JPH03221851A - 石油流分析装置及び方法 - Google Patents
石油流分析装置及び方法Info
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- JPH03221851A JPH03221851A JP2337009A JP33700990A JPH03221851A JP H03221851 A JPH03221851 A JP H03221851A JP 2337009 A JP2337009 A JP 2337009A JP 33700990 A JP33700990 A JP 33700990A JP H03221851 A JPH03221851 A JP H03221851A
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-
- 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
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は分析装置及び分析方法とに関し、よジ具体的に
は、石油流分析装置及び分析方法に関する。
は、石油流分析装置及び分析方法に関する。
本発明によると、油と水を含み、更に、気体又は界面活
性剤である第３の流体とを含む石油流の相対含有量を測
定する装置であって、 第３の流体とを含む石油流に伝える伝達手段と、 石油流を測定する方法であつて、マイクロ波エネルギを
受け取る受け取り手段と、 石油流に伝え、石油流を含むことと％１００％の水分を
含むことと、１００％の上記第３流体を含むこととをそ
れぞれ表す上記マイクロ波エネルギの少含むことと、１
００％の変数の所定値を記憶する記憶手段と。
性剤である第３の流体とを含む石油流の相対含有量を測
定する装置であって、 第３の流体とを含む石油流に伝える伝達手段と、 石油流を測定する方法であつて、マイクロ波エネルギを
受け取る受け取り手段と、 石油流に伝え、石油流を含むことと％１００％の水分を
含むことと、１００％の上記第３流体を含むこととをそ
れぞれ表す上記マイクロ波エネルギの少含むことと、１
００％の変数の所定値を記憶する記憶手段と。
伝達されたマイクロ波エネルギに応答する誘導手段であ
って、受け取ったマイクロ波エネルギと上記記憶所定値
によシ、上記石油流の油・水分比率、及び（又は）油・
水分比率、及び（又は）水・水分比率を表す信号を引き
出す誘導手段とを備えたことを特徴とする分析装置が提
供される。
って、受け取ったマイクロ波エネルギと上記記憶所定値
によシ、上記石油流の油・水分比率、及び（又は）油・
水分比率、及び（又は）水・水分比率を表す信号を引き
出す誘導手段とを備えたことを特徴とする分析装置が提
供される。
る。
更に本発明は、油と水を含み、更に、気体又は界面活性
剤である第３の流体とを含む石油流の相対含有量を測定
する方法であって、 第３の流体とを含む石油流に伝え、 石油流を測定する方法であつて、マイクロ波エネルギを
受け取）。
剤である第３の流体とを含む石油流の相対含有量を測定
する方法であって、 第３の流体とを含む石油流に伝え、 石油流を測定する方法であつて、マイクロ波エネルギを
受け取）。
石油流に伝え、石油流を含むことと、１００係の水分を
含むことと、１００％の上記第３流体を含むこととをそ
れぞれ表す上記マイクロ波エネルギの少含むことと、１
００％の変数の所定値を記憶し、伝達されたマイクロ波
エネルギに応答して、受け取ったマイクロ波エネルギと
上記記憶所定値によυ、上記石油流の油・水分比率、及
び（又は）油・水分比率、及び（又は）水・水分比率を
表す信号を引き出すこととを特徴とする分析方法を提供
するものである。
含むことと、１００％の上記第３流体を含むこととをそ
れぞれ表す上記マイクロ波エネルギの少含むことと、１
００％の変数の所定値を記憶し、伝達されたマイクロ波
エネルギに応答して、受け取ったマイクロ波エネルギと
上記記憶所定値によυ、上記石油流の油・水分比率、及
び（又は）油・水分比率、及び（又は）水・水分比率を
表す信号を引き出すこととを特徴とする分析方法を提供
するものである。
第３流体はボアホールから産出される石油流中のガスの
場合があシ、又、産出中の地下累層に界面活性剤を注入
して累層油を産出井戸側へ強制的に送るようにした強化
石油回収方法では、ボアホールから産出される石油流中
の界面活性剤が上記第３流体となることもある。
場合があシ、又、産出中の地下累層に界面活性剤を注入
して累層油を産出井戸側へ強制的に送るようにした強化
石油回収方法では、ボアホールから産出される石油流中
の界面活性剤が上記第３流体となることもある。
次に本発明の実施例を図面により説明する。
第１図に示す分析装置は、電磁波エネルギ（以後、マイ
クロ波エネルギと呼ぶ）を２つのマイクロ波周波数で、
生じさせるマイクロ波源３を含んでいる。ここで使用す
る周波数は１０．１１９ ＧＨｚ、１０．３６９ＧＨｚ
が好筐しいが、それ以外の値でもよく、２つの周波数が
実質的に異なっていればよい。
クロ波エネルギと呼ぶ）を２つのマイクロ波周波数で、
生じさせるマイクロ波源３を含んでいる。ここで使用す
る周波数は１０．１１９ ＧＨｚ、１０．３６９ＧＨｚ
が好筐しいが、それ以外の値でもよく、２つの周波数が
実質的に異なっていればよい。
マイクロ波源３は出力が低く、マイクロ波ガン・ソース
（源）を使用できる。マイクロ波源３はマイクロ波エネ
ルギを、マイクロ波導体５．６を介して、スイッチ手段
４に与える。スイッチ手段４は信号Ｅ１によ多制御され
て、導体５．６のいずれかからのマイクロ波エネルギを
送りだして方向性結合器１に与える。方向性結合器１は
、選択されたマイクロ波エネルギをサーキュレータ８に
与え、又、一般的な形式の電圧制御位相器９に与える。
（源）を使用できる。マイクロ波源３はマイクロ波エネ
ルギを、マイクロ波導体５．６を介して、スイッチ手段
４に与える。スイッチ手段４は信号Ｅ１によ多制御され
て、導体５．６のいずれかからのマイクロ波エネルギを
送りだして方向性結合器１に与える。方向性結合器１は
、選択されたマイクロ波エネルギをサーキュレータ８に
与え、又、一般的な形式の電圧制御位相器９に与える。
マイクロ波エネルギのあらゆる伝達及び搬送は、一般的
な形式の導波管を使用して行われる。
な形式の導波管を使用して行われる。
サーキュレータ８はマイクロ波エネルギをアンテナ１２
に与える。アンテナ１２はウィンドウ１４を通してマイ
クロ波エネルギを、バイブ１γを通過中の石油流に与え
る。ウィンドウ１４はセラミックやテフロンなどの低誘
電性材料で作られ、又、上記石油流は、少なくとも油と
水を含んでいる。
に与える。アンテナ１２はウィンドウ１４を通してマイ
クロ波エネルギを、バイブ１γを通過中の石油流に与え
る。ウィンドウ１４はセラミックやテフロンなどの低誘
電性材料で作られ、又、上記石油流は、少なくとも油と
水を含んでいる。
バイブ１１はバイブラインの、ウィンドウ１４を有する
部分、あるいは、パイプラインの「ウィンドウ」材料で
作られる部分で形成できる。アンテナ１２から与えられ
たマイクロ波エネルギは石油流及び別のウィンドウ１４
を通過し、アンテナ２０で受け取られる。アンテナ２０
￥！受け取ったマイクロ波エネルギをスイッチ手段２４
に与え、該手段２４が、受け取ったマイクロ波を、方向
性結合器２８に試験マイクロ波エネルギとして後述する
如く与える。方向性結合器２８は試験マイクロ波エネル
ギを検知器３２に与え、又、混合器３４に与える。検知
器３２はアンテナ２ｏで受けたマイクロ波エネルギの強
度に対応する信号Ｅ２を発生させる。
部分、あるいは、パイプラインの「ウィンドウ」材料で
作られる部分で形成できる。アンテナ１２から与えられ
たマイクロ波エネルギは石油流及び別のウィンドウ１４
を通過し、アンテナ２０で受け取られる。アンテナ２０
￥！受け取ったマイクロ波エネルギをスイッチ手段２４
に与え、該手段２４が、受け取ったマイクロ波を、方向
性結合器２８に試験マイクロ波エネルギとして後述する
如く与える。方向性結合器２８は試験マイクロ波エネル
ギを検知器３２に与え、又、混合器３４に与える。検知
器３２はアンテナ２ｏで受けたマイクロ波エネルギの強
度に対応する信号Ｅ２を発生させる。
更に、石油流はマイクロ波エネルギの一部をアンテナ１
２に反射させ、そのエネルギはアンテナ１２を通してサ
ーキュレータ８に戻される。サーキュレータ８は反射さ
れたマイクロ波エネルギを遮断し、それがエネルギ源３
に戻ることを防止し、該エネルギをスイッチ手段２４に
与える。反射されたマイクロ波エネルギは、アンテナ１
２．２０間の距離が大きくなるほど重要になる。このこ
とは、石油流を運ぶ大形パイプラインを監袂する際に、
特に当てはオることである。
２に反射させ、そのエネルギはアンテナ１２を通してサ
ーキュレータ８に戻される。サーキュレータ８は反射さ
れたマイクロ波エネルギを遮断し、それがエネルギ源３
に戻ることを防止し、該エネルギをスイッチ手段２４に
与える。反射されたマイクロ波エネルギは、アンテナ１
２．２０間の距離が大きくなるほど重要になる。このこ
とは、石油流を運ぶ大形パイプラインを監袂する際に、
特に当てはオることである。
正直流電圧＋Ｖが、スイッチ手段２４に接続するスイッ
チ３６に与えられる。スイッチ３６が開いた状態で、ス
イッチ手段２４はアンテナ２０からのマイクロ波エネル
ギを試験マイクロ波エネルギとして与える。スイッチ３
６が閉鎖されると、サーキュレータ８からの反射された
マイクロ波エネルギが、スイッチ手段２４によう試験マ
イクロ波エネルギとして与えられる。
チ３６に与えられる。スイッチ３６が開いた状態で、ス
イッチ手段２４はアンテナ２０からのマイクロ波エネル
ギを試験マイクロ波エネルギとして与える。スイッチ３
６が閉鎖されると、サーキュレータ８からの反射された
マイクロ波エネルギが、スイッチ手段２４によう試験マ
イクロ波エネルギとして与えられる。
電圧制御位相器９からのマイクロ波エネルギ（以後、基
準マイクロ波エネルギと呼ぶ）と方向性結合器２８から
の試験マイクロ波エネルギは、混合器３４に与えられ、
そこで混合されて２つの電気信号Ｅ３、Ｅ４が形成され
る。それらは、それぞれ、基準マイクロ波エネルギと試
験マイクロ波エネルギの位相を表している。
準マイクロ波エネルギと呼ぶ）と方向性結合器２８から
の試験マイクロ波エネルギは、混合器３４に与えられ、
そこで混合されて２つの電気信号Ｅ３、Ｅ４が形成され
る。それらは、それぞれ、基準マイクロ波エネルギと試
験マイクロ波エネルギの位相を表している。
差動増幅器４０が、両信号Ｅ３、Ｅ４の間の差に従って
出力信号ＥＯを与える。信号ＥＯは基準マイクロ波エネ
ルギと試験マイクロ波エネルギとの間の位相差に対応し
ており、フィードバック・ネットワーク４４に与えられ
る。フィードバック・ネットワーク４４は信号Ｃを電圧
制御位相器９に与え、そこで基準マイクロ波エネルギの
位相が制御され、又、信号Ｃはミニコンピユータ手段５
０にも与えられる。信号ＥＯと信号Ｃは、基準マイクロ
波エネルギと試験マイクロ波エネルギとの間の位相差が
概ね９０度になる筐で、振幅が減少する。
出力信号ＥＯを与える。信号ＥＯは基準マイクロ波エネ
ルギと試験マイクロ波エネルギとの間の位相差に対応し
ており、フィードバック・ネットワーク４４に与えられ
る。フィードバック・ネットワーク４４は信号Ｃを電圧
制御位相器９に与え、そこで基準マイクロ波エネルギの
位相が制御され、又、信号Ｃはミニコンピユータ手段５
０にも与えられる。信号ＥＯと信号Ｃは、基準マイクロ
波エネルギと試験マイクロ波エネルギとの間の位相差が
概ね９０度になる筐で、振幅が減少する。
電圧制御位相器９は、位相差を解消するのに必要な位相
ずれの大きさを示す。
ずれの大きさを示す。
検知器３２からの信号Ｅ２はコンピュータ手段５０にも
与えられる。流体流での測定値に関する位相差は、状況
によっては３６０度を超えることが既に分かつている。
与えられる。流体流での測定値に関する位相差は、状況
によっては３６０度を超えることが既に分かつている。
このような状況は、例えば、石油中の水分率が大きい時
や、エマルジョン力水連続性である時のように、流対流
の誘電率が大きく場合に生じ、又、第１図の大形パイプ
１Ｔを使用する場合のように、両アンテナ間の距離が大
きい場合に生じる。
や、エマルジョン力水連続性である時のように、流対流
の誘電率が大きく場合に生じ、又、第１図の大形パイプ
１Ｔを使用する場合のように、両アンテナ間の距離が大
きい場合に生じる。
この様な場合に、真位相ずれが、３６０の整数倍を位相
ずれの測定値に加えた値となることもある。
ずれの測定値に加えた値となることもある。
本発明では、このような曖昧さが解消され、それを実現
するために、石油を２つの実質的に異なる周波数、すな
わち、主周波数ｆ１と側周波数ｆ２で監親するとともに
、２つの周波数における位相ずれの測定値の差（位相１
−位相２）を使用して、真位相ずれを計算する際に使用
する正１〜い整数倍率を決定するようにＺつて−る。正
しい整数は、これに関連する周波数のこれ１での知識に
基づいて作成した表から選択される。そこで求めること
のできる整数の最大値は、周波数ｆ１、ｆ２ の離れ方
によって制限される。本発明では、４０４での大きさの
整数を解くことができる。周波数間隔が減少すると、最
大整数値が増加し、それは、位相ずれ測定装置の最小識
別能力によってのみ制限される。
するために、石油を２つの実質的に異なる周波数、すな
わち、主周波数ｆ１と側周波数ｆ２で監親するとともに
、２つの周波数における位相ずれの測定値の差（位相１
−位相２）を使用して、真位相ずれを計算する際に使用
する正１〜い整数倍率を決定するようにＺつて−る。正
しい整数は、これに関連する周波数のこれ１での知識に
基づいて作成した表から選択される。そこで求めること
のできる整数の最大値は、周波数ｆ１、ｆ２ の離れ方
によって制限される。本発明では、４０４での大きさの
整数を解くことができる。周波数間隔が減少すると、最
大整数値が増加し、それは、位相ずれ測定装置の最小識
別能力によってのみ制限される。
パイプ１７内の石油流の温度を検出する温度センサー５
２が設けてあう、それにより、検出温度を表す信号Ｔが
コンピュータ手段５０に与えられる。
２が設けてあう、それにより、検出温度を表す信号Ｔが
コンピュータ手段５０に与えられる。
位相器９も使用可能信号をコンピュータ手段５０に与、
ｔて、コンピュータ手段５０が信号Ｔ、Ｃ１Ｅ２を利用
できるようにする。コンピュータ手段５０は信号Ｅ１を
スイッチ手段４に与え、それにより、コンピュータ手段
５０が信号Ｅ２を特定の周波数と相関させることができ
るようになる。
ｔて、コンピュータ手段５０が信号Ｔ、Ｃ１Ｅ２を利用
できるようにする。コンピュータ手段５０は信号Ｅ１を
スイッチ手段４に与え、それにより、コンピュータ手段
５０が信号Ｅ２を特定の周波数と相関させることができ
るようになる。
第２Ａ図は、それぞれ、流体、水、油として示される１
００％流体点、１ｏｏｓ水点、１００俤油点を備えた水
連続相石油流の「マツプ」である。流体は気体又は界面
活性剤のいずれかであり、以後、説明を簡単にするため
に、単に流体と呼ぶ。第２Ｂ図は、油連続相石油流の「
マツプ」である。第２Ａ図及び第２Ｂ図のマツプは以下
の式を利用して、経験的データから展開した。
００％流体点、１ｏｏｓ水点、１００俤油点を備えた水
連続相石油流の「マツプ」である。流体は気体又は界面
活性剤のいずれかであり、以後、説明を簡単にするため
に、単に流体と呼ぶ。第２Ｂ図は、油連続相石油流の「
マツプ」である。第２Ａ図及び第２Ｂ図のマツプは以下
の式を利用して、経験的データから展開した。
１、ｙ （ＬＬ） ＝ｔ （Ｘ）。なお、ｆ （Ｘ）
ばｙがＸの関数であることを示している。Ｌｌは１００
％流体を１００％水につなぐ線である。
ばｙがＸの関数であることを示している。Ｌｌは１００
％流体を１００％水につなぐ線である。
２、 ｙ（Ｌ２）＝ｇ（Ｘ）。なお、ｇ （Ｘ）はｙ
をＸの別の関数として示しており、Ｌ２ば１００％油を
１００％水につなぐ線である。
をＸの別の関数として示しており、Ｌ２ば１００％油を
１００％水につなぐ線である。
３、 ｙ（Ｌ３）＝ｈ（ｘ）。なお、ｈ （ｘ）はｙ
をＸの更に別の関数として示してお少、Ｌ３は１００％
流体を１００％油につなぐ線である。
をＸの更に別の関数として示してお少、Ｌ３は１００％
流体を１００％油につなぐ線である。
一般に、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示すマツプは、コンピ
ュータ手段５０によシ、以下のように利用される。バイ
ブ１７におけるマイクロ波エネルギの減衰及び位相ずれ
の測定値が第２Ａ図及び第２Ｂ図に点Ｐとして示されて
いる。石油流が水連続性又は油連続性のいずれであって
も、方法は同じである。線Ｌ３と同じ関数形態の線Ｌ４
は、コンピュータ手段５０によシ、１００俤流体点から
点Ｐを通って線Ｌ２に交差するように形成され、この線
は、本質的には、点Ｉにかいて、１００％水点と１００
％油点とをつなぐ水・前線である。点工では、石油流の
含水率が求められる。更に、流体対液体比率も、線Ｌ４
に沿う点Ｐから点工１での距離を、線Ｌ４に沿う１００
係流体点から点工１での距離で割った比として測定でき
る。石油流に流体が全く存在しなし場合、点Ｐは線Ｌ３
上に位置し、流体対液体比は０となる。
ュータ手段５０によシ、以下のように利用される。バイ
ブ１７におけるマイクロ波エネルギの減衰及び位相ずれ
の測定値が第２Ａ図及び第２Ｂ図に点Ｐとして示されて
いる。石油流が水連続性又は油連続性のいずれであって
も、方法は同じである。線Ｌ３と同じ関数形態の線Ｌ４
は、コンピュータ手段５０によシ、１００俤流体点から
点Ｐを通って線Ｌ２に交差するように形成され、この線
は、本質的には、点Ｉにかいて、１００％水点と１００
％油点とをつなぐ水・前線である。点工では、石油流の
含水率が求められる。更に、流体対液体比率も、線Ｌ４
に沿う点Ｐから点工１での距離を、線Ｌ４に沿う１００
係流体点から点工１での距離で割った比として測定でき
る。石油流に流体が全く存在しなし場合、点Ｐは線Ｌ３
上に位置し、流体対液体比は０となる。
以上の説明は、含水率と、流体（ガス又は界面活性剤）
対液体比率の測定に関するものであるが、マツプからそ
れ以外の比を求めることもできる。
対液体比率の測定に関するものであるが、マツプからそ
れ以外の比を求めることもできる。
コンピュータ手段５０は１００％水点から線Ｌ３と交差
する線を形成することもできる。この場合も、流体対液
体比について既に説明したのと同じ方法で求めることに
なる。コンピュータ手段５０は１００係油点から点Ｐを
通って線Ｌ１と交差する線を形成することもできる。
する線を形成することもできる。この場合も、流体対液
体比について既に説明したのと同じ方法で求めることに
なる。コンピュータ手段５０は１００係油点から点Ｐを
通って線Ｌ１と交差する線を形成することもできる。
第１図は本発明によシ構成された石油流分析装置のブロ
ック線図、第２Ａ図は水連続相にある石油流について本
発明を実施する場合に利用されるマツプのグラフ、第２
Ｂ図は油連続相にある石油流のためのマツプのグラフ、
第３図は本発明の別の実施例により′！１Ｉｌｔ戒され
た石油流分析システムのブロック線図である。 ３・・・・マイクロ波源 ４＊＊・・スイッチ手段、５
．６・・・・マイクロ波導体、８・・・・サーキュレー
タ、１２・・―・アンテナ、１４・・・・ウィンドウ％
２０・・・・アンテナ、３２・・・・検知器、５０・
・−・コンピュータ。
ック線図、第２Ａ図は水連続相にある石油流について本
発明を実施する場合に利用されるマツプのグラフ、第２
Ｂ図は油連続相にある石油流のためのマツプのグラフ、
第３図は本発明の別の実施例により′！１Ｉｌｔ戒され
た石油流分析システムのブロック線図である。 ３・・・・マイクロ波源 ４＊＊・・スイッチ手段、５
．６・・・・マイクロ波導体、８・・・・サーキュレー
タ、１２・・―・アンテナ、１４・・・・ウィンドウ％
２０・・・・アンテナ、３２・・・・検知器、５０・
・−・コンピュータ。
Claims (2)
- （１）油と水を含み、更に、気体又は界面活性剤である
第３の流体とを含む石油流の相対含有量を測定する装置
であつて、 マイクロ波エネルギーを石油流に伝える伝達手段（３、
１２）と、 石油流を通して伝達されたマイクロ波エネルギを受け取
る受け取り手段（２０）と、 石油流が１００％の油を含むことと、１００％の水分を
含むことと、１００％の上記第３流体を含むこととをそ
れぞれ表す上記マイクロ波エネルギの少なくとも１つの
変数の所定値を記憶する記憶手段（５０、マップ）と、 伝達されたマイクロ波エネルギに応答する誘導手段（５
０、５４）であつて、受け取つたマイクロ波エネルギと
上記記憶所定値により、上記石油流の油・水分比率、及
び（又は）油・第３流体比率、及び（又は）水・第３流
体比率を表す信号を引き出す誘導手段とを備えたことを
特徴とする石油流分析装置。 - （２）油と水を含み、更に気体又は界面活性剤である第
３の流体とを含む石油流の相対含有量を測定する方法で
あつて、 マイクロ波エネルギーを石油流に伝え、 石油流を通して伝達されたマイクロ波エネルギを受け取
り、 石油流が１００％の油を含むことと、１００％の水分を
含むことと、１００％の上記第３流体を含むこととをそ
れぞれ表す上記マイクロ波エネルギの少なくとも１つの
変数の所定値を記憶し、 伝達されたマイクロ波エネルギに応答して、受け取つた
マイクロ波エネルギと上記記憶所定値により、上記石油
流の油・水分比率、及び（又は）油・第３流体比率、及
び（又は）水・第３流体比率を表す信号を引き出すこと
とを特徴とする石油流分析方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US45961890A | 1990-01-02 | 1990-01-02 | |
| US45961590A | 1990-01-02 | 1990-01-02 | |
| US459,615 | 1990-01-02 | ||
| US459,618 | 1990-01-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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