FR3057067A1

FR3057067A1 - Utilisation des parametres de decalage dans les calculs de viscosite

Info

Publication number: FR3057067A1
Application number: FR1757902A
Authority: FR
Inventors: Michael T. Pelletier; Li Gao
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2018-04-06
Also published as: US20180328830A1; WO2018067117A1

Abstract

Le procédé (400) comprend l'étalonnage d'un capteur (206) pour déterminer un premier paramètre d'offset. Le capteur (206) a une condition limite qui affecte le premier paramètre d'offset. Le procédé (400) comprend le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le premier paramètre d'offset. Le paramètre calculé est calculé à partir d'une sortie du capteur (206) appliquée au premier fluide. Une décision opérationnelle est prise en fonction de la première viscosité calculée.

Description

Utilisation des paramètres de décalage dans les calculs de viscosité

Historique [0001] Lorsqu'on travaille avec des mélanges fluides, il est souvent nécessaire de mesurer leurs propriétés, y compris en particulier la densité et la viscosité des fluides. Les opérateurs de champs pétrolifères, par exemple, ont besoin de ces informations pour formuler correctement des stratégies de production pour leurs réservoirs. Les foreurs ont besoin de ces informations pour adapter la performance de leurs fluides de forage. Les opérateurs de pipelines ont besoin de ces informations pour optimiser leur livraison de produits. Par conséquent, l'existence et l'utilisation généralisée de densitomètres et de viscosimètres n'est pas surprenant. L'étalonnage de ces densitomètres et viscosimètres est un défi.

Brève description des figures [0002] La figure IA représente un système illustratif de diagraphie de puits par câble ou par câble lisse sur un site de puits.

[0003] La figure IB montre un environnement de diagraphie pendant le forage illustratif.

[0004] La figure 2 représente un dispositif viscosimètre à tube vibratoire illustratif.

[0005] La figure 3A est un graphique d'un signal de vibration illustratif.

[0006] La figure 3B est un graphique à échelle logarithmique de la transformation Hilbert du signal.

[0007] La figure 4 est un organigramme d'un procédé de viscosimétrie illustratif.

[0008] La figure 5 est un organigramme d'un procédé de viscosimétrie basé sur le facteur de qualité.

[0009] La figure 6 montre un spectre de puissance d'un signal de vibration illustratif.

[0010] La figure 7 est un organigramme d'un procédé de viscosimétrie basé sur le taux de désintégration illustratif.

[0011] La figure 8 montre des tracés de deux Qm de tubes vides mesurés pour un capteur de tube vibrant en fonction de la température.

[0012] La figure 9 est un organigramme d'une procédure d'étalonnage pour déterminer AQ et λτ.

[0013] La figure 10 est un graphique montrant Qfi / p versus à yfprj pour différents fluides standard à différentes températures sans décalage.

[0014] La figure 11 est un graphique montrant QnUid_offset / p versus à yfprj pour différents fluides standard à différentes températures après calcul et application des décalages.

[0015] La figure 12 est un organigramme d'un procédé de viscosimétrie utilisant des décalages.

Description détaillée [0016] La description détaillée suivante illustre les modes de réalisation de la présente divulgation. Ces modes de réalisation sont décrits avec suffisamment de détails pour permettre à un homme du métier d’utiliser ces modes de réalisation sans expérimentation excessive. Il faut toutefois comprendre que les modes de réalisation et les exemples décrits ici ne sont donnés qu'à titre d’exemple et ne sont pas limitatifs. Diverses substitutions, modifications, ajouts et réagencements qui demeurent des applications éventuelles des techniques décrites peuvent être réalisés. Par conséquent, la description qui suit ne doit pas être considérée comme limitant la portée des revendications annexées. En particulier, un élément associé à un mode de réalisation particulier ne doit pas être limité à une association avec ce mode de réalisation particulier mais on doit assumer qu'il peut être associé avec l'un quelconque des modes de réalisation présentés ici.

[0017] En outre, alors que cette divulgation décrit un système câble ou de câble lisse terrestre et un système de forage terrestre, il sera compris que les équipements et les techniques décrits ici sont applicables aux systèmes maritimes, aux puits multilatéraux, à tous les types de systèmes de production, tous les types de plateformes, aux environnements de mesure lors du forage (« MWD ») / de diagraphie en cours de forage (« LWD »), des environnements de tiges de forage câblées, des environnements de tubes enroulés (câblés ou non), des environnements de travail au câble, et des environnements semblables.

[0018] Pour donner un aperçu du contexte pour la divulgation, la figure IA montre un système illustratif de diagraphie de puits par câble ou par câble lisse 100 (grandement simplifié à des fins d'illustration) sur un site de puits. Un camion de diagraphie ou un équipement préassemblé sur châssis 102 à la surface de la terre 104 abrite un système de collecte de données 106 et un treuil 108 à partir duquel un câble 110 s'étend dans un trou de forage 112 vers une formation souterraine 114. Dans un mode de réalisation, le câble 110 suspend un chapelet d'outils de diagraphie 116 dans le trou de forage 112 pour mesurer les données de formation lorsque la colonne pour outils de diagraphie 116 est relevée ou descendue par le câble 110. Dans un mode de réalisation, la colonne pour outils de diagraphie 116 comprend un premier outil de diagraphie de fond de trou 118, un deuxième outil de diagraphie de fond de trou 120 et un troisième outil de diagraphie de fond de trou 122. Dans un mode de réalisation, le deuxième outil de diagraphie de fond de trou 120 est un instrument d’essai de formations pour recueillir des données concernant le fluide extrait des formations souterraines, telles que la formation 114.

[0019] Le système de collecte de données 106 reçoit des données à partir des outils de diagraphie de fond de trou 118, 120, 122 et envoie des instructions aux outils de diagraphie de fond de trou 118, 120, 122. Dans un mode de réalisation, le système de collecte de données 106 comprend des dispositifs d'entrée / sortie, une mémoire, un stockage et un équipement de communication en réseau, y compris les équipements nécessaires pour se connecter à Internet (non représentés sur la figure IA).

[0020] La figure IB montre une diagraphie illustrative pendant le forage environnemental. La figure IB représente une plateforme de forage 150 supportant un derrick 152 ayant une moufle mobile 154 pour relever et abaisser un train de tiges 156. Une table de rotation 158 fait tourner le train de tiges 156 lorsqu'il est descendu dans le puits. Une pompe 160 fait circuler du fluide de forage à travers un tuyau d'alimentation 162 à travers une tige d’entraînement 164, dans le fond du trou à travers l'intérieur du train de tiges 156, à travers des orifices dans le trépan de forage 166, et le renvoie à la surface à travers l'anneau 9 autour du train de tiges 156, et dans un bassin de rétention 168.

[0021] Le trépan de forage 166 ne représente qu’une seule pièce d’un assemblage de fond qui comprend généralement une ou plusieurs masses-tiges 170 (tuyau d'acier à paroi épaisse) pour fournir du poids et de la rigidité. Certaines de ces masses-tiges 170 peuvent inclure des outils supplémentaires, tels que des instruments de diagraphie pour recueillir des mesures de divers paramètres de formation et de fluide de forage. L'assemblage de fond peut comprendre en outre un ou plusieurs outils de fond et/ou des dispositifs de communication, tels que le raccord de télémétrie 172. Comme représenté, le raccord de télémétrie 172 est couplé aux masses-tiges 170 pour transférer des données de mesure à un récepteur en surface 174 et / ou pour recevoir des instructions depuis la surface. Différentes formes de télémétrie existent et peuvent inclure la télémétrie par impulsions dans la boue, la télémétrie acoustique, la télémétrie électromagnétique ou la télémétrie par des segments de tuyaux câblés.

[0022] Les signaux de télémétrie sont fournis via une liaison de t communication 176 vers un ordinateur 178 ou une autre forme quelconque d'un dispositif de traitement de données. Un ordinateur 178 fonctionne conformément à un logiciel (qui peut être stocké sur un support de stockage d'informations 180) et une entrée utilisateur reçue à travers un dispositif de saisie 182 pour traiter et décoder les signaux reçus. Les données de télémétrie ainsi obtenues peuvent être analysée et traitées ultérieurement par un ordinateur 178 afin de générer un affichage d'informations utiles sur un moniteur d'ordinateur 184 ou sur une autre forme de dispositif d'affichage. Un opérateur pourrait, par exemple, utiliser ce système pour obtenir et surveiller des paramètres de forage ou des propriétés fluidiques d’une formation, telles que les mesures de viscosité du fluide de forage au fur et à mesure de l’avancement du forage.

[0023] Le train de forage est retiré périodiquement du trou de forage pour permettre une diagraphie par câbles, en utilisant par exemple le système de diagraphie de puits 100 illustré sur la figure IA. L'ensemble d'outil sur câble métallique est descendu dans le trou de forage 186 sur un câble comportant des fils conducteurs pour transporter du courant et des signaux de télémétrie. L'ensemble d'outil peut comprendre un outil d'échantillonnage de fluide pour obtenir des échantillons de fluides de forage et/ou de fluides de formation, lesquels échantillons peuvent être passés dans un viscosimètre tel que décrit ici pour mesurer la viscosité (et d'autres paramètres) de ces fluides.

[0024] La figure 2 montre un viscosimètre à tube vibrant illustratif 200 qui peut être utilisé pour déterminer une viscosité d'un fluide d'intérêt et qui peut être inclus dans le premier outil de diagraphie de fond de trou 118, le deuxième outil de diagraphie de fond 120 ou le troisième outil de diagraphie de fond 122 dans le système de diagraphie de puits 100 illustré sur la figure IA, ou l'une des masses-tiges 170 dans le système de forage illustré sur la figure IB. Par exemple, le tube vibrant 200 peut faire partie d'un densitomètre à tube vibrant. Le tube vibrant 200 est fixé aux extrémités et configuré pour accepter un flux de fluide 202 à travers son alésage. Le tube vibrant 200 est couplé à une source de vibrations 204 et à un capteur 206. Tel qu'il est utilisé ici, le terme « fluide » décrit des matériaux en phase liquide ou en phase gazeuse, ou une combinaison de ceux-ci. Le tube vibrant 200 peut être disposé en tête de puits (à savoir pour un test de laboratoire ou un étalonnage) ou en fond de puits (à savoir pour des mesures et des essais en temps réel). Le fluide 202 peut circuler dans l’une ou l'autre direction à travers le tube vibrant 200.

[0025] La source de vibrations 204 est capable de faire vibrer le tube vibrant 200 et le capteur 206 est capable de mesurer les vibrations du tube ainsi obtenues. La source et le capteur peuvent comprendre chacun des transducteurs piézoélectriques ou électromagnétiques pour transformer l'énergie du signal entre les formes mécaniques et électriques. Comme représenté, la source de vibration 204 et le capteur 206 sont espacés axialement le long du tube vibrant 200. Cependant, l'homme du métier constatera les nombreuses variations possibles d'excitation/détection, telles que différents espacements de séparation, différents nombres de sources de vibrations 204 ou de capteurs 206, ou différentes dispositions autour ou à l'intérieur du tube vibrant 200.

[0026] La source de vibrations 204 est couplée et commandée par un processeur 208 par l'intermédiaire d'un signal de commande 210. Le capteur 206 est également couplé au processeur 208 et communique un signal de vibration 212 à celui-ci correspondant aux vibrations mesurées du tube vibrant 200. Le processeur 208 peut faire partie d'un ordinateur (p. ex., un ordinateur 178 ou un système de collecte de données 106) et être placé en tête de puits ou peut en variante être placé en fond de puits et communiquer avec la surface via des procédés de télémétrie de fond de puits et la liaison de communication 176 ou le câble 110. Le processeur 208 peut comprendre une mémoire interne 214 pour stocker un logiciel et des données telles que le signal de vibration acquis 212 ou la viscosité fluidique déterminée, ou peut communiquer avec un dispositif de mémoire ou une mémoire externe, tel que la mémoire d'un autre ordinateur ou une base de données pour stocker ces valeurs. En outre, l'ordinateur peut être couplé directement ou indirectement à un dispositif d'affichage 216, tel qu'un moniteur d'ordinateur 184 (Fig. 1), pour présenter de telles informations ou d'autres données à un utilisateur.

[0027] Dans un fonctionnement exemplaire, le fluide 202 s'écoule à travers le tube vibrant 200, tandis que le processeur 208 envoie un signal de commande 210 à la source de vibrations 204 pour lancer la vibration du tube vibrant 200. Le processeur peut lire simultanément le signal de vibration 212 mesuré par le capteur 206. Comme expliqué plus en détail ci-dessous, le processeur 208 peut ensuite calculer la densité et la viscosité du fluide.

[0028] La figure 3A est un graphique 300 d'un signal de vibration illustratif 212 tel que mesuré par le capteur 206 en réponse à une impulsion d'excitation provenant de la source de vibrations 204. L'axe des Y du graphique représente l'amplitude du signal de vibration 212 en volts et l'axe des X représente le temps de mesure en secondes. Comme représenté, le signal de vibration 212 est mesuré pendant environ 2 secondes. Le tube vibrant 200 continue à résonner même après que le mécanisme de vibration cesse de stimuler les vibrations (environ 0 secondes), les vibrations de résonance diminuant en force lorsque le temps progresse et que l'énergie se dissipe. Ainsi, comme représenté, l'amplitude du signal de vibration 212 est la plus grande à 0 secondes et diminue en amplitude à mesure que le temps progresse.

[0029] La figure 3B est un graphique à échelle logarithmique de la transformation Hilbert du signal de vibrations. La transformation de Hilbert produit l'enveloppe du signal de vibration, comme on peut le voir à partir des figures 3A et 3B, présente une désintégration exponentielle. Une façon de déterminer la constante de temps de la désintégration exponentielle est d'adapter une ligne au logarithme de la transformation de Hilbert, l'interception y de la ligne ajustée indiquant l'amplitude initiale AO de l'enveloppe du signal de vibration et la pente de la ligne ajustée indiquant la constante de temps τ, qui est représentative du taux de perte_ d'énergie. La constante d'amplitude et de temps dérivée de la ligne ajustée sur la figure 3B sont respectivement de 0,116 et 0,564. Une approche alternative pour mesurer le taux de perte d'énergie mesure la largeur du pic de vibration dans le spectre de fréquence et l'utilise pour dériver un facteur de qualité, comme il est expliqué plus en détail ci-dessous.

[0030] La figure 4 est un organigramme d'un procédé illustratif 400 pour déterminer la viscosité d’un fluide d'intérêt. Le procédé 400 peut être stocké dans un support de stockage d'informations non transitoire lisible par ordinateur et exécuté par un processeur (par exemple, le processeur 208 de la figure 2) et/ou un ordinateur (par exemple, le système de collecte de données 106 ou l'ordinateur 38 de la figure IB). En général, un tube (par exemple, le tube vibrant 200 de la figure 2) est rempli d'un fluide d'intérêt et un mécanisme de vibration fait vibrer le tube. Les vibrations du tube ainsi obtenues sont mesurées par un capteur qui génère et transmet une mesure du signal de vibration à un ordinateur, comme au bloc 402. Dans certains modes de réalisation, le processeur peut balayer la fréquence de vibration pour mesurer un spectre de réponse et déterminer une fréquence de résonance du tube, comme on peut l’utiliser pour déterminer la densité de fluide (discuté ci-dessous).

[0031 ] Au bloc 404, une mesure du taux de perte d'énergie du système est dérivée du signal de vibration. Une telle mesure du taux de perte d'énergie du système peut être exprimée comme un facteur de qualité Qmou une constante de de temps de désintégration rm· Au bloc 406, le processeur peut calculer un taux de perte d'énergie pour le fluide d'intérêt Q/, ou τ/, en conséquence de à partir de la mesure du taux de perte d’énergie du système et d'une mesure du taux de perte d’énergie de référence. La mesure du taux de perte d'énergie de référence est une mesure du taux de perte d'énergie pour un fluide de référence (Qref ou τre/) qui peut être déterminée à l'aide d'un même tube ou d'un tube similaire et effectuer de telles opérations et calculs de manière similaire avant de tester le fluide d'intérêt. Lors de l'obtention de cette mesure, la mesure du tauxde perte d'énergie de référence peut être stockée en mémoire et lue comme une valeur d'étalonnage lors de tests futurs du fluide d'intérêt. En variante, chaque test d'un fluide d'intérêt peut être immédiatement précédé ou suivi d'un test du fluide de référence pour obtenir les mesures du taux de perte d'énergie de référence.

[0032] La densité de fluide d'intérêt peut être mesurée par le même tube et, comme au niveau du bloc 408, la viscosité du fluide d'intérêt est générée en fonction de la vitesse de perte d'énergie pour le fluide d'intérêt et du fluide de densité d'intérêt. Comme mentionné précédemment, le processeur peut varier la fréquence de vibration pour déterminer une fréquence de résonance utilisée pour déterminer la viscosité du fluide. En variante, la densité du fluide d'intérêt peut être lue à partir de la mémoire en fonction d'une mesure ou mesure préalable d'un fluide similaire.

[0033] Dans certains modes de réalisation, la viscosité du fluide d'intérêt peut être affichée à l'utilisateur (p. ex. via une imprimante, un moniteur ou un autre dispositif d'affichage visuel). La viscosité du fluide d'intérêt peut en plus ou en variante être stockée dans la mémoire de l'ordinateur ou dans un autre support de stockage d'informations non transitoire pour rappel ultérieur.

[0034] Les équations 1 à 6 ci-dessous expliquent davantage la dérivation des équations qui peuvent être utilisées pour déterminer le taux de perte d'énergie du fluide d'intérêt et la viscosité. Pour déterminer la viscosité du fluide d'intérêt, on calcule d'abord un taux de perte d'énergie du fluide d'intérêt. L'équation 1 illustre l’endroit où le taux de perte d'énergie du fluide d'intérêt est un facteur de qualité pris au cours du temps (t) :

dans laquelle la mesure du taux de perte d’énergie du système est un facteur de qualité pris au cours du temps Qm(£) et la mesure du taux de perte d'énergie pour un fluide de référence pris au cours du temps est Qref(T), toutes deux expliquées en détail en relation avec les figures 5 et 7. L'équation 1 est dérivée de l'équation 2 :

L'équation 2 démontre que l'inverse de la mesure du taux de perte d'énergie du système Qm(t) est égal à la somme de l'inverse du facteur de qualité du fluide d'intérêt Qf(t) et l'inverse d’un facteur de qualité de fluide de référence Qref(t). Le facteur de qualité du fluide de référence Qrefit) représente les pertes attribuables à des sources autres que le fluide d'intérêt, et comprend les pertes causées par le mécanisme du tube vibrant, les pertes causées par les appareils électroniques de mesure et toutes autres pertes qui sont généralement présentes dans tous les fluides en cours de test en utilisant le même tube et/ou la même configuration de test.

[0035] L'isolement de Qu et la réorganisation de l’équation 2 découlent de l'équation 1 ci-dessus. En utilisant le taux de perte d'énergie du fluide d'intérêt calculé Qfi, et comme indiqué dans la publication de brevet des États-Unis d'Amérique n° 2016/0108729, l'équation 3 peut être utilisée pour trouver la viscosité du fluide d’intérêt η :

dans laquelle p est une densité mesurée de fluide d'intérêt.

[0036] Comme il est connu d'un homme du métier, le facteur de qualité Qfi et la constante de désintégration du temps τ/; pour un fluide sont proportionnellement liés. Ainsi, la même analyse peut être effectuée lorsque la mesure du taux de perte d'énergie est la constante de désintégration du temps du fluide d'intérêt τ/;, ce qui se traduit par les équations 4 (semblable à l'équation 1) et 5 (semblable à l'équation 3) :

[0037] La figure 5 est un organigramme d'un procédé illustratif 500 pour déterminer une viscosité de fluide d'intérêt dans lequel les mesures de taux de perte d'énergie représentent le facteur de qualité Qfi. Au bloc 502, un tube contenant un fluide d'intérêt est mis en vibration par un mécanisme vibrant. Au bloc 504, analogue au bloc 402 (Fig. 4), les vibrations du tube sont détectées par un capteur qui génère et transmet un signal de vibration correspondant à un processeur ou à un ordinateur. Le processeur peut alors transformer le signal de vibration pour obtenir un spectre de signal. Par exemple, le processeur peut effectuer une transformée de Fourier rapide (FFT) sur le signal de vibration en tant que transformation dans le domaine de la fréquence, comme au bloc 506. Dans un mode de réalisation, au niveau du bloc 508, le facteur de qualité du système Qm peut être dérivé en utilisant l'équation 6 :

où /o est une fréquence de résonance du signal de vibration transformé et FWHM est la valeur Full Width Half Max (FWHM).

[0038] La figure 6 est la description de manière plus détaillée de la fréquence de résonance /o et FWHM, laquelle affiche un graphique 600 du spectre de signal 602 correspondant à un signal de vibration dans le domaine temporel transformé (par exemple, le signal de vibration 212 de la figure 2). Le graphique 600 comprend l'amplitude (dB) le long de l'axe des Y et de la fréquence (Hz) le long de l’axe des X. Le spectre de signal 602 a une amplitude de crête 604 à environ 1 241,76 Hz, ce qui signifie une fréquence de résonance /0 du tube de vibration en vibration. Le FWHM 606 peut ensuite être calculé comme sait le faire l'homme du métier, par exemple, dans lequel le FWHM 606 comprend la largeur du pic du spectre mesuré lorsque l'amplitude de la crête est la moitié de l'amplitude maximale ou de la crête 604 d'environ - 30dB. Comme représenté, le FWHM 606 se produit à 10 environ -33dB, ce qui donne un FWHM d’environ 0,629.

[0039] En se reportant à la figure 5, au bloc 508, le processeur utilise la fréquence de résonance fo et FWHM pour calculer le facteur de qualité du système Qm en utilisant l'équation 6 ci-dessus. Les blocs 510-516 sont sensiblement semblables aux blocs 502-508, sauf qu'ils sont effectués avec un fluide de référence dans le tube, ce qui permet de dériver le facteur de qualité de fluide de référence Qref. Cependant, il sera apprécié que le facteur de qualité de fluide de référence Qref puisse être lu de la mémoire s'il est préalablement calculé à la même température ou à une température similaire. En obtenant à la fois le facteur de qualité du système Qm et le facteur de qualité du fluide de référence Qref, l'équation 1 peut être utilisée pour déterminer le facteur de qualité du fluide d'intérêt Qfi, comme au bloc 518. Au bloc 520, la viscosité du fluide d'intérêt η peut être déterminée en utilisant le Q/i déterminé et la densité mesurée d'un fluide d'intérêt p appliqué à l'équation 3.

[0040] La figure 7 est un organigramme d'un procédé illustratif 700 pour déterminer la viscosité d’un fluide d'intérêt η, dans lequel le taux de perte d'énergie est la constante de désintégration de temps du fluide d'intérêt τ/;. De manière similaire au procédé 500, le procédé 700 commence par faire vibrer un tube contenant un fluide d'intérêt et obtenir un signal de vibration du tube, comme aux blocs 702 et 704. Une « enveloppe » du signal de vibration est ensuite déterminée au bloc 706. Dans certains modes de réalisation, l'enveloppe peut être dérivée en effectuant une transformée de Hilbert du signal de vibration, dans lequel la constante de désintégration de temps du système zm est calculée sur la base de la transformation. Dans d'autres modes de réalisation, au niveau du bloc 708, un ajustement de la courbe peut être effectué sur le signal de vibration mesuré pour obtenir la constante de désintégration de temps du système zm.

[0041] Les blocs 712-720 sont sensiblement semblables aux blocs 702-710, sauf qu’ils sont effectués avec un fluide de référence dans le tube et que l’on trouve la constante de désintégration de temps du fluide de référence τref· En variante, une constante de désintégration de temps du fluide de référence mesurée précédemment rref peut être lue à partir de la mémoire si elle était précédemment calculée à la même température ou à une température similaire, et utilisée pour déterminer la constante de désintégration de temps du fluide d'intérêt τref. En obtenant à la fois la constante de désintégration de temps du système rm et la constante de désintégration de temps du fluide de référence τref, la constante de désintégration de temps du fluide d'intérêt τρ peut être calculée en utilisant l'équation 4, comme au bloc 722. Ensuite, comme au bloc 724, la viscosité η du fluide d'intérêt peut être déterminée en utilisant l'équation 5 et le τμ déterminé et la densité mesurée de fluide d'intérêt p. Décalages et étalonnage [0042] Des changements dans les conditions limites définis par le capteur du tube vibrant 200, tel qu'un changement de la tension du tube vibrant 200, des variations dans les conditions initiales du tube vibrant 200, des variations dans le montage du tube vibrant 200 dans le tube vibrant 200, ou des changements dans d'autres paramètres du capteur du tube vibrant 200, peuvent conduire à un décalage en Qm.

[0043] La figure 8 montre des tracés pour deux tubes Qm vides mesurés pour un capteur de tube vibrant en fonction de la température. Le décalage entre les deux courbes est attribué à une modification des conditions limites du tube vibrant 200 et du capteur 206. Afin de mesurer correctement la viscosité en utilisant l'équation (3) ou l'équation (5), les paramètres de décalage Àq et λτ a sont introduits, en utilisant l'air comme fluide de référence, en produisant des équations (7) et (8) :

[0044] Avec l'introduction de ces deux décalages, les équations (1) et (4) sont modifiées pour produire les équations (9) et (10) :

et les équations (3) et (5) sont modifiées pour produire les équations (11) et (12):

[0045] Les décalages (Λρεί Λ-) sont des constantes d'étalonnage. Une fois déterminés, ils restent constants, à moins que le tube vibrant 200 et / ou le capteur 206 ne changent, par exemple lorsque le tube vibrant 400 et / ou le capteur 206 sont démontés et remontés. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, un réétalonnage pour déterminer un nouvel ensemble de décalages est effectué lorsqu'un tel changement est détecté ou suspecté, à des intervalles d'étalonnage réguliers ou conformément à un calendrier de maintenance.

[0046] La figure 9 est un organigramme d'une procédure d'étalonnage pour déterminer Àq et λτ. D'abord, les données du tube rempli d'air QcaLair(t) et TCaLair(t) sont acquises (bloc 902). Pour ce faire, le tube vibrant 200 est vidé et nettoyé de tous les contaminants. La fréquence de résonance fo du tube vibrant vide 200 est déterminée en appliquant un signal sur une plage de fréquences allant de la source de vibrations 204 au tube vibrant 200 et en détectant les vibrations ainsi obtenues en utilisant le capteur 206. La plage de fréquences est sélectionnée pour inclure une crête prédite ou une crête mesurée dans un étalonnage précédent (par exemple, l'amplitude de crête 604 sur la figure 6). Le FWHM est mesuré dans la même mesure ou dans une mesure utilisant une gamme de fréquences différentes. La gamme de fréquences pour la mesure FWHM est sélectionnée pour inclure fo et au moins la moitié de la FWHM au-dessus ou au-dessous de fo. Qcaiair est ensuite calculé en utilisant l'équation (6). Ce processus est répété pour une plage de températures pour produire QCai_air(t).

[0047] Le tube vibrant 200 est ensuite excité avec une impulsion provenant de la source de vibrations 204 de sorte que le capteur 206 détecte un signal de désintégration tel que celui illustré sur la figure 3A. Une transformation de Hilbert est effectuée sur ce signal pour produire l'enveloppe du signal dans le domaine temporel. Un tracé logarithmique de l'enveloppe est représenté sur la figure 3B. La pente de la courbe de la figure 3B est 1/ TcaLair. Ce processus est répété pour une plage de températures pour produire zCaiair(t).

[0048] Le tube vibrant est ensuite rempli d'un fluide et les mêmes procédés décrits ci-dessus pour acquérir les données du tube rempli de fluide QcaUn(t) and TcaLm(t)(bloc 904).

[0049] Les hypothèses initiales des décalages (ÀQg et XTg) sont alors effectuées (bloc 906). Dans un ou plusieurs modes de réalisation, les hypothèses initiales sont des constantes prédéfinies.

[0050] Les données du tube vide Qcaiempty(t) et Tcaiempty(t) sont ensuite calculées (bloc 908) en utilisant les équations (7) et (8) pour produire les équations (12) et (13) :

[0051] Qcai_fiuidoffset(t) et TcaLfiuid_offset(t) sont ensuite calcules (bloc 910) en utilisant les équations (9) et (10) pour produire les équations (14) et (15):

[0052] Les courbures cumulatives, Kq and KT, sont ensuite calculées (bloc 912) en utilisant les équations (16) et (17) ci-dessous :

où :

et où p et η représentent la densité et la viscosité du fluide testé dans le bloc 908.

[0053] Si Kq et KT ont été minimisés (branche «oui » du bloc 914), le processus d'étalonnage se termine et Âq et ÀT sont définis (bloc 916).

[0054] Si Kq and KT n'ont pas été minimisés (branche « non » du bloc 914), les décalages sont modifiés (bloc 918) et les blocs 908, 910, 912 et 914 sont répétés.

Preuve de concept expérimental [0055] La figure 10 est un graphique montrant Qfi/p versus yfptj (c'est-à-dire illustrant l'équation (3)) pour différents fluides standard à différentes températures sans décalages. Les fluides standard et les symboles respectifs sont listés dans une touche située sur le côté droit du tableau. Comme on peut le voir, les données sont dispersées, ce qui rend difficile l'inférence d'une valeur de viscosité de fluide.

[0056] La figure 11 est un graphique montrant QfiUid_offset / p versus yfprj (c'est-à-dire illustrant l'équation (12)) pour différents fluides standard à différentes températures après calcul et application des décalages. Encore une fois, les fluides standard et les symboles respectifs sont listés dans une touche à droite du tableau. Comme on peut le voir, les données sont beaucoup plus proches d'une ligne, ce qui serait attendu idéalement, que les données de la figure 10 et peuvent être utilisées pour calculer la viscosité du fluide une fois que la densité de fluide p et Qf est connue.

[0057] La figure 12 est un organigramme d'un procédé de viscosimétrie utilisant des décalages. Un capteur, tel que le capteur du tube vibrant 200, est étalonné pour déterminer un premier paramètre de décalage, tel que Àq ou At, où le capteur a une condition limite qui affecte le premier paramètre de décalage (bloc 1202). Une première viscosité d'un premier fluide est calculée à l’aide d’un paramètre calculé, tel que QfiUid_offset(t) or τ fiuidoffset(t), ajusté par le premier paramètre de décalage (bloc 1204). Le paramètre calculé est calculé à partir d'une sortie du capteur appliqué au premier fluide. Une décision opérationnelle est prise en fonction de la première viscosité calculée (bloc 1206).

[0058] Dans un aspect, un procédé consiste à étalonner un capteur pour déterminer un premier paramètre de décalage. Le capteur a une condition limite qui affecte le premier paramètre de décalage. Le procédé comprend le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l’aide d’un paramètre calculé ajusté par le premier paramètre de décalage. Le paramètre calculé est calculé à partir d'une sortie du capteur appliquée au premier fluide. Le procédé consiste à prendre une décision opérationnelle en fonction de la première viscosité calculée.

[0059] Les implémentations peuvent comprendre l'un ou plusieurs des cas suivants. Le paramètre calculé peut être un facteur de qualité Q. Le paramètre calculé peut être une constante de désintégration de temps τ. Le capteur peut être un capteur de densité. Le procédé peut inclure le réétalonnage du capteur pour déterminer un second paramètre de décalage et le calcul d'une seconde viscosité d'un second fluide à l’aide d’un paramètre calculé ajusté par le second paramètre de décalage. Le paramètre calculé peut être calculé à partir d’une sortie du capteur de densité appliquée au second fluide. L'étalonnage du capteur peut inclure le calcul

et pour une pluralité de fluides d'essai et une pluralité de températures et l'intégration du premier décalage, où Qjt est un facteur de qualité pour le fluide i à la température t, pit est une densité de fluide i à la température t et t|jt est la viscosité du fluide i à la température t. Le procédé peut inclure l'ajustement du premier décalage de sorte que le traçage — versus

Pu

pour l'ensemble de la pluralité de fluides d'essai et l’ensemble de la pluralité de températures s'effondre pour ne former qu'une seule courbe. Le premier décalage peut être un décalage de facteur de qualité, Xq. Le premier décalage peut être un décalage de désintégration de temps, λτ. Le premier décalage peut représenter deux décalages : un décalage de facteur de qualité, Açet un décalage de désintégration de temps, ÀT. L'ajustement du premier décalage peut produire un ensemble de points et peut inclure l'ajustement jusqu'à ce qu'une courbure de l'ensemble des points soit minimisée.

[0060] Dans un aspect, un support non transitoire lisible par ordinateur comprend un programme informatique. Le programme comprend des instructions exécutables, qui, lorsqu'elles sont exécutées, réalisent un procédé. Le procédé comprend l’étalonnage d'un capteur pour déterminer un premier paramètre de décalage. Le capteur a une condition limite qui affecte le premier paramètre de décalage. Le procédé comprend le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l’aide d’un paramètre calculé ajusté par le premier paramètre de décalage. Le paramètre calculé est calculé à partir d'une sortie du capteur appliquée au premier fluide. Le procédé consiste à prendre une décision opérationnelle basée sur la première viscosité calculée.

[0061] Les implémentations peuvent comprendre l'un ou plusieurs des cas suivants. Le paramètre calculé peut être un facteur de qualité Q. Le paramètre calculé peut être une constante de désintégration de temps τ. Le capteur peut être un capteur de densité. Le procédé peut inclure le changement de la condition limite de sorte que le premier paramètre de décalage ne soit plus valide, le réétalonnage du capteur pour déterminer un second paramètre de décalage et le calcul d’une seconde viscosité d'un second fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le second paramètre de décalage. Le paramètre calculé peut être calculé à partir d'une sortie du capteur de densité appliquée au second fluide. L'étalonnage du capteur peut inclure le calcul

pour une pluralité de fluides d'essai et une pluralité de températures et l'intégration du premier décalage, où Qjt est un facteur de qualité pour le fluide i à la température t, pit est une densité de fluide i à la température t et η* est la viscosité du fluide i à la température t. Le procédé peut inclure l'ajustement du premier décalage de sorte que le traçage — versus

Pit

pour l'ensemble de la pluralité de fluides d'essai et l’ensemble de la pluralité de températures s'effondre pour ne former qu'une seule courbe. Le premier décalage peut être un décalage de facteur de qualité, XQ. Le premier décalage peut être un décalage de désintégration de temps, λτ. Le premier décalage peut représenter deux décalages : un décalage de facteur de qualité, ÂQet un décalage de désintégration de temps, ÀT. L'ajustement du premier décalage peut produire un ensemble de points et peut inclure l'ajustement jusqu'à ce qu'une courbure de l'ensemble des points soit minimisée.

[0062] Dans un aspect, un système comprend un tube qui reçoit un fluide d'intérêt, un capteur couplé au tube et qui reçoit un signal de vibration du tube 15 pendant que le tube est en vibration à une fréquence de vibration et un processeur couplé au capteur qui met en œuvre un procédé de mesure de viscosité. Le procédé de mesure de viscosité comprend l'étalonnage du capteur pour déterminer un premier décalage. Le capteur a une condition limite qui affecte le premier paramètre de décalage. Le procédé de mesure de viscosité comprend le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l’aide d’un paramètre calculé ajusté par le premier décalage. Le paramètre calculé est calculé à partir d'une sortie du capteur appliquée au premier fluide. Le procédé de mesure de viscosité comprend la prise d'une décision opérationnelle en fonction de la première viscosité calculée.

[0063] Les implémentations peuvent comprendre l'un ou plusieurs des cas suivants. Le paramètre calculé peut être un facteur de qualité Q. Le paramètre calculé peut être une constante de désintégration de temps τ. Le capteur peut être un capteur de densité. Le procédé de mesure de viscosité peut inclure le changement de la condition limite de sorte que le premier décalage ne soit plus valide, le réétalonnage du capteur pour déterminer un second décalage et le calcul d'une seconde viscosité d'un second fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le second décalage. Le paramètre calculé peut être calculé à partir d'une sortie du capteur de densité appliquée au second fluide. L'étalonnage du capteur peut inclure le calcul —

Pit et

pour une pluralité de fluides d'essai et une pluralité de températures et l'intégration d'un décalage, où Q;t est un facteur de qualité pour le fluide i à la température t, pu est une densité de fluide i à la température t et η* est la viscosité du fluide i à la température t. L’étalonnage du capteur peut inclure l'ajustement du premier décalage de sorte que le traçag<

pour l'ensemble de la pluralité de fluides d'essai et pour l’ensemble de la pluralité de températures s'effondre pour ne former qu'une seule courbe. Le premier décalage peut être un décalage de facteur de qualité, Àq. Le premier décalage peut être un décalage de désintégration de temps, ÀT. Le premier décalage peut représenter deux décalages : un décalage de facteur de qualité, XQ, et un décalage de désintégration de temps, ÀT. L'ajustement du premier décalage peut produire un ensemble de points et peut inclure l'ajustement jusqu'à ce qu'une courbure de l'ensemble des points soit minimisée.

[0064] Le terme « couplé » utilisé ici veut dire une connexion directe ou une connexion indirecte.

[0065] Le mot « processeur » signifie ici une catégorie d’appareils comprenant : des ordinateurs (analogiques et numériques), des microprocesseurs/contrôleurs, des circuits intégrés spécifiques à l'application (AS1C), des processeurs de signaux numériques (DSP) et des tableaux programmables Field Gâte (FGPA). Tous sont des dispositifs électroniques capables de réduire les entrées du transducteur à une sortie de viscosité mise à l’échelle, si elles sont correctement programmées et supportées (tension, télémétrie, etc.).

[0066] Le texte présenté ci-dessus décrit un ou plusieurs modes de réalisation spécifiques d'une invention plus large. L'invention est également réalisée dans une diversité de modes de réalisation alternatifs et n'est donc pas limitée à ceux décrits ici. La description précédente d'un mode de réalisation de l'invention a été présentée à titre d’exemple et de description. Elle n'est pas destinée à être exhaustive ou à limiter l'invention à la forme précise décrite. Beaucoup de modifications et de variations sont possibles à la lumière des enseignements donnés ci-dessus. Il est envisagé que la portée de cette invention soit limitée non pas par la description détaillée, mais plutôt par les revendications ci-jointes.

Claims

1. Procédé (400) de calcul de viscosité comprenant : l'étalonnage d'un capteur (206) pour déterminer un premier paramètre d'offset, le capteur (206) ayant une condition limite qui affecte le premier paramètre d'offset ; et le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le premier paramètre d'offset, le paramètre calculé étant calculé à partir d'une sortie du capteur (206) appliquée au premier fluide.

2. Procédé (400) selon la revendication 1, dans lequel : le paramètre calculé est un facteur de qualité Q ou le paramètre calculé est une constante de décroissance temporelle τ, et le capteur (206) est un capteur de densité.

3. Procédé (400) selon la revendication 1, comprenant en outre : le réétalonnage du capteur (206) pour déterminer un second paramètre d'offset ; et le calcul d'une seconde viscosité d'un second fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le second paramètre d'offset, le paramètre calculé étant calculé à partir d'une sortie du capteur de densité appliquée au second fluide.

4. Procédé (400) selon la revendication 1, dans lequel l'étalonnage du capteur (206) comprend : le calcul

pour une pluralité de fluides d'essai et une pluralité de températures et l'intégration du premier offset, où : Qit est un facteur de qualité pour le fluide i à la température t, pit est une densité de fluide i à la température t, et r|it est la viscosité du fluide i à la température t ; l'ajustement du premier offet de sorte que le traçage

pour l'ensemble de la pluralité de fluides d'essai et l'ensemble de la pluralité de températures s'effondre jusqu'à ne former qu'une seule courbe.

5. Procédé (400) selon la revendication 4, dans lequel : le premier offset est un offset de facteur de qualité, Xq, le premier offset est un offset de décroissance temporelle, XTr ou le premier offset représente deux offsets : un offset de facteur de qualité, Xq, et un offset de décroissance temporelle, λτ, et l'ajustement du premier offset produit un ensemble de points et comprend l'ajustement jusqu'à ce qu'une courbure de l'ensemble des points soit minimisée.

6.Support de stockage non transitoire lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré un programme informatique, le programme comprenant des instructions exécutables, qui, lorsqu'elles sont exécutées, réalisent un procédé (400) de calcul de viscosité comprenant : l'étalonnage d'un capteur (206) pour déterminer un premier paramètre d'offset, le capteur (206) ayant une condition limite qui affecte le premier paramètre d'offset ; et le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le premier paramètre d'offset, le paramètre calculé étant calculé à partir d'une sortie du capteur (206) appliquée au premier fluide.

7. Support non transitoire lisible par ordinateur selon la revendication 6, dans lequel : le paramètre calculé est un facteur de qualité Q ou le paramètre calculé est une constante de décroissance temporelle τ et le capteur (206) est un capteur de densité.

8.Support non transitoire lisible par ordinateur selon la revendication 6, dans lequel le procédé (400) comprend en outre : la modification de la condition limite afin que le premier paramètre d'offset ne soit plus valide ; le réétalonnaqe du capteur (206) pour déterminer un second paramètre d'offset ; et le calcul d'une seconde viscosité d'un second fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le second paramètre d'offset, le paramètre calculé étant calculé à partir d’une sortie du capteur de densité appliquée au second fluide.

9. Support non transitoire lisible par ordinateur selon la revendication 6, dans lequel l'étalonnage du capteur (206) comprend : le calcul de

pour une pluralité de fluides d'essai et une pluralité de températures et l'intégration du premier offset, où : Qit est un facteur de qualité pour le fluide i à la température t, Pit est une densité de fluide i à la température t, et rut est la viscosité du fluide i à la température t ; l'ajustement du premier offset de sorte que le traçage

10. Support non transitoire lisible par ordinateur selon la revendication 6, dans lequel : le premier offset est un offset de facteur de qualité, Xq, le premier offset est un offset de décroissance temporelle, λou le premier offset représente deux offsets : un offset de facteur de qualité, Xq, et un offset de décroissance temporelle, λτ=, et dans lequel l'ajustement du premier offset produit un ensemble de points et comprend la réalisation de l'ajustement jusqu'à ce qu'une courbure de l'ensemble de points soit minimisée.

11. Système de calcul de viscosité comprenant : un tube (200) qui reçoit un fluide d'intérêt ; un capteur (206) couplé au tube (200) et qui reçoit un signal de vibration (212) provenant du tube (200) pendant que le tube (200) est en vibration à une fréquence de vibration ; un processeur (208) couplé au capteur (206) qui met en œuvre un procédé (400) de mesure de viscosité comprenant : l'étalonnage du capteur (206) pour déterminer un premier offset, le capteur (206) ayant une condition limite qui affecte le premier offset ; et le calcul d'une première viscosité d'un premier fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le premier offset, le paramètre calculé étant calculé à partir d'une sortie du capteur (206) appliquée au premier fluide.

12. Système selon la revendication 11, dans lequel : le paramètre calculé est un facteur de qualité Q ou le paramètre calculé est une constante de décroissance temporelle τ, et le capteur (206) est un capteur de densité.

13. Système selon la revendication 11, dans lequel le procédé (400) de mesure de viscosité comprend en outre la modification de la condition limite afin que le premier offset ne soit plus valide ; le réétalonnage du capteur (206) pour déterminer un second offset ; et le calcul d'une seconde viscosité d'un second fluide à l'aide d'un paramètre calculé ajusté par le second paramètre d'offset, le paramètre calculé étant calculé à partir d'une sortie du capteur de densité appliquée au second fluide.

14. Système selon la revendication 11 dans lequel l'étalonnage du capteur (206) comprend : le calcul de

pour une pluralité de fluides d'essai et une pluralité de températures et • l’intégration du premier offset, où : Qit est un facteur de qualité pour le fluide i à la température t, pit est une densité de fluide i à la température t, et rjit est la viscosité du fluide i à la température t ; l'ajustement du premier offset de sorte que le traçage

15. Système selon la revendication 15, dans lequel : le premier offset est un offset de facteur de qualité, Xq, le premier offset est un offset de décroissance temporelle, λτ, ou le premier offset représente deux offsets : un offset de facteur de qualité, Xq, et un offset de décroissance temporelle, λτ, et l'ajustement du premier offset produit un ensemble de points et comprend la réalisation de l'ajustement jusqu'à ce que la courbure de l'ensemble de points soit minimisée.