IT202100024695A1 - Metodo perfezionato di analisi di un fluido. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione avente per titolo:

"METODO PERFEZIONATO DI ANALISI DI UN FLUIDO"

CAMPO DELLA TECNICA

La presente invenzione concerne un metodo di analisi di un fluido, in particolare per la misura di una o pi? propriet? di un fluido multifase. Preferibilmente, la presente invenzione concerne un metodo per la misura della fase liquida e/o gassosa in un fluido multifase e, in particolare, per effettuare la cosiddetta misura di ?water cut? o di rapporto acqua-liquido (?water liquid ratio? o WLR) di un fluido multifase. Vantaggiosamente, la presente invenzione concerne un metodo per la misura di una o pi? propriet? del fluido multifase, quali la permettivit? e/o conducibilit? del fluido multifase, la salinit? dell?acqua, la frazione volumetrica di acqua in un fluido e la percentuale di solidi presenti nel fluido multifase.

La presente invenzione riguarda altres? un apparato di analisi di un fluido, in particolare per la misura di una o pi? propriet? di un fluido multifase. Preferibilmente, la presente invenzione concerne un apparato per la misura della fase liquida e/o gassosa in un fluido multifase e, in particolare, per la cosiddetta misura di ?water cut? o di ?water liquid ratio? di un fluido multifase. Vantaggiosamente, la presente invenzione concerne un apparato per la misura di una o pi? propriet? del fluido multifase, quali la permettivit? e/o conducibilit? del fluido multifase, la salinit? dell?acqua, la frazione volumetrica di acqua in un fluido multifase la percentuale di solidi presenti nel fluido multifase. L?apparato di misura secondo l?invenzione ? particolarmente adatto a venire impiegato nel settore della produzione petrolifera.

STATO DELLA TECNICA

Com'? noto, in campo petrolifero vi ? l'esigenza di determinare la composizione dei fluidi multifase estratti dai pozzi, fluidi che sono comunemente costituiti da una fase liquida, comprendente olio (petrolio), acqua ed eventualmente altri componenti, e da una fase gassosa.

Tuttavia, in condizioni di flusso di fluido multifase le fasi non sono distribuite uniformemente all?interno della tubazione. In particolare, la distribuzione locale delle fasi di un fluido multifase dipende, tra l'altro, dalla forma e dall'orientamento del tubo di passaggio, nonch? dalla velocit? della componente gassosa e della componente liquida.

La distribuzione delle fasi di un flusso di fluido multifase ? studiata in letteratura sia con approcci sperimentali mediante tecnologie di imaging, sia con modellazione matematica mediante fluidodinamica computazionale (nota anche come ?CFD?).

Una delle operazioni comunemente effettuate per determinare le propriet? di un fluido multifase consiste nel misurare la composizione della fase liquida e, in particolare, la concentrazione volumica d?acqua, o di altri tipi di liquido, rispetto all?intera quantit? di liquido; questa misura ? comunemente denominata ?water-cut? oppure ?rapporto acqua-liquido? (WLR) e, appunto, definisce il rapporto tra la portata d'acqua e la portata totale del liquido (acqua e olio).

Attualmente, queste misure vengono effettuate con l'ausilio di opportune sonde tra cui, ad esempio, le ben note sonde NIR (Near Infrared), che sfruttano il principio dell'attenuazione di un fascio di luce infrarossa che attraversa il liquido. Queste sonde sono inserite nel condotto in cui defluisce il fluido da misurare, in modo da venire investite dal flusso del fluido stesso misurando cos? le propriet? del fluido multifase. Nei sistemi noti, la misura di concentrazione ottenibile ? tanto meno affidabile e precisa quanto maggiore ? la quantit? di gas rispetto alla fase liquida che ? definita in termini di ?Gas Volume Fraction? (detta anche ?GVF?) e che, pi? in dettaglio, indica il rapporto tra la portata volumetrica del gas e la portata volumetrica totale del gas e del liquido. Infatti, con l?aumentare del GVF, si riduce l'affidabilit? e la precisione delle misurazioni effettuate sulla fase liquida, in quanto diminuisce la percentuale in volume del liquido contenuto nel fluido. Pi? in dettaglio, con l?aumentare del GVF, il liquido tende progressivamente a disperdersi in gocce pi? o meno isolate all'interno del flusso di gas o a formare un film liquido sulle pareti del tubo in alcune zone specifiche della tubazione. Di conseguenza, la sonda viene investita dalle suddette gocce in modo discontinuo e questo rende difficile effettuare una misura di composizione affidabile e precisa.

Un dispositivo noto per accumulare e raccogliere il liquido di un fluido multifase in un punto di rilevazione per misurare poi una o pi? propriet? del fluido stesso ? descritto ad esempio in WO2013/114194. Questo dispositivo, tuttavia, risulta particolarmente invasivo.

Un'altra nota soluzione ? quella descritta in WO2017/040102 e che prevede l?utilizzo di un risonatore ellittico attorcigliato attorno al tubo.

? noto altres? l?utilizzo di sensori localizzati basati su diversi principi di misura (ad esempio spettroscopia ottica, microonde, capacit? elettrica) e che ? a differenza dei sensori a passaggio totale che misurano il fluido multifase su tutta la sezione trasversale di passaggio - hanno una sensibilit? maggiore, specialmente quando la presenza del gas diventa dominante (cio? con l?aumentare del GVF). In particolare, come detto, i sensori localizzati sono sensori configurati per effettuare una rilevazione del fluido in corrispondenza di una zona che ? vicina alla testa del sensore stesso, e quindi misurano una propriet? locale che potrebbe non rappresentare la propriet? medie dell?intero flusso del fluido multifase, in particolare nel caso di distribuzione non omogenea delle fasi del fluido multifase.

In alternativa ai sensori localizzati, si possono utilizzare dei sensori di tipo ?full bore? in cui l?elemento sensibile copre tutto il diametro della tubazione, quali ad esempio i misuratori di densit? gamma, tuttavia questi ultimi sono pi? costosi e di complicata realizzazione tecnica.

Inoltre, in un fluido multifase, oltre a una distribuzione non omogenea delle fasi, potrebbe anche essere presente una non omogeneit? della composizione della singola fase, causata da un accumulo locale di uno specifico componente di una fase.

Si intuisce, pertanto, come la posizione di installazione all?interno della tubazione di un sensore localizzato influenzi in modo importante le prestazioni di misura.

Per superare i problemi della non omogeneit? del fluido multifase, ? gi? stato proposto di installare a monte del sensore localizzato un miscelatore statico, cio? un dispositivo che viene inserito all?interno della tubazione e che ? configurato per miscelare il flusso multifasico. Tuttavia, questa nota soluzione introduce nella tubazione perdite di carico non trascurabili.

Alternativamente, sempre al fine di superare i problemi della non omogeneit? del fluido multifase, ? stato proposto di installare il sensore localizzato in una zona della tubazione caratterizzata da alta turbolenza. Tuttavia, questa nota soluzione non risulta ottimale in quanto la misura dipende fortemente dalla velocit? della miscela, in particolare considerando che a velocit? pi? basse si potrebbe raggiungere un grado di mescolamento insufficiente delle varie fasi del fluido.

SCOPI DELL?INVENZIONE

Scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo per l?analisi di un fluido multifase, in particolare per la misura di una o pi? propriet? di un fluido multifase, che consenta di superare ? almeno in parte - gli inconvenienti delle note soluzioni.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che consenta di determinare in modo non invasivo, ma al contempo pi? accurato e preciso, una o pi? propriet? di un fluido.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che consenta di ottenere una misura di una o pi? propriet? di un fluido, ed in cui detta misura risulti indipendente dalla distribuzione delle fasi o della fase all?interno del fluido stesso.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che sia implementabile in modo semplice, rapido e con bassi costi.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che risulti poco invasivo, in particolare in termini di ingombro della strumentazione all?interno del condotto attraversato dalla miscela da misurare.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che effettui misure localizzate, senza prevedere o richiedere cos? una misura del fluido multifase su tutta la sezione trasversale di passaggio.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che non richieda un miscelatore statico al fine di miscelare opportunamente la fase liquida e gassosa in modo da renderle omogenee.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo di misura del ?water cut? o del ?water liquid ratio? di un fluido multifase in modo preciso, affidabile e accurato.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo di misura preciso, affidabile e accurato di varie propriet? di un fluido multifase, quali ad esempio la permettivit? e/o conducibilit? del fluido, la salinit? dell?acqua, la frazione volumetrica di acqua in un fluido multifase, la percentuale di solidi nel fluido.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo per la misura della fase liquida e/o gassosa in un fluido multifase che sia utilizzabile anche per fluidi con basse percentuali volumiche di liquido.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo per la misura delle propriet? di un fluido multifase che sia implementabile in real-time.

Altro scopo ? quello di proporre un metodo per la misurazione pi? accurata della quantit? di petrolio estratta da un pozzo.

Altro scopo dell?invenzione ? quello di proporre un metodo che consenta di utilizzare sensori gi? disponibili in commercio.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo che sia migliorativo e/o alternativo rispetto alle soluzioni tradizionali.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un metodo con una caratterizzazione alternativa, sia in termini funzionali che implementativi, rispetto a quelle tradizionali.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato per l?analisi di un fluido, in particolare multifase, preferibilmente per la misura di almeno un parametro di detto fluido, in modo preciso, affidabile ed accurato, e altres? non invasivo.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato che sia semplice e veloce da installare e manutenere.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato che sia migliorativo e/o alternativo rispetto alle soluzioni tradizionali.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato con una caratterizzazione alternativa, sia in termini funzionali che implementativi, rispetto a quelle tradizionali.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato che operi in realtime.

Altro scopo dell?invenzione ? di proporre un apparato che sia altamente integrato e stand-alone.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE

Tutti gli scopi qui menzionati, considerati sia singolarmente sia in una loro qualsiasi combinazione, e altri ancora che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l?invenzione, con un metodo come definito nella rivendicazione 1 e con un apparato come definito nella rivendicazione 9.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra in vista schematica una prima possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 2 mostra in vista schematica una seconda possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 3 mostra in vista schematica una terza possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 4 mostra in vista schematica una quarta possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 5 mostra in vista schematica una quinta possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 6 mostra in vista schematica una sesta possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 7 mostra in vista schematica una settima possibile soluzione secondo la presente invenzione,

la figura 8 mostra in vista schematica l?apparato secondo l?invenzione in una prima forma di implementazione, la figura 9 mostra in vista schematica l?apparato secondo l?invenzione in una seconda/differente forma di implementazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE E DI ALCUNE SUE FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE

La presente invenzione concerne un metodo per l?analisi di un fluido multifase F, in particolare per la misura di una o pi? propriet? di un fluido multifase F. Preferibilmente, la presente invenzione concerne un metodo per l?acquisizione di dati da utilizzare per determinare una o pi? grandezze e/o propriet? della fase liquida e/o gassosa in un fluido multifase F e, in particolare, per effettuare la cosiddetta misura di ?water cut? o di rapporto acqua-liquido (?water liquid ratio? o WLR) di un fluido multifase.

Vantaggiosamente, la presente invenzione concerne un metodo per l?acquisizione di dati da utilizzare per la misura di una o pi? grandezze e/o propriet? del fluido multifase, in particolare relative alla fase liquida, quali la permettivit? e/o conducibilit? del fluido, la salinit? dell?acqua, la frazione volumetrica di acqua in un fluido multifase, la percentuale/frazione di solidi in un fluido multifase.

Il metodo e l?apparato di misura secondo l'invenzione sono particolarmente adatti per rilevare ed acquisire dati per determinare la composizione della fase liquida in un fluido multifase liquido-gas estratto da un pozzo petrolifero. ? comunque evidente che l'invenzione pu? venire applicata in modo analogo per rilevare e acquisire dati per determinare la composizione di un liquido contenuto in un qualsiasi fluido multifase liquido-gas.

Il metodo secondo l?invenzione prevede di far scorrere il fluido F da misurare all?interno di una tubazione, indicata complessivamente con il numero di riferimento 10.

Il metodo secondo l?invenzione prevede di utilizzare almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn ciascuno dei quali ? configurato per rilevare una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? del fluido F, preferibilmente della fase liquida del fluido F, in corrispondenza del sensore stesso, in particolare di un volume di fluido F che ? localizzato in prossimit? del sensore stesso.

Il metodo secondo l?invenzione prevede di:

- installare detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn in corrispondenti e differenti posizioni, rispettivamente P1, P2, ?. , Pn, tra loro differenti lungo lo sviluppo longitudinale della tubazione 10,

- acquisire le rilevazioni effettuate da detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, - determinare una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido, preferibilmente della fase liquida di detto fluido, sulla base di dette rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.

Nel metodo secondo l?invenzione, detta almeno una posizione P1, P2,

?. , Pn di installazione di un corrispondente sensore S1, S2, ?. , Sn ? selezionata in modo che il fluido multifase presenti in corrispondenza di detto sensore una distribuzione locale delle fasi del fluido F che ? differente da quella che presenta in corrispondenza di almeno un altro di detti sensori.

Opportunamente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? installato in corrispondenza di o sulla parete interna che delimita la tubazione 10.

Le corrispondenti posizioni P1, P2, ?. , Pn di installazione di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono definite/selezionate in modo che, in corrispondenza di almeno un sensore S1 installato nella posizione P1 il fluido multifase presenti una distribuzione delle fasi che ? differente da quella che presenta in corrispondenza di almeno un altro sensore S2, ?. , Sn installato in una corrispondente posizione P2, ?. , Pn, per garantire cos? che la rilevazione effettuata da ciascun sensore sia indipendente da quella effettuata dall?altro/dagli altri sensori.

Preferibilmente, le corrispondenti posizioni P1, P2, ?. , Pn di installazione di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono selezionate/definite in modo che la distribuzione delle fasi del fluido F in corrispondenza di ciascun sensore, installato in una corrispondente posizione, sia differente da quella che il fluido presenta in corrispondenza di tutti gli altri sensori.

Preferibilmente, le posizioni P1, P2, ?. , Pn, di installazione di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono definite in corrispondenza di tratti della tubazione 10 che possono essere differenti in termini di orientamento del corrispondente tratto di tubo (ad esempio verticale oppure orizzontale) e/o in termini di verso di attraversamento del fluido (ad esempio dal basso verso l?altro, cio? opposto al verso della forza di gravit? terrestre, oppure dall?alto verso il basso, cio? concorde al verso della forza di gravit? terrestre) e/o possono essere definiti in corrispondenza di varie zone di un raccordo di tipologia denominata ?T-blind? o ?Tee-blind? (ad esempio sulla parete del tratto di monte e/o sulla parete del tratto di valle e/o sulla faccia chiusa) e/o in corrispondenza di un raccordo curvo e/o a gomito.

Preferibilmente, le posizioni P1, P2, ?. , Pn, di installazione di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono definite in corrispondenza di tratti della tubazione 10 che possono essere differenti in termini di forma e/o dimensioni della corrispondente sezione trasversale. Opportunamente, la sezione trasversale della tubazione 10 ? circolare, tuttavia potrebbe avere anche altre forme.

Opportunamente, la tubazione 10 pu? avere una sezione trasversale che rimane costante, in termini di forma e dimensioni, sostanzialmente lungo tutto il suo sviluppo longitudinale, ad eccezione eventualmente delle bocche di ingresso e/o uscita, ma potrebbe anche variare.

Le corrispondenti posizioni P1, P2, ?. , Pn di installazione di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn possono essere tra loro distanziate lungo la tubazione 10 di una distanza che pu? andare da alcuni centimetri a decine di metri.

Vantaggiosamente, il metodo prevede di utilizzare due sensori S1 e S2, in cui il sensore S1 ? montato in una posizione P1 della tubazione 10 mentre il sensore S2 ? montato in una posizione P2 della tubazione 10, ed in cui la posizione P1 e la posizione P2 della tubazione 10 sono selezionate/definite in modo che, in corrispondenza del sensore S1 installato nella posizione P1 il fluido multifase presenti una distribuzione locale delle fasi del fluido F che ? differente da quella che presenta in corrispondenza del sensore S2 installato nella posizione P2.

Vantaggiosamente, il metodo prevede di utilizzare tre sensori S1, S2, e S3, in cui il sensore S1 ? montato in una posizione P1 della tubazione 10 mentre il sensore S2 ? montato in una posizione P2 della tubazione 10 ed il sensore S3 ? montato in una posizione P3 della tubazione 10, ed in cui le posizioni P1, P2 e P3 della tubazione 10 sono selezionate in modo che, in corrispondenza di ciascun sensore S1, S2 ed S3, il fluido multifase presenti una distribuzione locale delle fasi del fluido F differente da quella che presenta in corrispondenza degli altri due sensori.

Vantaggiosamente, il metodo prevede di utilizzare quattro o pi? sensori S1, S2, S3, ?, Sn, ciascuno dei quali ? installato in corrispondenti posizioni P1, P2, ?. , Pn che sono caratterizzate da una distribuzione locale delle fasi del fluido F che sono tra loro differenti.

In una prima possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.1), il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orientato orizzontalmente, mentre il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dall?alto verso il basso.

In una seconda possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.2), il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dal basso verso l?alto, il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orientato orizzontalmente, ed il sensore S3 ? installato in una posizione P3 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dall?alto verso il basso.

In una terza possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.3), il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista sul tratto di monte di un raccordo T-blind ed ? affacciata alla bocca di ingresso del tratto di valle del raccordo T-blind stesso, il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dal basso verso l?alto, il sensore S3 ? installato in una posizione P3 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orientato orizzontalmente, ed il sensore S4 ? installato in una posizione P4 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dall?alto verso il basso.

In una quarta possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.4), il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista sul tratto di monte di un raccordo T-blind ed ? affacciata alla bocca di ingresso del tratto di valle del raccordo T-blind stesso, il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista sulla faccia chiusa del tratto di monte del raccordo T-blind, il sensore S3 ? installato in una posizione P3 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dal basso verso l?alto.

In una quinta possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.5), il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista sul tratto di monte di un raccordo T-blind ed ? affacciata alla bocca di ingresso del tratto di valle del raccordo T-blind stesso, il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista sulla faccia chiusa del tratto di monte del raccordo T-blind, il sensore S3 ? installato in una posizione P3 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dal basso verso l?alto, il sensore S4 ? installato in una posizione P4 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orientato orizzontalmente, ed il sensore S5 ? installato in una posizione P5 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dall?alto verso il basso.

Una sesta possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig. 6) corrisponde alla quinta forma di implementazione con altres? un sensore S6 che ? installato in una posizione P6 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orizzontale in corrispondenza della bocca di uscita di detta tubazione.

In una settima possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.7), il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista sul tratto di monte di un raccordo T-blind ed ? affacciata alla bocca di ingresso del tratto di valle del raccordo T-blind stesso, il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista sulla faccia chiusa del tratto di monte del raccordo T-blind, il sensore S3 ? installato in una posizione P3 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dal basso verso l?alto, il sensore S4 ? installato in una posizione P4 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto ricurvo che collega un tratto rettilineo orientato verticalmente ad un tratto rettilineo orientato orizzontalmente, il sensore S5 ? installato in una posizione P5 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orientato orizzontalmente, ed il sensore S6 ? installato in una posizione P6 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo che ? orientato verticalmente e che viene attraversato dal fluido F dall?alto verso il basso, un sensore S7 che ? installato in una posizione P7 della tubazione 10 che ? prevista su un tratto rettilineo orizzontale in corrispondenza della bocca di uscita di detta tubazione.

In una ottava possibile ed esemplificativa forma di implementazione della soluzione secondo l?invenzione (cfr. fig.8), la tubazione 10 comprende in sequenza secondo la direzione di avanzamento del flusso F all?interno della tubazione stessa:

- un raccordo T1 di tipo T-blind in cui il tratto di monte ? orientato orizzontalmente ed il tratto di valle ? orientato verticalmente con verso di attraversamento del fluido F dal basso verso l?alto,

- un raccordo T2 di tipo T-blind in cui il tratto di monte ? orientato verticalmente con verso di attraversamento del fluido F dal basso verso l?alto ed in cui il tratto di valle ? orientato orizzontalmente,

- un raccordo T3 di tipo T-blind in cui il tratto di monte ? orientato orizzontalmente ed in cui il tratto di valle ? orientato verticalmente con verso di attraversamento del fluido F dall?alto verso il basso,

- un raccordo T4 di tipo T-blind in cui il tratto di monte ? orientato verticalmente con verso di attraversamento del fluido F dall?alto verso il basso.

Opportunamente, nei raccordi T1, T2 e T3 il tratto di monte ha diametro differente rispetto al rispettivo tratto di valle, mentre nel raccordo T4 il diametro di monte ha lo stesso diametro del tratto di valle.

Opportunamente, nella configurazione della tubazione 10 secondo la fig. 7, il sensore S1 ? installato in una posizione P1 della tubazione 10 che ? prevista sul tratto di monte del raccordo T1 ed ? affacciata ma disallineata rispetto alla bocca di ingresso del tratto di valle dello stesso raccordo T1, il sensore S2 ? installato in una posizione P2 della tubazione 10 che ? prevista sulla faccia chiusa del tratto di monte del raccordo T1, il sensore S3 ? installato in una posizione P3 della tubazione 10 che ? prevista sulla faccia chiusa del tratto di monte del raccordo T3, il sensore S4 ? installato in una posizione P4 della tubazione 10 che ? prevista sul tratto rettilineo di monte del raccordo T4.

In particolare, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? un sensore localizzato, cio? ? del tipo che rileva le caratteristiche del fluido in prossimit? di una testa del sensore stesso che ? a contatto diretto con il fluido e/o ? in prossimit? di quest?ultimo. Opportunamente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? configurato per rilevare localmente un segnale che ? rappresentativo di una grandezza e/o propriet? che il fluido ha localmente, e non lungo l?intera sezione di passaggio del fluido stesso all?interno del tratto di monte o di valle.

In particolare, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? configurato per rilevare almeno un segnale che:

pi? grandezze relative alla composizione della el fluido F in corrispondenza del sensore stesso,

per determinare una o pi? grandezze relative alla quida e/o gassosa del fluido F in corrispondenza

scun sensore S1, S2, ?. , Sn comprende almeno un ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn comprende una o con il fluido, o in prossimit? di quest?ultimo. sore S1, S2, ?. , Sn comprende una sonda e, nda ? definita in corrispondenza della punta della

cun sensore S1, S2, ?., Sn pu? essere un sensore elettromagnetico. Preferibilmente, il sensore S1, S2, ?. , Sn pu? essere un sensore ottico.

Opportunamente, ciascun sensore S1, S2, ?., Sn ? configurato per rilevare la conduttivit? e/o permettivit? del fluido multifase.

Opportunamente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn pu? essere un tradizionale sensore localizzato del tipo a microonde elettromagnetiche che ? utilizzato per rilevare la conduttivit? e/o permettivit? del fluido multifase e per determinare la salinit? dell?acqua, la frazione dell?acqua e il ?water cut? o rapporto acqua-liquido (WLR) di un fluido multifase.

Opportunamente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? ed in particolare la sua corrispondente testa - pu? essere in contatto diretto con il fluido oppure pu? essere separato dal fluido attraverso una opportuna finestra, ed in particolare pu? essere posizionato dietro ad una finestra in materiale dielettrico o trasparente.

Vantaggiosamente, almeno un sensore S1, S2, ?. , Sn pu? essere installato nella tubazione 10 in modo che il flusso scorra tangenzialmente rispetto al sensore S, ed in particolare rispetto alla sua testa. Opportunamente, ci? garantisce che il volume rilevato/sensibile in corrispondenza della testa del sensore S venga continuamente rinfrescato dal flusso del fluido multifase e che non si formino zone di ristagno.

Opportunamente, in una possibile forma di realizzazione, la testa di ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn sporge radialmente dalle pareti della tubazione 10 verso l?interno della tubazione stessa. Opportunamente, in un?altra possibile forma di realizzazione, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn comprende una corrispondente testa che ? a filo con le pareti della tubazione circostanti la corrispondente posizione di installazione del sensore.

Opportunamente, in una possibile e preferita forma di realizzazione, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn pu? comprendere una sonda, preferibilmente di tipo coassiale, che ? installata in corrispondenza della rispettiva posizione P1, P2, ?. , Pn all?interno delle pareti della tubazione 10 e che ? aperta ad una estremit? in modo da risultare a contatto con lo strato/volume di fluido F che si forma in prossimit? della corrispondente posizione. Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, l?estremit? della sonda di ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? a filo con le pareti interne della tubazione 10.

Preferibilmente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? configurato per rilevare le propriet? di permettivit? di un fluido multifase mediante l?assorbimento di energia di una pluralit? di onde radio ad alta frequenza. Opportunamente, sulla base della permettivit? cos? rilevata da tutti i sensori S1, S2, ?. , Sn, viene poi determinato in modo pi? accurato il ?water cut?.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? configurato per determinare la conduttivit? e/o permettivit? del fluido multifase che va a contatto diretto con la sonda del corrispondente sensore sulla base dell?ampiezza di attenuazione e dello sfasamento tra le onde riflesse rispetto a quelle incidenti; opportunamente, la conduttivit? e la permettivit? rilevate da tutti i sensori S1, S2, ?. , Sn sono poi utilizzate per calcolare la salinit? dell?acqua, il ?water cut? o il rapporto acqualiquido (?water liquid ratio? o WLR), la frazione volumetrica di acqua.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? configurato per determinare la conduttivit? e/o permettivit? del fluido multifase che va a contatto diretto con la sonda del corrispondente sensore sulla base della variazione della frequenza di risonanza; opportunamente, la conduttivit? e la permettivit? rilevate da tutti i sensori S1, S2, ?. , Sn sono poi utilizzate per calcolare la salinit? dell?acqua, il ?water cut? o il rapporto acqua-liquido (?water liquid ratio? o WLR), la frazione volumetrica di acqua.

Preferibilmente, lo strato/volume di fluido rilevato da ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn pu? avere una profondit?/altezza di pochi millimetri fino a 10 mm, e ancora pi? preferibilmente fino a 2 mm.

Vantaggiosamente, la tubazione 10 pu? avere diametro costante o variabile di circa 25 mm ? 406 mm (cio? di circa 1?? -16??), o anche superiori. Vantaggiosamente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? ed in particolare la sua corrispondente testa - pu? avere un diametro di circa 10-20 mm.

Opportunamente, il metodo secondo l?invenzione prevede di determinare una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido utilizzando -e preferibilmente combinando - le rilevazioni effettuate da tutti i sensori S1, S2, ?. , Sn installati sulla tubazione 10.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base delle rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. S1, S2, ?., Sn. Ad esempio, si determina la misura di ?water cut? del fluido multifase sulla base delle rilevazioni di conduttivit? e/o permettivit? del fluido multifase effettuate da ciascun sensore.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base delle rilevazioni effettuate singolarmente da ciascuno di detti almeno due sensori S1, S2, ?., Sn e si utilizzano poi le grandezze cos? determinate da tutti i sensori per determinare il valore di detta grandezza. Ad esempio, si determina la misura di ?water cut? del fluido multifase sulla base delle singole misure di ?water cut? determinate da ciascun sensore, dove ciascuna misura di ?water cut? ? determinata da ciascun sensore sulla base delle corrispondenti rilevazioni di conduttivit? e/o permettivit? del fluido multifase effettuate dal corrispondente sensore.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base delle rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?., Sn e mediante algoritmi di machine learning.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base delle rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?., Sn e mediante algoritmi di regressione lineare.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base delle rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn e mediante algoritmi e/o calcoli di analisi statistica.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base di una media pesata delle rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base di un unico modello di machine learning che ? stato/viene allenato mediante le rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.

Preferibilmente, in una possibile forma di realizzazione, si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base di una pluralit? di modelli di machine learning, ciascuno dei quali ? stato/viene allenato mediante le rilevazioni effettuate da un unico/corrispondente sensore da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn; opportunamente, in tal caso, ? previsto un modello di machine learning per ciascun sensore installato; vantaggiosamente, gli output dei modelli di machine learning vengono poi combinati tra loro mediante note ed opportune tecniche di analisi statistica, oppure sono utilizzati come input per un ulteriore modello computazionale di machine learning.

La misura finale ottenuta con il metodo secondo l?invenzione risulta pi? accurata delle singole misure ottenute in modo indipendentente da ciascun sensore in quanto la combinazione delle rilevazioni effettuate da pi? sensori S1, S2, ?. , Sn permette di definire un profilo multidimensionale del flusso multifasico.

Opportunamente, detti almeno due S1, S2, ?. , Sn sono elettronicamente collegati, via cavo o via wireless, con un?unit? elettronica di elaborazione 100 dei dati rilevati dai vari sensori.

Ad esempio, i sensori S1, S2, ?. , Sn possono essere collegati all?unit? elettronica di elaborazione 100 mediante collegamenti seriali (ad esempio mediante standard RS-485) o mediante tecnologia Ethernet o mediante cavi in fibra ottica. Ad esempio, i sensori S1, S2, ?. , Sn possono essere collegati all?unit? elettronica di elaborazione 100 mediante varie e tradizionali tecnologie e/o standard di trasmissione dati via wireless.

Opportunamente, l?unit? elettronica di elaborazione 100 comprende almeno un controllore (preferibilmente un microcontrollore), un processore (preferibilmente un microprocessore), oppure un elaboratore, che ? configurato per ricevere e/o elaborare i segnali rilevati dai vari sensori S1, S2, ?. , Sn. Opportunamente, l?unit? elettronica 100 ? provvista di e/o associata a mezzi 101 per la sua alimentazione elettrica. Opportunamente, l?unit? elettronica di elaborazione 100 pu? essere provvista di e/o essere associata a mezzi di comunicazione remota 102, via cavo o via wireless.

Opportunamente, nell?unit? elettronica di elaborazione 100 ? caricato e/o eseguito un modulo software configurato per determinare una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido utilizzando -e preferibilmente combinando - le rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn installati sulla tubazione 10.

Opportunamente, in una possibile forma di realizzazione (cfr. fig. 9) l?unit? elettronica di elaborazione 100 ? montata esternamente ai vari sensori S1, S2, ?. , Sn e ciascuno di questi ? collegato singolarmente ed indipendentemente con detta unit? elettronica 100.

Opportunamente, in una possibile forma di realizzazione (cfr. fig. 10) l?unit? elettronica di elaborazione 100 ? integrata con un sensore S1 ed i restanti S2, ?. , Sn sono elettronicamente collegati ? via cavo o via wireless ? con detta unit? elettronica 100.

Vantaggiosamente, detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono elettronicamente collegati, via cavo o via wireless, con un?unit? elettronica di comando dei vari sensori S1, S2, ?. , Sn. Opportunamente, l?unit? elettronica di comando comprende almeno una scheda elettronica per generare e ricevere i segnali da trasmettere ai sensori. Opportunamente, l?unit? elettronica di comando pu? essere definita dallo stesso controllore/processore che definisce l?unit? elettronica di elaborazione 100, oppure da un controllore/processore distinto.

La presente invenzione riguarda altres? un apparato 110 di analisi di un fluido F. In particolare, l?apparato 110 secondo l?invenzione comprende: - almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn,

- un?unit? di elaborazione 100 che ? elettronicamente collegata con detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, per ricevere cos? le rilevazioni effettuate da detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn,

e caratterizzato dal fatto che detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono installati o installabili su una tubazione 10 in corrispondenti posizioni P1, P2, ?. , Pn che sono caratterizzate da differenti distribuzioni locali delle fasi del fluido F che attraversa detta tubazione 10.

Opportunamente, ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? elettronicamente collegato, via cavo o via wireless, con l?unit? elettronica di elaborazione 100 che ? configurata per determinare, sulla base delle grandezze rilevate da tutti i sensori S1, S2, ?. , Sn montati sulla tubazione 10, i valori di uno o pi? parametri rappresentativi delle propriet? del fluido multifase, preferibilmente delle propriet? della fase liquida del fluido multifase.

Il metodo e l?apparato secondo l?invenzione risultano particolarmente adatti per l?analisi di fluidi multifase in quanto consentono di determinare/misurare una o pi? propriet? di un fluido multifase (F) in modo indipendente dalla distribuzione delle fasi o della fase all?interno del fluido stesso, e ci? ? ottenuto in modo non invasivo e non complicato dal punto di vista costruttivo e realizzativo.

In particolare, considerando una tubazione come in fig. 4 e lo stesso fluido multifase, ? risultato che la soluzione secondo l?invenzione in cui sono previsti tre sensori S1, S2 ed S3 installati come in fig.4 ha mostrato una riduzione dello RMSE (Root Mean Square Error) del 30% rispetto all?utilizzo di un singolo sensore localizzato che ? installato nella sola posizione P1 di fig. 4.

La presente invenzione ? stata illustrata e descritta in alcune sue preferite forme di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall?ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo per l?analisi di un fluido multifase (F), in particolare per la misura di una o pi? propriet? di un fluido multifase (F), detto metodo prevede di:

- far scorrere detto fluido (F) da misurare all?interno di una tubazione (10) in cui sono installati almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn in corrispondenti posizioni, rispettivamente P1, P2, ?. , Pn, tra loro differenti lungo lo sviluppo longitudinale della tubazione (10),

- acquisire le rilevazioni effettuate da detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, - determinare una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base di dette rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.

e caratterizzato dal fatto che:

- almeno una posizione P1, P2, ?. , Pn di installazione di un corrispondente sensore S1, S2, ?. , Sn ? selezionata in modo che il fluido multifase presenti in corrispondenza di detto sensore una distribuzione locale delle fasi del fluido F che ? differente da quella che presenta in corrispondenza di almeno un altro sensore,

- ciascuno di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, ? configurato per rilevare in corrispondenza del sensore stesso una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido.

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette posizioni P1, P2, ?. , Pn di installazione dei corrispondenti sensori S1, S2, ?. , Sn sono definite in modo che il fluido multifase presenti, in corrispondenza del corrispondente sensore, una distribuzione locale delle fasi del fluido F che ? differente da quella che presenta in corrispondenza di tutti gli altri sensori.

3. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette posizioni P1, P2, ?. , Pn di installazione dei corrispondenti sensori S1, S2, ?. , Sn sono definite:

- in tratti di detta tubazione (10) che sono differenti in termini di orientamento e/o di verso di attraversamento del fluido F, e/o

- in varie zone di un raccordo di tipo T-blind e/o in corrispondenza di un tratto di raccordo curvo e/o in corrispondenza di un tratto di raccordo a gomito, e/o

- in corrispondenza di tratti della tubazione (10) che sono differenti in termini di forma e/o dimensioni della corrispondente sezione trasversale di passaggio.

4. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun sensore S1, S2, ?. , Sn ? un sensore localizzato del tipo che rileva le caratteristiche del fluido in prossimit? di una testa del sensore stesso che ? a contatto diretto con il fluido e/o ? in prossimit? di quest?ultimo.

5. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, ? un sensore elettromagnetico oppure ottico.

6. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si determinano mediante algoritmi di machine learning o mediante calcoli di analisi statistica una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base delle rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due o pi? sensori S1, S2, ?. , Sn.

7. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base di un unico modello di machine learning che ? stato allenato mediante le rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.

8. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si determinano una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido sulla base di una pluralit? di modelli di machine learning, ciascuno dei quali ? viene allenato mediante le rilevazioni effettuate da un unico/corrispondente sensore tra detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn

9. Apparato per l?analisi di un fluido multifase (F), in particolare per la misura di una o pi? propriet? di un fluido multifase (F), detto apparato comprende almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn che sono elettronicamente collegati, via cavo o via wireless, con un?unit? elettronica di elaborazione (100) che riceve cos? le rilevazioni effettuate da detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, e caratterizzato dal fatto che:

- nell?unit? elettronica di elaborazione (100) ? caricato e/o eseguito un modulo software configurato per determinare una o pi? grandezze rappresentative delle propriet? di detto fluido utilizzando le rilevazioni effettuate da tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.

- detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn sono installati o installabili su una tubazione (10) in corrispondenti e differenti posizioni P1, P2, ?. , Pn di detta tubazione (10) che sono caratterizzate da differenti distribuzioni locali delle fasi del fluido (F) che attraversa detta tubazione (10).

10. Apparato secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta unit? elettronica di elaborazione (100) ?:

- esterna rispetto a tutti detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn, oppure

- integrata con almeno uno di detti almeno due sensori S1, S2, ?. , Sn.