JP3086963B2 - 割合に大きなガス含有率を有する水−油混合物を測定する方法 - Google Patents
割合に大きなガス含有率を有する水−油混合物を測定する方法Info
- Publication number
- JP3086963B2 JP3086963B2 JP04511726A JP51172692A JP3086963B2 JP 3086963 B2 JP3086963 B2 JP 3086963B2 JP 04511726 A JP04511726 A JP 04511726A JP 51172692 A JP51172692 A JP 51172692A JP 3086963 B2 JP3086963 B2 JP 3086963B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power loss
- mixture
- operating frequency
- water
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、マイクロ波放射の周波数変化と電力損とを
測定装置で測定することにより、高濃度の同伴ガスを有
する、水−油混合物の水もしくは油含有率、またはその
他の２相液体混合物の成分の含有率を測定する方法に関
する。
測定装置で測定することにより、高濃度の同伴ガスを有
する、水−油混合物の水もしくは油含有率、またはその
他の２相液体混合物の成分の含有率を測定する方法に関
する。
背景 米国特許第4,996,490号（1991年２月26日にScottらに
付与され、本発明の譲受人に譲渡された）明細書には、
油−水混合物の水含有率を、該混合物の割合に大きな範
囲の水含有率にわたって測定するためにマイクロ波放射
を用いる改良された方法と装置が述べられている。原油
中の水含有率の測定（水留分（watercut）測定と呼ばれ
る）においては、先行技術の方法の場合、まず最初に、
混合物からできるだけ多量のガスを除去する分離工程を
実施することが必要であると考えられていた。一般に、
油井から出で来る体流は流体混合物中に大きな含有率範
囲の水、油、およびガスを含みうるので、費用のかかる
分離装置および工程なしでは流体流量の測定は困難であ
る。
付与され、本発明の譲受人に譲渡された）明細書には、
油−水混合物の水含有率を、該混合物の割合に大きな範
囲の水含有率にわたって測定するためにマイクロ波放射
を用いる改良された方法と装置が述べられている。原油
中の水含有率の測定（水留分（watercut）測定と呼ばれ
る）においては、先行技術の方法の場合、まず最初に、
混合物からできるだけ多量のガスを除去する分離工程を
実施することが必要であると考えられていた。一般に、
油井から出で来る体流は流体混合物中に大きな含有率範
囲の水、油、およびガスを含みうるので、費用のかかる
分離装置および工程なしでは流体流量の測定は困難であ
る。
前述の装置と方法はいわゆる水留分測定工程に対して
独自の解決策を与えるものであるが、しかしまた流体混
合物にマイクロ波測定法を適用する前に、できるだけ多
量のガスを流体混合物から除去することが必要であると
これまで考えられてきた。各油井または流体捕集設備の
どこか他の場所において追加されるこのガス分離工程
は、もちろん費用のかかるものであり、また連続維持し
なければならない設備を必要とするものである。非常に
望ましいのは、原油流中の水量を、坑口において測定す
るか、または重要な分離工程が必要となる前に測定する
ことができることである。特に、分離実施前に産出物の
混合が行われ複数所有者油田においてはそうである。
独自の解決策を与えるものであるが、しかしまた流体混
合物にマイクロ波測定法を適用する前に、できるだけ多
量のガスを流体混合物から除去することが必要であると
これまで考えられてきた。各油井または流体捕集設備の
どこか他の場所において追加されるこのガス分離工程
は、もちろん費用のかかるものであり、また連続維持し
なければならない設備を必要とするものである。非常に
望ましいのは、原油流中の水量を、坑口において測定す
るか、または重要な分離工程が必要となる前に測定する
ことができることである。特に、分離実施前に産出物の
混合が行われ複数所有者油田においてはそうである。
もちろん他の用途として、複数流体混合物中の一つの
流体の含有率を知りたい場合にも適用される。本発明の
方法は、これまで認識されていなかった問題、特に、多
成分液体混合物の測定のためのマイクロ波タイプの測定
装置の使用におけるそのような問題を解決するものであ
ると信ずる。
流体の含有率を知りたい場合にも適用される。本発明の
方法は、これまで認識されていなかった問題、特に、多
成分液体混合物の測定のためのマイクロ波タイプの測定
装置の使用におけるそのような問題を解決するものであ
ると信ずる。
発明の要約 本発明は、割合に多量の同伴ガスを含む油−水混合物
を測定する改良された方法に関する。そのような混合物
は、地下貯留層からの原油生産の場合に存在するものが
典型的である。本発明の一つの側面によれば、前述の米
国特許明細書（参照されたい）に述べられているタイプ
のシステムを使用して、油−水混合物の水含有率が決定
される。またこのとき、混合物に大量のガスが同伴され
うる場合でも水含有率を決定することができる。
を測定する改良された方法に関する。そのような混合物
は、地下貯留層からの原油生産の場合に存在するものが
典型的である。本発明の一つの側面によれば、前述の米
国特許明細書（参照されたい）に述べられているタイプ
のシステムを使用して、油−水混合物の水含有率が決定
される。またこのとき、混合物に大量のガスが同伴され
うる場合でも水含有率を決定することができる。
さらに、本発明によれば、油−水混合物の水含有率
を、混合物中の割合に大きな範囲の水の量にわたって、
また混合物に同伴される割合に大きな範囲のガスの量に
わたて測定する方法が提供され、この方法においては、
測定装置としてマイクロ波放射伝送装置が使用される。
マイクロ波信号の動作周波数と電力損を、多数の測定時
間において測定し、ガスの存在を、電力損の測定値の変
動またはばらつきから決定する。油水−ガス混合物の各
測定値について該混合物の水含有率を決定し、統計的方
法の実施により、存在同伴ガスの量の如何によらず、混
合物中の真の水量を決定する。
を、混合物中の割合に大きな範囲の水の量にわたって、
また混合物に同伴される割合に大きな範囲のガスの量に
わたて測定する方法が提供され、この方法においては、
測定装置としてマイクロ波放射伝送装置が使用される。
マイクロ波信号の動作周波数と電力損を、多数の測定時
間において測定し、ガスの存在を、電力損の測定値の変
動またはばらつきから決定する。油水−ガス混合物の各
測定値について該混合物の水含有率を決定し、統計的方
法の実施により、存在同伴ガスの量の如何によらず、混
合物中の真の水量を決定する。
当業者は、添付の図面を用いた以下の詳細な説明を読
むことにより、本発明の利点とすぐれた特徴をさらに十
分に理解できるであろう。
むことにより、本発明の利点とすぐれた特徴をさらに十
分に理解できるであろう。
図面の簡単な説明 図１は、同伴ガスを含むかまたは含まない油−水混合
物の水含有率を測定するシステムの模式図である。
物の水含有率を測定するシステムの模式図である。
図２は、水含有率と、マイクロ波放射の電力損を、マ
イクロ波伝送周波数の関数として示すグラフである。
イクロ波伝送周波数の関数として示すグラフである。
図３は、同伴ガスを含む油−水混合物の複数の測定に
関して、電力損と％水含有率を示すグラフである。
関して、電力損と％水含有率を示すグラフである。
好ましい実施態様の説明 以下の説明においては、明細書と図面の全体を通じ
て、同じ部品または機構はそれぞれ同じ参照番号で示
す。
て、同じ部品または機構はそれぞれ同じ参照番号で示
す。
図１は、パイプラインその他を送られる、他の物質た
とえば原油中の一つの物質たとえば水の濃度を測定する
装置を示す。装置10は米国特許第4,996,490号明細書に
述べられているものと似ている。同明細書を参照された
い。装置10は流体測定区画14を含み、該区画は外側導管
16と間隔をとって配置されたＴ字形部分18とから成って
いる。Ｔ字形部分18はパイプライン12の枝管への接続の
ために前記部分に成形された通常のフランジ部分20を有
している。測定区画14は同軸伝送ラインを含み、該ライ
ンは対向支持部品24と26の間に延びる中心導体22を有し
ている。好ましくは、中心導体22は、導管16内に同軸配
置された大体円柱状の棒または大体円筒状の管から成
り、割合に小さい誘電正接を有する材料たとえば商標De
lrinで市販されているプラスチックで作られた外装27を
有する。絶縁外装27は、無線周波（RF）エネルギーが測
定区画にはいるところ、または流体断面が始まるところ
で、RFエネルギーがただちに短絡してしまうのを防ぐ。
外装27は、RFエネルギーを測定区画14に伝送して流体測
定能力を保ちうるのに適当な同軸インピーダンスを維持
するために十分な厚さがなければならない。
とえば原油中の一つの物質たとえば水の濃度を測定する
装置を示す。装置10は米国特許第4,996,490号明細書に
述べられているものと似ている。同明細書を参照された
い。装置10は流体測定区画14を含み、該区画は外側導管
16と間隔をとって配置されたＴ字形部分18とから成って
いる。Ｔ字形部分18はパイプライン12の枝管への接続の
ために前記部分に成形された通常のフランジ部分20を有
している。測定区画14は同軸伝送ラインを含み、該ライ
ンは対向支持部品24と26の間に延びる中心導体22を有し
ている。好ましくは、中心導体22は、導管16内に同軸配
置された大体円柱状の棒または大体円筒状の管から成
り、割合に小さい誘電正接を有する材料たとえば商標De
lrinで市販されているプラスチックで作られた外装27を
有する。絶縁外装27は、無線周波（RF）エネルギーが測
定区画にはいるところ、または流体断面が始まるところ
で、RFエネルギーがただちに短絡してしまうのを防ぐ。
外装27は、RFエネルギーを測定区画14に伝送して流体測
定能力を保ちうるのに適当な同軸インピーダンスを維持
するために十分な厚さがなければならない。
中心導体22は、割合に絶縁性の大きな物質たとえばフ
ルオロカーボンプラスチック製の対向端ブロック部材29
を貫通して延びている。測定区画14は、非緩衝または非
絶縁の自走発振器30から成る。RFエネルギーまたはいわ
ゆるマイクロ波エネルギー発生源に接続されている。好
ましくは、発振器30は、能動回路32、同調回路34、およ
びインピーダンス整合回路網36を含む。回路32は、フィ
ルター回路38を通じて電源（図示せず）から定DC電圧Vc
を受けとるのに適している。同調回路は第２のフィルタ
ー40を通じてもう一つの電源から制御可能なDCで電圧Vt
を受けとるのに適している。発振器30はかなり大きな負
荷引張特性（load−pulling characteristic）を有す
る。一つの好ましいタイプの発振器として、Avantek C
ompany（カリフォルニア州、サンタクララ）から同社の
モデルNo.VTO8030Voltage Control Oscillatorを入手
することができる。発振器30は、図示するように、適当
なコネクタ44により測定区画14に接続され、コネクタ44
は端部品24において中心導体22と導電的に係合してい
る。また、発振器は、中心導体の反対端において、第２
の導体44により、抵抗46および外側導体または導管16を
通じて測定区画14に接続されている。端部品26は、中心
導体22を10dBの方向性結合器48aに接続して、測定区画1
4を透過するマイクロ波エネルギーまたは電力を標本採
取するのに適している。結合器48aは電力分割器49に接
続され、分割器49は電力検出器50aに接続されている。
ルオロカーボンプラスチック製の対向端ブロック部材29
を貫通して延びている。測定区画14は、非緩衝または非
絶縁の自走発振器30から成る。RFエネルギーまたはいわ
ゆるマイクロ波エネルギー発生源に接続されている。好
ましくは、発振器30は、能動回路32、同調回路34、およ
びインピーダンス整合回路網36を含む。回路32は、フィ
ルター回路38を通じて電源（図示せず）から定DC電圧Vc
を受けとるのに適している。同調回路は第２のフィルタ
ー40を通じてもう一つの電源から制御可能なDCで電圧Vt
を受けとるのに適している。発振器30はかなり大きな負
荷引張特性（load−pulling characteristic）を有す
る。一つの好ましいタイプの発振器として、Avantek C
ompany（カリフォルニア州、サンタクララ）から同社の
モデルNo.VTO8030Voltage Control Oscillatorを入手
することができる。発振器30は、図示するように、適当
なコネクタ44により測定区画14に接続され、コネクタ44
は端部品24において中心導体22と導電的に係合してい
る。また、発振器は、中心導体の反対端において、第２
の導体44により、抵抗46および外側導体または導管16を
通じて測定区画14に接続されている。端部品26は、中心
導体22を10dBの方向性結合器48aに接続して、測定区画1
4を透過するマイクロ波エネルギーまたは電力を標本採
取するのに適している。結合器48aは電力分割器49に接
続され、分割器49は電力検出器50aに接続されている。
第２の方向性結合器48bが、回路内で、端部品24と発
振器30との間に配置され、第２の電力検出器50bに接続
されている。結合器48aは電力分割器49に接続され、電
力分割器49は出力信号を出し、該信号は増幅器56によっ
て増幅される。増幅器56は周波数カウンター58に入力信
号を送るのに適しており、カウンター58はマイクロプロ
セッサ60に接続するのに適している。適当なディジタル
表示装置または読みとり装置62がマイクロプロセッサ60
に接続されている。図１に示すシステムは、好ましく
は、温度補償回路を含み、該回路は、マイクロプロセッ
サ60に適当なディジタル信号を送るための変換回路65に
接続された熱電対63を有する。
振器30との間に配置され、第２の電力検出器50bに接続
されている。結合器48aは電力分割器49に接続され、電
力分割器49は出力信号を出し、該信号は増幅器56によっ
て増幅される。増幅器56は周波数カウンター58に入力信
号を送るのに適しており、カウンター58はマイクロプロ
セッサ60に接続するのに適している。適当なディジタル
表示装置または読みとり装置62がマイクロプロセッサ60
に接続されている。図１に示すシステムは、好ましく
は、温度補償回路を含み、該回路は、マイクロプロセッ
サ60に適当なディジタル信号を送るための変換回路65に
接続された熱電対63を有する。
あるいは、前述の測定区画14には、支持体26とコネク
タ44の代わりに短絡を備えることができる。そのような
構成の場合、短絡端で反射されて発振器端に戻る。測定
区画に沿う信号経路が与えられる。単方向性（single）
結合器48を双方向性結合器に置換え、入射電力と反射電
力を両方とも標本採取するための電力検出器を接続する
と、入射電力と反射電力の比は測定区画と流体を合わせ
たものの挿入損となる。
タ44の代わりに短絡を備えることができる。そのような
構成の場合、短絡端で反射されて発振器端に戻る。測定
区画に沿う信号経路が与えられる。単方向性（single）
結合器48を双方向性結合器に置換え、入射電力と反射電
力を両方とも標本採取するための電力検出器を接続する
と、入射電力と反射電力の比は測定区画と流体を合わせ
たものの挿入損となる。
次に図２を参照すると、グラフは、発振器動作周波数
の変化特性を、油たとえば原油中の水濃度の関数として
示したもである。水−油混合物の水百分率の関数として
の発振器30の動作周波数を、曲線またはライン70で示
す。水−原油混合物の水百分率が全体積の約50％まで増
大すると、水は油液体中に乳濁液として存在するように
なる。約50％〜86％水の濃度範囲では、逆になり、乳濁
液は油中水の形ではなく水中油の形のものとなることが
ある。86％水を越えると、この乳濁液はほとんど例外な
く水中油の形のものとなる。曲線70の勾配は、約86％〜
100％水の範囲の部分73では少し大きくなる。
の変化特性を、油たとえば原油中の水濃度の関数として
示したもである。水−油混合物の水百分率の関数として
の発振器30の動作周波数を、曲線またはライン70で示
す。水−原油混合物の水百分率が全体積の約50％まで増
大すると、水は油液体中に乳濁液として存在するように
なる。約50％〜86％水の濃度範囲では、逆になり、乳濁
液は油中水の形ではなく水中油の形のものとなることが
ある。86％水を越えると、この乳濁液はほとんど例外な
く水中油の形のものとなる。曲線70の勾配は、約86％〜
100％水の範囲の部分73では少し大きくなる。
水−油混合物中の水濃度が増大するとき、発振器の周
波数変化特性は曲線70によって示される。しかし、はじ
めに混合物の水濃度が割合に高く、それから減少する場
合、および／または水中油乳濁液が存在する場合、発振
器動作周波数は曲線またはライン74に従って変化する。
この破線は図に示された勾配で、水量が約36vol％に等
しくなる点に達し、その点において一般に、曲線の勾配
が変化してライン76となり、ライン70と交わる点（点78
で示す）に達する。観察されたところによれば、たとえ
ば水と油から成る液体混合物の状態が変化する場合、発
振器動作周波数の測定値だけでは混合物の水含有率の指
標としての信頼性が低いことがある。というのは、混合
物の約20vol％〜86vol％水の範囲では、装置10が二つ以
上の動作周波数を示しうるからである。
波数変化特性は曲線70によって示される。しかし、はじ
めに混合物の水濃度が割合に高く、それから減少する場
合、および／または水中油乳濁液が存在する場合、発振
器動作周波数は曲線またはライン74に従って変化する。
この破線は図に示された勾配で、水量が約36vol％に等
しくなる点に達し、その点において一般に、曲線の勾配
が変化してライン76となり、ライン70と交わる点（点78
で示す）に達する。観察されたところによれば、たとえ
ば水と油から成る液体混合物の状態が変化する場合、発
振器動作周波数の測定値だけでは混合物の水含有率の指
標としての信頼性が低いことがある。というのは、混合
物の約20vol％〜86vol％水の範囲では、装置10が二つ以
上の動作周波数を示しうるからである。
米国特許第4,996,490号明細書に述べてあるように、
測定区画14によるマイクロ波放射電力損は、油中水混合
物が存在するかまたは水中油混合物が存在するかという
状態の関数としても変化することがわかっている。横軸
に周波数、縦軸にマイクロ波電力損を示すグラフに示さ
れているように、ライン80は、点82から点84、86まで油
中水の状態の場合の、測定区画14による電力損を示す。
周波数−電力損のグラフにおけるライン88は、混合物が
本質的に水中油乳濁液である状態の場合の電力損を示
す。
測定区画14によるマイクロ波放射電力損は、油中水混合
物が存在するかまたは水中油混合物が存在するかという
状態の関数としても変化することがわかっている。横軸
に周波数、縦軸にマイクロ波電力損を示すグラフに示さ
れているように、ライン80は、点82から点84、86まで油
中水の状態の場合の、測定区画14による電力損を示す。
周波数−電力損のグラフにおけるライン88は、混合物が
本質的に水中油乳濁液である状態の場合の電力損を示
す。
このようにして、装置10の運転中、電力検出器50bで
検出される入射電力をモニターすることができ、また電
力検出器50aで決定される透過電力をモニターすること
ができる。次に、これらの電力検出器の読みの差を決定
し、発振器回路の特定動作周波数における電力損を決定
する。たとえば、動作周波数Faにおいて、電力損が曲線
88の点89で示される電力損に一致する場合、水中油混合
物の存在が示されていることになる。この動作周波数に
関して、周波数−水百分率のグラフを見ると、約30％の
水が存在するということがわかる。一方、動作周波数Fa
において、電力損が曲線80の点81で示されるものに一致
する場合、ずっと大きな百分率の水がいわゆる油中水混
合物内に存在し、ライン70の点71で示される百分率に一
致する、ということがわかる。
検出される入射電力をモニターすることができ、また電
力検出器50aで決定される透過電力をモニターすること
ができる。次に、これらの電力検出器の読みの差を決定
し、発振器回路の特定動作周波数における電力損を決定
する。たとえば、動作周波数Faにおいて、電力損が曲線
88の点89で示される電力損に一致する場合、水中油混合
物の存在が示されていることになる。この動作周波数に
関して、周波数−水百分率のグラフを見ると、約30％の
水が存在するということがわかる。一方、動作周波数Fa
において、電力損が曲線80の点81で示されるものに一致
する場合、ずっと大きな百分率の水がいわゆる油中水混
合物内に存在し、ライン70の点71で示される百分率に一
致する、ということがわかる。
前述の装置10の運転において、水−油混合物が大量の
同伴ガスを含まない（約3vol％よりも小）状態では、電
力損の値は油中水の状態でも水中油の状態でも実質的に
連続な曲線を形成する。しかし、混合物中にガスが存在
すると、電力損は、混合物中のガスの体積分率と分布に
応じて、数dBの範囲内で突発的に変化する。マイクロ波
周波数の読みとり値は事実上解釈不能となりうる。とい
うのは、測定される混合物中にガスが存在しない系に関
するもともとの較正にもとづいて考える場合、変動範囲
が大きすぎるからである。たとえば、図３は、水、油、
およびガスの混合物に関して、かなりの数のデータ測定
点（データ測定番号０〜300で示す）の電力損をdB単位
で示す。データ点101で示されるように、割合に短い時
間（たとえば、200ミリ秒）の間に割合に大きな電力損
の変動が見られ、これはこの液体混合物中にかなり多量
の同伴ガスが存在することを示す。
同伴ガスを含まない（約3vol％よりも小）状態では、電
力損の値は油中水の状態でも水中油の状態でも実質的に
連続な曲線を形成する。しかし、混合物中にガスが存在
すると、電力損は、混合物中のガスの体積分率と分布に
応じて、数dBの範囲内で突発的に変化する。マイクロ波
周波数の読みとり値は事実上解釈不能となりうる。とい
うのは、測定される混合物中にガスが存在しない系に関
するもともとの較正にもとづいて考える場合、変動範囲
が大きすぎるからである。たとえば、図３は、水、油、
およびガスの混合物に関して、かなりの数のデータ測定
点（データ測定番号０〜300で示す）の電力損をdB単位
で示す。データ点101で示されるように、割合に短い時
間（たとえば、200ミリ秒）の間に割合に大きな電力損
の変動が見られ、これはこの液体混合物中にかなり多量
の同伴ガスが存在することを示す。
すべてのガスは約1.00の比誘電率を有し、小数点以下
第３および４位が化学組成によって変化する。ガスは流
体の比誘電率に対応する影響を測定値に与える。したが
って、ガスは油の測定値よりも水の測定値に大きな影響
を与える（水の誘電率は68〜80、油の誘電率は2.2〜2.
7）。原油と一緒に産出される水は一般に大きなイオン
塩含有物を含むので、マイクロ波損が大きい。ガスは非
常に小さなマイクロ波損を示す。油のマイクロ波損は水
の場合に比べると小さいが、それでもガスは電力損に重
要な減少効果をおよぼす。ガス含有率が増大すると、算
出される水含有率は低下する傾向がある。ガスは体積／
体積比で考えた場合により大きな体積を持つ油のように
誘電体に影響を与えるからである。ガスの存在量が大き
くなると、電力および周波数データのランダムに近い変
化が多くなる。大きな「ノイズ」が電力データに出現す
るようになる。乱流速度で測定区画を通過するガスのラ
ンダム性と電力損を低下させるガスの強い効果とのため
である。電力損においけるこの変動のみが、混合物が同
伴ガスを含むことの指標として有用である。
第３および４位が化学組成によって変化する。ガスは流
体の比誘電率に対応する影響を測定値に与える。したが
って、ガスは油の測定値よりも水の測定値に大きな影響
を与える（水の誘電率は68〜80、油の誘電率は2.2〜2.
7）。原油と一緒に産出される水は一般に大きなイオン
塩含有物を含むので、マイクロ波損が大きい。ガスは非
常に小さなマイクロ波損を示す。油のマイクロ波損は水
の場合に比べると小さいが、それでもガスは電力損に重
要な減少効果をおよぼす。ガス含有率が増大すると、算
出される水含有率は低下する傾向がある。ガスは体積／
体積比で考えた場合により大きな体積を持つ油のように
誘電体に影響を与えるからである。ガスの存在量が大き
くなると、電力および周波数データのランダムに近い変
化が多くなる。大きな「ノイズ」が電力データに出現す
るようになる。乱流速度で測定区画を通過するガスのラ
ンダム性と電力損を低下させるガスの強い効果とのため
である。電力損においけるこの変動のみが、混合物が同
伴ガスを含むことの指標として有用である。
図３をもう一度参照すると、図１に示した装置、およ
び図２の方法に従って％水含有率を決定する、米国特許
第4,996,490号明細書に述べられているような技法を用
いると、各データ測定点たとえば図３に示す点０〜300
の任意の一つに関して水含有百分率を確定することがで
きる、ということがわかる。周波数および電力損の各測
定点について、％水含有率が決定されると、図３に示す
ぎざぎざのライン104に従って％水含有率のグラフを確
定することができる。ピーク値たとえば値106,108,110,
112,114,116,および118で示される水含有率の値のみを
考えると、データ点106〜118で示される水含有率のピー
ク値の移動平均をとることによって％水含有率の正確な
測定値を得ることができるということを、試験により確
認した。
び図２の方法に従って％水含有率を決定する、米国特許
第4,996,490号明細書に述べられているような技法を用
いると、各データ測定点たとえば図３に示す点０〜300
の任意の一つに関して水含有百分率を確定することがで
きる、ということがわかる。周波数および電力損の各測
定点について、％水含有率が決定されると、図３に示す
ぎざぎざのライン104に従って％水含有率のグラフを確
定することができる。ピーク値たとえば値106,108,110,
112,114,116,および118で示される水含有率の値のみを
考えると、データ点106〜118で示される水含有率のピー
ク値の移動平均をとることによって％水含有率の正確な
測定値を得ることができるということを、試験により確
認した。
たとえば、50％より大きな水含有率値を示すデータ
点、たとえば106〜118で示されるデータ点のみを選択す
ることにより、ある限界値を越えるこれらの値にもとづ
く水含有率の決定のための統計的方法を実施して、実質
的な量のガスが存在する場合でも、混合物の実際の水含
有率の正確な測定値を得ることができる。油井から、
水、油、および同伴ガスを含む流体がとり出される、油
井からの生産の試験において、ガスを除去した流体試料
の水含有率Ｗの測定値は、データ点106〜118を用いた平
均によって得た測定値と、無視できる大きさしか異なっ
ていなかった。
点、たとえば106〜118で示されるデータ点のみを選択す
ることにより、ある限界値を越えるこれらの値にもとづ
く水含有率の決定のための統計的方法を実施して、実質
的な量のガスが存在する場合でも、混合物の実際の水含
有率の正確な測定値を得ることができる。油井から、
水、油、および同伴ガスを含む流体がとり出される、油
井からの生産の試験において、ガスを除去した流体試料
の水含有率Ｗの測定値は、データ点106〜118を用いた平
均によって得た測定値と、無視できる大きさしか異なっ
ていなかった。
使用できる統計的方法の一つはいわゆる移動平均法で
ある。これらの方法のうちもっとも簡単なものは反復平
均法である。たとえば、第１の操作は、水含有率の四つ
のピーク値の平均を得ることによって実行することがで
きる。すなわち、 さらに、連続する四つのピーク値の組三つについて平均
値を決定することができ、それからこれらの四つの平均
値を平均して、図３のグラフでとった数の点にもとづく
％水含有率の値が得られる。すなわち、 または もちろん、これらの操作は自動的に実行して、ある時間
にわたってとった測定値に対する％水含有率を得るよう
にすることができる。その場合、電力損値のばらつきを
観察することにより、液体混合物中にガスが存在すると
いうことが明らかになる。
ある。これらの方法のうちもっとも簡単なものは反復平
均法である。たとえば、第１の操作は、水含有率の四つ
のピーク値の平均を得ることによって実行することがで
きる。すなわち、 さらに、連続する四つのピーク値の組三つについて平均
値を決定することができ、それからこれらの四つの平均
値を平均して、図３のグラフでとった数の点にもとづく
％水含有率の値が得られる。すなわち、 または もちろん、これらの操作は自動的に実行して、ある時間
にわたってとった測定値に対する％水含有率を得るよう
にすることができる。その場合、電力損値のばらつきを
観察することにより、液体混合物中にガスが存在すると
いうことが明らかになる。
測定点301〜390から得られる電力損と水留分に関する
データ点は、前記のものと比べると、それぞれ割合に滑
らかな連続曲線120および122であり、流体混合物中に無
視しうる量のガスしか存在しない状態を示している。し
かし、水含有は、液体混合物の「水分留」または％水含
有率を示す値の変化からわかるように変動している。
データ点は、前記のものと比べると、それぞれ割合に滑
らかな連続曲線120および122であり、流体混合物中に無
視しうる量のガスしか存在しない状態を示している。し
かし、水含有は、液体混合物の「水分留」または％水含
有率を示す値の変化からわかるように変動している。
前述のことから明らかなように、水−油混合物の水含
有率、または同伴ガスを含む２液体混合物中の一つの液
体の含有率を測定するマイクロ波タイプの計器により、
混合物中にガスが存在する場合でも、前記含有率を正確
に決定することができる。もちろん、最終的にガスが混
合物から分離されるかどうかにかかわりなく、混合物中
の一つの液体の含有率を正確に決定し、結果を有効利用
することができる。たとえば、水と同伴ガスをも産出す
る産出油井その他からの正味の油生産量を決定するよう
な場合に、そのような有効利用ができる。
有率、または同伴ガスを含む２液体混合物中の一つの液
体の含有率を測定するマイクロ波タイプの計器により、
混合物中にガスが存在する場合でも、前記含有率を正確
に決定することができる。もちろん、最終的にガスが混
合物から分離されるかどうかにかかわりなく、混合物中
の一つの液体の含有率を正確に決定し、結果を有効利用
することができる。たとえば、水と同伴ガスをも産出す
る産出油井その他からの正味の油生産量を決定するよう
な場合に、そのような有効利用ができる。
以上、本発明の好ましい実施例について述べたが、当
業者にはわかるように、請求の範囲に示す本発明の範囲
と意図とを逸脱することなく、さまざまな置換えと変更
とが可能である。
業者にはわかるように、請求の範囲に示す本発明の範囲
と意図とを逸脱することなく、さまざまな置換えと変更
とが可能である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−140948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 22/00 - 22/04
Claims (7)
- 【請求項１】同伴ガスを含む、少なくとも二つの液体の
混合物中の一つの液体の含有率を測定する、マイクロ波
エネルギー特性の変化を利用する方法であって、 マイクロ波が透過する装置を有する測定区画を構成する
装置、この装置に機能的に接続された、変化する動作周
波数でマイクロ波放射を伝送する装置、前記動作周波数
の変化を測定する装置、前記測定区画への入射電力と前
記測定区画を透過する電力とを測定して、前記測定区画
におけるマイクロ波放射の電力損を決定する装置、を含
む装置を装備し、該装置を運転して、前記測定区画を流
れる混合物の組成変化による動作周波数の変化を測定
し、 選定動作周波数における前記測定区画内でのマイクロ波
放射の電力損を決定し、 所定数の前記測定を行う一方、動作周波数と電力損との
変化を観察して、測定点間での電力損の変動を観察する
ことにより、前記液体混合物中にガスが存在することを
検出し、 電力損の各測定における他の液体中の一つの液体の含有
率を、ある動作周波数における電力損を前記動作周波数
における他の液体中の一つの液体の含有率既知の状態で
の基準電力損と比較することによって決定し、 選定した数の測定点における他の液体中の一つの液体の
含有率のピーク値を選定した数だけ比較して、前記選定
した数のピーク値にもとづいて、他の液体中の一つの液
体の実際の含有率を決定する ステップから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記液体混合物が水−油混合物を含み、ま
た電力損を測定するステップに、特定の動作周波数にお
いて、電力損を、油中水乳濁液が示す基準電力損、およ
び水中油乳濁液が示す基準電力損と比較して、前記混合
物における前記水および油のうち少なくとも一つの濃度
を決定することが含まれることを特徴とする請求項１の
方法。 - 【請求項３】前記測定にもとづいて、他の液体中の一つ
の液体の含有率のピーク値を所定数だけ選択し、このよ
うに選択した測定値の組の統計的分析を行って、他の液
体中一つの液体の前記含有率の最終値を得るステップを
含むことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】他の液体中の一つの液体の含有率の測定ピ
ーク値の組の複数の平均値を決定し、次に前記複数の平
均値を平均することにより、前記ピーク値が平均される
ことを特徴とする請求項３の方法。 - 【請求項５】同伴ガスを含む、油と水の混合物中の水液
体の含有率を測定する、マイクロ波エネルギー特性の変
化を利用する方法であって、 マイクロ波が透過する装置を有する測定区画を構成する
装置、この装置に機能的に接続された、変化する動作周
波数でマイクロ波放射を伝送する装置、前記動作周波数
の変化を測定する装置、前記測定区画への入射電力と前
記測定区画を透過する電力とを測定して、前記測定区画
におけるマイクロ波放射の電力損を決定する装置、を含
む装置を装備し、 該装置を運転して、前記測定区画を流れる混合物の組成
変化による動作周波数の変化を測定し、 選定動作周波数における前記測定区画内でのマイクロ波
放射の電力損を決定し、 所定数の前記測定を行う一方、動作周波数と電力損との
変化を観察して、測定点間での電力損の変動を観察する
ことにより、前記液体混合物中にガスが存在することを
検出し、 電力損の各測定における他の液体中の一つの液体の含有
率を、ある動作周波数における電力損を前記動作周波数
における他の液体中の一つの液体の含有率既知の状態で
の基準電力損と比較することによって決定し、 選定した数の測定点における前記混合物の水含有率のピ
ーク値を、選定した数だけ比較して、前記選定した数の
ピーク値にもとづいて、水の実際の含有率を決定する ステップから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項６】前記混合物の水含有率の測定ピーク値の組
の複数の平均値を決定し、次に前記複数の平均値を平均
することにより、前記ピーク値が平均されることを特徴
とする請求項５の方法。 - 【請求項７】同伴ガスを含む、少なくとも油と水の混合
物中の水の含有率を測定する、マイクロ波エネルギー特
性の変化を利用する方法であって、 マイクロ波が透過する装置を有する測定区画を構成する
装置、この装置に機能的に接続された、変化する動作周
波数でマイクロ波放射を伝送する装置、前記動作周波数
の変化を測定する装置、前記測定区画への入射電力と前
記測定区画を透過する電力とを測定して、前記測定区画
におけるマイクロ波放射の電力損を決定する装置、を含
む装置を装備し、 該装置を運転して、前記測定区画を流れる混合物の組成
変化による動作周波数の変化を測定し、 選定動作周波数における前記測定区画内でのマイクロ波
放射の電力損を決定し、 特定の動作周波数において、測定される電力損を、油中
水乳濁液が示す基準電力損、および水中油乳濁液が示す
基準電力損と比較し、 所定数の前記測定を行う一方、動作周波数と電力損との
変化を観察して、測定点間での電力損の変動を観察する
ことにより、前記液体混合物中にガスが存在することを
検出し、 電力損の各測定における前記混合物中の水含有率を、あ
る動作周波数における電力損を前記動作周波数における
前記混合物中の水含有率既知の状態での基準電力損と比
較することによって決定し、 選定した数の測定点における前記混合物中の水含有率の
ピーク値を、選定した数だけ比較して、前記選定した数
のピーク値にもとづいて、前記混合物中の実際の水含有
率を決定する ステップから成ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/686,065 US5157339A (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Method for measuring water-oil mixtures with relatively high gas content |
| US686,065 | 1991-04-16 | ||
| PCT/US1992/002944 WO1992018852A1 (en) | 1991-04-16 | 1992-04-09 | Method for measuring water-oil mixtures with relatively high gas content |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06507023A JPH06507023A (ja) | 1994-08-04 |
| JP3086963B2 true JP3086963B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=24754760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04511726A Expired - Fee Related JP3086963B2 (ja) | 1991-04-16 | 1992-04-09 | 割合に大きなガス含有率を有する水−油混合物を測定する方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5157339A (ja) |
| EP (1) | EP0580787B1 (ja) |
| JP (1) | JP3086963B2 (ja) |
| CA (1) | CA2105878C (ja) |
| DE (1) | DE69226178T2 (ja) |
| NO (1) | NO309246B1 (ja) |
| WO (1) | WO1992018852A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2271637B (en) * | 1992-10-15 | 1996-01-03 | Marconi Gec Ltd | Measurement of gas and water content in oil |
| US5386719A (en) * | 1994-04-11 | 1995-02-07 | Texaco Inc. | Debris reducing test cell for three phase meters |
| US5591901A (en) * | 1994-04-13 | 1997-01-07 | Ryland Engineering Corporation | Fluid sensor |
| US5454258A (en) * | 1994-05-09 | 1995-10-03 | Olin Corporation | Broad range moisture analyzer and method |
| WO1995033980A1 (en) * | 1994-06-07 | 1995-12-14 | Atlantic Richfield Company | Multiphase fluid flow rate and density measurement |
| FR2722293B1 (fr) * | 1994-07-08 | 2000-04-07 | Inst Francais Du Petrole | Debitmetre polyphasique |
| US5483171A (en) * | 1994-09-07 | 1996-01-09 | Texaco Inc. | Determination of water cut and gas-fraction in oil/water/gas streams |
| US5926024A (en) * | 1995-01-04 | 1999-07-20 | Atlantic Richfield Company | System and method for measuring fluid properties by forming a coaxial transmission line in a cased well |
| US5677631A (en) * | 1996-06-07 | 1997-10-14 | Western Atlas International, Inc. | Coaxial two port waveguide flowline sensor |
| GB9901304D0 (en) * | 1999-01-22 | 1999-03-10 | Univ Liverpool | Apparatus and method for determining dielectric properties of an electrically conductive fluid |
| DE19948231C2 (de) * | 1999-10-07 | 2003-12-11 | Rag Ag | Meßeinrichtung zum Nachweis ölartiger Substanzen in Wasser-Öl-Emulsionen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus |
| CA2310417C (en) * | 2000-05-30 | 2010-02-23 | Esi Environmental Sensors Inc. | Fluid sensor |
| GB2430493B (en) * | 2005-09-23 | 2008-04-23 | Schlumberger Holdings | Systems and methods for measuring multiphase flow in a hydrocarbon transporting pipeline |
| US9038451B2 (en) * | 2010-07-08 | 2015-05-26 | Baker Hughes Incorporated | Optical method for determining fouling of crude and heavy fuels |
| US9856731B2 (en) * | 2013-02-13 | 2018-01-02 | Phase Dynamics, Inc. | Apparatus and method for wellhead testing |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2103803B (en) * | 1981-08-11 | 1985-01-03 | Texaco Development Corp | Apparatus for measuring the quantity of water in crude oil |
| JPS62245952A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-27 | Nippon Denso Co Ltd | 含水・気泡検出装置 |
| US4764718A (en) * | 1986-04-23 | 1988-08-16 | Chevron Research Company | Microwave oil saturation scanner |
| US4996490A (en) * | 1986-11-18 | 1991-02-26 | Atlantic Richfield Company | Microwave apparatus and method for measuring fluid mixtures |
| EP0325341B1 (en) * | 1988-01-22 | 1992-05-13 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Material characterisation |
| US4888547A (en) * | 1989-01-23 | 1989-12-19 | Rockwell International Corporation | Meter using a microwave bridge detector for measuring fluid mixtures |
| US4977377A (en) * | 1989-04-13 | 1990-12-11 | Texaco Inc. | Microwave water cut monitor with temperature controlled test cell |
| US5025222A (en) * | 1989-07-07 | 1991-06-18 | Phase Dynamics, Inc. | System and method for monitoring substances and reactions |
-
1991
- 1991-04-16 US US07/686,065 patent/US5157339A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-09 CA CA002105878A patent/CA2105878C/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-09 DE DE69226178T patent/DE69226178T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-09 WO PCT/US1992/002944 patent/WO1992018852A1/en active IP Right Grant
- 1992-04-09 EP EP92912245A patent/EP0580787B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-09 JP JP04511726A patent/JP3086963B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-10-15 NO NO933710A patent/NO309246B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69226178T2 (de) | 1998-10-22 |
| EP0580787A1 (en) | 1994-02-02 |
| CA2105878C (en) | 2002-10-01 |
| NO933710L (no) | 1993-10-15 |
| JPH06507023A (ja) | 1994-08-04 |
| DE69226178D1 (de) | 1998-08-13 |
| EP0580787A4 (ja) | 1994-03-16 |
| CA2105878A1 (en) | 1992-10-17 |
| US5157339A (en) | 1992-10-20 |
| WO1992018852A1 (en) | 1992-10-29 |
| EP0580787B1 (en) | 1998-07-08 |
| NO309246B1 (no) | 2001-01-02 |
| NO933710D0 (no) | 1993-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3086963B2 (ja) | 割合に大きなガス含有率を有する水−油混合物を測定する方法 | |
| CA1311369C (en) | Microwave apparatus for measuring fluid mixtures | |
| CA2059533C (en) | Microwave apparatus and method for measuring fluid mixtures | |
| US7587290B2 (en) | High water cut well measurements using heuristic salinity determination | |
| AU2006202948B2 (en) | Multiphase fluid characterization | |
| US4423623A (en) | Microwave meter for fluid mixtures | |
| EP0462803B1 (en) | Method and apparatus for determining oil/water mixtures in a well borehole | |
| EP0501051A1 (en) | Dual frequency microwave water cut monitoring means and method | |
| NO304622B1 (no) | Anordning for Õ bestemme vanninnholdet i en petroleumstr°m | |
| CA2551176C (en) | Autocalibrated multiphase fluid characterization using extrema of time series | |
| KR0164598B1 (ko) | 석유 스트림의 분석 장치 및 방법 | |
| US8368412B2 (en) | Correction for gas entrained water analyzers | |
| GB2246866A (en) | Borehole water content logging system and method | |
| EP0040805B1 (en) | Method of measuring the moisture content of a material | |
| JP3156184B2 (ja) | 二重周波数マイクロ波による含水率測定手段及び方法 | |
| Stuchly et al. | A microwave open-ended cavity as a void fraction monitor for organic coolants | |
| Alder et al. | Microwave monitoring of water in crude oil mixtures in the K-band. Part 1. Initial investigation | |
| Slaten et al. | Techniques and applications of permittivity measurements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |