DK153587B - Apparat til maaling af gasfraktionen i en tokomponentstroemning af vaeske og gas - Google Patents

Description

Opfindelsen angår et apparat til måling af gas-fraktionen i en tokomponentstrømning af væske og gas, særlig i form af en olie/gasblanding.

Gasfraktionen i en tokomponentstrømning af væske og gas, kan defineres som gasvolumenet i en vilkårlig rørsektion divideret med rørsektionens volumen. Gasfraktionen kan derfor udtrykkes som et tal, der varierer fra nul (når hele strømningen udgøres af væske), til én,(når strømningen udelukkende består af gas.

Eftersom det er vigtigt at have kendskab til, hvor meget af produktionsudbyttet fra en olieboring, som er olie, og hvor meget som er gas, har målinger af gasfraktionen altid været omfattet med stor interesse indenfor offshore-olieindustrien.

Måleinstrumenter, hvis arbejdsprincip er baseret på at påvise kapacitansændringer har til stadighed opnået tiltagende anvendelse til måling af gasfraktionen i tokomponentstrømninger i form af olie/gasblandinger.

Princippet for en sådan målemetode er velkendt og består i alt væsentligt i at måle den elektriske kapaci-tans over to elektroder, hvorimellem tokomponentblandingen strømmer. Hvis. elektrodernes areal og indbyrdes afstand er givet, vil den målte kapacitans have relation til gasfraktionen i blandingen mellem elektroderne.

Det er i princippet muligt at opbygge instrumenter med hurtig dynamisk reaktion ved at udnytte en sådan teknik. Instrumentet kan konstrueres således, at det ikke når ind i strømningen. Til trods for de fordele, som således kan opnås, er kommercielt tilgængelige gasfraktionsmålere baseret på kapacitansprincippet forholdsvis sjældne.

Fra STJ opfindercertifikat nr. 587 383 kendes der en kapacitiv omsætter med et par plane elektroder, der er monteret på og omsluttes af en elastisk rørformet elektrode på nulpotential. Den rørformede elektrode bæres af et elliptisk basiselement med et hul, hvorigen nem der passerer en blanding af støv og luft, hvorpå der skal måles. Hvis blandingens temperatur ændrer sig, sker der en udvidelse eller sammentrækning af basiselementet og dermed af den rørformede elektrode, således at afstanden mellem de plane elektroder også ændrer sig. Herved er det muligt at kompensere for de fejl i måleresultatet, som blandingens temperaturændringer ellers ville medføre.

Der kendes altså et apparat til måling af gasfraktionen i en to-komponentstrømning af væske og gas, navnlig i form af en strømmende olie/gasblanding, hvilket apparat er baseret på måling af ændringer i den elektriske kapacitans over to med afstand fra hinanden anbragte elektroder (A, B), som arbejder med indbyrdes afvigende potentialer og mellem hvilke tokomponentblandingen er bragt til at strømme, hvilke elektroder (A, B) indgår i en primærføler, og hvor apparatet desuden indeholder en tredie, cylinderformet elektrode (C), som omslutter de to andre elektroder (A,B), og en signalbehandlingsenhed .

Hovedulempen ved de fleste kendte kapacitansbase-rede gasfraktionsmålere er instrumentkalibreringens afhængighed af arten af den strømningsform, som overvåges. Således vil eksempelvis kalibreringskurven for en boblestrømning afvige fra kalibreringskurven for en lagdelt strømning.

En af årsagerne til denne afhængighed af strømningsformen er manglende homogenitet i det elektriske felt gennem målevolumenet. Hvis det elektriske felt varierer gennem hele målevolumenet, vil den målte ændring i kapacitans som skyldes en ændring i gasfraktion være afhængig af, hvor gassen befinder sig.

Formålet med opfindelsen er at afhjælpe disse ulemper og tilvejebringe en gasfraktionsmåler af den angivne type, hvor der opretholdes et homogent elektrisk felt indenfor følerens målevolumen. Desuden tilsigtes det at skaffe et måleapparat med robust og enkel kon- struktion, hvor der ved hjælp af en enkel signalbehandlingskreds frembringes en udgangsspænding, som er proportional med den målte gasfraktion.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at den tredje elektrode er indrettet til at holdes på et potential,

, der i det mindste tilnærmelsesvis er lig med den aritmetiske middelværdi af de potentialer, som tilføres de to andre elektroder, og at signalbehandlingsenheden indeholder en indretning, som er i stand til at afgive et signal i afhængighed af kapacitansen mellem elektroderne og fortrinsvis en sinusgenerator.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en gasfraktionsmåler bestående af to hovedkomponenter, nemlig en primærføler som er vist skematisk og en signalbehandlingsenhed illustreret i form af et koblingsdiagram, fig. 2 fordelingen af det elektriske felt indenfor primærføleren.

Som vist i fig. 1 består primærføleren af tre elektroder, nemlig to parallelle pladeelektroder A og B samt en tredje elektrode C, som er rørformet og omslutter de to øvrige elektroder A og B. Tokomponent-strømningen, f.eks. i form af en olie/gasblanding, som skal overvåges, passerer mellem de parallelle pladeelektroder A og B og forårsager derved ændringer i den målte kapacitans mellem elektroderne A og B.

Denne kapacitans måles ved hjælp af en sinusgenerator og en forstærker A^ med kapacitiv tilbage kobling, i dag bedre kendt under betegnelsen"ladnings-forstærker" . Eftersom denne forstærkers indgangsklemmer bliver holdt på "praktisk taget jord", vil eventuelle ændringer i spredningskapaciteten over for jord få en meget.lille indflydelse på måleresultatet. Dette gør det muligt at benytte lange skærmede kabler mellem føleren og forstærkeren (hvis dette er nødvendigt),uden derved i væsentlig grad at påvirke nøjagtigheden af målingen i negativ retning.

Claims (2)

1. Apparat til måling af gasfraktionen i en tokomponentstrømning af væske og gas, navnlig i form af en strømmende olie/gasblanding, hvilket apparat er baseret på måling af ændringer i den elektriske kapacitans over to med afstand fra hinanden anbragte elektroder (A, B), som arbejder med indbyrdes afvigende potentialer og mellem hvilke tokomponentblandingen er bragt til at strømme, hvilke elektroder (A, B) indgår i en primærføler, og hvor apparatet desuden indeholder en tredje, cylinderformet elektrode (C), som omslutter de to andre elektroder (A, B), og en signalbehandlingsenhed, kendetegnet ved, at den tredje elektrode (C) er indrettet til at holdes på et potential,.

, der i det mindste tilnærmelsesvis er lig med den aritmetiske middelværdi af de potentialer, som tilføres de to andre elektroder (A, B), og at signalbehandlingsenheden indeholder en indretning (A^), som er i stand til at afgive et signal i afhængighed af kapacitansen mellem elektroderne (A, B), og fortrinsvis en sinusgenerator.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en indretning til at holde den tredje elektrode xt (C) på potentialet.

udgøres af en spændingsdeler (R, R) og en bufferforstærker (A2) forbundet med sinusgeneratorens udgang.