在管道318的该部分之内的这种放置使得本公开的系统和方法的实施例能够以油401、水402和气404的全含水率范围(从0到100％)来精确测量穿过管道318的一部分的MPF 400，即使在具有大直径350的管道318的一部分中，导流器302与管道318的该部分的内表面338紧密相邻的放置、以及因此每对光学窗口308和宽带NIR检测器306的紧密放置，将通过最小化已配对的光学窗口308和宽带NIR检测器306之间的距离来有助于高强度宽带NIR信号415穿透MPF 400。导流器302将迫使所有MPF 400通过环形空间，这导致MPF速度增加。NIR信号的频率(f)与MPF的流体速度(v)的比率(f/v)将仍然非常高以实现期望的测量。这些测量可以包括例如由MPF 400吸收、反射和散射的能量的量。然后，可以将那些MPF特性406(例如，被吸收、反射和散射的能量的量)从检测器306电传送到光电倍增管312和一个或多个处理器314以用于分析和输出。
本公开的系统的实施例还可以进一步包括例如与一个或多个宽带NIR检测器306电通信的光电倍增管312。光电倍增管312(或类似的放大元件)可以用于累积并放大检测器306所接收的一个或多个高强度宽带NIR信号415。一旦信号415已被放大，则该信号415可以被电传送到一个或多个处理器314。
本公开的系统的实施例还可以包括一个或多个处理器314，其具有相关的并且可以由一个或多个处理器314操作以执行指令集354的非暂时性有形计算机可读介质352。这些一个或多个处理器314例如可以在智能手机355、PC 356、DSP 358或ASIC 360中找到。指令集354(软件)可以包括例如：响应于检测到的一个或多个宽带NIR信号416而进行处理，以确定与检测到的一个或多个宽带NIR信号416相关联的多个波长和相应频率；以及分析该多个波长和频率以确定与检测到的一个或多个宽带NIR信号416相关联的相应吸收和散射，使得该吸收和散射定义与穿过管道318的该部分的MPF 400相关联的多个MPF特性406。
该处理还被配置用于通过使用一个或多个处理器314执行离散傅立叶变换(DFT)这一操作而将时域信号转换到频域。已知N个样品的序列f(n)，其中n＝0...N-1，其中DFT被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
一个或多个处理器314将比较输入信号432的DFT与检测到的DFT分量434，以分析在MPF 400中对各个波长和频率分量的相关吸收和散射，以定义MPF特性406。
在MPF 400具有散射的情况下，用于表征MPF 400并用于增强对石油相关作业的测量和监控的本公开的方法的实施例可以包括：例如，引导MPF 400穿过具有导流器302的管道318的一部分，所述导流器302周向地位于管道318的该部分之内并与管道318的该部分的内表面338紧密相邻，使得全范围的含水率在导流器302和管道318的该部分的内表面338之间流动。
本公开的系统的实施例还可以包括：例如控制宽带NIR源300以考虑MPF 400的散射性质(409)，还包括例如输入由宽带NIR发射器304产生的宽带NIR信号412(410)，所述宽带NIR发射器304位于管道318的该部分之内、并进一步位于导流器302的内部339之内以产生宽带NIR信号412，使用多个光纤307将已产生的宽带NIR信号412光传送到分路器301(411)；使用分路器301来对已产生的宽带NIR信号412进行分路(413)，所述分路器301位于管道318的该部分之内、并进一步位于导流器302的内部339之内以从已产生的宽带NIR信号412消除多个低强度NIR信号，并使用多个光纤307来促进高强度宽带NIR信号415至多个光开关303的光传输(411)，所述多个光开关303位于管道318的该部分之内、并进一步位于导流器302的内部339之内；以及使用多个光学开关303和控制器313来协调对高强度宽带NIR信号415的选择性传输(409)，以将高强度宽带NIR信号415传送到多个光学窗口308(411)。
在一些实施例中，单一高强度源大约等于低强度源乘以数量N，其中N是较高强度信号将替换的低强度信号的数量。可以使用相对强度来替换一个或多个低强度源。
本公开的方法的实施例还可以包括例如：使用多个光学窗口308来增强对高强度宽带NIR信号415的传输和接收(419)，所述多个光学窗口308安装在管道318的该部分之内的导流器302上并沿导流器302间隔开，使得在MPF 400行进穿过管道318的该部分时，高强度宽带NIR信号415穿透MPF 400；以及使用多个宽带NIR检测器306来检测高强度宽带NIR信号415(414)，使得可以处理检测到的高强度宽带NIR信号416，所述多个宽带NIR检测器306安装在管道318的该部分的外表面上并沿该外表面间隔开、并且所述多个宽带NIR检测器306与位于管道318的该部分之内的多个光学窗口308相应地配对。
本公开的方法的实施例还可以包括：例如，将高强度宽带NIR信号415电传送到光电倍增管312(418)，以累积并放大高强度宽带NIR信号415(420)，以定义已放大的高强度宽带NIR信号422，使得光电倍增管可以将已放大的高强度宽带NIR信号422电传送到一个或多个处理器314(424)；将检测到的高强度宽带NIR信号416电传送到光电倍增管312(418)，以累积并放大检测到的高强度宽带NIR信号416(420)，使得光电倍增管312可以将已放大的检测到的宽带NIR信号426电传送到一个或多个处理器314(424)；使用一个或多个处理器314来处理已放大的高强度宽带NIR信号422和已放大的检测到的宽带NIR信号426(428)，所述一个或多个处理器314具有相关的、并可由一个或多个处理器314操作以执行指令集354的非暂时性有形计算机可读介质352。
指令集354可以包括例如使用一个或多个处理器314来对已放大的高强度宽带NIR信号422执行DFT 430，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量432，其中n＝0...N-1，其中DFT被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
使用一个或多个处理器来对已放大的检测到的高强度宽带NIR信号426执行DFT430，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量434，其中n＝0...N-1，其中DFT被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
并且，比较多个输入DFT分量432和多个检测到的DFT分量434，以分析在MPF 400中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射，以定义MPF特性406(436)。
本公开的方法的实施例还可以包括例如在一个或多个显示器316上显示MPF特性406(438)，以在管道318的该部分之内增强对石油相关作业的测量和监控。
除非上下文另有明确说明，否则“一”、“一个”、和“该”等单数形式包括复数指示物。
本公开的前述公开和描述是对本公开的实施例的说明和解释。在不脱离本公开的真实精神的情况下，可以在所附权利要求的范围内对所示实施例的细节进行各种改变。本公开的实施例应该仅由所附权利要求及其法定等同物来限制。

Claims (26)

1.一种系统,其用于表征流体的多相流(MPF)、并在用于石油相关作业的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述系统的特征在于：
导流器，其固定在管道的一部分之内、并且周向地放置在所述管道的内表面之内并与所述管道的内表面紧密相邻，以将穿过所述管道的所述部分的全含水率范围的流体的MPF导向至所述管道的所述部分的内表面；
多个宽带近红外(NIR)源，其耦接到所述管道的所述部分之内的所述导流器、被沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开地放置，以产生一个或多个宽带NIR信号；
多个宽带NIR检测器，其安装到所述管道的所述部分的外表面、并沿所述管道的所述部分的外表面周向地放置，并且通过至少一个光学窗口与位于所述管道的所述部分之内的所述多个宽带NIR源相应地配对，以检测穿过介质的已产生的一个或多个宽带NIR信号；
光电倍增管，其电耦接到所述多个宽带NIR检测器，以累积并放大所述已产生的一个或多个宽带NIR信号和检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个；
一个或多个处理器，其电耦接到所述光电倍增管，并且具有相关的、并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令集包括：
响应于已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及
分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得
所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及
一个或多个显示器，其与所述一个或多个处理器通信，以显示MPF特性，以在所述管道的所述部分之内的石油相关作业中进行测量和监控。
2.根据权利要求1所述的系统，其中流体的MPF包括非散射介质，并且其中，所述多个宽带NIR检测器中的各个宽带NIR检测器均具有光学窗口和光学传感接口，所述光学窗口和光学传感接口被放置以增强对所述已产生的一个或多个宽带NIR信号的检测。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述已产生的一个或多个宽带NIR信号具有在大约350纳米至2000纳米范围内的波长、具有5度或更小的窄光束角、并且穿透无显著散射性质的流体的MPF，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的内表面紧密相邻，以增强所述多个宽带NIR源与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述已产生的一个或多个宽带NIR信号穿透所述MPF。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括耦接到所述管道的一个或多个固定件，以将所述导流器固定在所述管道的所述部分之内、提供进入并穿过所述导流器并到达所述多个宽带NIR源的电通路、并且有助于放置多个光纤。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述导流器包括闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管具有恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并且所述圆柱形管具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中响应于所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个进行处理包括：
使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个离散傅立叶变换(DFT)操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> </mrow>
并且，使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
7.根据权利要求6所述的系统，其中，分析所述多个波长和频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征进一步在于：通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
8.一种系统,其用于表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述系统的特征在于：
导流器，其固定在管道的一部分之内、并且周向地放置在所述管道的内表面之内并与所述管道的内表面紧密相邻，以将穿过所述管道的所述部分的用于全含水率范围的MPF导向至所述管道的所述部分的内表面；
宽带近红外(NIR)源，其位于所述导流器内部以直接穿透所述MPF，并且所述宽带近红外(NIR)源的特征进一步在于：
宽带NIR发射器，其用于产生宽带NIR信号并通过多个光纤将已产生的宽带NIR信号光传送到分路器；
所述分路器，其用于从所述已产生的宽带NIR信号消除多个低强度NIR信号，并通过所述多个光纤来促进高强度宽带NIR信号至多个光开关的光传输；
所述多个光开关，其电耦接到控制器，以通过所述多个光纤来共同地增强所述高强度宽带NIR信号至多个光学窗口的传输；
所述多个光学窗口，其耦接到所述管道的所述部分之内的所述导流器、并沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开地放置，以通过多个宽带NIR检测器来增强对所述高强度宽带NIR信号的检测；
所述多个宽带NIR检测器，其安装到所述管道的所述部分的外表面、并沿所述管道的所述部分的外表面周向地放置，并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的所述多个光学窗口相应地配对，以检测穿过所述流体的MPF的所述高强度宽带NIR信号；
光电倍增管，其电耦接到所述控制器和所述多个宽带NIR检测器，以累积并放大所述高强度宽带NIR信号和检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个；
一个或多个处理器，其电耦接到所述控制器和所述光电倍增管，并且所述一个或多个处理器具有相关的、并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令集的特征在于：
响应于已放大的高强度宽带NIR信号和已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及
分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及
一个或多个显示器，其与所述一个或多个处理器通信，以显示所述MPF特性，从而增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
9.根据权利要求8所述的系统，其中MPF的特征在于是散射介质，并且其中，所述多个宽带NIR检测器中的各个宽带NIR检测器均具有光学传感接口，所述光学传感接口被放置为增强对所述高强度宽带NIR信号的检测。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述已产生的宽带NIR信号具有在大约350纳米至2000纳米范围内的波长、具有大约5度或更小的窄光束角，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻以增强所述多个光学窗口与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述高强度宽带NIR信号穿透所述MPF。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征进一步在于：耦接到所述管道的所述部分的一个或多个固定件，用于将所述导流器固定在所述管道的所述部分之内、提供进入并穿过所述导流器的电通路、并且有助于放置多个光纤。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的系统，其中所述导流器的特征在于是闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管具有用于容纳所述宽带NIR源的内部，并且圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周，并且具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统，其中响应于所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个来进行处理，其特征在于：
使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> </mrow>
并且，使用所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
14.根据权利要求13所述的系统，其中，分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征进一步在于：通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
15.一种方法,其用于直接表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述方法的特征在于：
引导MPF穿过具有导流器的管道的一部分，所述导流器被周向地放置于所述管道的所述部分之内并与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻，使得全含水率范围在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间流动；
输入从多个宽带近红外(NIR)源产生的多个宽带NIR信号，所述多个宽带NIR源安装在所述管道的所述部分之内的所述导流器上、并沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开，以在流体流经所述管道的所述部分时穿透所述MPF；
利用多个宽带NIR检测器检测已产生的一个或多个宽带NIR信号，所述多个宽带NIR检测器通过至少一个光学窗口而被安装在所述管道的所述部分的外表面上、并沿所述管道的所述部分的外表面间隔开，并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的所述多个宽带NIR源相应地配对，使得能够处理检测到的一个或多个宽带NIR信号；
将所述已产生的一个或多个宽带NIR信号电传送到光电倍增管，以累积并放大所述已产生的一个或多个宽带NIR信号，使得所述光电倍增管能够将已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号电传送到一个或多个处理器；
将所述检测到的一个或多个宽带NIR信号电传送到光电倍增管，以累积并放大所述检测到的一个或多个宽带NIR信号，使得所述光电倍增管能够将已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号电传送到所述一个或多个处理器；
使用所述一个或多个处理器来处理所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个，所述一个或多个处理器具有相关的并且能够由所述一个或多个处理器操作以执行指令集的非暂时性有形计算机可读介质，所述指令集的特征在于：
响应于所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及
分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及
在一个或多个显示器上显示所述MPF特性，以增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述MPF的特征在于是非散射介质，并且其中，通过放置在所述多个宽带NIR检测器中的各个宽带NIR检测器上的光学传感接口来增强利用所述多个宽带NIR检测器检测所述已产生的一个或多个宽带NIR信号。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述已产生的一个或多个宽带NIR信号的特征在于波长大约在350纳米至2000纳米范围内，窄光束角大约为5度或更小，以穿透非散射介质的MPF，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的内表面紧密相邻以增强所述多个宽带NIR源与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述已产生的一个或多个宽带NIR信号穿透所述MPF。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中所述导流器的特征在于是闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管用于容纳所述多个宽带NIR源、且圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并且具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中响应于所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个来进行处理，其特征在于：
通过所述一个或多个处理器来对所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> </mrow>
并且，通过所述一个或多个处理器来对所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
20.根据权利要求19所述的方法，其中，分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的已产生的一个或多个宽带NIR信号和所述已放大的检测到的一个或多个宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征进一步在于：通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
21.一种方法,其用于直接表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述方法的特征在于：
引导MPF穿过具有导流器的管道的一部分，所述导流器被周向地放置于所述管道的所述部分之内并与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻，使得全含水率范围在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间流动；
控制位于所述导流器内部的宽带近红外(NIR)源考虑所述MPF的散射性质，并且所述宽带近红外(NIR)源位于所述导流器内部，其特征进一步在于：
输入从宽带NIR发射器产生的宽带NIR信号，并通过多个光纤将已产生的宽带NIR信号光传送到分路器；
经由所述分路器来对所述已产生的宽带NIR信号进行分路，以所述已产生的宽带NIR信号中消除多个低强度NIR信号，并通过所述多个光纤来促进高强度宽带NIR信号至多个光开关的光传输；
经由所述多个光开关和控制器来协调对所述高强度宽带NIR信号的选择性传输，以所述将高强度宽带NIR信号传送到多个光学窗口；
通过所述多个光学窗口来增强对所述高强度宽带NIR信号的传输和接收，使得所述高强度宽带NIR信号在所述MPF流经所述管道的所述部分时穿透所述MPF，其中所述多个光学窗口被安装在所述管道的所述部分之内的所述导流器上、并被沿所述管道的所述部分之内的所述导流器间隔开；
通过多个宽带NIR检测器来检测所述高强度宽带NIR信号，使得能够处理检测到的高强度宽带NIR信号，其中所述多个宽带NIR检测器被安装在所述管道的所述部分的外表面上并且沿所述管道的所述部分的外表面间隔开、并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的所述多个光学窗口相应地配对；以及
将所述高强度宽带NIR信号电传送到光电倍增管以累积并放大所述高强度宽带NIR信号，使得所述光电倍增管能够将已放大的高强度宽带NIR信号电传送到一个或多个处理器；
将所述检测到的高强度宽带NIR信号电传送到光电倍增管以累积并放大所述检测到的高强度宽带NIR信号，使得所述光电倍增管能够将已放大的检测到的宽带NIR信号电传送到所述一个或多个处理器；
通过所述一个或多个处理器来处理所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个，所述一个或多个处理器具有相关非暂时性有形计算机可读介质、并可由所述一个或多个处理器操作以执行指令集，所述指令集的特征在于：
响应于所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个而进行处理，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个相关联的多个波长和相应频率，以及
分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，使得所述吸收和散射定义与穿过所述管道的所述部分的所述MPF相关联的多个MPF特性；以及
在一个或多个显示器上显示所述MPF特性，以增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
22.根据权利要求21所述的方法，其中输入从多个宽带NIR源产生的多个宽带NIR信号的特征在于：所述已产生的宽带NIR信号具有在大约350纳米至2000纳米范围内的波长和大约5度或更小的窄光束角，并且其中，所述导流器进一步位于与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻以增强所述多个光学窗口与所述多个宽带NIR检测器的紧密配对，使得所述高强度宽带NIR信号穿透所述MPF。
23.根据权利要求21至22中任一项所述的方法，其中所述导流器的特征在于是闭合的圆柱形管，所述闭合的圆柱形管具有用于容纳所述宽带NIR源的内部、并且圆周恰好小于所述导流器被固定于其中的所述管道的所述部分的圆周、并且具有形状有助于MPF在所述导流器周围行进的端部，使得在所述导流器和所述管道的所述部分的内表面之间引导MPF。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中响应于一个或多个已放大的高强度宽带NIR信号以及一个或多个已放大的高强度宽带NIR信号中的每一个来进行处理，其特征在于：
通过所述一个或多个处理器来对已放大的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个输入DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> </mrow>
并且，通过所述一个或多个处理器来对已放大的检测到的高强度宽带NIR信号执行一个或多个DFT操作，来为N个样品的序列f(n)定义多个检测到的DFT分量，其中n＝0...N-1，其中所述DFT操作被定义为F(k)，其中k＝0...N-1：
<mrow> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msqrt> <mi>N</mi> </msqrt> </mfrac> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mi>N</mi> </mrow> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
25.根据权利要求24所述的方法，其中，分析所述多个波长和相应频率，以确定与所述已放大的高强度宽带NIR信号和所述已放大的检测到的高强度宽带NIR信号中的每一个相关联的相应吸收和散射，其特征进一步在于：通过比较所述多个输入DFT分量与所述多个检测到的DFT分量以表征在所述MPF中对各个波长和相关频率的相关吸收和散射。
26.一种方法,其用于直接表征流体的MPF、并在用于石油相关作业的流体流经的管道的一部分中增强对用于总流量的全含水率范围的测量和监控，所述方法的特征在于：
与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻地引导流体的MPF穿过管道的一部分，使得全含水率范围与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻地流动，所述流体的MPF的特征进一步在于石油、水、气和固体的多种组分；
控制位于所述管道的所述部分之内的宽带NIR源发射高强度宽带NIR信号，所述宽带NIR信号在所述流体的MPF与所述管道的所述部分的内表面紧密相邻地流动时穿透所述流体的MPF；
通过使用多个宽带NIR检测器来检测一个或多个高强度宽带NIR信号，其中所述多个宽带NIR检测器安装在所述管道的所述部分的外表面上并沿所述管道的所述部分的外表面间隔开、并且所述多个宽带NIR检测器与位于所述管道的所述部分之内的多个光学窗口相应地配对，所述多个宽带NIR检测器与所述多个光学窗口共同操作以在流体的MPF流经宽带NIR检测器与光学窗口之间时增强对所述高强度宽带NIR信号的检测；以及
处理所述一个或多个检测到的高强度宽带NIR信号以确定用于所述流体的MPF中的所述多种组分中的每一种组分相对于基线的相对吸收和散射，以定义将要显示在一个或多个显示器上的一个或多个MPF特性，并且增强对所述管道的所述部分之内的石油相关作业的测量和监控。
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WO (1) WO2017007763A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109187426A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 四川莱威盛世科技有限公司 一种基于红外光谱法的油品含水率测量仪及测量方法
CN111366553A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 中国石油天然气股份有限公司 含水率测量传感器及含水率测量方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3077389B1 (fr) * 2018-01-31 2020-02-28 Monixo Equipement d’analyse d’un fluide polyphasique
EP3788364B1 (en) * 2018-05-04 2023-01-11 ABB Schweiz AG Measurement of hydrocarbon contamination in water
US11022597B2 (en) * 2018-05-21 2021-06-01 Saudi Arabian Oil Company Fluid sensing system using planar resonators
CN109358058B (zh) * 2018-10-10 2021-11-19 中石化（洛阳）科技有限公司 管道状态检测系统和方法
US11448536B2 (en) * 2019-10-16 2022-09-20 Weatherford Technology Holdings, Llc Measuring component concentrations of nonhomogeneous immiscible mixtures in multiphase flows using near-infrared (NIR) filter photometry
US11428557B2 (en) 2020-08-31 2022-08-30 Saudi Arabian Oil Company Determining fluid properties
US11525723B2 (en) 2020-08-31 2022-12-13 Saudi Arabian Oil Company Determining fluid properties
GB2609050B (en) * 2021-07-16 2023-07-12 Ai Explor Ltd Apparatus and method for multiphase flowable medium analysis
WO2023285836A1 (en) * 2021-07-16 2023-01-19 AI Exploration Ltd Apparatus and method for multiphase flowable medium analysis
WO2024049319A1 (en) * 2022-09-01 2024-03-07 Saudi Arabian Oil Company Multiphase flow meter

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62209317A (ja) * 1986-03-11 1987-09-14 Canon Inc 液体残量検知装置
US5729013A (en) * 1996-11-04 1998-03-17 Atlantic Richfield Company Wellbore infrared detection device and method
WO1998023931A1 (en) * 1996-11-29 1998-06-04 Schlumberger Limited Gas flow rate measurement
WO2000045133A1 (en) * 1999-01-11 2000-08-03 Flowsys As Measuring multiphase flow in a pipe
CN1325020A (zh) * 2000-05-19 2001-12-05 光科学股份有限公司 光学流量传感器
GB2426579A (en) * 2005-05-28 2006-11-29 Schlumberger Holdings Devices and methods for quantification of liquids in gas-condensate wells
CN101598581A (zh) * 2009-07-14 2009-12-09 湖北工业大学土木工程与建筑学院 基于分布式光纤温度传感技术的流速测量系统及其方法

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8430701D0 (en) 1984-12-05 1985-01-16 Atomic Energy Authority Uk Pipeline inspection
US5070725A (en) 1989-09-12 1991-12-10 Texaco Inc. Water-cut monitoring means and method
US5146414A (en) 1990-04-18 1992-09-08 Interflo Medical, Inc. Method and apparatus for continuously measuring volumetric flow
GB9014251D0 (en) 1990-06-27 1990-08-15 British Petroleum Co Plc Method for monitoring acoustic emissions
US5207107A (en) 1991-06-20 1993-05-04 Exxon Research And Engineering Company Non-intrusive flow meter for the liquid based on solid, liquid or gas borne sound
US5353627A (en) 1993-08-19 1994-10-11 Texaco Inc. Passive acoustic detection of flow regime in a multi-phase fluid flow
US5415048A (en) 1994-06-27 1995-05-16 Texaco Inc. Acoustic gas-liquid flow meter
FR2722297B1 (fr) 1994-07-05 1996-08-30 Inst Francais Du Petrole Dispositif et methode de mesure de profil de vitesse dans un fluide poyphasique
US5619043A (en) 1994-09-21 1997-04-08 Laser Sensor Technology, Inc. System for acquiring an image of a multi-phase fluid by measuring backscattered light
US5561245A (en) 1995-04-17 1996-10-01 Western Atlas International, Inc. Method for determining flow regime in multiphase fluid flow in a wellbore
US5663559A (en) * 1995-06-07 1997-09-02 Schlumberger Technology Corporation Microscopy imaging of earth formations
US6076049A (en) 1998-02-26 2000-06-13 Premier Instruments, Inc. Narrow band infrared water cut meter
GB9823675D0 (en) 1998-10-30 1998-12-23 Schlumberger Ltd Flowmeter
NO322353B1 (no) 1999-01-18 2006-09-18 Clampon As Fremgangsmate til maling pa flerfase-fluidstrommer i ror og kanaler, samt anvendelser derav
WO2000057138A1 (en) 1999-03-24 2000-09-28 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Method and apparatus for measuring the mass flow rate of a fluid
US6758277B2 (en) 2000-01-24 2004-07-06 Shell Oil Company System and method for fluid flow optimization
USRE44943E1 (en) 2001-04-23 2014-06-10 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Fluid properties evaluation
US7075063B2 (en) * 2002-06-26 2006-07-11 Schlumberger Technology Corporation Determining phase transition pressure of downhole retrograde condensate
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
US7096719B2 (en) 2003-01-13 2006-08-29 Cidra Corporation Apparatus for measuring parameters of a flowing multiphase mixture
DE502004010550D1 (de) 2003-04-01 2010-02-04 Siemens Ag Prozess-absorptionsspektrometer
US7201068B2 (en) 2003-06-30 2007-04-10 The Boeing Company Water cut meter for measurement of water in crude oil
US7274996B2 (en) 2003-10-20 2007-09-25 Genscape Intangible Holding, Inc. Method and system for monitoring fluid flow
NO320172B1 (no) 2004-02-27 2005-11-07 Roxar Flow Measurement As Stromningsmaler og fremgangsmate for maling av individuelle mengder av gass, hydrokarbonvaeske og vann i en fluidblanding
US20070288178A1 (en) 2004-10-08 2007-12-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasound Imaging Method of Extracting a Flow Signal
US7233001B2 (en) 2005-02-24 2007-06-19 Weatherford/Lamb, Inc. Multi-channel infrared optical phase fraction meter
CA2503275A1 (en) 2005-04-07 2006-10-07 Advanced Flow Technologies Inc. System, method and apparatus for acoustic fluid flow measurement
BRPI0610244A2 (pt) 2005-05-27 2010-06-08 Cidra Corp método e aparelho para medição de um parametro de um fluxo multifásico
GB0516752D0 (en) 2005-08-13 2005-09-21 Flownetix Ltd A method for ultra low power transit time ultrasonic flow measurement
US7530265B2 (en) * 2005-09-26 2009-05-12 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for elemental analysis of a fluid downhole
US20090152475A1 (en) * 2006-01-20 2009-06-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Analyzer, Authenticity Judging Device, Authenticity Judging Method, and Underground Searching Method
CN2932368Y (zh) 2006-08-01 2007-08-08 东北电力大学 基于主成分分析和支持向量机的油气水多相流流型信号采集装置
US7654155B2 (en) 2006-09-19 2010-02-02 Weatherford/Lamb, Inc. Wet-gas flowmeter
US8360635B2 (en) 2007-01-09 2013-01-29 Schlumberger Technology Corporation System and method for using one or more thermal sensor probes for flow analysis, flow assurance and pipe condition monitoring of a pipeline for flowing hydrocarbons
GB2447908B (en) 2007-03-27 2009-06-03 Schlumberger Holdings System and method for spot check analysis or spot sampling of a multiphase mixture flowing in a pipeline
US8201458B2 (en) * 2007-10-12 2012-06-19 Schlumberger Technology Corporation Measure of quantities of oil and water in multiphase flows
US8321133B2 (en) 2007-10-23 2012-11-27 Schlumberger Technology Corporation Measurement of sound speed of downhole fluid utilizing tube waves
EP2199755A1 (en) 2008-12-16 2010-06-23 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO An apparatus, a method and a computer program for recognition of flow regimes in a multiphase fluid flowing in a conduit
US9008762B2 (en) 2009-11-03 2015-04-14 Vivaquant Llc Method and apparatus for identifying cardiac risk
WO2011073790A2 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Schlumberger Technology B.V. (Stbv) Immersion probe for multi-phase flow assurance
US9909911B2 (en) 2010-02-08 2018-03-06 General Electric Company Multiphase flow measurement using electromagnetic sensors
JP5523908B2 (ja) 2010-04-13 2014-06-18 三菱重工業株式会社 流量測定装置及び流速測定装置
US9002650B2 (en) * 2010-08-20 2015-04-07 Weatherford/Lamb, Inc. Multiphase flow meter for subsea applications using hydrate inhibitor measurement
US9689802B2 (en) * 2012-06-29 2017-06-27 Southwest Research Institute Systems, methods and apparatus for analysis of multiphase fluid mixture in pipelines
WO2014047451A1 (en) 2012-09-20 2014-03-27 Weatherford/Lamb, Inc. Multiphase flowmeter for subsea applications
US20140110105A1 (en) 2012-10-23 2014-04-24 Halliburton Energy Services, Inc. Systems and Methods of Monitoring a Multiphase Fluid

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62209317A (ja) * 1986-03-11 1987-09-14 Canon Inc 液体残量検知装置
US5729013A (en) * 1996-11-04 1998-03-17 Atlantic Richfield Company Wellbore infrared detection device and method
WO1998023931A1 (en) * 1996-11-29 1998-06-04 Schlumberger Limited Gas flow rate measurement
WO2000045133A1 (en) * 1999-01-11 2000-08-03 Flowsys As Measuring multiphase flow in a pipe
CN1325020A (zh) * 2000-05-19 2001-12-05 光科学股份有限公司 光学流量传感器
GB2426579A (en) * 2005-05-28 2006-11-29 Schlumberger Holdings Devices and methods for quantification of liquids in gas-condensate wells
CN101598581A (zh) * 2009-07-14 2009-12-09 湖北工业大学土木工程与建筑学院 基于分布式光纤温度传感技术的流速测量系统及其方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张垚: "基于声发射技术的气液两相流动噪声特性检测与机理研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *
汪玉忠等: "《油品质量和气体成分过程分析仪》", 30 April 2004, 中国石化出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109187426A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 四川莱威盛世科技有限公司 一种基于红外光谱法的油品含水率测量仪及测量方法
CN111366553A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 中国石油天然气股份有限公司 含水率测量传感器及含水率测量方法

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