JPH04233441A - 含水量モニター装置とその方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にウォータカットモ
ニター、特に、マイクロウェブによるウォータカットモ
ニターに関する。

【０００２】

【従来の技術】石油流のマイクロウェブによるウォータ
カットモニターは、リファレンス石油多相流体サンプル
を含むテストセルを有し、そこを通って石油流のサンプ
ル流を流す。そのテストセルは所定温度に維持される。 マイクロウェブエネルギー源からマイクロウェブエネル
ギーが第一対のアンテナの１つへ送られ、このアンテナ
は、テストセルを流れる石油流、又はテストセル内のリ
ファレンスサンプルにマイクロエネルギーを与える。第
２対のアンテナの１つは石油流か、リファレンスサンプ
ルを通過したマイクロウェブエネルギーを受け入れる。 そこで受け入れられたマイクロウェブエネルギーは検知
器で検知され、検知器はそれに対応した信号を出す。受
け入れられた信号パワーに従って石油流のウォータカッ
トを指示器が指示し、この指示器はさらに、その発生源
から出たマイクロウェブエネルギーと受け入れられたマ
イクロウェブエネルギーとの間の位相差を指示する。

【０００３】

【発明の効果】本発明の目的と効果は、本発明の１つの
実施例を示す添付図面に関連して説明する詳細な説明か
ら十分に明らかとなるであろう。しかしながら、その図
面は単なる例示にすぎないもので、本発明を限定するも
のと解釈されないように強く望むものである。

【０００４】図１に示すウォーターカットモニターは、
マイクロウェブ周波数で電磁エネルギー（以後、マイク
ロウェブエネルギーと呼ぶ）を出すマイクロウェブトラ
ンスミッター３を有する。トランスミッター３は低電力
が供給され、マイクロウェブ源を有する。そのトランス
ミッター３はマイクロウェブエネルギーを指向カプラー
４へ送る。指向カプラー４はマイクロウェブエネルギー
を通常の型の電圧制御位相変換器５とテスト装置８へ送
る。マイクロウェブエネルギーの搬送、即ち全てのコン
ダクタンスは通常のウェーブガイドと同軸ケーブルを使
って行われる。

【０００５】テスト装置８は、その装置８へ流入する多
相石油流のサンプル流を運ぶライン１０を有する。この
サンプル流はライン１１によってテスト装置８から送り
出される。装置８については後文で詳述する。この時点
では、テスト装置８から送り出されるマイクロウェブエ
ネルギー（以下、テストマイクロウェブエネルギーと呼
ぶ）は、サンプル流を通過したか、或いはリファレンス
サンプルを通過したマイクロウェブエネルギーであると
いうことだけを述べるにとどめる。指向カプラー１８は
テストマイクロウェブエネルギーを検知器２２とミキサ
ー２８へ送る。検知器２２は装置８の受信アンテナが受
信したマイクロウェブエネルギーのパワーに対応する信
号Ｅ１を出す。

【０００６】電圧制御式位相変換器５はマイクロウェブ
エネルギー（以後、リファレンスマイクロウェブエネル
ギーと呼ぶ）をミキサー２８へ送る。このミキサー２８
はリファレンスマイクロウェブエネルギーとテストマイ
クロウェブエネルギーとを混合して２つの電気信号Ｅ２
，Ｅ３を出す。これらの電気信号Ｅ２，Ｅ３はそれぞれ
、リファレンスマイクロウェブエネルギーの位相とテス
トマイクロウェブエネルギーの位相とを表す。

【０００７】示差増幅器３０は信号Ｅ２とＥ３との間の
差に従って出力信号Ｅ０を出す。信号Ｅ０はリファレン
スマイクロウェブエネルギーとテストマイクロウェブエ
ネルギーとの間の位相差の関数であり、この信号Ｅ０は
フィードバックネットワーク３４は、リファレンスマイ
クロウェブエネルギーの位相を制御する電圧制御式位相
変換器５と、ミニコンピュータ装置４０へ信号Ｃを送る
。信号Ｅ０，ひいては信号Ｃは、リファレンスマイクロ
ウェブエネルギーとテストマイクロウェブエネルギーと
の間に事実上９０゜の位相差が生じるまで、振幅が減少
する。電圧制御式位相変換器５は位相差をなくすために
必要な位相変換量を示す。

【０００８】信号Ｅ１，Ｔ，Ｃは通常のミニコンピュー
タ装置４０へ送られる。このミニコンピュータ装置４０
は、生産流にみられる種々のパーセンテージのウォータ
カットに対して位相とパワーに関するデータを有するメ
モリー装置をその中に有する。位相変換器５はまた、コ
ンピュータ装置４０へエナーブル信号を出すので、コン
ピュータ装置４０はアドレス信号として信号Ｔ，Ｃ，Ｅ
１を使用して適切なウォータカット値を選択することが
できる。コンピュータ装置４０は選択したウォータカッ
ト値に対応する信号を読取り装置４４へ送る。この読取
り装置４４は表示装置であっても、記録装置であっても
、それら２つの組み合わせであってもよい。

【０００９】ここで図１、２を参照すれば、テスト装置
８はテストセル５３を有する。このテストセル５３につ
いては、後文でもっと詳しく説明する。指向カプラー４
からのマイクロウェブエネルギーはスイッチ装置５８へ
送られ、このスイッチ装置５８はライン６２か６４を通
ってテストセル５３へマイクロウェブを送る。ライン６
２はマイクロウェブをアンテナ６３へ送り、このアンテ
ナ６３はマイクロウェブエネルギーをサンプル流へ放射
する。同様に、マイクロウェブエネルギーがライン６４
から送られた時には、そのエネルギーはアンテナ６５へ
送られる。アンテナ６５はマイクロウェブエネルギーを
リフォレンスサンプルへ放射する。ライン６６は、サン
プル流を通過した後アンテナ６７が受信したテストマイ
クロウェブエネルギーを運ぶ。同様に、ライン６９はリ
ファレンスサンプルを通過した後アンテナ７０が受信し
たマイクロウェブエネルギーを運ぶ。スイッチ装置７２
はライン６６又はライン６７からマイクロウェブエネル
ギーを受けて、それを指向カプラー１８へ送る。

【００１０】リファレンスサンプル源７７は弁８４を有
するライン８０によってリファレンスサンプル流体をテ
ストセル５３へ送る。テストセル５３のチャンネルはラ
イン８０を、弁９０を有するもう１本のライン８８に接
続する。操作時、リファレンスサンプル源７７は、テス
トセル５３を通ってリファレンス流体を送る。サンプル
流体の測定は流体中に行うこともできるが、またテスト
セル５３のチャンネルが完全に満たされるまで弁９０を
閉じることにより、テストセル５３内にサンプル流体を
静的状態で容れておくこともできる。テストセル５３か
らリファレンス流体を排出するためには、弁８４を閉じ
て、弁９０を開く。

【００１１】しかしながら、テストセル５３を通って流
れるサンプル流の温度は重要である。なぜなら、温度差
により読みが異なることがあるからである。そこで本発
明はテストセル５３を通って流れるサンプル流の温度を
調節する。この点に関して、ポンプ９５は、所定温度に
加熱した流体を、ライン９７からテストセル５３へ吐出
し、この流体はライン１００を通ってテストセル５３か
ら送り出される。この加熱用流体は温度調節装置１０５
へ送られ、そこで所定温度に加熱され、それから流体は
ポンプ９５へ送られる。さらに、テストセル５３に取り
付けられた温度センサー１０８は、テストセル５３の温
度を感知し、それを温度調節装置１０５へ送り返すので
、ポンプ９５へ送られる加熱用流体の温度が調節される
。

【００１２】図３を参照すれば、マイクロウェブ入口１
１５，１１８を有するテストセル５３が示されている。 テストセル５３の他側には、マイクロウェブの出口１２
５，１２８が点線で示されている。マイクロウェブの入
口１１５とマイクロウェブの出口１２５はマイクロウェ
ブチャンネル１３０で接続される。同様に、マイクロウ
ェブチャンネル１３２は、マイクロウェブの入口１１８
をマイクロウェブの出口１２８に接続する。

【００１３】また、図３には、流体チャンネル１３６，
１４０が示されている。流体チャンネル１３６，１４０
，１４２はテストセル５３のこの図では一線に並んでい
るので、一組の点線によってこれらを示す。この部分は
図４にもっと判り易く示されており、テストセル５３は
図３の４ー４線に沿ってとったものを矢印方向へ見た図
で示されている。ここには、金属でなる本体１４５が示
され、この本体は、それを縦方向へ貫通する流体チャン
ネル１３６，１４０，１４２を有し、さらに、その本体
を横断して形成されたマイクロウェブエネルギー用マイ
クロウェブチャンネル１３０，１３２を有する。これら
のチャンネル１３０，１３２は互いから片寄って位置す
ることに注目すべきである。しかしながら、この片寄り
は本発明の実施例にとって必要条件ではない。

【００１４】もうひとつ注意すべきこととして、流体を
通過するマイクロウェブエネルギーが常時、同一通過距
離を有するように流体チャンネル１３６，１４０は矩形
横断面を有するということがある。

【００１５】図５を参照すれば、図３の５−５線に沿っ
てとったものを矢印方向へ見たテストセル５３の図が示
されている。チャンネル１３０は、流体チャンネル１３
６の横断面を形成するチャンネル１３０部分を除いて、
図形材１５０、例えば、高密テフロン、即ちマイクロウ
ェブエネルギーに対して伝導性を有する材で充填される
。本体１４５へ切りこんで形成されているのは、マイク
ロウェブ入口１１５である。マイクロウェブ入口１１１
に接続するもうひとつの部屋１５４があって、これはチ
ャンネル１３０内の材料１５０内へ侵入する。これはマ
イクロウェブアンテナ６３を挿入するためのものであり
、このアンテナ６３は本出願をわずかに変形したオムニ
スペクトラ製の市販製品・部品Ｎｏ．２０５７−５１３
４−０２　　である。同様に、アンテナ６７用のマイク
ロウェブ出口１２５がもうひとつの部屋１５５と共に示
されており、この部屋１５５も材料内へ侵入する。これ
もまた、サンプル流をモニターするためのものである。 基本的には、それは入口１１５に挿入されるアンテナと
同型のアンテナであるが、本出願ではわずかに変形した
ものである。 図示のように、出口１２５は入口１１５より長い。マイ
クロウェブエネルギーは、アンテナ６３に送られると、
材料１５０へ伝達され、そして横断チャンネル１３６へ
送られ、それから出口１２５に挿入されたアンテナ６７
へ達する。

【００１６】ここで再度、図２を参照すれば、ライン１
０，１１は通常の方法でチャンネル１３６に接続するの
で、ライン１０のサンプル流はテストセル５３を通って
ライン１１へ流れる。同様に、ライン８０，８８は、ラ
イン８０のサンプル流体が流体チャンネル１４０へ流入
し、ライン８８を通ってテストセル５３から流出するよ
うに流体チャンネル１４０に接続する。同様に、入口１
１８のアンテナ６７はライン６３に接続し、出口１２８
のアンテナ７０はライン６７に接続する。

【００１７】図３から判るように、温度センサー１０８
、即ち熱電対がブロック１２５に切欠形成された部屋に
挿入され、かくして、その温度センサー１０８は、ブロ
ック１２５の温度をリファレンスサンプルの温度として
、さらに製造サンプル流の温度として読みとる。

【００１８】図２および３を参照すれば、ライン９７，
１００は通常の方法で流体チャンネル１４２に接続する
ので、加熱流体はチャンネル１４２を通って流れ、ブロ
ック１４５を加熱する。好ましい温度はライン１０から
テストセル５３へ流入するサンプル流体の温度であって
、この場合、ライン１０のサンプル流体の温度をテスト
し、温度調節装置へ第２温度信号を送るのが望ましい。 この事は図面には示していない。なぜなら、サンプル流
の温度はその手前で決定され、事実上一定しているから
である。いずれの場合も、ブロック１２５の加熱はその
温度が変化しない限り、サンプル流の熱に付加されるこ
とはない。しかしながら、もっと重要なことは、テスト
セル５３を通過するサンプル流の温度を均一にすること
である。サンプル流とリファレンスサンプルの両テスト
から得られるデータが一層精度を増すようにリファレン
スサンプルの温度をサンプル流の温度まで上昇させる。

【００１９】圧力が問題で、ブロック１２５の強度が疑
わしい場合、チャンネル１４２を流体チャンネル１３６
と１４０との間に位置づけて示しているけれども、その
流体チャンネル１４２は、それが流体チャンネル１３６
を流れるサンプル流と、流体チャンネル１４０を流れる
リファレンスサンプルからほぼ等距離をおいて、それら
を同一温度に維持することを念頭において、どこへでも
転移させることができる。

【００２０】基本的に、リファレンスサンプルのパワー
と位相の変換はミニコンピュータ装置４０においてベー
スラインデータとして使用される。このベースラインデ
ータと石油サンプル流から得られるテストデータとは、
ミニコンピュータ装置４０により矯正される温度である
。ミニコンピュータ装置４０はそのメモリーに保管され
た矯正済ベースラインデータ，矯正済テストデータ及び
調査表に従ってウォータカットを決定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成したマイクロウォータカッ
トモニターの簡略部分ブロック図及び部分概略図である
。

【図２】図１に示すテスト装置の簡単なブロック図であ
る。

【図３】図２に示すテストセルの図である。

【図４】図３に示すテストセルの横断面図である。

【図５】図３に示すテストセルの横断面図である。

【符号の説明】

３　　　　マイクロウェブトランスミッター４，１８　
　指向カプラー ５，３４　　位相変換器 ８　　　　テスト装置 ２２　　　　検知器 ２８　　　　ミキサー ３０　　　　示差増幅器 ３４　　　　フィードバック網 ４０　　　　ミニコンピュータ装置 ５３　　　　テストセル ６３，６５，６７，７０　　アンテナ ７２　　　　スイッチ装置 １３６，１４０，１４２　　流路チャンネル１３０，１
３２　　マイクロウェブエネルギーチャンネル１０５　
　温度調節装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　石油のサンプル流の流れに位置づけら
   れ、リファレンス石油多相流体を受け入れるテストセル
   （５３）と、その流れ又はリファレンス流体にマイクロ
   ウェブエネルギを照射する第１アンテナ装置（６３，６
   ５）と、前記流れ、又はリファレンス流体を通って伝達
   されるマイクロウェブエネルギーを受ける第２アンテナ
   装置（６７，７０）と、前記第２アンテナ装置に接続し
   、受容エネルギーの強度を検知し、それを表す信号を出
   す検知器（２２）と、照射するマイクロウェブエネルギ
   ーと受けたマイクロウェブエネルギーとの間の位相差を
   表す信号を出す装置（５，３４）と、前記強度信号と前
   記位相差信号とに従って石油流の水含有量のパーセンテ
   ージを表す信号を出す装置（４０）と、前記テストセル
   （５３）は、第１、第２、第３流体流路チャンネル（１
   ３６，１４０，１４２）と、第１及び第２マイクロウェ
   ブエネルギー通路チャンネル（１３０，１３２）とを有
   する本体で成る事と、前記第１及び第２流体チャンネル
   （１３６，１４０）は前記流れと前記リファレンス流体
   とをそれぞれ受け入れ、前記第１及び第２のマイクロウ
   ェブエネルギーチャンネルをそれぞれ横断する事と、テ
   ストセル（５３）に関連しており、テストセルを所定温
   度に維持するためにテストセル本体を通って前記第３流
   路（１４２）へ温度調節流体を送るように働く温度調節
   装置（１０５）とを特徴とする石油流のマイクロウェブ
   による含水量モニター。