ES3040100T3 - Device and method for detecting the presence of gas hydrate crystals - Google Patents

Device and method for detecting the presence of gas hydrate crystals

Info

Publication number
ES3040100T3
ES3040100T3 ES21798655T ES21798655T ES3040100T3 ES 3040100 T3 ES3040100 T3 ES 3040100T3 ES 21798655 T ES21798655 T ES 21798655T ES 21798655 T ES21798655 T ES 21798655T ES 3040100 T3 ES3040100 T3 ES 3040100T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
wavelength
light intensity
reflective surface
function
hydrate crystals
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.)
Active
Application number
ES21798655T
Other languages
English (en)
Inventor
Didier Frot
Nicolas Gautreau
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.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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 IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Application granted granted Critical
Publication of ES3040100T3 publication Critical patent/ES3040100T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251Colorimeters; Construction thereof
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G01N2021/4752Geometry
    • G01N2021/4757Geometry 0/45° or 45/0°
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N2021/556Measuring separately scattering and specular
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8477Investigating crystals, e.g. liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/061Sources
    • G01N2201/06113Coherent sources; lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo y un método para detectar al menos la presencia de cristales (10) de hidratos de gas formados por un fluido. El dispositivo, según la invención, comprende: una fuente de luz policromática (2) capaz de emitir radiación (20) al menos en el espectro visible; un cuerpo (3, 3', 3") con una superficie reflectante (4) de un color predefinido en contacto con el fluido; medios para medir la intensidad luminosa (5) en función de la longitud de onda, dispuestos para detectar la radiación reemitida de forma no especular (21) por la superficie reflectante (4) al ser iluminada por la fuente de luz policromática (2); medios para detectar al menos la presencia de cristales de hidrato (10) en función de la intensidad luminosa medida en función de la longitud de onda y al menos un umbral predefinido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para detectar la presencia de cristales de hidratos de gas
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere al campo de la monitorización de sistemas industriales que comprenden fluidos esencialmente gaseosos capaces de formar cristales de hidratos de gas en una tubería.
Más particularmente, la presente invención se refiere al campo de la monitorización de tuberías de extracción, de producción y/o de transporte de hidrocarburos que comprenden al menos una fase gaseosa y una fase acuosa líquida o gaseosa, y/o cualquier otro fluido capaz de formar cristales de hidratos, clatratos o semi-clatratos.
Más particularmente, la presente invención se refiere al campo de la monitorización de tuberías de extracción, de producción y/o de transporte de hidrocarburos que comprenden agua y al menos una fase gaseosa capaz de formar cristales de hidratos, clatratos y semi-clatratos, y eventualmente una fase líquida (acuosa y/o de hidrocarburos), estando presente el agua en al menos una de las fases presentes.
La invención puede además referirse al campo de la monitorización de sistemas de tratamiento de gases y/o licuefacción de gases, o incluso los procedimientos de tratamiento de gases en general, así como las instalaciones de captación, compresión post-captación, almacenamiento de gases y, en general, al campo de los sistemas industriales con una relación gas/líquido muy elevada en el que hidratos de gas son capaces de formarse.
Los hidratos de gas son cristales compuestos por una red de moléculas de agua estabilizadas por formadores de hidratos (tales como metano CH4, CO2, H2S, C2H6, C3H8, etc.). Los hidratos de gas se forman en condiciones de altas presiones y bajas temperaturas. Si se forman estos cristales, crecen, se agrupan y pueden llevar a un taponado de las tuberías. Remediar tales taponados es un largo, difícil, costoso e incluso peligroso. Actualmente, los operarios implementan soluciones técnicas pesadas y costosas para evitar la formación de estos cristales, que pueden ser sobredimensionados con respecto al riesgo real debido a la falta de un sistema confiable de monitorización del riesgo de hidratos.
En particular, un fluido capaz de formar cristales de hidratos de gas y que tiene un bajo contenido de agua (menos de aproximadamente 200 ppm) puede pasar directamente de un estado gaseoso a la formación de cristales de hidratos cuando la temperatura baja, sin pasar por una fase de agua condensada líquida. Tal fluido requiere por lo tanto medios de monitorización especialmente fiables para anticipar el riesgo de hidratos.
Técnica anterior
Se conocen células para estudiar la capacidad de un sistema compuesto de líquido y gas a formar hidratos de gas. En instalaciones de laboratorio, instalaciones pilotos y/o industriales, la formación de hidratos de gas se detecta ya sea por un aumento de temperatura debido a que la cristalización es exotérmica, o bien, cuando el dispositivo de trabajo está respectivamente cerrado o semicerrado (lo que permite mantener la presión) por una caída de presión o por un consumo brusco de gas. También es posible detectar la formación de hidratos mediante examen visual. Cabe destacar que en la mayoría de estos métodos, es necesario formar (o disociar) una gran cantidad de cristales de hidratos para obtener una señal significativa. En el caso de sistemas gaseosos que comprenden bajos contenidos de agua, se utilizan células de equilibrio con medidas del contenido de agua mediante cromatografía de gases o coulometría.
Se conoce el documento FR 2984504 A1, que se refiere a un dispositivo y a un procedimiento de detección de la presencia de hidratos de gas, comprendiendo el dispositivo: una fibra óptica que comprende un acoplador térmico en su extremo, medios para hacer más rigurosa la temperatura aplicados contra el acoplador térmico, medios de medida de la intensidad de la señal óptica emitida por la fibra óptica, y medios de puesta en contacto del acoplador térmico con un fluido gaseoso capaz de formar un hidrato. Sin embargo, el dispositivo descrito en este documento detecta tanto un depósito en la fibra óptica en forma sólida como en forma líquida. En otras palabras, el dispositivo descrito en este documento no permite la detección segura de una fase sólida, ya que el depósito detectado puede ser tanto líquido como sólido.
Se conocen también los documentos WO 2018/114269 A1 y WO 2018/114267 A1, que se refieren respectivamente a un dispositivo y a un procedimiento para discriminar entre hielo y cristales de hidratos mediante una fuente láser, un medio de medida de temperatura y un espectrómetro Raman simplificado, más precisamente utilizando dos filtros pasa-banda para extraer las intensidades luminosas correspondientes a los espectros Raman de dos modos, libre (agua condensada) o ligado (cristales de hidratos), de vibración de los enlaces OH. Este dispositivo y este procedimiento no permiten distinguir la presencia de líquido con respecto a la presencia de cristales sólidos, en particular realizar tal discriminación en el caso de bajos contenidos de agua (<200 ppm), ya que la señal Raman no presenta amplitudes detectables en este caso. En efecto, siendo la sección transversal de las rayas Raman débil, el análisis mediante este tipo de espectroscopia requiere un mínimo de material.
También se conoce el documento EP 3142201 A1 que se refiere a la identificación de la naturaleza química, fase de hidrocarburo o fase acuosa, de una fase condensada mediante espectroscopia óptica de bajo coste. Sin embargo, el dispositivo descrito en este documento no permite la identificación de hidratos de gas.
Se conoce también el documento US 4826327 A1, que se refiere a la identificación de la temperatura del punto de rocío (condensación de agua líquida), mediante un dispositivo que comprende medios de regulación térmica rigurosa de un espejo, y un fotodetector. El procedimiento descrito en este documento aprovecha la disminución de la amplitud de la reflexión especular producida por una fase líquida condensada. Sin embargo, este documento no permite la detección de cristales de hidratos de gas.
Los documentos US2013/100453 A1 y WO 2016/147535 A1 describen la detección de un condensado sólido o líquido de un gas sobre una superficie coloreada utilizando la reflexión difusa en función de la longitud de onda y del cambio de color debido al depósito.
La presente invención permite superar estos inconvenientes. En particular, el dispositivo y el procedimiento según la invención permiten detectar de manera fiable la presencia de cristales de hidratos de gas en la superficie de un cuerpo, sin confundir estos cristales con una condensación líquida, incluso en el caso de bajos contenidos de agua. En particular, la presente invención explota en luz blanca, sobre una superficie tratada ópticamente, el efecto de dispersión múltiple de la luz para detectar la presencia de defectos cristalinos en la superficie considerada.
Una variante principal del dispositivo y del procedimiento según la invención permite además detectar de forma fiable la presencia de una condensación líquida en la superficie de un cuerpo.
Una segunda variante principal del dispositivo y del procedimiento según la invención permite vigilar un sistema industrial capaz de formar cristales de hidratos, en particular anticipar la formación de cristales de hidratos de gas, mediante medios de regulación de la temperatura de la superficie de un cuerpo.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo tal como se define en la reivindicación 1.
Según una implementación de la invención, dicha fuente de luz policromática puede ser una fuente LED blanca.
Según una implementación de la invención, dicho color predefinido de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo puede ser el rojo.
Según una implementación de la invención, dichos medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda pueden comprender un espectrómetro.
Según una implementación de la invención, dichos medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda pueden comprender un fotodetector sensible a longitudes de ondas en el intervalo visible excluyendo dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo.
Según la invención, dicho dispositivo es capaz de detectar la presencia de una fase líquida sobre dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo, comprendiendo dicho dispositivo:
- una segunda fuente de luz monocromática que emite en dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo, y
- segundos medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda complementaria, que comprende un fotodetector sensible a dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo y dispuesto para detectar una radiación resultante de una emisión de dicha fuente de luz monocromática y que se ha reflejado especularmente sobre dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo.
Según una implementación de la invención, dicha fuente de luz monocromática puede ser un láser.
Según una implementación de la invención, dicho cuerpo puede ser un cilindro metálico del que uno de los extremos puede estar anodizado, correspondiendo dicho extremo anodizado a dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo que tiene un color predefinido.
Según una implementación de la invención, dicho dispositivo puede comprender además medios para ajustar la temperatura de al menos dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo.
La invención se refiere además a un procedimiento para detectar al menos la presencia de cristales de hidratos de gas formados a partir de un fluido capaz de formar cristales de hidratos de gas, implementándose dicho procedimiento mediante el dispositivo para distinguir la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales de hidratos de gas formados por dicho fluido tal como se ha descrito anteriormente, comprendiendo dicho procedimiento al menos las siguientes etapas:
- I. emitir, por medio de dicha primera fuente de luz policromática, una radiación al menos en el dominio espectral visible a través de dicho fluido;
- II. medir por medio de dichos primeros medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda, una intensidad de luz en función de la longitud de onda de una radiación reemitida de manera no especular por dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo que tiene un color predefinido cuando dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo que tiene un color predefinido es iluminada por dicha primera fuente de luz policromática;
- III. determinar que están presentes cristales de hidratos en dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo al menos si dicha intensidad de luz en función de la longitud de onda medida es mayor que dicho primer umbral predefinido para al menos una longitud de onda fuera de dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo.
Según una implementación de la invención, dicho primer umbral predefinido puede ser al menos igual al umbral de detección de dichos primeros medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda.
según una implementación de la invención, al menos las etapas a) a c) pueden repetirse para una pluralidad de temperaturas decrecientes de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo, reduciéndose dicha temperatura de dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo por medio de dichos medios para ajustar la temperatura de al menos dicha superficie reflectante de dicha porción de dicho cuerpo, y puede determinarse además una temperatura de formación de dichos cristales de hidratos de gas.
Otras características y ventajas del procedimiento según la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción de ejemplos no restrictivos de formas de realización, con referencia a las figuras adjuntas y descritas a continuación.
Lista de figuras
La figura 1 representa esquemáticamente una reflexión especular (arriba) y una reflexión difusa (abajo) sobre una superficie.
La figura 2 muestra elementos del dispositivo según la invención.
La figura 3 muestra una realización no limitativa del dispositivo según la invención.
La figura 4 muestra curvas de intensidad de luz en función de la longitud de onda medida en el ámbito de un ejemplo de aplicación del dispositivo y del procedimiento según la invención.
Descripción de realizaciones
Según un primer aspecto, respectivamente un segundo aspecto, la invención se refiere a un dispositivo, respectivamente a un procedimiento, para detectar la presencia de cristales de hidratos de gas formados a partir de un fluido. Según una primera variante principal, la invención se refiere a un dispositivo, respectivamente a un procedimiento, para distinguir la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales de hidratos de gas formados a partir de un fluido. El fluido según la invención es capaz de formar cristales de hidratos de gas. De manera general, el fluido de interés es esencialmente gaseoso. Se compone de al menos un gas (por ejemplo, pero sin limitarse a, del tipo hidrocarburo tal como el metano) y agua. El agua puede encontrarse en estado gaseoso o líquido en el fluido considerado, y en proporciones variables con respecto al gas o a la mezcla de gases.
El dispositivo y el procedimiento según la invención explotan el hecho de que la presencia de cristales de hidratos de gas sobre una superficie, al principio perfectamente reflectante, generará una reflexión difusa, debido a la presencia de defectos cristalinos, y no una reflexión especular cuando estos cristales son iluminados por una fuente de luz policromática que emite en el visible. Además, el dispositivo y el procedimiento según la invención explotan el hecho de que, cuando la superficie iluminada por la luz blanca está ella misma coloreada, devuelve una radiación que emite únicamente en un intervalo de longitudes de ondas asociadas al color de esta superficie coloreada, cuando no hay ninguna fase presente en esta superficie, o bien en el caso de una fase transparente (gotas de agua, por ejemplo). Estas propiedades permiten detectar con certeza la presencia de un depósito de cristales de hidratos de gas en la superficie de un cuerpo, sin confundirlo con una condensación líquida.
El dispositivo según la invención comprende al menos:
- una fuente de luz policromática, capaz de emitir una radiación al menos en el dominio espectral visible. Está claro que una fuente de luz policromática puede emitir en el dominio espectral no visible, pero el procedimiento según la invención explota la parte visible del espectro de tal fuente policromática. Según una implementación de la invención, la fuente de luz policromática puede ser una fuente de luz blanca.
- un cuerpo cuyo al menos una porción está en contacto con el fluido capaz de formar hidratos de gas, comprendiendo la porción del cuerpo una superficie reflectante que tiene un color predefinido. Por "superficie reflectante" se entiende una superficie cuyas irregularidades tienen dimensiones 20 veces menores que las longitudes de ondas del dominio espectral visible. El cuerpo puede tener cualquier forma, como, por ejemplo, forma cilíndrica, paralelepípeda. Según la invención, una porción (es decir, una parte) de este cuerpo se pone en contacto con el fluido capaz de formar hidratos de gas, y una superficie de esta porción se caracteriza por un color predefinido (por ejemplo, de manera no limitativa, rojo, verde, azul, etc.). Está bastante claro que el color predefinido de la superficie de la porción del cuerpo está definido por un intervalo de longitudes de ondas en el dominio espectral visible (por ejemplo, el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color rojo se puede definir entre 620 y 670 nm, para un valor central de 645 nm). A continuación, y con fines de simplificar la lectura de la descripción, se habla de la “superficie coloreada” del cuerpo. El hecho de que la superficie de la porción del cuerpo tenga un color predefinido tiene como efecto que una radiación en el dominio espectral visible que incide sobre esta superficie coloreada (en ausencia de cualquier depósito en su superficie, o bien en presencia de una fase transparente como el agua líquida) dará lugar a una radiación reflejada (especularmente) que comprende (principalmente) sólo las longitudes de ondas del intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada.
- medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda, estando estos medios dispuestos de manera que detecten una radiación reemitida de manera no especular por la superficie coloreada del soporte cuando la superficie coloreada es iluminada por la fuente de luz policromática. Por reemisión especular, se entiende una reflexión en un punto de una superficie tal que el rayo incidente da lugar a un único rayo reflejado. El ángulo de emergencia de un reflejo especular es por lo tanto perfectamente conocido e igual (al menos en valor absoluto) al ángulo de incidencia en el punto de reflexión. En el dispositivo según la invención, los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda están dispuestos por lo tanto de forma que no estén en la trayectoria óptica de un rayo especular, cuyo rayo incidente está definido por una recta que pasa por la fuente de luz policromática y la superficie coloreada del cuerpo. En otras palabras, estos medios están dispuestos sobre una recta que pasa por la superficie coloreada cuyo ángulo, con respecto a la normal a la superficie coloreada, es distinto (por ejemplo, al menos 5 grados) del ángulo formado entre la recta que pasa por la fuente de luz y la superficie coloreada y la normal a la superficie coloreada. Esta disposición de medios para medir una intensidad de la luz en función de la longitud de onda tiene como objetivo medir la intensidad de una reflexión difusa, en oposición a la intensidad de una reflexión especular. Se dice que la reflexión es difusa cuando la luz se refleja en un gran número de direcciones, estando la energía de la radiación incidente redistribuida en una multitud de rayos reemitidos. Una reflexión difusa es generada por una superficie que tiene heterogeneidades de índice de refracción de dimensiones comparables a la longitud de onda utilizada, lo que es el caso en presencia de cristales sólidos de hidratos de gas en la superficie coloreada. En la parte superior de la figura 1, se muestra un ejemplo esquemático de reflexión especular, en el que Ri es un rayo incidente (en realidad un haz) con un ángulo 0i en un punto de reflexión P, y que da lugar a un rayo emergente Re con un ángulo 0e igual al ángulo 0i. En la parte inferior de la figura 1 muestra el caso de una reflexión difusa, en la que el rayo incidente Ri con ángulo de incidencia 0i en el punto P da lugar a una pluralidad de rayos emergentes Re con ángulos diferentes del ángulo de incidencia 0i.
- medios para detectar la presencia de cristales de hidratos a partir de la intensidad de la luz medida en función de la longitud de onda y un umbral predefinido. Los medios para detectar la presencia de cristales de hidratos de gas pueden comprender medios para analizar la intensidad de luz medida en función de la longitud de onda produciendo espectrogramas, y medios para procesar estos últimos, tales como un ordenador o un teléfono inteligente (smartphone). De manera no limitativa, el análisis de la intensidad de luz medida se puede realizar a partir de una señal analógica o digital de la intensidad de luz medida en función de la longitud de onda. Según una implementación de la invención, la detección de la presencia de cristales de hidratos se puede realizar al menos comparando la intensidad de luz medida en función de la longitud de onda con un umbral predefinido. Según una implementación de la invención, el umbral predefinido puede relacionarse con al menos un intervalo de longitudes de ondas predefinido en el dominio espectral visible, como se describe a continuación.
Según una implementación de la invención, la fuente de luz policromática capaz de emitir una radiación en el dominio espectral visible puede ser una fuente halógena o una fuente LED (Diodo Emisor de Luz).
Según una realización preferida de la invención, la fuente de luz policromática capaz de emitir una radiación en el dominio espectral visible puede ser una fuente LED blanca, por ejemplo de 4000° K. Tal fuente permite garantizar una luz blanca, con un coste limitado y con un rendimiento electroluminiscente muy elevado. A título indicativo, un ejemplo del espectro de tal fuente se muestra en la figura 4 (curva SRC). Como se puede ver en esta figura, un LED de 4000° K produce luz de fluorescencia que contiene mucha intensidad en el dominio complementario al rojo (420 - 600 nm), lo que es una ventaja notable en comparación con una fuente halógena convencional que contiene radiaciones en el dominio infrarrojo que no se aprovecha en el dispositivo y/o el procedimiento según la invención.
Según una implementación de la invención, el cuerpo del cual al menos una porción está en contacto con el fluido de interés puede ser un cilindro, y la superficie de esta porción que tiene un color predefinido puede ser al menos una de las caras planas del cilindro destinada a ser puesta en contacto con el fluido de interés.
De manera ventajosa, el cilindro es un cilindro metálico del cual al menos la cara destinada a ser puesta en contacto con el fluido de interés se ha anodizado, es decir que se ha aplicado un tratamiento de superficie a esta cara para teñirla, por oxidación anódica. Ventajosamente, la capa de óxido poroso teñida en la masa de esta cara permite que esta cara del cilindro tenga las propiedades ópticas de un color único conservando al mismo tiempo una alta conductividad térmica y una alta capacidad calorífica. De esta manera, se minimiza el gradiente térmico entre el extremo (en el que aparece la fase condensada, sólida o líquida) y el cuerpo del cilindro, pero esto también permite que el aumento de temperatura que acompaña a la condensación de especies permanezca insignificante. Esta elección tiene la ventaja de una alta resistencia mecánica y un bajo grosor (30 a 100 micrómetros) para la capa coloreada que constituye el extremo del cilindro, por lo tanto una baja perturbación térmica.
Según una implementación de la invención, la superficie coloreada del cuerpo puede ser de color rojo. Este color es ventajoso debido a que se encuentra en el extremo del espectro visible que corresponde al intervalo de longitudes de ondas largas cuya contribución a la difusión de Rayleigh, producida por la presencia de cristales, es baja.
Preferiblemente, se puede combinar una superficie coloreada del cuerpo de color rojo con una fuente de luz policromática del tipo fuente LED blanca, por ejemplo de 4000°K. En efecto, una fuente de LED blanca utiliza, a partir de un LED centrado en el intervalo de longitudes de ondas de 465 nm (color azul), la excitación de fluorescencia de un compuesto químico para producir una luz blanca que de hecho sigue siendo rica en azul. El uso de tal fuente resulta así ventajoso con una superficie coloreada del cuerpo en un intervalo de longitudes de ondas, en particular el rojo. Esta elección de la fuente de luz también es acertada debido a que la contribución al fenómeno de difusión de las longitudes de ondas cortas es mucho mayor. Así, esta combinación de realizaciones del dispositivo según la invención contribuye a una detección precoz de los primeros cristales depositados sobre la superficie coloreada del cuerpo.
Según una implementación de la invención, los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda pueden ser un espectrómetro. Por ejemplo, se puede utilizar el modelo USB2000+ comercializado por la compañía Ocean Insight (USA) que combina una red de difracción y un sensor CCD (por "Charged Coupled Device" en inglés) lineal.
Alternativamente, los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda pueden formarse a partir de un fotodetector sensible a longitudes de ondas en el dominio espectral visible, excluyendo el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de la superficie coloreada del cuerpo. De esta manera, los medios para medir una intensidad de luz serán sensibles únicamente a la intensidad difundida, producida por la aparición de los cristales. Según una implementación de la invención, los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda pueden estar formado por un fotodiodo y un filtro corte de banda centrado en el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo.
Según una implementación de la invención, los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda pueden estar dispuestos de manera que haya un ángulo de al menos 5 grados, preferiblemente al menos 10 grados, y muy preferiblemente 20 grados con respecto a una radiación emergente especular sobre la superficie coloreada. Un ángulo de 5 grados es suficiente para que los medios para medir la intensidad de la luz en función de la longitud de onda no reciban una intensidad de luz procedente de la reflexión especular sobre la superficie coloreada del cuerpo.
Según una implementación de la invención, los medios para detectar la presencia de cristales de hidratos a partir de la intensidad de luz medida pueden determinar la presencia de cristales de hidratos de gas comparando la intensidad de luz medida para al menos un intervalo de longitudes de ondas con al menos un umbral predefinido. Ventajosamente, la presencia de cristales de hidratos de gas se puede concluir cuando la intensidad de la luz medida para las longitudes de ondas de un intervalo de longitudes de ondas que excluye al menos el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo es mayor que un primer umbral predefinido (por ejemplo, al menos igual al umbral de detección del dispositivo de medida de la intensidad de luz; más precisamente, el umbral predefinido puede ser al menos igual a un aumento en una intensidad de la intensidad de luz de referencia (previamente medida cuando no se forma ningún depósito en la superficie coloreada) igual al umbral de detección del dispositivo de medida de la intensidad de luz) y/o cuando la intensidad de la luz medida para el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo es menor que un segundo umbral predefinido (por ejemplo, igual a una disminución de 10% de una intensidad de la intensidad de luz de referencia, previamente medida cuando no se forma depósito en la superficie coloreada). Preferiblemente, la presencia de cristales de hidratos de gas se puede concluir cuando la diferencia entre la intensidad de luz medida para un intervalo de longitudes de ondas complementario (por ejemplo, el intervalo de longitudes de ondas complementario al intervalo de longitudes de ondas asociado con el color rojo es el intervalo de longitudes de ondas más corto asociado con el color verde) y el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo es mayor que un primer umbral predefinido.
Según otra implementación de la invención, se puede medir un espectro de referencia en ausencia de cualquier depósito sobre la superficie coloreada, y este espectro de referencia se resta del espectro medido. Si la suma de las diferencias es mayor que un umbral predefinido (por ejemplo igual a 10 veces el umbral de detección de los medios para medir la intensidad de la luz en función de la longitud de onda utilizada), se puede concluir que hay cristales de hidratos de gas presentes en la superficie coloreada.
Según una implementación de la invención, los medios para detectar la presencia de cristales de hidratos a partir de la intensidad de luz medida en función de la longitud de onda pueden comprender además medios para alertar cuando se están formando cristales de hidratos. Según esta implementación de la invención, esta alerta puede activarse cuando la intensidad de luz medida para las longitudes de ondas de un intervalo de longitudes de ondas que excluye al menos el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo es mayor que al menos el umbral predefinido como se describe anteriormente. Según una implementación, la alerta puede darse en forma de indicación visual o sonora. Según una implementación, los medios de alerta pueden ubicarse en la proximidad inmediata del dispositivo o permitir una alerta remota, por ejemplo a través de un mensaje electrónico enviado a un teléfono inteligente y/o un ordenador.
Según la invención, el dispositivo es capaz además de detectar la presencia de una fase líquida. En otras palabras, el dispositivo según la invención permite así distinguir la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales de hidratos de gas. El dispositivo comprende además una fuente de luz monocromática cuyo intervalo de longitudes de ondas corresponde al color predefinido de la superficie coloreada del cuerpo. Además, los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda comprenden además un fotodetector sensible al intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de la superficie coloreada del cuerpo, estando dispuesto además este fotodetector de manera que detecte la radiación resultante de una emisión por la fuente de luz monocromática y que se refleja especularmente por la superficie coloreada del cuerpo. En otras palabras, se emite mediante esta fuente de luz adicional monocromática una radiación del mismo color que el de la superficie coloreada a iluminar, que devolverá esta radiación, en caso de reflexión especular, a un fotodetector capaz de medir la intensidad de luz de esta radiación monocromática.
Según la invención, los medios para detectar la presencia de cristales de hidratos de gas permiten también un análisis de la intensidad de luz medida por el fotodetector. Como se ha descrito anteriormente, la reflexión especular no se produce en el caso de la presencia de cristales de hidratos de gas sobre la superficie coloreada, ya que estos generan un fenómeno de reflexión difusa y no de reflexión especular. Tan pronto como la intensidad de luz medida por el fotodetector de la invención baja significativamente, es decir, de al menos 10 %, con respecto a una intensidad de luz de referencia, medida previamente por el fotodetector en ausencia de cualquier condensación sobre la superficie coloreada del cuerpo, es posible concluir que hay una fase condensada (sólida o líquida) presente sobre la superficie coloreada del cuerpo. Preferiblemente, la intensidad de luz de referencia se puede medir antes de cualquier regulación térmica rigurosa, de manera a prevenir el efecto de una posible contaminación de la superficie coloreada en la medida de la intensidad de luz.
Según una implementación de la invención, se puede determinar si la fase condensada (sólida o líquida) así detectada sobre la superficie coloreada es una fase líquida o sólida de la siguiente manera:
- si la intensidad de la luz, en función de la longitud de onda medida para un intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo por los medios para medir una intensidad de la luz en función de la longitud de onda dispuesta para detectar una radiación reemitida de manera no especular por la superficie coloreada, es menor que un umbral predefinido como se describe anteriormente, entonces se puede concluir que la fase condensada (sólida o líquida) detectada en la superficie coloreada es una fase líquida.
- si la intensidad de la luz, en función de la longitud de onda medida para un intervalo de longitudes de ondas que excluye al menos el intervalo de longitudes de ondas asociado al color de la superficie coloreada del cuerpo, estando dicha intensidad de luz medida por los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda dispuesto para detectar una radiación reemitida de manera no especular por la superficie coloreada, es mayor que un umbral predefinido como se ha descrito anteriormente, entonces se puede concluir que la fase condensada (sólida o líquida) detectada sobre la superficie coloreada es una fase sólida y corresponde a cristales de hidratos de gas.
En otras palabras, el análisis conjunto de las intensidades de luz medidas en una trayectoria óptica especular y en una trayectoria óptica no especular permite distinguir si una fase condensada en la superficie coloreada del cuerpo es líquida o corresponde a cristales de hidratos de gas.
Según una implementación de la invención, la fuente de luz monocromática puede ser un láser, por ejemplo de color rojo cuando la superficie coloreada del cuerpo es de color rojo, o verde cuando la superficie coloreada del cuerpo es de color verde. Los colores distintos del rojo, si bien son menos óptimos para la detección de cristales cuando se utiliza una fuente de luz policromática de tipo LED blanca como se explicó anteriormente, se pueden adaptar de manera ventajosa a una longitud de onda de una emisión láser. En efecto, al evitar el intervalo de longitudes de ondas azules de una fuente LED blanca, se puede, por ejemplo, elegir colorear la superficie del cuerpo de verde y utilizar un láser YAG verde con una longitud de onda de 532 nm.
Según una implementación de la invención, el fotodetector sensible al intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de la superficie coloreada del cuerpo puede comprender un fotodiodo y un filtro de paso de banda centrado en el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo.
Según una variante del dispositivo según la invención, que se puede combinar con la invención, el dispositivo puede comprender además medios para ajustar la temperatura de al menos la superficie coloreada del cuerpo. Los medios de ajuste de la temperatura están así destinados a modificar la temperatura de al menos la superficie coloreada del cuerpo, y pueden ser explotados por el procedimiento según la invención, tal como se describe a continuación, con el fin de condensar sobre la superficie coloreada enfriada una fase más densa, líquida o sólida. Según esta variante de implementación de la invención, los medios de ajuste de la temperatura de al menos la superficie de la porción del cuerpo puesta en contacto con el fluido de interés pueden comprender al menos un elemento con efecto Peltier dispuesto contra un acoplador térmico el mismo en contacto con al menos la superficie coloreada del cuerpo según la invención. El elemento con efecto Peltier permite controlar la temperatura de al menos la superficie coloreada del cuerpo mediante el servoajuste de una corriente en dirección y amplitud. Sin apartarse de la presente invención, el acoplador térmico puede estar enmarcado por dos elementos Peltier. A continuación, se denominan "medios de regulación térmica rigurosa" estos medios de regulación de la temperatura de al menos el extremo de la superficie coloreada del cuerpo.
Ventajosamente, el dispositivo puede comprender una fibra óptica multimodo y un acoplador en Y para asegurar la conexión óptica de la fuente de luz policromática y del medio para medir la intensidad de luz, incluso en un entorno industrial de producción de gas (norma ATEX). En esta realización, la recogida de la intensidad de luz difundida por la superficie coloreada reflectante está asegurada en el extremo de la fibra óptica mediante un elemento óptico de acoplamiento que tiene un ajuste de recogida con un ángulo sólido ajustable módulo la apertura numérica de la fibra multimodo elegida.
La figura 2 muestra una realización que comprende elementos de la invención. Más específicamente, el dispositivo 1 según esta realización comprende una fuente de luz policromática 2 (por ejemplo un LED blanco) que emite al menos en el dominio espectral visible. Esta radiación emitida 20 ilumina al menos la cara coloreada 4 de una porción 3' de un cilindro metálico 3 puesto en contacto con el fluido (no mostrado) capaz de formar cristales de hidratos de gas. La otra porción 3" del cilindro metálico 3, no en contacto con el fluido, está encastrada en un bloque frío 31 atravesando un bloque adiabático 32, estando el bloque frío 31 fijado sobre un soporte 30. La temperatura del bloque frío se regula mediante dispositivos para aumentar el rigor térmico 33. La cara plana 3' del cilindro metálico en contacto con el fluido se ha anodizado, lo que permite minimizar el gradiente térmico en el cilindro 3. Además, como se puede observar en esta figura, un espectrómetro 5 está dispuesto en una trayectoria óptica que no es la de un rayo especular que sería generado por la fuente de luz 2 y que se reflejaría en la cara coloreada 4 del cilindro 3. Unos cristales sólidos de hidratos de gas 10 están representados esquemáticamente por discos blancos en la cara coloreada 3' del cilindro 3. Estos cristales generan una reflexión difusa 21 cuya intensidad de luz en función de la longitud de onda se mide mediante el espectrómetro 5.
La figura 3 muestra una realización no limitativa del dispositivo según la invención. Esta realización comprende los elementos descritos para la figura 2 anterior, y comprende además una fuente de luz monocromática 2' (por ejemplo un láser), dispuesta en la proximidad de la fuente policromática 2, y un fotodetector 40, 40' sensible al intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de la superficie coloreada 4 del cuerpo 3, dispuesto de manera que detecte la radiación 21' resultante de una emisión 20' de la fuente de luz monocromática 2' y que es reemitida especularmente por la superficie coloreada 4 del cuerpo 3. Según esta realización, el fotodetector 40, 40' comprende un fotodiodo 40 y un filtro paso de banda 40' centrado en el intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada 4 del cuerpo 3.
El procedimiento para detectar al menos la presencia de cristales de hidratos de gas formados a partir de un fluido según el segundo aspecto de la invención se puede implementar por medio del dispositivo para detectar al menos la presencia de cristales de hidratos de gas descrito según una cualquiera de las realizaciones anteriores.
El procedimiento según la invención comprende al menos las siguientes etapas:
a) emitir, mediante la fuente de luz policromática descrita anteriormente, una radiación al menos en el dominio espectral visible a través de dicho fluido;
b) medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda, mediante los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda descritos anteriormente, de una radiación reemitida de manera no especular por dicha superficie de dicho cuerpo que tiene un color predefinido cuando dicha superficie de dicho cuerpo que tiene un color predefinido es iluminada por dicha fuente de luz policromática;
c) determinar que hay cristales de hidrato presentes en la superficie de la porción del cuerpo si al menos dicha intensidad de luz medida para al menos una longitud de onda distinta de dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie de dicha porción de dicho cuerpo es mayor que un umbral predefinido.
Ventajosamente, el umbral predefinido es igual al umbral de detección de los medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda. En otras palabras, se puede concluir de la presencia de cristales de hidratos de gas tan pronto como se mide una intensidad de luz no nula para al menos una longitud de onda distinta del intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de dicha superficie mediante el dispositivo de medida utilizado como un medio para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda.
Ventajosamente, se puede activar una alerta cuando la intensidad de la luz medida en función de la longitud de onda para al menos una longitud de onda distinta del intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de la superficie de la porción del cuerpo es mayor que un umbral predefinido. Según una implementación de la invención, una alerta puede activarse en forma de una indicación visual o sonora, o en forma de un mensaje electrónico enviado a un teléfono inteligente y/o a un ordenador.
Según una implementación del procedimiento según la invención, las etapas a) a c) se pueden repetir para una pluralidad de temperaturas decrecientes de la superficie coloreada de la porción del cuerpo, siendo disminuida la temperatura de la superficie coloreada del cuerpo por medio de los medios de regulación térmica rigurosa del dispositivo según la segunda variante principal descrita anteriormente. La temperatura de la superficie coloreada en la que se detecta la presencia de cristales de hidratos indica la temperatura de formación de cristales de hidratos para el fluido de interés. Se trata de una información valiosa para un operador de un sistema industrial que probablemente genere hidratos de gas, ya que contribuye a anticipar la formación de estos cristales de hidratos.
El procedimiento según la invención puede además permitir detectar la presencia de una fase líquida implementando además las siguientes etapas:
i) emitir una radiación a través del fluido por medio de la fuente de luz monocromática;
ii) medir además, por medio de medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda que comprende un fotodetector sensible al intervalo de longitudes de ondas asociado con el color de la superficie coloreada del cuerpo, una intensidad de luz en función de la longitud de onda de la radiación reemitida especularmente por la superficie coloreada, cuando la superficie coloreada es iluminada por la fuente monocromática;
iii) determinar que hay una fase líquida presente en la superficie reflectante:
- si la intensidad de luz en función de la longitud de onda de la radiación reemitida especularmente por la superficie coloreada, cuando la superficie coloreada está iluminada por la fuente de luz monocromática, es menor que un umbral predefinido (por ejemplo, igual a una disminución de 10 % con respecto a una intensidad de luz de referencia, medida previamente por el fotodetector en ausencia de cualquier condensación sobre la superficie coloreada del cuerpo), y
- si la intensidad de luz en función de la longitud de la radiación reemitida de manera no especular por la superficie coloreada, cuando la superficie coloreada es iluminada por la fuente de luz policromática, es menor que el umbral predefinido en la etapa c) descrita anteriormente para al menos una longitud de onda distinta del intervalo de longitudes de ondas asociado con el color predefinido de la superficie coloreada.
De esta manera, el procedimiento según la invención permite distinguir de manera fiable la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales de hidratos de gas.
En particular, con el objetivo de monitorear un sistema industrial, el dispositivo según la invención puede instalarse ventajosamente en el flujo del fluido a monitorear o, alternativamente, en una tubería que deriva del flujo principal.
En particular, la implementación de tal dispositivo o de tal procedimiento con el objetivo de monitorear un sistema industrial permite conocer, en tiempo real, la desviación del equilibrio de los hidratos y/o semi-clatratos susceptibles de formarse, ya que las medidas se realizan in situ, a diferencia de las medidas de laboratorio que requieren la reconstitución de la mezcla gaseosa en un momento diferente. El dispositivo y el procedimiento según la invención pueden utilizarse ventajosamente para evaluar y/o "controlar" en tiempo real el efecto de una inyección de aditivos termodinámicos, o cinéticos, o sus combinaciones, en el procedimiento industrial. El primer tipo de aditivo (termodinámico) desplaza las condiciones de equilibrio, el segundo (cinético) ralentiza la cinética de formación y, por lo tanto, retrasa la aparición de cristales.
Ejemplos
Las características y ventajas del procedimiento según la invención aparecerán más claramente con la lectura del ejemplo de aplicación siguiente.
Para este ejemplo de aplicación, el procedimiento se implementa según la primera variante principal del dispositivo según la invención, por ejemplo descrita en la figura 3. El fluido de interés comprende metano así como agua en forma líquida en una proporción que conduce a la generación de una fase líquida antes de la formación de cristales de hidratos de gas.
En concreto, para este ejemplo de implementación, el cuerpo es un cilindro metálico que tiene una superficie reflectante roja (anodizado rojo) y se utiliza un LED de 4000°K como fuente de luz policromática así como un láser rojo como fuente de luz monocromática. Por otro lado, se utiliza un espectrómetro para medir una intensidad de luz resultante de una reflexión difusa, y un fotodiodo que comprende un filtro de paso de banda centrado en la longitud de onda de 645 nm (más precisamente cuyos límites son 620 y 670 nm) para medir una intensidad de luz resultante de una reflexión especular sobre la superficie coloreada del cilindro metálico.
El espectrómetro, antes de cualquier regulación térmica rigurosa (y por lo tanto en ausencia de cristales de hidratos de gas), recibe una parte de la luz del LED de 4000°K ampliamente incrementada por el componente rojo correspondiente a la reemisión por la superficie reflectante roja del cilindro metálico, indicando que el sensor es funcional. Después, la temperatura de la cara roja del cilindro metálico se reduce gradualmente, utilizando medios de regulación térmica rigurosa.
Cuando el agua del fluido de interés se condensa en la cara reflectante roja del cilindro metálico, el espectro registrado por el espectrómetro no se ve afectado o se ve poco afectado, debido a la transparencia de las gotas de agua. Por lo tanto, el espectrómetro recibe principalmente luz roja. Sin embargo, el fotodetector colocado en una trayectoria óptica especular ve disminuir su nivel de intensidad de luz debido a que la reflexión difusa, desviación producida por grandes gotas de agua principalmente en ángulos pequeños, ya no contribuye a la intensidad recibida en el fotodetector.
Cuando se prosigue la disminución de la temperatura de la cara coloreada del cilindro metálico, se forman cristales de hidratos, que toman la forma de una multitud de pequeños defectos cristalinos. El espectro registrado por el espectrómetro es muy diferente, debido a que el fenómeno de dispersión múltiple se refiere a todos los componentes espectrales de la fuente LED blanca de 4000°K. Por lo tanto, el espectrómetro recibe principalmente luz blanca, ya que en el intervalo de longitudes de ondas más allá de los 600 nm ya no se observa ninguna intensidad. El componente rojo correspondiente al depósito reflectante sobre la superficie coloreada está fuertemente atenuado. El fotodetector, por otro lado, recibe menos luz, o incluso ninguna, reflejada especularmente desde la cara coloreada del cilindro. En este último caso, el reflejo especular ha desaparecido por completo. Se puede concluir por lo tanto que se forma una fase condensada (sólida o líquida) sobre la superficie coloreada del cuerpo.
En la figura 4, se presenta un ejemplo de un espectro real (intensidad de luz I en función de la longitud de onda L) medido por el espectrómetro antes de la formación de cristales de hidratos (REF) y después de la formación de cristales de hidratos (HC). Se puede observar que la señal del reflector rojo ubicado en el intervalo de longitudes de ondas (620 - 670 nm) desapareció casi por completo cuando aparecieron los cristales, para dar paso a un espectro complementario en el intervalo (420 - 600 nm). Esto es particularmente claro cuando se observa la curva DIFF que corresponde a la diferencia entre las dos curvas HC y REF. Estos valores de intensidad de luz no nulos para intervalos de longitudes de ondas excluyendo la longitud de onda roja permiten concluir con certeza que la fase condensada (sólida o líquida) en la superficie coloreada del cilindro corresponde a cristales de hidratos de gas.
Así, la presente invención permite detectar de manera fiable la formación de cristales de hidratos en una superficie puesta en contacto con un fluido capaz de generar cristales de hidratos, sin posible confusión con una fase líquida.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (1) para distinguir la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales (10) de hidratos de gas formados a partir de un fluido capaz de formar cristales (10) de hidratos de gas, comprendiendo dicho dispositivo:
A. Una primera fuente de luz policromática (2) capaz de emitir una radiación (20) al menos en el dominio espectral visible;
B. un cuerpo (3, 3', 3") del cual al menos una porción (3') está en contacto con dicho fluido, comprendiendo dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") una superficie reflectante (4) que tiene un color predefinido, estando dicho color predefinido asociado a un intervalo de longitudes de ondas en el dominio espectral visible;
C. primeros medios para medir una intensidad de luz (5) en función de la longitud de onda dispuestos de forma que detecte la radiación reemitida de manera no especular (21) por dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") que tiene un color predefinido cuando dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") que tiene un color predefinido está iluminada por dicha fuente de luz policromática (2)
D. una segunda fuente de luz monocromática (2') que emite en dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3"), y
E. segundos medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda (40, 40'), que comprende un fotodetector (40, 40') sensible a dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") y dispuestos para detectar una radiación (20') resultante de una emisión por dicha fuente de luz monocromática (2') y que se ha reflejado especularmente (21') en dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3");
F. medios para detectar al menos dicha presencia de cristales (10) de hidratos a partir de dicha intensidad de luz medida en función de la longitud de onda por dichos primeros medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda (5), y al menos un primer umbral predefinido, permitiendo además dichos medios para detectar al menos dicha presencia de cristales (10) de hidratos detectar la presencia de una fase líquida además del análisis de dicha intensidad de luz medida en función de la longitud de onda por dichos segundos medios para medir una intensidad de luz en función de la longitud de onda (40, 40').
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha primera fuente de luz policromática (2) es una fuente de LED blanca.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho color predefinido de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") es el rojo.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos primeros medios para medir una intensidad de luz (5) en función de la longitud de onda comprenden un espectrómetro.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos primeros medios para medir una intensidad de luz (5) en función de la longitud de onda comprenden un fotodetector sensible a longitudes de ondas en el dominio visible excluyendo dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3").
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha segunda fuente de luz monocromática (2') es un láser.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho cuerpo (3, 3', 3") es un cilindro metálico del que uno de los extremos está anodizado, correspondiendo dicho extremo anodizado a dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") que tiene un color predefinido.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo (1) comprende además medios para ajustar la temperatura (33) de al menos dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3").
9. Procedimiento para detectar al menos la presencia de cristales (10) de hidratos de gas formados a partir de un fluido capaz de formar cristales (10) de hidratos de gas, implementándose dicho procedimiento mediante el dispositivo (1) para distinguir la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales (10) de hidratos de gas formados por dicho fluido según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho procedimiento al menos las siguientes etapas:
I. emitir, por medio de dicha primera fuente de luz policromática (2), una radiación (20) al menos en el dominio espectral visible a través de dicho fluido;
II. medir, mediante dicho primer medio de medida una intensidad de luz (5) en función de la longitud de onda, una intensidad de luz en función de la longitud de onda de una radiación reemitida de manera no especular (21) por dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") que tiene un color predefinido cuando dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") que tiene un color predefinido es iluminada por dicha primera fuente de luz policromática (2);
III. determinar que están presentes cristales (10) de hidratos en dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") al menos si dicha intensidad de luz en función de la longitud de onda medida es mayor que dicho primer umbral predefinido para al menos una longitud de onda fuera de dicho intervalo de longitudes de ondas asociado con dicho color predefinido de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3").
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicho primer umbral predefinido es al menos igual al umbral de detección de dichos primeros medios para medir una intensidad de luz (5) en función de la longitud de onda.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 10, estando dicho procedimiento implementado mediante el dispositivo (1) para distinguir la presencia de una fase líquida de la presencia de cristales (10) de hidratos de gas formados por dicho fluido según la reivindicación 8, en el que se repiten al menos las etapas I) a III) para una pluralidad de temperaturas decrecientes de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3"), estando dicha temperatura de dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3") disminuida mediante dichos medios para ajustar la temperatura de al menos dicha superficie reflectante (4) de dicha porción (3') de dicho cuerpo (3, 3', 3"), y se determina además una temperatura de formación de dichos cristales (10) de hidratos de gas.
ES21798655T 2020-11-03 2021-10-21 Device and method for detecting the presence of gas hydrate crystals Active ES3040100T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2011248A FR3115881B1 (fr) 2020-11-03 2020-11-03 Dispositif et procédé pour détecter la présence de cristaux d'hydrates de gaz
PCT/EP2021/079289 WO2022096285A1 (fr) 2020-11-03 2021-10-21 Dispositif et procede pour detecter la presence de cristaux d'hydrates de gaz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3040100T3 true ES3040100T3 (en) 2025-10-29

Family

ID=74347266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21798655T Active ES3040100T3 (en) 2020-11-03 2021-10-21 Device and method for detecting the presence of gas hydrate crystals

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12241827B2 (es)
EP (1) EP4241066B1 (es)
ES (1) ES3040100T3 (es)
FR (1) FR3115881B1 (es)
WO (1) WO2022096285A1 (es)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1280910C (en) * 1988-11-02 1991-03-05 Paul Siska Dew point analyzer
GB8701616D0 (en) 1987-01-26 1987-03-04 Michell Instr Ltd Dewpoint meter
GB0418555D0 (en) * 2004-08-19 2004-09-22 Michell Instr Ltd Apparatus for measuring dew point of a gas stream
US8786860B2 (en) * 2011-10-20 2014-07-22 Schlumberger Technology Corporation Measurement of liquid fraction dropout using micropatterned surfaces
FR2984504B1 (fr) * 2011-12-14 2021-03-12 Ifp Energies Now Dispositif et methode de detection de la formation d'hydrate de gaz
WO2016147535A1 (ja) * 2015-03-16 2016-09-22 セイコーエプソン株式会社 電子部品搬送装置、電子部品検査装置、結露あるいは着霜の検査用試験片、および結露あるいは着霜の検査方法
EP3142201A1 (en) 2015-09-11 2017-03-15 Michell Instruments Ltd. A tuning system for a tuneable diode laser spectroscopy device comprising a termo electric cooler and a further cooler
US10393652B2 (en) * 2016-01-26 2019-08-27 Tubitak Portable optical apparatus for diffuse reflectance spectroscopy
FR3060749B1 (fr) 2016-12-21 2022-02-11 Ifp Energies Now Dispositif simplifie de detection de la formation d'hydrates de gaz
FR3060750B1 (fr) 2016-12-21 2020-11-06 Ifp Energies Now Methode optimisee de detection de la formation d'hydrates de gaz
US10234443B2 (en) * 2017-03-03 2019-03-19 National University Of Singapore Spectroscopic tissue analysis apparatus and methods

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022096285A1 (fr) 2022-05-12
EP4241066A1 (fr) 2023-09-13
US20230400407A1 (en) 2023-12-14
FR3115881B1 (fr) 2023-06-30
FR3115881A1 (fr) 2022-05-06
US12241827B2 (en) 2025-03-04
EP4241066B1 (fr) 2025-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021290242B2 (en) Gas Meter and Associated Methods
US9091151B2 (en) Downhole optical radiometry tool
CA2881460C (en) Systems and methods for monitoring chemical processes
ES2876417T3 (es) Dispositivo simplificado de detección de la formación de hidratos de gas
White Qualitative and quantitative analysis of CO2 and CH4 dissolved in water and seawater using laser Raman spectroscopy
ES2988531T3 (es) Dispositivo para la detección remota de petróleo
US8411262B2 (en) Downhole gas breakout sensor
DK2433108T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR OPTICAL PRESSURE MEASUREMENT OF A GAS IN A CLOSED CONTAINER
US8786860B2 (en) Measurement of liquid fraction dropout using micropatterned surfaces
AU2013315824B2 (en) Systems and methods for monitoring the quality of a fluid
RU2004133038A (ru) Скважинный рефрактометр и спектрометр ослабленного отраженного света и способ измерения показателя преломления флюидов
BR112015025023B1 (pt) aparelho e método para determinar propriedade de fluido
US20170205346A1 (en) A fluorescent substance detection system
US8753007B2 (en) Fuel cloud point or freeze point sensor with collinear optical geometry
ES3040100T3 (en) Device and method for detecting the presence of gas hydrate crystals
US20170242150A1 (en) Mid-infrared cement sensor
US11566519B2 (en) Laser-based monitoring tool
JP2015509597A5 (es)
ES2389491T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la determinación del punto de humo de los hidrocarburos
JP2013120064A (ja) 濁度色度計
US20180364168A1 (en) Improvements in and relating to remote sensing
Ruiz-Llata et al. Advances in Laser and Optical Technologies for Road State Detection Applications
WO2016095008A1 (en) Apparatus, systems and methods for real-time solids content measurements
US8368891B2 (en) Device and process to measure water clarity and organic content
Artlett et al. Optical Remote Sensing of water temperature in natural water samples