JPH06235710A - 導電性物質を含む媒体の特性を求める装置と方法 - Google Patents
導電性物質を含む媒体の特性を求める装置と方法Info
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- JPH06235710A JPH06235710A JP5343742A JP34374293A JPH06235710A JP H06235710 A JPH06235710 A JP H06235710A JP 5343742 A JP5343742 A JP 5343742A JP 34374293 A JP34374293 A JP 34374293A JP H06235710 A JPH06235710 A JP H06235710A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】一部導電性のある物体又は媒体、特に流体の特
性を該媒体の流れを妨げずに測定する方法と装置とに関
する。 【構成】手段３が共振回路を構成するインダクタンス手
段１の中に過電圧を発生させるような、共振回路の周波
数とほぼ同じ周波数の周期的な励振信号を発生する。前
記インダクタンス手段の近傍にある媒体２が一部導電性
を有するためにその中にフーコー電流を誘起させ、これ
に帰因する損失を生じることによって、前記インダクタ
ンス手段の中の過電圧の値に与える変化を測定手段４に
よって検知する。これをプロセッサ５が判断することに
よって、媒体の特性を求めることができる。
性を該媒体の流れを妨げずに測定する方法と装置とに関
する。 【構成】手段３が共振回路を構成するインダクタンス手
段１の中に過電圧を発生させるような、共振回路の周波
数とほぼ同じ周波数の周期的な励振信号を発生する。前
記インダクタンス手段の近傍にある媒体２が一部導電性
を有するためにその中にフーコー電流を誘起させ、これ
に帰因する損失を生じることによって、前記インダクタ
ンス手段の中の過電圧の値に与える変化を測定手段４に
よって検知する。これをプロセッサ５が判断することに
よって、媒体の特性を求めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導電性を有する成分を一
部分含む媒体乃至材料の中に生じるフーコー電流による
損失を測定して、その媒体の特性を得るための装置と方
法とに関する。本発明は低い値の導電率をもつ媒体又は
媒体の部分の特性がフーコー電流の値に反映することを
利用して、その特性を求めるものである。
部分含む媒体乃至材料の中に生じるフーコー電流による
損失を測定して、その媒体の特性を得るための装置と方
法とに関する。本発明は低い値の導電率をもつ媒体又は
媒体の部分の特性がフーコー電流の値に反映することを
利用して、その特性を求めるものである。
【０００２】本発明は水相、有機相、気相等を呈するい
ろいろの成分の混合した低い導電率をもつ流体の生産の
際に、有用である（ここで相というのは混合されている
物質、即ち成分の状態を示すもので、塩水のように導電
性のある成分は以下に導電相としても水相としても取扱
う。有機相は例えば油のように非導電相である）。
ろいろの成分の混合した低い導電率をもつ流体の生産の
際に、有用である（ここで相というのは混合されている
物質、即ち成分の状態を示すもので、塩水のように導電
性のある成分は以下に導電相としても水相としても取扱
う。有機相は例えば油のように非導電相である）。
【０００３】それ故上記３つの相が１つの流体の中に含
まれている形の媒体の中の炭化水素成分の量又は割合を
決定するために応用することができる。この測定は従来
技術では一般的に連続的に行うのは困難なものである。
まれている形の媒体の中の炭化水素成分の量又は割合を
決定するために応用することができる。この測定は従来
技術では一般的に連続的に行うのは困難なものである。
【０００４】特に本発明は石油生産において、その流体
に含まれる炭化水素の量又は流量の割合を知るのに応用
できる。上記したような３つの異なる相を含む成分を連
続的に分析するのは困難なことである。
に含まれる炭化水素の量又は流量の割合を知るのに応用
できる。上記したような３つの異なる相を含む成分を連
続的に分析するのは困難なことである。
【０００５】本発明は自然の状態での水分の除去や、生
産条件の改善や貯蔵管理のために応用することができ
る。
産条件の改善や貯蔵管理のために応用することができ
る。
【０００６】本発明は更に流体の貯蔵管理の場合、流体
が、導電相を含む複数の相を含む場合に、その相の成分
を分離することを可能とする手段を提供するもので、即
ち、全く混合していた流体を容器に入れ、分離するまで
の時間即ち傾瀉時間を知ることを可能とするものであ
る。
が、導電相を含む複数の相を含む場合に、その相の成分
を分離することを可能とする手段を提供するもので、即
ち、全く混合していた流体を容器に入れ、分離するまで
の時間即ち傾瀉時間を知ることを可能とするものであ
る。
【０００７】本発明はまた流体の中の導電相のレベル即
ち含有量を知ることにも使うことができる。特に流体が
パイプの中を一定の流量で流れている時、その中の導電
相の割合を知るのに有用である。
ち含有量を知ることにも使うことができる。特に流体が
パイプの中を一定の流量で流れている時、その中の導電
相の割合を知るのに有用である。
【０００８】
【従来の技術】導電性のある媒体の特性、代表的なもの
として、導電率を検出するための従来技術は、その媒体
を収容するものを必要とするので、従って、媒体そのも
のに対して、干渉を加えるものといえる。一方、米国特
許４，７１７，６００号は種々の磁界によって生じるフ
ーコー電流の減少具合を観察することによって、コイル
の性質についての情報を得る、周知の装置に関するもの
である。この装置は、一定電圧の一連のパルスをコイル
即ちインダクタンスに継続的に送って、そのシステムの
中における減衰時間を観察することによって動作するも
のであり、コイルの性質を継続的に測定する目的に向か
ない。
として、導電率を検出するための従来技術は、その媒体
を収容するものを必要とするので、従って、媒体そのも
のに対して、干渉を加えるものといえる。一方、米国特
許４，７１７，６００号は種々の磁界によって生じるフ
ーコー電流の減少具合を観察することによって、コイル
の性質についての情報を得る、周知の装置に関するもの
である。この装置は、一定電圧の一連のパルスをコイル
即ちインダクタンスに継続的に送って、そのシステムの
中における減衰時間を観察することによって動作するも
のであり、コイルの性質を継続的に測定する目的に向か
ない。
【０００９】更に、コイルの終端部の近傍に生じる磁界
の不均一性がフーコー電流によるエネルギ損耗の量的分
析を不正確にする欠点がある。
の不均一性がフーコー電流によるエネルギ損耗の量的分
析を不正確にする欠点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする問題点】導電性のある成分を
含む流体の特性を、その流体を別の容器に収容して測定
する等、流体に干渉を与えることなく、流体が流れてい
るままで、測定できるようにすること、従って継続的に
測定してその変化を知ることができるようにすることは
従来技術で解決されていない問題である。
含む流体の特性を、その流体を別の容器に収容して測定
する等、流体に干渉を与えることなく、流体が流れてい
るままで、測定できるようにすること、従って継続的に
測定してその変化を知ることができるようにすることは
従来技術で解決されていない問題である。
【００１１】特に、異なる導電率の数個の相をもつ成分
を含む媒体の導電的部分の特性を外部の環境による妨害
を受けることなく測定することが望ましい。
を含む媒体の導電的部分の特性を外部の環境による妨害
を受けることなく測定することが望ましい。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】部分的に導電性のある
成分を含む媒体を交流電流の流れているコイルの近傍に
おいて、その媒体の中に誘導による電流即ちフーコー電
流を誘起させて、そのコイルを含む共振回路のＱの値の
低下を測定する、即ちコイルの両端における電圧の振幅
の変化を測定することによって、媒体内の導電性成分に
ついての特性を知ることが、上記の問題点を解決するた
めの手段を提供する。
成分を含む媒体を交流電流の流れているコイルの近傍に
おいて、その媒体の中に誘導による電流即ちフーコー電
流を誘起させて、そのコイルを含む共振回路のＱの値の
低下を測定する、即ちコイルの両端における電圧の振幅
の変化を測定することによって、媒体内の導電性成分に
ついての特性を知ることが、上記の問題点を解決するた
めの手段を提供する。
【００１３】本発明の方法はこの事実を利用して、コイ
ルの両端で測定した信号の包絡線の振幅変化から、部分
的に導電性のある物質の特性を直接引き出すことがてき
るものである。
ルの両端で測定した信号の包絡線の振幅変化から、部分
的に導電性のある物質の特性を直接引き出すことがてき
るものである。
【００１４】即ち共振回路の同調周波数に、基本的に等
しい周波数の周期的な信号によって励振されたインダク
タンスの両端で測定した信号の振幅の変化を測定するだ
けで、導電性のある物質が存在することを検知できる所
に、本発明の特徴がある。
しい周波数の周期的な信号によって励振されたインダク
タンスの両端で測定した信号の振幅の変化を測定するだ
けで、導電性のある物質が存在することを検知できる所
に、本発明の特徴がある。
【００１５】いいかえると、導電性のある物質を少しで
も含む物質の特性を、共振回路の同調周波数又は特定の
パルス周波数に等しい周波数の周期的な励振信号で励振
された、共振しているインダクタンスの両端の信号振幅
の変化によって検知するのである。
も含む物質の特性を、共振回路の同調周波数又は特定の
パルス周波数に等しい周波数の周期的な励振信号で励振
された、共振しているインダクタンスの両端の信号振幅
の変化によって検知するのである。
【００１６】周期的な励振信号は連続波信号でもよい
し、一定の周期をもつパルス列からなるものでもよい。
し、一定の周期をもつパルス列からなるものでもよい。
【００１７】本発明は以上の方法を具体化するための装
置にも関する。この装置は、インダクタンスと該インダ
クタンスの中に大きな電圧を発生させるための周期的な
励振信号を発生供給するための手段と、該インダクタン
スの近傍に一部分に導電性のある物質が存在することに
よるインダクタンスの両端における前記信号の振幅の変
化を測定する手段と、この信号の振幅変化から、該導電
性のある物質の特性を直接推定するためのプロセッサ手
段とを含む。
置にも関する。この装置は、インダクタンスと該インダ
クタンスの中に大きな電圧を発生させるための周期的な
励振信号を発生供給するための手段と、該インダクタン
スの近傍に一部分に導電性のある物質が存在することに
よるインダクタンスの両端における前記信号の振幅の変
化を測定する手段と、この信号の振幅変化から、該導電
性のある物質の特性を直接推定するためのプロセッサ手
段とを含む。
【００１８】被測定物質は例えばインダクタンスの内側
に挿入されていることが好ましい。
に挿入されていることが好ましい。
【００１９】インダクタンスは送信−受信の両方のコイ
ルを含むものがよい。
ルを含むものがよい。
【００２０】送信−受信用のコイルはコイルの内部に均
一な電磁界を発生させるような二重巻きコイルを含む例
がある。
一な電磁界を発生させるような二重巻きコイルを含む例
がある。
【００２１】この方法は少くとも２つの相成分即ち導電
相と非導電相成分を含む石油の特性を測定するのに応用
できる。この場合の導電相成分は多少を問わず塩分を含
む水相分である。
相と非導電相成分を含む石油の特性を測定するのに応用
できる。この場合の導電相成分は多少を問わず塩分を含
む水相分である。
【００２２】本発明の方法および装置は、唯一のコイル
を送信、受信用として使うので、非常に単純で費用がか
からないという大きな利点をもっている。
を送信、受信用として使うので、非常に単純で費用がか
からないという大きな利点をもっている。
【００２３】本装置はコイルの中に解析すべき媒体を置
いて、該媒体の特性の量的な解析を行うものなので、コ
イルの中に生成される磁界は均一であること、即ち媒体
を解析するために用いられる磁束は、コイル周辺で均等
に分布しているようにすべきである。
いて、該媒体の特性の量的な解析を行うものなので、コ
イルの中に生成される磁界は均一であること、即ち媒体
を解析するために用いられる磁束は、コイル周辺で均等
に分布しているようにすべきである。
【００２４】
【実施例】以下の記述は、炭化水素、即ち石油の流れの
ような流体の場合のように、例えば低導電率の水のよう
な、少くとも１つの「水相」と例えばオイルのような非
導電性の「有機相」とを含む流体に関して説明するが、
本発明の方法と装置はこれに限定するものではない。
ような流体の場合のように、例えば低導電率の水のよう
な、少くとも１つの「水相」と例えばオイルのような非
導電性の「有機相」とを含む流体に関して説明するが、
本発明の方法と装置はこれに限定するものではない。
【００２５】以下の記述は、交流電流を流しているコイ
ルのようなインダクタンス手段の近傍に位置する一部導
電性のある物質がその中に誘導電流即ちフーコー電流を
誘起されて損失を生じ、これによって、コイルの含まれ
る共振回路の効率低下即ち、品質を示す係数Ｑの値の低
下をもたらすという事実を利用するものである。
ルのようなインダクタンス手段の近傍に位置する一部導
電性のある物質がその中に誘導電流即ちフーコー電流を
誘起されて損失を生じ、これによって、コイルの含まれ
る共振回路の効率低下即ち、品質を示す係数Ｑの値の低
下をもたらすという事実を利用するものである。
【００２６】本発明の方法は、上記共振回路のＱの値の
変化から一部導電性のある物質の特性を推定しようとい
うものである。
変化から一部導電性のある物質の特性を推定しようとい
うものである。
【００２７】共振回路の品質係数Ｑは媒体の導電率の値
に、即ち媒体の中の導電性物質即ち導電相の量に逆比例
して変化する。
に、即ち媒体の中の導電性物質即ち導電相の量に逆比例
して変化する。
【００２８】この方法を具体化する装置を第１図に示す
が、インダクタンスとしてのコイル（１）を含むインダ
クタンス回路と、その中に一部導電性のある物体（２）
をおいてある。
が、インダクタンスとしてのコイル（１）を含むインダ
クタンス回路と、その中に一部導電性のある物体（２）
をおいてある。
【００２９】信号発生器（３）が例えば交流信号のよう
な周期的な励振信号をコイル（１）に送り、その中に周
期的な電流を流れさせ、この電流が誘導によって物体
（２）の内部にフーコー電流を生じさせる。コイル
（１）に接続されている測定手 段（４）がコイル
（１）の両端子間で測定する交流信号の包絡線の振幅変
化を検出し、これによって共振回路のＱの変化を知り、
この変化を示す信号をプログラマブルなプロセッサのよ
うな信号処理手段（５）に送る。この信号処理手段が一
部導電性のある物体の特性を測定された信号から直ちに
推定する。
な周期的な励振信号をコイル（１）に送り、その中に周
期的な電流を流れさせ、この電流が誘導によって物体
（２）の内部にフーコー電流を生じさせる。コイル
（１）に接続されている測定手 段（４）がコイル
（１）の両端子間で測定する交流信号の包絡線の振幅変
化を検出し、これによって共振回路のＱの変化を知り、
この変化を示す信号をプログラマブルなプロセッサのよ
うな信号処理手段（５）に送る。この信号処理手段が一
部導電性のある物体の特性を測定された信号から直ちに
推定する。
【００３０】導電性のある成分を含む物体（２）は、コ
イルの中におくことが好ましい。これによって、コイル
の中の均一な電磁界の中出測定ができるからである。
イルの中におくことが好ましい。これによって、コイル
の中の均一な電磁界の中出測定ができるからである。
【００３１】以後の記述において、「共振回路」とは信
号発生器、インダクタンスとしてのコイル、および回路
中にある他の要素によって構成される電子回路を意味す
る。
号発生器、インダクタンスとしてのコイル、および回路
中にある他の要素によって構成される電子回路を意味す
る。
【００３２】第１図の装置は更に信号発生器（３）を制
御する手段（６）を含み、この手段によって、コイル
（１）に送られる交流信号のパラメタが選ばれる。
御する手段（６）を含み、この手段によって、コイル
（１）に送られる交流信号のパラメタが選ばれる。
【００３３】更にこの装置には測定手段（４）があり、
この測定手段による振幅の変化の測定に使われる周波数
は、前記制御手段（６）で調節される。実施例において
は、動作周波数の値は、共振回路の同調周波数が、信号
発生器の周波数の値ｆoを中心とする範囲に含まれるよ
うに選ばれる。その範囲はｆo±ｆo／Ｑに等しいことが
好ましい。
この測定手段による振幅の変化の測定に使われる周波数
は、前記制御手段（６）で調節される。実施例において
は、動作周波数の値は、共振回路の同調周波数が、信号
発生器の周波数の値ｆoを中心とする範囲に含まれるよ
うに選ばれる。その範囲はｆo±ｆo／Ｑに等しいことが
好ましい。
【００３４】ここで ｆo＝信号発生器の周波数 Ｑ ＝共振回路の品質を示す係数
【００３５】同調周波数は回路の固有振動数に対応す
る。従って制御システムは回路の同調周波数を信号発生
器の周波数に等しくなるように調節するために使われ
る。
る。従って制御システムは回路の同調周波数を信号発生
器の周波数に等しくなるように調節するために使われ
る。
【００３６】測定の確度を向上させるために、コイル
（１）のパラメータ、即ちその自己誘導係数Ｌ、付随す
るキャパシタンスの値Ｃ、および抵抗値ｒを（Ｌ／ｒ）
の値が可能なだけ最高になるように選ぶ。
（１）のパラメータ、即ちその自己誘導係数Ｌ、付随す
るキャパシタンスの値Ｃ、および抵抗値ｒを（Ｌ／ｒ）
の値が可能なだけ最高になるように選ぶ。
【００３７】コイルの中の電磁界を一定にするために、
専門家の間では周知の二重巻き技術を使って、コイルを
巻く。
専門家の間では周知の二重巻き技術を使って、コイルを
巻く。
【００３８】第２図は、共振回路を構成するインダクタ
ンス素子とその他の素子と、制御システムと測定手段と
を構成する回路の一例を示す回路図である。
ンス素子とその他の素子と、制御システムと測定手段と
を構成する回路の一例を示す回路図である。
【００３９】図中の抵抗値Ｒはコイル（１）の抵抗と、
供試導電性物体の中に誘起されるフーコー電流による損
失を表わす抵抗値とを含む値である。
供試導電性物体の中に誘起されるフーコー電流による損
失を表わす抵抗値とを含む値である。
【００４０】パラメータＬとＣとは、それぞれコイル
（１）の自己誘導係数と、その寄生キャパシティとを示
す。
（１）の自己誘導係数と、その寄生キャパシティとを示
す。
【００４１】Ｃｒは回路の共振周波数を信号発生器によ
って加えられる信号の周波数に等しくなるようにするた
めの可変キャパシティである。
って加えられる信号の周波数に等しくなるようにするた
めの可変キャパシティである。
【００４２】信号発生器（３）はコイルに接続される電
流発生器Ｇｃを制御する。この電流発生器を抵抗Ｒと直
列に接続しているので、その内部抵抗の値を抵抗Ｒに対
して無視できるようにしている。この抵抗Ｒの値にはフ
ーコー電流により生じる損失が含まれている。
流発生器Ｇｃを制御する。この電流発生器を抵抗Ｒと直
列に接続しているので、その内部抵抗の値を抵抗Ｒに対
して無視できるようにしている。この抵抗Ｒの値にはフ
ーコー電流により生じる損失が含まれている。
【００４３】共振回路の両端子間で測定される交流信号
の包絡線の振幅を測定するための手段（４）は、例えば
バッファＡと整流器の働きをするダイオードＤと、その
後に接続されて、ダイオードによって成形された信号を
包絡線の値としてとり出す回路とを含む。この回路の素
子の構成は周知ものである。
の包絡線の振幅を測定するための手段（４）は、例えば
バッファＡと整流器の働きをするダイオードＤと、その
後に接続されて、ダイオードによって成形された信号を
包絡線の値としてとり出す回路とを含む。この回路の素
子の構成は周知ものである。
【００４４】共振回路の同調周波数を制御するための制
御システムは位相比較器φを含み、その一端はコイルに
励振電流を供給する電流発生器に接続され、他端は普通
の電子的接続によって、バッファＡの出力端子に接続さ
れている。位相比較器φは共振回路に供給される電流
と、測定された信号の電圧の位相との間の位相差に比例
する電圧を出力する。位相比較器の出力にその入力を接
続され、その出力を可変キャパシティＣｒに接続されて
いる、積分回路Ｉがこの位相差を積分し、その出力によ
って可変キャパシティＣｒを制御して共振回路の同調周
波数を信号発生器の周波数にほぼ等しくなるようにす
る。
御システムは位相比較器φを含み、その一端はコイルに
励振電流を供給する電流発生器に接続され、他端は普通
の電子的接続によって、バッファＡの出力端子に接続さ
れている。位相比較器φは共振回路に供給される電流
と、測定された信号の電圧の位相との間の位相差に比例
する電圧を出力する。位相比較器の出力にその入力を接
続され、その出力を可変キャパシティＣｒに接続されて
いる、積分回路Ｉがこの位相差を積分し、その出力によ
って可変キャパシティＣｒを制御して共振回路の同調周
波数を信号発生器の周波数にほぼ等しくなるようにす
る。
【００４５】この制御は位相比較器の出力電圧が、ポテ
ンシォメータＰの調整によって定められる設定値にほぼ
等しい値に落付くように自動的に調整される。この設定
値は分析されるべき物質又は媒体の導電率の変化を示
す、信号の振幅変化を追求するための周波数の値に対応
する。この設定値は位相比較器の出力値がゼロ位相差に
対応するように定められることが好ましい。
ンシォメータＰの調整によって定められる設定値にほぼ
等しい値に落付くように自動的に調整される。この設定
値は分析されるべき物質又は媒体の導電率の変化を示
す、信号の振幅変化を追求するための周波数の値に対応
する。この設定値は位相比較器の出力値がゼロ位相差に
対応するように定められることが好ましい。
【００４６】このような実施例はフーコー電流を流す物
質によるエネルギー損失が低いものであるような低導電
率の物質の測定に適している。事実、このような場合導
電相物質の量の変化による品質係数Ｑの変化の割合を大
きくするために、高い周波数を選ぶことが好ましい。し
かしそうすると同調用のキャパシティも低い値となり、
外部の寄生的な現象によって妨害され易くなる。これら
の寄生的現象に影響されないようにするため、回路の同
調周波数を上記のシステムによる方法で制御する。この
手順によって、フーコー電流により生じる損失のみを示
す測定値を得ることができ、従って、解析すべき物質の
中にある導電性の物質を信号の振幅の変化の測定によっ
て追求することが可能となる。即ちインダクタンスの両
端で測定した信号の包絡線の振幅の測定によってこれが
可能となる。
質によるエネルギー損失が低いものであるような低導電
率の物質の測定に適している。事実、このような場合導
電相物質の量の変化による品質係数Ｑの変化の割合を大
きくするために、高い周波数を選ぶことが好ましい。し
かしそうすると同調用のキャパシティも低い値となり、
外部の寄生的な現象によって妨害され易くなる。これら
の寄生的現象に影響されないようにするため、回路の同
調周波数を上記のシステムによる方法で制御する。この
手順によって、フーコー電流により生じる損失のみを示
す測定値を得ることができ、従って、解析すべき物質の
中にある導電性の物質を信号の振幅の変化の測定によっ
て追求することが可能となる。即ちインダクタンスの両
端で測定した信号の包絡線の振幅の測定によってこれが
可能となる。
【００４７】第３図の実施例によれば、流体内の導電相
物質の量を決定することができる。例えばパイプの中を
流れる流体の少くとも一部分をインダクタンス手段の中
を通過させる方法である。
物質の量を決定することができる。例えばパイプの中を
流れる流体の少くとも一部分をインダクタンス手段の中
を通過させる方法である。
【００４８】流体は測定装置の上流と、下流にある２つ
の弁（８，９）によって制御されてパイプ（７）の中を
流れ、共振回路は第１図について述べた方法によって励
振されている。共振回路のＱの変化を測定する。この測
定によって得た信号をプロセッサ（５）に送り、そこで
解析されて、流体の中の導電相を構成する例えば水のよ
うな物質の量を推定する。既知の量の流体で２つの相の
物質を含む流体を解析する場合、非導電相物質の量も得
ることができる。
の弁（８，９）によって制御されてパイプ（７）の中を
流れ、共振回路は第１図について述べた方法によって励
振されている。共振回路のＱの変化を測定する。この測
定によって得た信号をプロセッサ（５）に送り、そこで
解析されて、流体の中の導電相を構成する例えば水のよ
うな物質の量を推定する。既知の量の流体で２つの相の
物質を含む流体を解析する場合、非導電相物質の量も得
ることができる。
【００４９】Ｑの値の変化を記録することによって得ら
れる曲線の解釈はプロセッサ（５）によって行われる。
プロセッサ（５）は次のような動作をするようにプログ
ラムされている：
れる曲線の解釈はプロセッサ（５）によって行われる。
プロセッサ（５）は次のような動作をするようにプログ
ラムされている：
【００５０】プロセッサは測定によって得た曲線の形
を、予めメモリに記憶してある、例えば第４Ａ図のよう
な曲線と比較する。これらの参考曲線群は事前のコイル
の較正試験から得られるもので、その時はパイプを流れ
る流体の組成を制御する。即ち、その流体内の導電相物
質と比導電相物質の割合を常に知っていて、導電相成分
の割合に対応して変化するＱの値を記録しておくのであ
る。パイプ（７）の中を流れる流体の中の導電相成分の
量Ｖｃは、これらの記憶されている曲線と比較すること
によっていつでも推定することができる。パイプの中を
流れる流体の全量が分かっていれば非導電相成分の量を
知ることもできる。
を、予めメモリに記憶してある、例えば第４Ａ図のよう
な曲線と比較する。これらの参考曲線群は事前のコイル
の較正試験から得られるもので、その時はパイプを流れ
る流体の組成を制御する。即ち、その流体内の導電相物
質と比導電相物質の割合を常に知っていて、導電相成分
の割合に対応して変化するＱの値を記録しておくのであ
る。パイプ（７）の中を流れる流体の中の導電相成分の
量Ｖｃは、これらの記憶されている曲線と比較すること
によっていつでも推定することができる。パイプの中を
流れる流体の全量が分かっていれば非導電相成分の量を
知ることもできる。
【００５１】流体の導電率の平均値が分かっている時、
結果を解釈する別の方法は、共振回路の過電圧値Ｕを、
導電率σと導電相成分の量Ｖとに結びつける周知の関係
式：Ｕ １／σＶからパイプ（７）の中を流れる流体
の導電相成分の量を推定することである。
結果を解釈する別の方法は、共振回路の過電圧値Ｕを、
導電率σと導電相成分の量Ｖとに結びつける周知の関係
式：Ｕ １／σＶからパイプ（７）の中を流れる流体
の導電相成分の量を推定することである。
【００５２】逆に解析すべき流体の中の導電相成分の量
が分かっている時は、プロセッ サ（５）はＱに関する
記録されているデータから、その流体内の導電相成分の
平均の導電率を計算することができる。
が分かっている時は、プロセッ サ（５）はＱに関する
記録されているデータから、その流体内の導電相成分の
平均の導電率を計算することができる。
【００５３】一定の時間の間にパイプの中を流れる流体
の総量は、例えば、第４Ａ図のような曲線の示す関数の
積分値として求めることができる。
の総量は、例えば、第４Ａ図のような曲線の示す関数の
積分値として求めることができる。
【００５４】本発明の方法によれば、導電性を示す粒子
状物質の速度についての補足的な情報を得ることもでき
る。「粒子状物質」とは流体が固体の粒子を含む場合だ
けでなく、乳濁液の状態の時にその中の１つの相の小滴
にも適用される術語である。
状物質の速度についての補足的な情報を得ることもでき
る。「粒子状物質」とは流体が固体の粒子を含む場合だ
けでなく、乳濁液の状態の時にその中の１つの相の小滴
にも適用される術語である。
【００５５】第４Ｂ図の曲線の傾斜部分には不規則な部
分がある。この曲線は、導電性のある成分としての水
と、非導電性の成分としての油とから成る二相の流体が
各相成分の速度の違いから時間と共に割合が変るための
Ｑの値の変化を測定して得たものである。２つの定常値
を示す部分の間に不規則な変動を含む傾斜した部分があ
る。この曲線の傾斜部分は流体の構成の変化、即ち導電
相成分の量と非導電相成分の量が変化していくことを示
すもので、左側の一定値の部分は流体が１００％水即ち
導電相成分である時のＱの値を示し、右側の一定値の部
分は１００％油即ち非導電相成分の時のＱの値を示して
いる。
分がある。この曲線は、導電性のある成分としての水
と、非導電性の成分としての油とから成る二相の流体が
各相成分の速度の違いから時間と共に割合が変るための
Ｑの値の変化を測定して得たものである。２つの定常値
を示す部分の間に不規則な変動を含む傾斜した部分があ
る。この曲線の傾斜部分は流体の構成の変化、即ち導電
相成分の量と非導電相成分の量が変化していくことを示
すもので、左側の一定値の部分は流体が１００％水即ち
導電相成分である時のＱの値を示し、右側の一定値の部
分は１００％油即ち非導電相成分の時のＱの値を示して
いる。
【００５６】それ故、少し導電性のある媒体の中に導電
性のある粒子状物質を含む流体に対して、粒子乃至小滴
の速度スペクトラムは、不規則性を示す曲線の部分の自
己相関関数Ａ(ｔ)の解析と、流体中に含まれる粒子状物
質の平均の濃度の知識とによって、求めることができ
る。
性のある粒子状物質を含む流体に対して、粒子乃至小滴
の速度スペクトラムは、不規則性を示す曲線の部分の自
己相関関数Ａ(ｔ)の解析と、流体中に含まれる粒子状物
質の平均の濃度の知識とによって、求めることができ
る。
【００５７】第４ｃ図は、導電性部分が水であり、非導
電性部分が油であるような流体について行った測定から
得たＱ(ｔ)の自己相関関数を、時間の関数として示すも
のである。ここで曲線の１／２の高さの振幅に対して測
定した時間の値τは粒子の平均濃度と、粒子状物質の速
度の逆数との積に比例している。
電性部分が油であるような流体について行った測定から
得たＱ(ｔ)の自己相関関数を、時間の関数として示すも
のである。ここで曲線の１／２の高さの振幅に対して測
定した時間の値τは粒子の平均濃度と、粒子状物質の速
度の逆数との積に比例している。
【００５８】粒子状物質の平均の濃度が既知の時は、相
互に既知の距離だけ離れた所においた２ケのコイルを使
うことによって、この不確定さを取り除くことができ
る。
互に既知の距離だけ離れた所においた２ケのコイルを使
うことによって、この不確定さを取り除くことができ
る。
【００５９】即ちその原理は、第１のコイルで得られる
信号を測定する事と、次に第２のコイルのレベルで信号
を測定する事、および予め求めてある２つの信号の相互
相関の値を、用いることから成るものである。
信号を測定する事と、次に第２のコイルのレベルで信号
を測定する事、および予め求めてある２つの信号の相互
相関の値を、用いることから成るものである。
【００６０】第４Ｄ図はこの手順で得た曲線を示す。最
大の相対的振幅は時間遅れτu の所にあり、この値は導
電性粒子状物質の速度に直接比例する。
大の相対的振幅は時間遅れτu の所にあり、この値は導
電性粒子状物質の速度に直接比例する。
【００６１】１／２振幅の信号値を示す所の幅δは粒子
状物質の平均濃度についての情報を与える。
状物質の平均濃度についての情報を与える。
【００６２】導電相の粒子状物質の速度からプロセッサ
（５）が断面積の分かっているパイプ（７）の中を流れ
る導電相成分の流量を周知の関係即ち流量＝速度×断面
積から推定する。
（５）が断面積の分かっているパイプ（７）の中を流れ
る導電相成分の流量を周知の関係即ち流量＝速度×断面
積から推定する。
【００６３】流体が数個の相成分から成り立っていて、
その中の少くとも１つが導電相成分であり、各相に著し
い粘度の違いがない時、即ち各相の流れの速度が概ね等
しい時、粒子状物質の速度の測定は流体に含まれる種々
の相成分の速度を代表するものと考えられる。従ってプ
ロセッサ（５）はパイプ（７）の中を流れる流体の全体
の流量の値を計算することができる。
その中の少くとも１つが導電相成分であり、各相に著し
い粘度の違いがない時、即ち各相の流れの速度が概ね等
しい時、粒子状物質の速度の測定は流体に含まれる種々
の相成分の速度を代表するものと考えられる。従ってプ
ロセッサ（５）はパイプ（７）の中を流れる流体の全体
の流量の値を計算することができる。
【００６４】第５図の装置は、共振回路のインダクタン
ス素子を形成するコイルの中にある筒（１１）を通る流
体の導電相成分がどの位の水準まであるかを知ることが
できるようになっている。（即ち流体の速度によって筒
（１１）の中に流れ込む流体の量が異なり、これをその
高さによって測定できるようになっている。）
ス素子を形成するコイルの中にある筒（１１）を通る流
体の導電相成分がどの位の水準まであるかを知ることが
できるようになっている。（即ち流体の速度によって筒
（１１）の中に流れ込む流体の量が異なり、これをその
高さによって測定できるようになっている。）
【００６５】水と油を含む流体がパイプ（１０）から測
定用のコイル（１）の中に位置する筒（１１）の中に流
れ込む。弁のような調節手段（１２）によって筒（１
１）の中を通る流量を調節する。ほぼ、この共振回路の
同調周波数に等しい周波数をもつ交流励振信号をコイル
（１）に加える。そして測定手段（４）（第２図に示す
ものと同じ）によって回路のＱの値を記録する。このデ
ータをプロセッサ（５）に送る。測定は流量を変えて連
続的に行う。
定用のコイル（１）の中に位置する筒（１１）の中に流
れ込む。弁のような調節手段（１２）によって筒（１
１）の中を通る流量を調節する。ほぼ、この共振回路の
同調周波数に等しい周波数をもつ交流励振信号をコイル
（１）に加える。そして測定手段（４）（第２図に示す
ものと同じ）によって回路のＱの値を記録する。このデ
ータをプロセッサ（５）に送る。測定は流量を変えて連
続的に行う。
【００６６】インダクタンスとしてのコイル中に存在す
る導電相成分の量に応じて変化するＱの値を記録するこ
とによって、その時の導電相成分のレベルが求められ
る。導電相の部分の中のフーコー電流による損失がＱの
値の変化として現れるので、それは流体の中に存在する
導電相成分の量をあらわすものとなる。
る導電相成分の量に応じて変化するＱの値を記録するこ
とによって、その時の導電相成分のレベルが求められ
る。導電相の部分の中のフーコー電流による損失がＱの
値の変化として現れるので、それは流体の中に存在する
導電相成分の量をあらわすものとなる。
【００６７】このデータを前もって測定してある参考曲
線群と比較することによって流体の中に含まれる水分の
レベルも求めることができる。
線群と比較することによって流体の中に含まれる水分の
レベルも求めることができる。
【００６８】参考曲線群は例えば水に塩化ナトリウムを
加えてできる塩水のような導電相成分と、油のような非
導電相成分とを種々の割合で混合したものを筒（１１）
の中に流入させて、コイル（１）の両端の過電圧値を示
す係数の変化を測定することによって得られる。
加えてできる塩水のような導電相成分と、油のような非
導電相成分とを種々の割合で混合したものを筒（１１）
の中に流入させて、コイル（１）の両端の過電圧値を示
す係数の変化を測定することによって得られる。
【００６９】この実験結果を示す曲線群Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３、Ｃ４およびＣ５が第６図に流体の種々の塩度に対応
して示されている。曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４および
Ｃ５はそれぞれ塩度の値１g/l、５g/l、１０g/l、２０g
/lおよび３０g/lに対応するものである。
３、Ｃ４およびＣ５が第６図に流体の種々の塩度に対応
して示されている。曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４および
Ｃ５はそれぞれ塩度の値１g/l、５g/l、１０g/l、２０g
/lおよび３０g/lに対応するものである。
【００７０】実際測定で記録されたデータと、解析すべ
き水のパラメータ即ち塩度と、これらの参考曲線群とを
比較することによってプロセッサ（５）は筒（１１）の
中の流体の水分を、測定した過電圧値又はＱの値に対し
て推定するのである。
き水のパラメータ即ち塩度と、これらの参考曲線群とを
比較することによってプロセッサ（５）は筒（１１）の
中の流体の水分を、測定した過電圧値又はＱの値に対し
て推定するのである。
【００７１】実験によれば、装置の測定感度は約１％で
ある。
ある。
【００７２】第７図の実施例は少くとも１つの相成分が
導電相であるような流体の相成分を分離させるのに特に
適している。このオペレーションは流体の傾瀉とも呼ば
れる。この実施例は例えば油の小滴が水中に浮遊してい
るような含油乳濁液の状態の流体に対して使用する。
導電相であるような流体の相成分を分離させるのに特に
適している。このオペレーションは流体の傾瀉とも呼ば
れる。この実施例は例えば油の小滴が水中に浮遊してい
るような含油乳濁液の状態の流体に対して使用する。
【００７３】この装置はその両端を第５図のものと同じ
様な制御、測定手段（３、４、５）と接続されている測
定用コイル（１）の内側に位置する容器（１３）を含
む。容器（１３）には乳濁液供給路（１４）と、水分抽
出手段（１５）と、油抽出手段（１６）とがついてい
る。
様な制御、測定手段（３、４、５）と接続されている測
定用コイル（１）の内側に位置する容器（１３）を含
む。容器（１３）には乳濁液供給路（１４）と、水分抽
出手段（１５）と、油抽出手段（１６）とがついてい
る。
【００７４】共振回路を励振し、測定データはプロセッ
サ（５）に記憶する。記録された測定値から、プロセッ
サ（５）は時間（ｔ）の関数としての過電圧値Ｕの曲
線、即ちＵの値が時間と共に変化する傾斜曲線を作る。
プロセッサ（５）はこれによって、傾瀉時間即ち乳濁液
としての状態から分離状態になるまでの期間を推定でき
るので、その時間の終わりには、この例における水と油
とのような２つの相成分を実用的に分離することができ
る。
サ（５）に記憶する。記録された測定値から、プロセッ
サ（５）は時間（ｔ）の関数としての過電圧値Ｕの曲
線、即ちＵの値が時間と共に変化する傾斜曲線を作る。
プロセッサ（５）はこれによって、傾瀉時間即ち乳濁液
としての状態から分離状態になるまでの期間を推定でき
るので、その時間の終わりには、この例における水と油
とのような２つの相成分を実用的に分離することができ
る。
【００７５】第８図は３８％の原油と６２％の塩水とか
ら成る乳濁液である流体に対して行われた傾瀉試験の間
に得られた実験値による曲線の例である。傾瀉すべき流
体の安定度を示す指標は例えば１／２の高さで測定した
スロープから推定することができる。
ら成る乳濁液である流体に対して行われた傾瀉試験の間
に得られた実験値による曲線の例である。傾瀉すべき流
体の安定度を示す指標は例えば１／２の高さで測定した
スロープから推定することができる。
【００７６】
【発明の効果】導電相成分の量が分かっていて、非導電
相成分を含む流体を測定する場合、導電相成分の平均の
導電率を決定することができる。
相成分を含む流体を測定する場合、導電相成分の平均の
導電率を決定することができる。
【００７７】逆に既知の導電率をもつ導電相成分と、非
導電相成分とを含む流体の場合は、該流体の中の導電相
成分の量を推定することができる。
導電相成分とを含む流体の場合は、該流体の中の導電相
成分の量を推定することができる。
【００７８】少くとも１つの導電相成分を含む数個の相
成分から成る流体の少くとも一部分がインダクタンス回
路の近傍を流れている時には、その導電相成分の流量の
割合を決定することができる。
成分から成る流体の少くとも一部分がインダクタンス回
路の近傍を流れている時には、その導電相成分の流量の
割合を決定することができる。
【００７９】その流体の含む各相成分がおおむね同じ速
度で流れている時は、その流体の総流量を決定すること
ができる。
度で流れている時は、その流体の総流量を決定すること
ができる。
【００８０】ある容器の中に含まれる既知の量の流体に
ついて、少くともその一部分がインダクタンス回路の近
傍を通る場合、該流体が導電相成分を含む少くとも２つ
の相成分を含む流体であると、その流体の中の導電相成
分のレベルを推定することができる。
ついて、少くともその一部分がインダクタンス回路の近
傍を通る場合、該流体が導電相成分を含む少くとも２つ
の相成分を含む流体であると、その流体の中の導電相成
分のレベルを推定することができる。
【００８１】２つの相成分を乳濁液の状態で含む流体の
少くとも一部分がインダクタンス回路の近傍に位置して
いる場合、該流体の傾瀉時間を決定することができる。
即ち流体が全体として乳濁液である瞬間から流体を構成
する２つの相成分が分離できる状態になるまでの時間を
知ることができるので、実際に分離のオペレーションに
利用できる。
少くとも一部分がインダクタンス回路の近傍に位置して
いる場合、該流体の傾瀉時間を決定することができる。
即ち流体が全体として乳濁液である瞬間から流体を構成
する２つの相成分が分離できる状態になるまでの時間を
知ることができるので、実際に分離のオペレーションに
利用できる。
【００８２】以上ここに述べた方法を非導電相成分が空
気その他の物質であるような流体について適用すること
もでき、それも本発明の範囲に含まれる。同様に測定す
べき流体の容器に関する励振コイルの位置を変更しても
本発明の範囲を逸脱しない。即ち該コイルは解析すべき
流体を収容する容器の外側で、それに近い位置ばかりで
なく、その容器の中に置かれていてもよい。以上に非制
限的な実施例について述べてきた方法と装置に対して、
本発明の範囲を逸脱せずに種々の修飾や追加を加えるこ
とが当業者にとって可能であることも勿論である。
気その他の物質であるような流体について適用すること
もでき、それも本発明の範囲に含まれる。同様に測定す
べき流体の容器に関する励振コイルの位置を変更しても
本発明の範囲を逸脱しない。即ち該コイルは解析すべき
流体を収容する容器の外側で、それに近い位置ばかりで
なく、その容器の中に置かれていてもよい。以上に非制
限的な実施例について述べてきた方法と装置に対して、
本発明の範囲を逸脱せずに種々の修飾や追加を加えるこ
とが当業者にとって可能であることも勿論である。
【図１】１つのインダクタンス素子を含む本発明の装置
を示す。
を示す。
【図２】インダクタンス素子、電流発生手段、信号の包
絡線の振幅を測定する手段、および同調周波数を制御す
る手段を含む本発明の実施例の回路を示す。
絡線の振幅を測定する手段、および同調周波数を制御す
る手段を含む本発明の実施例の回路を示す。
【図３】流体の導電相成分の量を決定するための本発明
による装置である。
による装置である。
【図４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄ】導電相成分の量およ
び粒子の速度を求めるための実験による曲線を図示した
ものである。
び粒子の速度を求めるための実験による曲線を図示した
ものである。
【図５】流体の導電相成分のレベルを求めるための装置
である。
である。
【図６】流体の流量とＱの値の関係を示し、該流体の塩
度をパラメータとする実験結果をまとめた参考曲線群を
示す。
度をパラメータとする実験結果をまとめた参考曲線群を
示す。
【図７】乳濁液の状態の流体の傾瀉、分離を行うための
本発明による装置を示す。
本発明による装置を示す。
【図８】流体の傾瀉に要する時間を示す実験曲線であ
る。
る。
１： インダクタンス又はコイル ２： 媒体（導電相を含む流体） ３： 信号発生器 ４： 測定装置 ５： （プログラマブル）プロセッサ ６： 制御手段（信号の周波数を制御する） ８、９、１２： 弁 １１： 筒 １３： 容器 １４： 乳濁液供給路 １５： 水分抽出手段 １６： 油抽出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディージェイ フロット フランス国 94600 シュワズィー リー ロイ リュー エイ．ブラウト 18番 (72)発明者 ピエール ゴンザレス フランス国 92500 リイル マルメゾン リュー デイ タルトレス 51番
Claims (15)
- 【請求項１】 導電性のある物質を少くとも部分的に含
む媒体即ち物体の特性を求めるための方法において、該
方法が共振回路の同調周波数にほぼ等しい値の周波数を
もつ周期的な励振信号又はこれに準ずる周期のパルスに
よって励振される共振インダクタンス回路の両端子間で
測定される該信号の振幅の変化を測定することによっ
て、該媒体の中の一部導電性のある物質の存在を検知す
ることに基づくことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 導電性のある物質を少くとも部分的に含
む媒体即ち物体の特性を求めるための方法において、共
振回路の同調周波数にほぼ等しい値の周波数をもつ周期
的な励振信号又はこれに準ずる周期のパルスによって励
振される共振インダクタンス回路の両端子間で測定され
る、該信号の振幅の変化によって、少くとも導電性を生
ぜしめる成分を一部含む該媒体の特性を検知することを
特徴とする方法。 - 【請求項３】 周期的な励振信号が交流信号であること
を特徴とする、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 周期的な励振信号が一定の持続時間をも
つ、一連のパルス列からなることを特徴とする、請求項
２に記載の方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の方法において、該方法
を既知の量の導電相成分と非導電相成分とから成る流体
に適用して、導電相成分の平均の導電率を求めることを
特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項２に記載の方法において、該方法
を既知の導電率をもつ導電相成分の少くとも１つと、非
導電相成分とから成る流体に適用して、該流体の導電相
成分の量を求めることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項２に記載の方法において、該方法
を少くとも１つの導電相を含む数個の相成分から成る流
体に適用し、該流体をパイプの中を流し、少くともその
一部をインダクタンス回路の近傍を通過させることによ
って、該導電相成分の流量の割合を求めることを特徴と
する方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の方法において、前記流
体の各相がほぼ同じ流速をもつ場合、該流体の全流量を
求めることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項２に記載の方法において、少くと
も１つが導電相成分である２つの流体相成分を含む媒体
が容器に収容されていて、その総量が既知である場合に
おいて該媒体の少くとも一部分が前記インダクタンス回
路の近傍を通過するようにして、該インダクタンス回路
の特性の変化から該流体の導電相の該容器の中における
レベルを求めることができることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項２に記載の方法において、前記
媒体が２つの相成分を乳濁液の状態で含んでいる流体で
あって、該流体の少くとも一部分が前記インダクタンス
回路の近傍にある場合、該流体の傾瀉時間を決定するこ
とができることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 前記１から１０までに記載の請求項の
何れか１つに記載の方法を具体化するための装置におい
て、該方法がインダクタンス手段（１）と、該インダク
タンス手段の中に過電圧を生じさせるのに適する周期的
な励振信号を発生させるための手段（３）と、該インダ
クタンス手段の近傍に一部導電性のある物質が存在する
ことによって、該インダクタンス手段の両端子間に生じ
る該信号の振幅の変化を測定するための手段（４）と、
該信号の振幅の変化から直接に、前記一部導電性のある
媒体の特性を決定するためのプロセッサ手段（５）とを
含むことを特徴とする装置。 - 【請求項１２】 前記媒体が前記インダクタンス手段の
中に置かれていることを特徴とする請求項１１に記載の
装置。 - 【請求項１３】 前記インダクタンス手段が送受信用の
コイルを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装
置。 - 【請求項１４】 前記送受信用のコイルが、該コイル内
に均一な電磁界を生じさせるための二重巻き巻線を含む
ことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１５】 水相のような少くとも１つの導電相成
分と、非導電相成分とを含む石油の流出体の特性を決定
するために、前記請求項１から１４までの方法又は装置
を応用することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9215112A FR2699281B1 (fr) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | Dispositif et méthode de caractérisation d'un milieu comportant au moins une partie conductrice. |
| FR9215112 | 1992-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235710A true JPH06235710A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=9436621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5343742A Pending JPH06235710A (ja) | 1992-12-15 | 1993-12-15 | 導電性物質を含む媒体の特性を求める装置と方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5549008A (ja) |
| EP (1) | EP0603020B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06235710A (ja) |
| CA (1) | CA2111508A1 (ja) |
| DE (1) | DE69312661T2 (ja) |
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