FR2925144A1 - Procede de determination de regime d'ecoulement de fluide diphasique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination d'un régime d'écoulement de fluide diphasique qui s'écoule dans une conduite, le procédé comprenant :- la construction (E1) d'un espace à trois dimensions (emoy, fmoy, Rdb) dans lequel différents domaines de régimes d'écoulement de fluide diphasique sont identifiés (Dsr, Dsv, Db, Di), les trois dimensions de l'espace étant respectivement, la position spatiale moyenne, la position fréquentielle moyenne et l'étalement moyen en espace et en fréquence d'un régime d'écoulement,- le calcul (E2), à partir de signaux de mesures (ms), de paramètres (emoy , fmoy , Rdb ) représentatifs du régime d'écoulement diphasique à déterminer dans l'espace à trois dimensions, et- le positionnement (E3) du régime d'écoulement diphasique à déterminer dans l'espace à trois dimensions (emoy, fmoy, Rdb) à partir des paramètres calculés.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION DE REGIME D'ECOULEMENT DE FLUIDE DIPHASIQUE

Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un procédé de détermination de régime d'écoulement de fluide diphasique. La manipulation et le transport des fluides diphasiques représentent actuellement un enjeu technologique important dans un grand nombre de domaines industriels : génie pétrolier, génie chimique, génie des procédés, génie énergétique, etc. Un mélange diphasique peut s'écouler selon plusieurs organisations topologiques, appelées régimes d'écoulement ou configurations d'écoulement, qui sont régies par des mécanismes différents. Le comportement macroscopique (pertes de pression, échange thermique avec les parois, sollicitation mécanique des conduites et des structures) de l'écoulement peut varier très fortement d'un régime à un autre. D'un point de vue industriel, il est primordial, pour la sécurité et la longévité d'une installation, que celle-ci fonctionne avec la configuration d'écoulement pour laquelle elle a été dimensionnée. Le pilotage optimal d'une installation peut faire appel à une procédure de contrôle actif. Cette dernière requiert - a minima - d'identifier en temps réel la configuration présente dans la conduite à surveiller, afin de détecter un éventuel changement de régime et de rétroagir sur le pilotage de l'installation avant d'atteindre une configuration dommageable. Traditionnellement, l'identification des régimes et de leurs transitions se fait visuellement avec, de façon complémentaire, une analyse directe de signaux tels que, par exemple, des signaux de pression ou de taux de présence. Les résultats sont représentés sous forme de carte. Dans ce domaine, les méthodes de traitement du signal constituent également un outil indispensable car elles étendent la capacité d'observation et d'analyse de l'écoulement. Ainsi, par exemple, est-il possible de caractériser des régimes d'écoulement par analyse spectrale de signaux de pression. Cependant, si cette méthodologie permet de caractériser les régimes d'écoulement, l'identification des frontières entre ces derniers manque d'objectivité. Plusieurs tentatives ont été réalisées pour combler cette lacune. Plusieurs travaux ont également été effectués dans le cadre des méthodes paramétriques appliquées à l'estimation de dimensions fractales. Malgré l'éventail de possibilités ouvertes par ces techniques, leur efficacité doit toutefois encore être démontrée sur une base de données suffisamment représentatives. Dans le cadre des approches non-paramétriques, les méthodes d'analyse temps-fréquence et temps- échelle (ondelettes) ont été appliquées avec beaucoup de succès à un grand nombre de problèmes scientifiques et, en particulier, à la mécanique des fluides diphasiques.

Plus récemment, l'utilisation de méthodes neuronales a fait l'objet de plusieurs tentatives, dont la première peut être attribuée à mi et al. (cf. référence (1]), qui ont entraîné un réseau à partir de quelques moments statistiques d'un signal de taux de vide, dans le but de reconnaitre les différents régimes d'un écoulement vertical. Crivelaro et al. (cf. référence [2]) ont tenté de mettre au point une méthode neuronale différente, en exploitant de manière brute des mesures de signaux temporels. En résumé de ce qui précède, il ressort de l'analyse de l'art antérieur que, pour tenter de caractériser un écoulement diphasique, des auteurs ont mis en oeuvre différentes méthodes, à savoir : 1) l'analyse statistique ou spectrale de signaux issus de mesures globales (pression, taux de vide, vibration) pour reconnaitre le régime de l'écoulement, 2) l'analyse temps-fréquence de signaux issus de 20 mesures locales (sonde à impédance) pour détecter la transition entre deux régimes d'écoulement, sans se préoccuper de ce que peuvent être ces régimes, 3) l'analyse neuronale de signaux temporels bruts issus de mesures locales (impédance) pour reconnaitre 25 automatiquement le régime de l'écoulement, 4) l'analyse neuronale de signatures temps-fréquence de signaux issus de mesures globales (pression), pour reconnaitre automatiquement le régime de l'écoulement. 30 Les méthodes de type 1) souffrent de deux lacunes importantes : elles contiennent une part importante de subjectivité et ne permettent pas de distinguer l'ambiguïté entre certains régimes dont les signatures sont ressemblantes (du fait que ce sont des signaux globaux qui sont exploités). En conséquence, elles requièrent une interprétation de l'utilisateur et ne permettent donc pas une reconnaissance automatique et fiable. La méthode de type 2) est intrinsèquen.ent plus objective. Cependant, elle permet seulement d'affirmer que l'écoulement est dans une zone de transition entre deux régimes établis sans diagnostiquer quels sont ces deux régimes. La méthode de type 3) tire parti des caractéristiques locales de l'écoulement, mais l'utilisation des signaux temporels bruts en entrée du réseau neuronal ralentit considérablement la durée du diagnostic, interdisant de ce fait une utilisation en temps réel. La méthode de type 4) repose sur un fondement spectral puisqu'elle implique une analyse temps-fréquence (également coûteuse en temps de calcul) mais, là aussi, elle est utilisée pour traiter un signal global. Le procédé de l'invention ne présente pas les inconvénients des méthodes mentionnées ci-dessus.

Exposé de l'invention En effet, l'invention concerne un procédé de détermination d'un régime d'écoulement de fluide diphasique qui s'écoule dans une conduite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : construction, à partir d'un ensemble de signaux de mesure représentatifs de différents régimes d'écoulement de fluides diphasiques, d'un espace trois dimensions (emoy, fmoy, Rd,) dans lecuel différents domaines de régimes d'écoulement de fluide diphasique sont identifiés, les trois dimensions de l'espace (emoy, fnoy, Rdb) étant, respectivement, la position spatiale moyenne (em,,y), la position fréquentielle moyenne (fmoy) et l'étalement moyen en espace et en fréquence (Rdb) d'un régime d'écoulement de fluide diphasique, ù calcul, à partir de signaux de mesure représentatifs du régime d'écoulement diphasique à déterminer, d'une position spatiale moyenne particulière, d'une position fréquentielle moyenne particulière et d'un étalement moyen en espace et en fréquence particulier du régime d'écoulement diphasique à déterminer, et ù positionnement de la position spatiale moyenne particulière, de la position fréquentielle moyenne particulière et de l'étalement moyen en espace et en fréquence particulier dans l'espace à trois dimensions (emoy, fmoy, Rdb) Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, toute position spatiale moyenne de régime d'écoulement, toute position fréquentielle moyenne de régime d'écoulement et tout étalement moyen en espace et en fréquence de régime d'écoulement sont calculés, respectivement, par les formules suivantes : 1 2mOy ù Na x DSP.(k) l=1 j x DSP.(k) N,30 1 Na fmoy = Na x~ f x DSP (k ) 1 DSP.(k) 1='

:1-1 RdB=20 log( fo. / eQ avec x~ ù enoy )DSP; (k) 1 (DSP (k))2 i=1 ea _ 2 1 Na et Na r( r xl L\f ù fmoy ,DSP, (k )t où . - DSP(k) est une densité spectrale de puissance d'un signal numérique associé à un signal de mesure qui 10 caractérise un écoulement donné de fluide diphasique en un point de la conduite, - Na est le nombre de points de la conduite où des signaux de mesure sont prélevés, les Na points étant sensiblement alignés et distribués selon un diamètre 15 de la conduite sensiblement parallèle à l'axe de la pesanteur, - j est l'indice courant entre le point de la conduite de rang 1 et le point de la conduite de rang Na, - ei est la position spatiale du signal de mesure 20 prélevé au point de rang j, - f est la variable de fréquence. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, les Na points de mesure sont distribués de façon sensiblement homogène sur une 25 excursion totale d'un diamètre de la conduite. fQ l (DSP. (k)I=1 \i=-1 1 Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, le positionnement, dans l'espace à trois dimensions, de la position spatiale moyenne particulière, de la position fréquentielle moyenne particulière et de l'étalement moyen en espace et en fréquence particulier est mis en oeuvre par un algorithme neuronal. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, la position spatiale moyenne particulière, la position fréquentielle moyenne particulière et l'étalement moyen en espace et en fréquence particulier sont fournis en entrée d'un réseau de perceptrons à deux couches, une couche de perceptrons activant des indicateurs booléens en sortie du réseau à deux couches, les indicateurs booléens correspondant à des indicateurs des domaines de régime d'écoulement de fluide diphasique. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'algorithme neuronal est supervisé. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, les signaux de mesure sont délivrés par une sonde conductimétrique qui comprend un anneau segmenté constitué de plusieurs électrodes réparties sur la paroi intérieure de la conduite. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, les signaux de mesure sont délivrés par un détecteur qui détecte une atténuation d'un rayonnement provenant d'une source à rayons X qui traverse la conduite.

Le procédé de l'invention :net en œuvre une méthode d'analyse de signaux permettant de reconnaître efficacement et automatiquement la configuration d'un mélange diphasique s'écoulant dans une conduite.

Le procédé de l'invention tire parti, non seulement des mesures spatiales de l'écoulement, mais également de caractéristiques spectrales de l'écoulement, ces caractéristiques spectrales étant présentes, à des degrés différents, dans les signaux mesurés.

Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles : -les figures 1A-1F représentent différents types d'écoulements diphasiques ; - les figures 2A et 2B représentent un exemple de 20 sonde de mesure utilisée pour la mise en œuvre du procédé de l'invention ; - la figure 3 représente un exemple de signaux temporels délivrés par le système de mesure représenté aux figures 2A et 2B, dans le cas d'un 25 écoulement intermittent; - les figures 4A et 4B représentent, répartis respectivement dans un espace spatio-temporel et dans un espace spatio-fréquentiel, les signaux délivrés par le système de mesure représenté aux 30 figures 2A et 2B, dans le cas d'un écoulement stratifié à vagues ; - les figures 5A et 5B représentent, répartis respectivement dans un espace spatio-temporel et. dans un espace spatio-fréquentiel, les signaux délivrés par le système de mesure représenté aux figures 2A et 2B, dans le cas d'un écoulement stratifié rugueux ; - les figures 6A et 6B représentent, répartie respectivement dans un espace spatio-temporel et dans un espace spatio-fréquentiel, les signaux délivrés par le système de mesure représenté aux figures 2A et 2B, dans le cas d'un écoulement intermittent ; - les figures 7A et 7B représentent, répartis respectivement dans un espace spatio-temporel et dans un espace spatio-fréquentiel, les signaux délivrés par le système de mesure représenté aux figures 2A et 2B, dans le cas d'un écoulement à bulles ; -la figure 8 représente, dans un espace de paramètres caractéristiques du procédé de l'invention, la position de différents régimes d'écoulement ; -la figure 9 représente un schéma de principe du procédé de détermination de régime d'écoulement de fluide diphasique selon l'invention ; - la figure 10 représente un deuxième exemple de système de mesure pour la mise en œuvre du procédé de l'invention.

Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention Dans une conduite horizontale, un mélange diphasique liquide/gaz, par exemple un mélange eau/air, peut s'écouler selon différentes configurations communément appelées régimes d'écoulement. Ces différents régimes d'écoulement sont représentés sur les figures 1A-1F.

La figure lA représente le régime dit régime d'écoulement stratifié lisse qui est caractérisé par une interface continue et lisse entre les deux phases du mélange. Le liquide E, plus lourd que le gaz k, coule en bas de la conduite.

La figure 1B représente le régime dit régime découlement stratifié à vagues qui se distingue du précédent par la forme de l'interface entre l'eau et l'air qui, ici, ondule sous la forme de vagues périodiques Vp. Cela est dû à la vitesse du gaz qui est plus rapide que celle du liquide. La figure 1C représente le régime dit régime d'écoulement stratifié rugueux qui se distingue du précédent par son interface rugueuse entre le liquide et le gaz. L'interface est alors constituée de vagues Vnp qui ne sont plus périodiques. Cet effet est causé par l'augmentation de la vitesse du gaz, laquelle détruit la cohérence des vagues. La figure 1D représente le régime dit régime d'écoulement à bulles qui est caractérisé par une dispersion de la phase gazeuse au sein de la phase liquide. Ce régime apparaît pour un fort débit du liquide. La vitesse élevée du liquide engendre de fortes turbulences au niveau du liquide, conduisant fractionner et à disperser le gaz sous la forme de bulles b. Les bulles de gaz b ont naturellement tendance à migrer vers le haut de la conduite sous l'effet de la gravité. La figure lE représente le régime dit régime d'écoulement annulaire . L'écoulement annulaire est observé à fort débit gazeux. Le gaz, prépondérant au centre de la conduite, projette le liquide L sur les parois de la conduite sous la forme d'un film F qui ruisselle de manière non uniforme du fait de la gravité. Il peut y avoir des gouttelettes d'eau g qui se déplacent à grande vitesse, au cœur de la conduite, dans l'écoulement de gaz. La figure 1F représente le régime dit régime d'écoulement intermittent qui est caractérisé par une alternance périodique de bouchons d'eau B et de poches de gaz P. Son interface est instable et discontinue. Les figures 2A et 2B représentent un exemple de système de mesure utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le système de mesure comprend une sonde conductimétrique à anneaux segmentés. La sonde conductimétrique comprend, de façon connue en soi, deux anneaux métalliques M1, M2 affleurant la paroi interne de la conduite C. Le premier anneau Ml est une électrode d'excitation reliée à un générateur G. Le deuxième anneau M2 est segmenté en N électrodes distinctes, par exemple seize électrodes, qui sont réparties sur tout le périmètre intérieur de la conduite C. La figure 2B est une vue en coupe transversale de la conduite C au niveau du deuxième anneau M2. La sonde conductimétrique mesure la répartition azimutale de l'impédance électrique du fluide diphasique. Par répartition azimutale , i1. faut entendre une répartition selon le périmètre circulaire d'une coupe de la conduite. Cette sonde présente les avantages d'être non intrusive (les électrodes affleurent à la paroi interne) et d'offrir une bande passante élevée. Des circuits électroniques dédiés permettent de traiter les signaux recueillis sur les électrodes de l'anneau M2. Chaque électrode de l'anneau M2 est ainsi reliée à un circuit d'amplification et de redressement double alternance A qui est lui-même relié à un filtre passe-bas F destiné à éliminer le bruit de haute fréquence. En sortie du système ce filtrage, sont ainsi délivrés N signaux analogiques dont les niveaux sont ajustés lors d'un étalonnage de telle sorte que chaque signal analogique est, par exemple, sensiblement égal à OV lorsque la sonde ne contient pas de liquide et sensiblement égal à 10V lorsque la sonde est pleine de liquide. Les signaux analogiques sont ensuite numérisés dans un calculateur K qui comprend, à cette fin, un convertisseur analogique/numérique. Ce convertisseur analogique/numérique est doté de circuits échantillonneurs-bloqueurs qui garantissent la simultanéité de l'échantillonnage effectué sur les N signaux.

A titre d'exemple, la figure 3 représente, pour un écoulement intermittent similaire à celui représenté sur la figure 1F, les signaux délivrés en fonction du temps par le système de mesure représenté aux figures 2A, 2B. En raison de la symétrie de la conduite par rapport à un axe vertical parallèle à l'axe de la pesanteur, seuls huit signaux sur seize (les signaux Sig(t)1 à Sig(t)8 recueillis par les électrodes numérotées 1 à 8 sur la figure 2B) sont exploités. De façon plus générale, seuls Na signaux de mesure sur N (Na=N/2) peuvent être utilisés pour la mise en œuvre du procédé de l'invention. Chaque électrode ayant une position géométrique précise, il est possible de comparer les caractéristiques spatiales de l'écoulement en juxtaposant tous les signaux temporels sur un même diagramme à trois dimensions espace-temps-amplitude. On visualise ainsi l'écoulement en fonction du temps et en fonction des différentes positions azimutales dans la conduite. Une telle représentation est illustrée, pour les différents régimes d'écoulement, sur les figures 4A, 5A, 6A, 7A. A partir des signaux de mesure prélevés sur les électrodes, le procédé de l'invention met en oeuvre un calcul de densité spectrale de puissance. La densité spectrale de puissance est calculée à partir des signaux numériques qui sont associés aux signaux de mesures. Par définition, la densité spectrale de puissance DSP(k) d'un signal temporel s(t) est le carré du module de la transformée de Fourier du signal s (t.) . Il vient ainsi .

DSP(k) = 1 F(k) 12, où F(k) est _a transformée de Fourier du signal s(t).

Dans le cadre de l'invention, un signal numérique associé à un signal analogique Sig(t) est constitué de Ne échantillons répartis dans M blocs. LE densité spectrale de puissance DSP(k) du signal numérique s'écrit alors : DSP(k) = MM 0 où F; (k) est la transformée de Fourier d'un échantillon numérique d'un signal du bloc de rang i. L'utilisation de la densité spectrale de puissance des signaux recueillis sur les différentes électrodes permet avantageusement de révéler les fréquences dominantes des signaux. Les figures 4B, 5B, 6B, 7B représentent, dans un même repère à trois dimensions espace- fréquence-amplitude, les densités spectrales de puissance gui correspondent aux signaux respectifs représentés, dans le repère à trois dimensions espacetemps-amplitude, sur les figures 4A, 5A, 6A, 7A. Les représentations des figures 4B, 5B, 6B, 7B permettent de localiser la présence ou l'absence de fréquences dominantes dans les différents régimes d'écoulement, en fonction de la position azimutale du fluide dans la conduite. Par exemple, pour l'écoulement stratifié à vagues illustré sur la figure 4B, il apparaît, au niveau de l'électrode n°5, un pic localisé à la fréquence de 5 Hertz. En effet, dans le mode d'écoulement stratifié à vagues, les fluctuations les plus importantes se produisent à l'interface 2 F. (k) eau/liquide qui est en contact avec les électrodes équatoriales et, pour ce régime, les vagues ont une structure périodique bien marquée. L'écoulement stratifié rugueux (cf. figure 5B) met en évidence un étalement spectral au niveau de l'électrode n°7. Le déploiement énergétique sur une large plage fréquentielle que révèle ce régime d'écoulement, montre bien que, pour ce régime, la structure périodique des vagues a disparu. Par ailleurs, le fait que le maximum de la densité spectrale de puissance soit obtenu sur l'électrode n°7 révèle que le niveau d'eau est plus bas dans la conduite qu'en écoulement à vagues. Pour le régime intermittent (cf. figure 6B), on retrouve la valeur de la fréquence d'alternance poches-bouchons, mais la forme de dorsale qui apparaît dans le plan électrode-fréquence de cette représentation est significative car elle exprime la concentration fréquentielle ainsi que la délocalisation spatiale des composantes spectrales. Ainsi, ce régime est-il bien caractérisé par une fréquence dominante très marquée à une fréquence inférieure à l'Hertz, fréquence qui est présente sur toutes les électrodes. Enfin, l'écoulement à bulles (cf. figure 7B) révèle un étalement spectral sur une large plage fréquentielle qui semble le rapprocher de celui de l'écoulement stratifié rugueux. Cependant, on voit que le maximum d'amplitude est obtenu au niveau des électrodes n°3 et n°4, ce qui s'explique par le fait que les bulles s'écoulent plutôt en partie haute de la conduite. Ainsi, c'est grâce à l'information spatiale que l'on peut discriminer le régime à bulles du régime rugueux. Les informations extraites de la représentation fréquentielle décrite ci-dessus conduisent à la formation de quatre paramètres notés emoy, fmoyr eu et f6 associés à un signal mesuré Sig(t). Les paramètres em~y et f,oy représentent, respectivement, la position moyenne et la fréquence moyenne d'an signal mesuré pondérées par l'énergie de la densité spectrale de puissance du signal (coordonnées barycentriques). Ces paramètres sont: calculés selon les expressions suivantes : 1 () e,oy = Na x x DSP k DSPi(k) 1 Na avec : Na le nombre de mesures effectuées dans une direction azimutale de la conduite (i.e. le nombre d'électrodes dans la direction azimutale), j le rang de la position spatiale associé à un 20 signal mesuré (i.e. le rang de l'électrode de mesure associée, j variant de 1 à Na), DSPj(k) la densité spectrale de puissance du signal numérique associé au signal mesuré prélevé oar l'électrode de rang j, et 25 f la variable de fréquence. Les paramètres e0- et fQ se définissent par les écart-types pondérés, à savoir : Na =1 frnoy Na 1 DSP1 (k) xl f x DSP(k) 1 ~ 2 Na x~ [(e~ ù e,,,0>, )DS1 (k~~ (DSP. (k 2 '_' f 1 Na ./a = Na xl[(f0 y)DS]~ C T j(k)1 I (DSP~ (k)) J=' J =~

où ej est la position du signal mesuré prélevé par l'électrode de rang j.

Les deux grandeurs fo- et ea permettent de quantifier l'étalement de l'écoulement dans l'espace et en fréquence. Elles peuvent être remplacées par une grandeur unique sous la forme de leur rapport exprimé en décibels, à savoir:

RdB=20 log (fa/ea)

Dans le cadre de l'invention, un grand nombre de mesures effectuées pour chacun des quatre régimes d'écoulement mentionnés ci-dessus conduit à délimiter entièrement le domaine de chaque régime dans

15 un espace à trois dimensions e,äoy, fmoy, RdB. La figure 8 illustre cette délimitation des domaines. Les domaines

respectifs des quatre régimes d'écoulement sont clairement disjoints : il apparaît le domaine stratifié rugueux Dsr, le domaine stratifié à vagues Dsv, le

20 domaine à bulles Db et le domaine intermittent Di.

La figure 9 illustre un schéma de principe du procédé de détermination de configuration de régime d'écoulement. de l'invention. A partir d'un ensemble MS de mesures spatiales représentatives des différents

25 régimes d'écoulement (typiquement, les régimes mentionnés précédemment), une première étape du procédé (étape El) consiste à construire l'espace à trcis e, =10 dimensions (e,,,oy, fn,oy, RdB) dans lequel les différente régimes d'écoulement de fluide diphasique Dsr, Dsv, Db, Di sont identifiés. Par ailleurs, à partir de mesures spatiales ms représentatives du régime d'écoulement diphasique particulier à déterminer, la position spatiale moyenne emoy', la position fréquentielle moyenne fmc,yP et l'étalement moyen en espace et en fréquence RdB du régime d'écoulement diphasique à déterminer sont calculés (étape E2). Il est alors possible (étape E3) de positionner le régime d'écoulement à déterminer dans le domaine d'écoulement auquel il appartient et, en conséquence, d'identifier ce régime d'écoulement (régime d'écoulement identifié 1).

Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'étape de positionnerr.ent du régime d'écoulement à déterminer (étape E3) est mise en oeuvre par un algorithme neuronal qui peut être supervisé ou non. Les trois paramètres emoy°, fmo p et RdB° sont alors fournis en entrée d'un réseau de perceptrons à deux couches. En sortie du réseau, la dernière couche de perceptrons active des indicateurs booléens qui correspondent à des indicateurs des différents régimes d'écoulement préalablement identifiés. Comme cela est connu de l'homme de l'art, un algorithme neuronal nécessite une phase d'apprentissage. Avantageusement, dans le cadre du procédé de l'invention, soixante-dix essais réels suffisent pour entraîner le réseau de perceptrons, en utilisant une procédure de rétro-propagation, avec une profondeur d'apprentissage maximale de 4000 epochs.

Le procédé de l'invention décrit ci-dessus repose sur l'exploitation d'informations locales et spectrales obtenues à l'aide de mesures issues d'une sonde conductimétrique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les mesures sont issues d'un détecteur de rayons X multi-pixels. Cet autre mode de réalisation est représenté en figure 10. Le dispositif de mesure comprend : une source 1 de rayonnement X qui génère en direction de la conduite un faisceau FX de rayons X collimaté sous forme d'une nappe en géométrie d'éventail, et un détecteur multi-pixels 2 placé, dans le champ du faisceau, de l'autre côté de la conduite.

Le faisceau FX illumine une section transversale de l'écoulement et est atténué par ce des pixels du détecteur mesure alors, à l'atténuation subie par les rayons X, dernier. Chacun chaque instant, révélant ainsi les épaisseurs de fluide et de gaz 20 traversées selon une direction azimutale dans la conduite. Le détecteur multi-pixels utilisé est, par exemple, un détecteur du commerce qui intègre, sur une durée choisie (par exemple quelques dixièmes de seconde), le flux photonique reçu par chaque pixel, 25 convertit l'information ainsi intégrée en un signal électrique et numérise ce signal électrique. Ce dispositif délivre en conséquence des signaux de mesure temporels locaux à partir desquels un régime d'écoulement diphasique peut être identifié selon une 30 procédure identique à la procédure décrite précédemment.

Références

[1] Crivelaro K. C. O.,Selechim Jr. P. & Hervieu E., 2002, "Detection of horizontal two-phase flow patterns through a neural network model", Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences, Vol.

XXIV, N°1, pp.70-75. [2] Mi Y., Ishii M. & Tsoukalas L. H., 1998, "Vertical two-phase flow identification using advanced instru:Tentation and neural networks", Nuclear Engineering and Design, vol. 184, pp. 409-420.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination d'un régime d'écoulement de fluide diphasique qui s'écoule dans une conduite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : construction (El), à partir d'un ensemble de signaux: de mesure (MS) représentatifs de différents régimes d'écoulement de fluides diphasigdes, d'un espace trois dimensions (emoy, fmoy, Rd,) dans lequel différents domaines de régimes d'écoulement de fluide diphasique sont identifiés (Dsr, Dsv, Db, Di), les trois dimensions de l'espace (emo.,, fmoyr Rdb) étant, respectivement, la position spatiale moyenne (emoy), =_a position fréquentielle moyenne (fmoy) et l'étalement moyen en espace et en fréquence (:Rdb) d'un régime d'écoulement de fluide diphasique, calcul (E2), à partir de signaux de mesure (ms) représentatifs du régime d'écoulement diphasique à déterminer, d'une position spatiale moyenne particulière, d'une position fréquentielle moyenne particulière et d'un étalement moyen en espace et en fréquence particulier du régime d'écoulement diphasique à déterminer, et positionnement (E3) de la position spatiale moyenne particulière, de la position fréquentielle moyenne particulière et de l'étalement moyen en espace et en fréquence particulier dans l'espace à trois dimensions (emoy, fmoy, Rdb)30

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel toute position spatiale moyenne de régime d'écoulement, toute position fréquent:_elle moyenne de régime d'écoulement et tout étalement moyen en espace et en fréquence de régime d'écoulement sont calculés, respectivement, par les formules suivantes : 1 Na emoy Na 1 x~ j x DSP. (k) IDSP.(k) j=l 1 Na fmay = Na x~ f x DSP. (k ) DSP (k) j=' j=1 Rds=20 log( fQ / eQ ), avec 1 Na ù emoy )DSPj (k1JZ E (DSP. (k))2 i=1 et 1 Na [( I(I( f ù ~]~ T~., (k )}j Na x~ fmoy )_ `)1 (DSP (k}} i_' j=1 où 15 - DSPj(k) est une densité spectrale de puissance d'un signal numérique associé à un signal de mesure qui caractérise un écoulement donné de fluide diphasique en un point de la conduite, Na est le nombre de points de la conduite où des 20 signaux de mesure sont prélevés, les Na points étant sensiblement alignés et distribués selon un diamètre de la conduite sensiblement parallèle à l'axe de la pesanteur, ea = f6j est l'indice courant entre le point dela conduite de rang 1 et le point de la conduite de rang Na, - ei est la position spatiale du signal de mesure prélevé au point de rang j, - f est la variable de fréquence.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les Na points de mesure sont distribués de façon sensiblement homogène 10 sur une excursion totale d'un diamètre de la conduite.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le positionnement, dans l'espace à trois dimensions, de la position 15 spatiale moyenne particulière, de la position fréquentielle moyenne particulière et de l'étalement moyen en espace et en fréquence particulier est mis en oeuvre par un algorithme neuronal. 20

5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la position spatiale moyenne particulière, la position fréquentielle moyenne particulière et l'étalement moyen en espace et en fréquence particulier sont fournis en entrée d'un réseau de perceptrons à 25 deux couches, une couche de perceptrons activant des indicateurs booléens en sortie du réseau à deux couches, les indicateurs booléens correspondant à des indicateurs des domaines de régime d'écoulement de fluide diphasique. 30

6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel l'algorithme neuronal est supervisé.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les signaux de mesure sont délivrés par une sonde conductimétrique (Ml, M2) qui comprend un anneau segmenté (M2) constitué de plusieurs électrodes réparties sur la paroi intérieure de la conduite.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les signaux de mesure sont délivrés par un détecteur (2) qui détecte une atténuation d'un rayonnement provenant d'une source à rayons X qui traverse la conduite.