DE3223250C2 - Verfahren und Einrichtung zum Identifizieren von Teilchen in einer Strömung - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Identifizieren von Teilchen in einer Strömung

Info

Publication number
DE3223250C2
DE3223250C2 DE3223250A DE3223250A DE3223250C2 DE 3223250 C2 DE3223250 C2 DE 3223250C2 DE 3223250 A DE3223250 A DE 3223250A DE 3223250 A DE3223250 A DE 3223250A DE 3223250 C2 DE3223250 C2 DE 3223250C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
flow
reflections
attenuation
counted
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE3223250A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3223250A1 (de
Inventor
Leigh Roy Abts
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micro Pure Systems Inc
Original Assignee
Micro Pure Systems Inc
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 Micro Pure Systems Inc filed Critical Micro Pure Systems Inc
Publication of DE3223250A1 publication Critical patent/DE3223250A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3223250C2 publication Critical patent/DE3223250C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/032Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015Attenuation, scattering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/022Liquids
    • G01N2291/0222Binary liquids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/024Mixtures
    • G01N2291/02416Solids in liquids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02836Flow rate, liquid level
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/101Number of transducers one transducer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/104Number of transducers two or more emitters, one receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Die Erfindung ist insbesondere für Sekundärölförderungsanlagen von Nutzen. Bei Sekundärölgewinnungs- oder Förderungsanlagen wird zum Fördern des Öls Wasser durch eine sich in der Nähe der Öllagerstätte befindliche Sekundärbohrung in die Erde gepumpt. Das Wasser breitet sich in der Erde aus, und da es unter Druck steht, preßt es das Öl durch ein Primärbohrloch an die Oberfläche. Diese Ölströmung wird neben dem Öl auch Wasser und Feststoffteilchen enthalten. An der Oberfläche wird das Öl so weit wie möglich vom Rest der Strömung abgetrennt, und die verbleibende Flüssigkeit wird durch das Sekundärbohrloch wieder in die Erde zurückgeführt. Durch die Wiederverwendung dieses Rückstandswassers läßt sich die Menge des Frisch- oder Seewassers, das beim Betrieb der Anlage kontinuierlich zugeführt werden muß, erheblich verringern.
Ein wesentliches Problem dieser Technik besteht darin, daß auch die erwähnten Feststoffteilchen durch das Rückstandswasser zurück in das Sekundärbohrloch geführt werden. Diese Teilchen können groß genug sein, um die feinen Sickerkanäle in der Erde zu verstopfen, wodurch verhindert wird, daß das eingepumpte Wasser die Öllagerstätte erreicht. Da die Sickerkanäle in der Erde schon durch Teilchen sehr kleiner Abmessungen verstopft werden können, kann dieses Problem durch konventionelles Filtern nicht behoben werden. Es bleibt daher nur noch, die Anlage stillzusetzen, bis das Wasser ausreichend gereinigt werden kann.
Aus den vorgenannten Gründen ist es wünschenswert, die Strömung des Rückstandswassers auf ihren Gehalt an Teilchen zu überwachen. Aus der Zeitschrift "Control & Instrumentation", Band 7, Heft 1, Januar 1975, Seiten 30-35 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem Ultraschallwellen in eine Strömung gesendet und die aus der Strömung reflektierten Echos erfaßt werden, die proportional zu der Größe der in der Strömung enthaltenen schallreflektierenden Teilchen sind. Es werden zwei Ultraschallfrequenzen verwendet, um die Teilchengröße und auch die Größenverteilung zu messen. Bei einem anderen, aus der US-PS 37 10 615 bekannten Verfahren werden Ultraschallwellen durch eine Strömung gesendet, und die dabei erfahrene Dämpfung der Schallwellen wird ausgewertet, um die Gesamtmenge der aus Teilchen bestehenden Materie in der Strömung zu bestimmen.
Mit diesen konventionellen Teilchenerfassungsverfahren läßt sich jedoch nicht einwandfrei feststellen, wann etwa die Zuführung von Rückstandswasser in die Sekundärbohrung einer Ölgewinnungsanlage aus Gründen der Verstopfungsgefahr von Sickerkanälen im Erdreich abgestellt werden muß. In diesem Fall enthält nämlich die rezirkulierte Strömung auch Öltröpfchen, die bei der Überwachung zwangsläufig ebenfalls ermittelt werden. Öltröpfchen, also Flüssigkeitsteilchen, beeinträchtigen aber die Arbeitsweise der Anlage nicht nachteilig. Da die bekannten Teilchenerfassungsverfahren nicht zwischen Feststoffteilchen und Öltröpfchen unterscheiden können, werden die Messungen durch die Öltröpfchen verfälscht und nutzlos.
Die zurückgeführte Strömung kann auch große Ölmengen oder Ölklumpen enthalten, was anzeigt, daß die Öl-Wasser- Trennvorrichtungen nicht einwandfrei arbeiten. Es ist daher also auch erwünscht, solche größeren Ölstücke festzustellen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die in der zurückgeführten Strömung enthaltenen Teilchen hinsichtlich ihrer Menge und ihres Anteils an Feststoffteilchen zu überwachen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Es wurde festgestellt, daß Feststoffteilchen in einer rezirkulier­ ten Flüssigkeitsströmung in einer Ölgewinnungsanlage dadurch identifiziert werden können, daß man mit einem Ultraschall­ sender Ultraschallwellenenergie-Strahlungsbündel quer durch die Strömung sendet, wobei man getrennte Reflexionen von allen dispergierten Teilchen erhält; die Reflexionen können gezählt werden und der Zählwert kann mit dem Betrag der Dämpfung des Strahlungsbündels durch die Strömung verglichen werden. Der Vergleich liefert den Prozentsatz der Teilchen, die Feststoffteil­ chen sind. Die Größe der Feststoffteilchen läßt sich durch Amplitudendiskriminierung bzw. Einstellung geeigneter Schwellen­ wertspannungen bei der Zählung der Reflexionen bestimmen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Einrichtung sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Ultraschallwand­ ler vorgesehen und die Dämpfung der zwischen ihnen übertragenen Ultraschallenergie wird gemessen. Außerdem ist ein Sende-Empfangs- Wandler in der Nähe angeordnet, um die gesamten Teilchenreflexio­ nen zu zählen. Da die Anwesenheit von Öl den Betrag der z. B. in Dezibel gemessenen Dämpfung beträchtlich erhöht, liefert ein Vergleich des Betrages der Dämpfung mit der Anzahl der ermittelten Teilchen den Prozentsatz der ermittelten Feststoffteilchen. Eine Größeninformation läßt sich aus dem Betrag einer Schwellen­ wertspannung für den Sende-Empfangs-Wandler erhalten. Eine Erhöhung dieser Schwellenwertspannung erhöht die Mindestgröße der Teilchen, die ermittelt werden kann, so daß die Anzahl der Teilchen für einen Größenbereich um die kritische Teilchen­ größe gezählt und der Prozentsatz der festen Teilchen für jede Größe bestimmt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Einrichtung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Ölgewinnungsan­ lage, bei der die Erfindung Anwendung finden kann;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Teiles einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltungsan­ ordnung für eine Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine typische Aufzeichnung der Teilchen-Zählwerte und
Fig. 5 eine typische Aufzeichnung der Dämpfung.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Sekundärölgewinnungsanlage 10 enthält ein Primärbohrloch 12, welches in eine Öllagerstätte führt, und ein in der Nähe befindliches Sekundärbohrloch 14. Das untere Ende des Sekundärbohrloches 14 ist von der Öllagerstät­ te durch einen Sickerbereich 16 getrennt.
Das sich an der Erdoberfläche befindende Ende des Primärbohrloches 12 ist mit einer Separatoreinheit 18 verbunden. Die Separatorein­ heit 18 ist ferner mit einer Ölauslaßleitung 20, einer Wasserein­ laßleitung 22 und einer Verbindungsleitung 24 verbunden. Durch die Wassereinlaßleitung 22 wird Wasser, vorzugsweise Meerwasser, in die Anlage gepumpt. Die Verbindungsleitung 24 führt zum Sekundärbohrloch 14 und enthält ein Filter 28, auf dessen beiden Seiten jeweils eine von zwei gleichartigen Detektor-Einrich­ tungen 30 angeordnet ist.
Eine solche Ultraschalldetektor-Einrichtung 30 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Einrichtung 30 enthält eine Röhre 32 aus Methylmethacrylat mit einer Innenbohrung 34. Die Röhre 32 ist mit einem ersten Paar von Löchern 36, 38 versehen, die in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzt sind. In den Löchern 36, 38 sind zwei erste Ultraschallwandler 40, 42 angeordnet. Die Ultraschallwandler 40, 42 sind vorzugsweise so ausgebildet, wie es in der US PS 4 365 515 beschrieben ist. Die Einrichtung 30 weist ferner ein zweites Paar von Löchern 44, 46 auf, die gleichartig wie die Löcher des ersten Paares 36, 38 sind und in denen ein zweites Paar von Ultraschallwandlern 50, 52 montiert ist. Die Ultra­ schallwandler 50, 52 stimmen mit denen des ersten Paares überein, mit der Ausnahme, daß sie Drei-Megahertz-Kristalle enthalten, während die Wandler des ersten Paares mit Zehn-Megahertz-Kristal­ len arbeiten. Wie in Fig. 2 ferner dargestellt ist, strömt durch die Bohrung 34 eine Flüssigkeit, in erster Linie Wasser, welche Feststoffteilchen 90 sowie Öltröpfchen 100 enthält und außerdem größere Ölklumpen 110 enthalten kann.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung enthält eine Impulsgenerator-Empfänger-Einheit 62 mit einem Impulsausgang, der über eine Leitung 60 mit dem Ultraschallwandler 50 verbunden ist. Der Ultraschallwandler 52 ist über eine zweite Leitung 64 mit einem Impulseingang der Einheit 62 verbunden. Die Einheit 62 ist an einen Absorptions-Monitor 66 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Oszillographen 68 und einem Zweikanal-Analog­ schreiber 70 verbunden ist. Die Einheit 62 und der Monitor 66 können handelsübliche Geräte sein. Als Oszillograph 68 kann ein handelsübliches Gerät verwendet werden ebenso wie beim Analogschreiber 70.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Einrichtung ist der Wandler 42 des ersten Ultraschallwandlerpaares 40, 42 nicht beschaltet bzw. weggelassen. Der Wandler 40 ist mit zwei Leitungen 72 und 76 verbunden. Die Leitung 72 kommt von einem Impulsausgang eines Verstärkers 74, während die Leitung 76 an einen Impulseingang eines Verstärkers 78 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 78 wird einem Oszillogra­ phen 80 und dem Analogschreiber 70 zugeführt. Der Oszillograph 80 ist außerdem über eine Synchronimpulsleitung 81 mit der Einheit 62, dem Absorptionsmonitor 66, dem Oszillographen 68 und dem Verstärker 78 verbunden. Als Verstärker 74 und als Verstärker 78 können im Handel erhältliche Geräte verwendet werden. Für den Oszillographen 80 kann der gleiche Typ verwendet werden, wie für den Oszillographen 68.
Im Betrieb wird Wasser durch die Einlaßleitung 22 in das System angesaugt und dieses Wasser wird dann durch die Verbindungsleitung 24 in das Sekundärbohrloch 14 gepumpt. Vom unteren Ende des Sekundärbohrloches 14 sickert das Wasser unter Druck in die Erde. Ein Teil dieses Wassers breitet sich durch den Bereich 16 zwischen dem Sekundärbohrloch 14 und der Öllagerstätte aus. Bei Erdformationen, wie sie in solchen Situationen üblicher­ weise vorliegen, weist der Sickerbereich 16 in der Nähe einer Öllagerstätte kleine Kanäle mit einem Durchmesser von etwa 10 µm auf. Wenn das Wasser die Öllagerstätte erreicht, preßt der Wasserdruck ein Teil des Öls durch das Primärbohrloch 12 in die Separatoreinheit 18. Diese Strömung enthält jedoch auch Wasser und vom Wasser und Öl mitgeführte Feststoffteilchen. In der Separatoreinheit 18 wird das Öl vom Rest der Flüssigkeit abgetrennt und das gewonnene Öl wird durch die Auslaßleitung 20 abgepumpt. Der Rest der Flüssigkeit, die nun im wesentlichen aus Wasser mit Öltröpfchen 100 und Feststoffteilchen 90 besteht, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wird durch die Verbindungslei­ tung 24 zum Sekundärbohrloch 14 zurückgeleitet. In der Anlage 10 tritt jedoch ein gewisser Wasserverlust auf, da sich das Wasser vom Sekundärbohrloch in allen Richtungen ausbreitet und nicht das ganze eingepumpte Wasser wieder zurückgewonnen werden kann. Man pumpt daher durch die Einlaßleitung 22 zusätz­ liches Wasser, üblicherweise Meerwasser, wenn solches verfügbar ist, in das System, das dann zusammen mit dem rückgewonnenen Wasser in das Sekundärbohrloch 14 strömt. Auch das zugesetzte Wasser kann Teilchen enthalten. Das Filter 28 vermag zwar größere Teilchen zurückzuhalten, im allgemeinen sind jedoch mehr als wenige Teile pro Million an Feststoffteilchen mit Durchmessern von einem Drittel des Durchmessers der Sickerkanäle oder größer unzulässig, da solche Teilchen die Sickerkanäle verstopfen und verhindern, daß das eingepumpte Wasser die Öllagerstätte erreicht. Im Normalfalle sind also Teilchen mit einem Durchmesser von höchstens etwa 3 µm zulässig. Für die Zwecke der vorliegenden Messungen entspricht einem Teil pro Million einem Milligramm Masse Festkörperteilchen dieser Größe pro Liter Flüssigkeit.
Die vorliegende Detektor-Einrichtung 30 gestattet es, einen unzulässigen Betriebszustand festzustellen und gibt dem Bedienungs­ personal Zeit, die Anlage stillzusetzen, bis das Wasser ausrei­ chend gereinigt werden kann. Der Ultraschallwandler 40 arbeitet vorzugsweise so, wie es in der US-PS 4 365 515 beschrieben ist. Der Ultraschallwandler 40 arbeitet als Sender- Empfänger und emittiert impulsförmige Schwingungszüge von Ultraschallenergie quer durch die Strömung. Er erfaßt dann die Reflexionen von allen Teilchen, die in dem vom Schallstrahl erfaßten Bereich der Strömung enthalten sind. Die Gesamtzahl der Reflexionen kann für jeden einzelnen Ultraschallschwingungs­ impuls oder für jede gewünschte Zeitspanne aufgezeichnet oder durch den Oszillographen 80 sowie durch eine Kurve des Analog­ schreibers 70 wiedergegeben werden. Ein Beispiel einer Aufzeich­ nung der Teilchenzählwerte ist in Fig. 4 dargestellt. Während einer Zeitspanne t1 wurden bei diesem Beispiel etwa 2000 Re­ flexionen empfangen, und zwar sowohl von Feststoffteilchen als auch von dispergierten Teilchen in Form von Öltröpfchen. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde Messung mit einer Schwellwert- Spannung von 17mv für den Wandler 40 durchgeführt. Um erfaßt werden zu können, muß die Reflexion von einem Teilchen ein Signal mit einer Spannung über dieser Schwellenwertspannung erzeugen. Da größere Teilchen höhere Reflexionsspannungen liefern, besteht ein Zusammenhang zwischen der Schwellenwertspan­ nung und dem Mindestradius der erfaßten Feststoffteilchen. Dieser Zusammenhang läßt sich durch die folgende Formel ausdrücken:
K = 2 π f/c
Dabei bedeuten:
R = Teilchenradius;
A = eine Konstante mit einem Wert von etwa 0,6;
mV = Schwellenwertspannung;
c = Schallgeschwindigkeit und
f = Ultraschallfrequenz (10 MHz bei der bevorzugten Ausführungs­ form).
Die Forderung, daß KR « 1 sein soll, ist bei der bevorzugten Ausführungsform erfüllt.
In der Zeitspanne t1 haben also alle 2000 Teilchen, die erfaßt wurden, einen Durchmesser gleich oder größer als der Mindestwert von 3 Mikrometer. Es sei darauf hingewiesen, daß die obige Gleichung für die Öltröpfchen nicht genau stimmt. Die Schallimpe­ danz von Öltröpfchen stimmt ziemlich genau mit der von Wasser überein und bei Tröpfchen und Feststoffteilchen gleicher Größe ist die Reflexion vom Tröpfchen viel schwächer. Das schwächere Signal wird als Reflexion von einem kleineren Teilchen interpre­ tiert. Bei dem obigen Beispiel würden also alle Feststoffteilchen Durchmesser von 3 µm oder größer haben, die kleinsten erfaßten Tröpfchen werden jedoch vermutlich einen Durchmesser von etwa 30 µm aufweisen.
Die Konstante A in der obigen Gleichung ist nur eine Näherung. Wenn die Feststoffteilchen alle aus Kohle beständen, hätte A den Wert 1,18. Beständen sie aus Glas, wäre A = 2,0. Da die spezielle Art der Teilchen nicht bekannt ist, werden vorzugs­ weise zusätzliche Messungen mit Schwellenwertspannungen gering­ fügig oberhalb und unterhalb der Schwellenwertspannung, die gemäß der obigen Formel theoretisch den gewünschten Mindestdurch­ messer ergibt, durchgeführt. Man kann beispielsweise zusätzliche Schwellenwertspannungen von 10 mV und 30 mV verwenden. Die Teilchen werden dann auch für diese Schwellenwertspannungen gezählt, und die drei Messungen geben zusammen eine gute Näherung der Anzahl der Teilchen bei oder oberhalb des speziellen kritischen Durchmessers. Obwohl diese drei Messungen nacheinander durchgeführt werden, können sie als gleichzeitig durchgeführt angesehen werden, da sich die Verhältnisse in der Strömung nur sehr allmählich ändern.
Für die gleiche Zeitspanne t1 messen die Ultraschallwandler 50, 52 die Dämpfung an einer mehrere Zentimeter stromaufwärts gelegenen Stelle. Diese Messung ergibt 20 dB für t1, wie in dem Diagramm in Fig. 5 dargestellt ist. Der dB-Wert wird zur gleichen Zeit ermittelt wie der Teilchenzählwert, da jeder Synchronimpuls auf der Synchronimpulsleitung 81 die beiden Wandler 40 und 50 gleichzeitig auslöst oder tastet. Die beiden Kurven, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind, werden auf dem Registrierstreifen des Analog­ schreibers 70 gleichzeitig aufgezeichnet. Die Ergebnisse können außerdem mittels der Oszillographen 68 und 80 einzeln dargestellt werden. Der während der betrachteten Zeitspanne niedrige Wert der Dämpfung bedeutet, daß fast alle erfaßten Teilchen Feststoffteil­ chen sind und anhand der obigen Formel ist es feststellbar, daß alle diese Teilchen-Durchmesser gleich oder über der annehmbaren Toleranzgrenze sind. Im Zeitpunkt t2 ist die Anzahl der Teilchen auf 1000 abgesunken, der dB-Wert der Dämpfung ist dabei jedoch nur geringfügig gesunken. Die Strömung enthält also zwar weniger Teilchen, es handelt sich jedoch immer noch in der Hauptsache um Feststoffteilchen einer Größe, die ausreicht, um die Sickerkanäle zu verstopfen. Während der Zeitspanne t1 und t2 wird man also die Einrichtung abstellen bis das Wasser gereinigt worden ist. Im Zeitpunkt t3 erscheint in beiden Diagrammen eine Spitze. Diese Spitze zeigt das Vorhandensein eines größeren Ölklumpens an, was, wie erwähnt, bedeutet, daß die Separator-Einheit 18 nicht einwand­ frei arbeitet. Wenn innerhalb weniger Minuten mehr als eine oder zwei Spitzen auftreten, wird man die Anlage stillsetzen bis die Separator-Einheit repariert ist. In der Zeitspanne t4 liegt der Teilchenzählwert bei etwa 1800, die Dämpfung ist jedoch auf 28 dB angestiegen. Dies bedeutet, daß die überwiegende Mehrzahl der Teilchen aus Öltröpfchen besteht. In der Zeitspanne t5 ist schließlich der Teilchenzählwert auf 1000 abgesunken, da der dB-Wert jedoch hoch bleibt, sind die meisten der erfaßten Teilchen Öltröpfchen. Die Anlage kann also bei den Bedingungen während der Zeitspannen t4 und t5 in Betrieb bleiben. Die in Fig. 4 und 5 dargestellten Diagramme sind in der Praxis stark komprimiert und mit Ausnahme der durch Ölklumpen verursachten Spitzen verlaufen die Änderungen in der Praxis wesentlich allmählicher als es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
Die Detektor-Einrichtungen 30 stromaufwärts und stromabwärts des Filters 28 arbeiten in der gleichen Weise. Die Verwendung zweier solcher Detektor-Einheiten gestattet es, die Verhältnisse vor und nach dem Filter zu vergleichen und festzustellen, wie wirksam das Filter arbeitet.
Andere Ausführungsformen
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird nur ein Paar von Wandlern 40, 42 verwendet. Bei dieser Konfiguration empfängt der Wandler 40 die Reflexionen wie oben, der Wandler 42 ist jedoch beschaltet und mißt die Dämpfung des unreflektierten Teiles der Ultraschallstrahlungsbündel. Bei einer solchen Ausführungsform kann das zweite Paar von Wandlern 50, 52 entfallen.
Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Einrichtung können auch bei einer tertiären Ölgewinnungsanlage verwendet werden, bei der man mit Chemikalien anstatt mit umgewälztem Wasser arbeitet.

Claims (9)

1. Verfahren zum Identifizieren von in einer Strömung mitgeführten Teilchen, insbesondere für eine Ölwiedergewinnungsanlage, wobei Ultraschallimpulse quer durch die Strömung geschickt werden und Reflexionen der Ultraschallimpulse an den Teilchen in der Strömung erfaßt und gezählt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Reflexionen mit dem Betrag der Dämpfung der Ultraschallimpulse bei ihrem Weg durch die Strömung verglichen und daraus der Prozentsatz der Teilchen, die Feststoffteilchen sind, ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig ein erster Ultraschallimpuls zur Feststellung der Reflexionen sowie ein zweiter Ultraschallimpuls zur Messung der Dämpfung durch die Strömung gesandt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil eines in die Strömung geschickten Ultraschallimpulses zur Messung der Reflexionen und ein anderer Teil zur Messung der Dämpfung verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine graphische Darstellung der Anzahl der Reflexionen und gleichzeitig eine Darstellung der Dämpfung in Dezibel auf dem Aufzeichnungsträger eines Analogschreibers aufgezeichnet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erfassung der Reflexionen ein Schwellenwert festgesetzt wird, so daß nur Reflexionen von Teilchen, deren Durchmesser gleich oder größer als ein vorgegebe­ ner Wert ist, erfaßt und gezählt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Schwellenwerte, die oberhalb und/oder unterhalb des ersten Schwellenwertes liegen, eingeführt und die Reflexionen für diese Schwellenwerte gezählt werden.
7. Einrichtung zum Identifizieren von Teilchen, die von einer Strömung mitgeführt werden mit
einer Vorrichtung zum Senden von Ultraschallimpulsen in die die Teilchen enthaltende Strömung;
einer Vorrichtung zum Empfangen und Zählen von Ultra­ schallimpulsen, die von den Teilchen reflektiert worden sind;
einer Vorrichtung zum Messen der Dämpfung der Ultraschallimpulse bei ihrem Weg quer durch die Strömung,
gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung zum Vergleichen der Anzahl der gezählten Ultraschallimpulse mit der ermittelten Dämpfung zum Bestimmen des Prozentsatzes der Teilchen, die Feststoffteilchen sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Messen der Dämpfung einen Wandler auf einer Seite einer Leitung und einen Empfangswandler auf einer entgegengesetzten Seite der Leitung enthält.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung einen Zweikanal-Analogschreiber (70) enthält, welcher gleichzeitig eine Aufzeichnung der gezählten reflektierten Ultraschallimpulse und eine Aufzeichnung der Dämpfung liefert.
DE3223250A 1981-06-22 1982-06-22 Verfahren und Einrichtung zum Identifizieren von Teilchen in einer Strömung Expired - Fee Related DE3223250C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/276,038 US4381674A (en) 1981-06-22 1981-06-22 Ultrasonic detecting and identifying of particulates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3223250A1 DE3223250A1 (de) 1982-12-30
DE3223250C2 true DE3223250C2 (de) 1994-03-10

Family

ID=23054892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3223250A Expired - Fee Related DE3223250C2 (de) 1981-06-22 1982-06-22 Verfahren und Einrichtung zum Identifizieren von Teilchen in einer Strömung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4381674A (de)
JP (1) JPS5841349A (de)
CA (1) CA1172348A (de)
DE (1) DE3223250C2 (de)
FR (1) FR2508167B1 (de)
GB (1) GB2100861B (de)
IT (1) IT1156059B (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4478072A (en) * 1981-10-09 1984-10-23 The British Petroleum Company P.L.C. Apparatus for determining the concentration of solids dispersed in a liquid
US4527420A (en) * 1982-06-11 1985-07-09 Micro Pure Systems, Inc. Ultrasonic particulate sensing
US4608869A (en) * 1982-08-20 1986-09-02 Trustees Of Boston University Single particle detection system
FI71018C (fi) * 1983-07-06 1986-10-27 Valmet Oy Foerfarande baserande sig pao ekolodning med ultraljud foer at foelja med banbildningen och/eller massasuspensionsstroe mmn pao en viradel och/eller i en inloppslaoda i en pappers makin och anordning foer tillaempning av foerfarandet samt vanendning av foerfarandet och/eller anordningen
US4580444A (en) * 1984-02-10 1986-04-08 Micro Pure Systems, Inc. Ultrasonic determination of component concentrations in multi-component fluids
GB2156075B (en) * 1984-03-15 1987-12-02 Micro Pure Systems Inc Ultrasonic flow discontinuity identification
JPS63502298A (ja) * 1986-01-31 1988-09-01 クリボロジスキ− ゴルノルドヌイ インスチツ−ト スラリ−の固相のパラメ−タを測定する方法および装置
GB8617568D0 (en) * 1986-07-18 1986-08-28 Clift R Measurement of size of particles entrained in gas
US5058432A (en) * 1987-09-23 1991-10-22 Morkun Vladimir S Method and apparatus for measuring parameters of solid phase of slurries
GB8726478D0 (en) * 1987-11-12 1987-12-16 Unilever Plc Metering apparatus
DE3891308T1 (de) * 1988-04-25 1990-04-05 Krivorozh Gornorudnyj I Verfahren zur kontrolle der parameter der festen phase einer suspension und einrichtung zur durchfuehrung desselben
DE19533303C2 (de) * 1995-09-08 1997-08-14 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Inhomogenitäten im Kühlkreis eines Transformators
NL1003595C2 (nl) * 1996-04-10 1997-10-14 Tno Werkwijze en inrichting voor het karakteriseren van suspensies.
US6301967B1 (en) * 1998-02-03 2001-10-16 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Method and apparatus for acoustic detection and location of defects in structures or ice on structures
US6672163B2 (en) 2000-03-14 2004-01-06 Halliburton Energy Services, Inc. Acoustic sensor for fluid characterization
US6401538B1 (en) 2000-09-06 2002-06-11 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for acoustic fluid analysis
US20060027015A1 (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Tavlarides Lawrence L Method and apparatus for estimating solids concentration in slurries
EP1957662A4 (de) * 2005-11-14 2013-06-05 Predect Ab Verfahren zur überwachung der wasserqualität
US9970903B1 (en) 2014-08-28 2018-05-15 Joseph Gerardi Method and apparatus for monitoring contaminants in a fluid flow
US9778226B2 (en) 2015-02-19 2017-10-03 Saudi Arabian Oil Company Slug flow monitoring and gas measurement
WO2017214403A1 (en) 2016-06-08 2017-12-14 Eaton Corporation Fluid sensor assembly
US10698427B2 (en) 2016-10-31 2020-06-30 Ge Oil & Gas Pressure Control Lp System and method for assessing sand flow rate
US11187044B2 (en) 2019-12-10 2021-11-30 Saudi Arabian Oil Company Production cavern
US11460330B2 (en) 2020-07-06 2022-10-04 Saudi Arabian Oil Company Reducing noise in a vortex flow meter

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3269172A (en) * 1963-02-28 1966-08-30 Automation Ind Inc Apparatus for measuring particles in liquids
US3553636A (en) * 1969-01-27 1971-01-05 Bindicator Co Noncontact ultrasonic interface viscosity and percent solid detecting device
US3710615A (en) * 1971-03-25 1973-01-16 Trw Inc Acoustic particle concentration measuring instrument and method
US3779070A (en) * 1971-11-23 1973-12-18 Autometrics Co Particle size and percent solids monitor
US3914984A (en) * 1972-05-08 1975-10-28 Richard A Wade System for measuring solids and/or immiscible liquids in liquids
US3816773A (en) * 1972-10-12 1974-06-11 Mobil Oil Corp Method and apparatus for detecting particulate material in flow stream
US4112773A (en) * 1977-05-02 1978-09-12 Rhode Island Hospital Ultrasonic particulate sensing
US4237720A (en) * 1978-08-07 1980-12-09 Rhode Island Hospital Ultrasonic particulate sensing
JPS5524583A (en) * 1978-08-11 1980-02-21 Matsushita Electric Works Ltd Sewage purifying apparatus
JPS5524061A (en) * 1978-08-11 1980-02-20 Tokyo Shibaura Electric Co Smalllsized washing machine
JPS5629159A (en) * 1979-08-17 1981-03-23 Chiyouonpa Kogyo Kk Measurement unit for ultrasonic wave concentration
US4339944A (en) * 1980-05-21 1982-07-20 Micro Pure Systems, Inc. Ultrasonic particulate identification
US4365515A (en) * 1980-09-15 1982-12-28 Micro Pure Systems, Inc. Ultrasonic sensing

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5841349A (ja) 1983-03-10
GB2100861A (en) 1983-01-06
FR2508167A1 (fr) 1982-12-24
CA1172348A (en) 1984-08-07
IT8267797A0 (it) 1982-06-22
FR2508167B1 (fr) 1986-05-09
GB2100861B (en) 1985-04-11
DE3223250A1 (de) 1982-12-30
IT1156059B (it) 1987-01-28
US4381674A (en) 1983-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3223250C2 (de) Verfahren und Einrichtung zum Identifizieren von Teilchen in einer Strömung
DE2854589C2 (de)
EP0286910A2 (de) Verkehrsüberwachungsvorrichtung
DE3438798A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen der feststoffkonzentration und der korngroessenverteilung in einer suspension mittels ultraschall
DE2933822A1 (de) Vorrichtung zur ueberwachung der menge von eisenteilchen in oel- und druckfluessigkeitssystemen
DE3905956C2 (de)
DE2257802A1 (de) Vorrichtung zur ueberwachung von teilchengroessen und feststoffanteilen
DE2658983A1 (de) Ultraschall-wandstaerkemessung
DE2636856A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur zerstoerungsfreien bewertung von klebverbindungen in realzeit
DE2921792C2 (de)
DE68911848T2 (de) Verfahren und Anordnung zur Verarbeitung elektrischer Signale.
DE3307789C2 (de)
EP0160922A2 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken oder Bauteilen mit Ultraschall und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3829825C2 (de)
DE2716833B2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Prüfung der Eigenschaften von Material in einem Behälter
DE3814877C2 (de)
EP0116901A2 (de) Vorrichtung zur Ultraschallprüfung
DE102007052795A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Größe von Teilchen mittels einer für die Laser-Doppler-Velocimetrie geeigneten Anordnung
EP0982593A1 (de) Vorrichtung zur Ueberwachung von Pipettiervorgängen
DE2424658C3 (de) Ultraschall-Prüfvorrichtung
DE2737812C3 (de) Verfahren zur Frequenzanalyse von transienten (einmaligen) Schallimpulsen
DE2704407A1 (de) Verfahren und geraet zur ultraschallpruefung von gegenstaenden, insbesondere werkstuecken
DE2934928A1 (de) Vorrichtung zur dauerueberwachung eines anlagenteils sowie ueberwachungsverfahren mit einer solchen vorrichtung
DE3302548A1 (de) Ultraschall-fehlstellen-detektor-signal-analysator
DE19701405C2 (de) Überwachungssystem

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee