NO323590B1 - Fremgangsmate og apparat for optisk skjelning mellom fasene i et trefasefluidum - Google Patents
Fremgangsmate og apparat for optisk skjelning mellom fasene i et trefasefluidum Download PDFInfo
- Publication number
- NO323590B1 NO323590B1 NO19972323A NO972323A NO323590B1 NO 323590 B1 NO323590 B1 NO 323590B1 NO 19972323 A NO19972323 A NO 19972323A NO 972323 A NO972323 A NO 972323A NO 323590 B1 NO323590 B1 NO 323590B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- zone
- phase
- reflected
- detector block
- sensitive
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 83
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 17
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229940085805 fiberall Drugs 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
- G01N21/431—Dip refractometers, e.g. using optical fibres
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/10—Locating fluid leaks, intrusions or movements
- E21B47/113—Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for optisk skjelning mellom fasene i et flerfasefluid i bevegelse og innbefattende to første faser, f.eks. væskefaser, med omtrent like brytningsindekser og en tredje fase, f .eks. en gass-fase, med en vesentlig forskjellig brytningsindeks.
Oppfinnelsen vedrører også et apparat for utøvelse av fremgangsmåten.
Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen kan anvendes når det er ønskelig å skjelne mellom de tre faser i et fluid i bevegelse. En spesiell anvendel-
se finner sted i oljeindustrien, hvor det er vanlig å finne et enkeltfluid som tilføres fra et undergrunnsreservoar og består av en blanding av flytende olje, vann og gass.
I oljeindustrien er det viktig å kunne vite med størst mulig nøyaktighet hvil-
ken fraksjon i et brønnfluid som består av flytende olje, og dette gjelder så vel ved testing som ved utvinning fra reservoaret.
I praksis er det likevel meget vanskelig å erverve slik kunnskap med nøyak-tighet, særlig fordi fluidet som ekstraheres fra en brønn, vanligvis inneholder tre komponenter (flytende olje blandet med vann og med gass) som danner tre sepa-
rate faser ovenfor en viss dybde.
Selv om det eksisterer ulike teknikker som gjør det mulig å skjelne mellom
to faser i et fluid, vil uheldigvis tilstedeværelsen av tre faser for tiden nødven-diggjøre samtidig anvendelse av to detektorer. Dette medfører bruk av en appara-
tur som er relativt komplisert og som dessuten resulterer i at målingen av selve oljef raksjonen i væsken blir feilaktig i relativt stor grad. Én av sondene kan f .eks. skjelne gassfasen fra væskefasene, mens den annen sonde skjelner mellom en av væskefasene (vanligvis vann) og den annen væskefase og gassfasen i fore-
ning. Feilen ved selve målingen øker derfor betydelig, når oljefraksjonen i væsken beregnes på grunnlag av de to målte fraksjoner.
Teknikkens stand fremgår av dokumentet EP-A-0 508 894, hvori det be-skrives en optisk sonde og en radiofrekvens-sonde som i kombinasjon danner en enkeldetektor.
Tilstedeværelsen av to ulike sonder i en enkeldetektor har dessuten den ulempe at de to sonders følsomme soner uunngåelig plasseres på forskjellige ste-der. Dette gjelder særlig hvis de to sonder ikke er integrert i en felles detektor, slik det ofte forekommer. Hver av sondenes følsomme sone kan således befinne seg i en forskjellig fluidfase, hvorved særlig resultattolkingen vanskeliggjøres. Dette ut-gjør en annen feilkilde som i tillegg til den foregående feilkilde gjør målingene u-nøyaktige.
I det spesielle tilfelle at fasene skjelnes ved hjelp av en optisk sonde, dannes denne vanligvis av den koniske ende av en optisk silisiumoksidfiber, slik det også fremgår av dokumentet EP-A-0 508 894. Hvis silisiumoksidets brytningsindeks (ca. 1,46) samt brytningsindeksene for gass (ca. 1), for vann (ca. 1,33) og for flytende olje (ca. 1,5) er gitt, er den koniske ende anordnet med en slik vinkel at enhver innfallende lysstråle reflekteres på fiberets endeflate all den tid denne befinner seg i gass, mens derimot lysstrålen praktisk talt ikke reflekteres, når fiber-endeflaten befinner seg i vann eller i flytende olje.
En konvensjonell optisk sonde som er tilvirket på denne måte vil følgelig muliggjøre tilfredsstillende skjelning mellom fluidets gass- og væskefaser, men uten på noen måte å skjelne mellom væskefasene.
Fra publikasjonen JP 01 -145550 er kjent en detektorblokk med en spiss som har overflatedeler med to forskjellige vinkler i forhold til sondens akse. Videre beskriver publikasjonen GB 2,292,216 et apparat for optisk skjelning mellom fasene i et flerfasefluid.
Et spesielt formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og apparatur hvormed en optisk enkeltsonde vil kunne skjelne direkte mellom de tre faser i et trefase-fluid som inneholder en gass, vann og flytende olje.
Ifølge et første aspekt ved oppfinnelsen vil dette oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte for optisk skjelning mellom fasene i et flerfasefluid som er i bevegelse og som kan inneholde første og andre faser med brytningsindekser (n1, n2) som er omtrent like og en tredje fase med en brytningsindeks (n3) som er hovedsakelig forskjellig, idet brytningsindeksene (n1, n2, n3) avtar fra den første fasen til den tredje fasen. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at den omfatter de følgende trinn:
innplassering, i fluidet, av en følsom sone og en totalrefleksjonssone som
er innbyrdes tilstøtende og koaksiale med en detektorblokk laget av et materiale med brytningsindeks som er større enn de tre fluidfasenes indekser, hvor den føl-somme sonen og totalrefleksjonssonen danner henholdsvise første og andre vinkler 61 og 62 med deres felles akse;
- innstyring, i blokken, av en innfallende lysstråle med ikke-nulldivergens, sentrert på den felles akse, hvor den første og den andre vinkel 61 og 62 er slik at stråler i den nevnte lysstråle som opprinnelig er parallelle med den felles akse, treffer den følsomme sone minst én gang under en innfallsvinkel di som ligger midt mellom to refleksjonsgrensevinkler for materialet som er bestemt ved nærvæ-ret av henholdsvis den første og den andre fluidfase, og reflekteres minst én gang av totalrefleksjonssonen, for så å returnere i motsatt retning parallelt med den felles akse; - måling av en innfallsstrålefraksjon som reflekteres av sonene, hvorved den relativt høye, middels eller lave målte verdi for den reflekterte innfallsstrålefraksjon indikerer tilstedeværelse av henholdsvis den tredje fase, den andre fase og den første fase av fluidet ved detektorblokkens følsomme sone; - sammenligning av den målte, reflekterte fraksjon med en første terskelverdi midt mellom den middels-reflekterte fraksjon og den relativt lavreflekterte fraksjon, for kontinuerlig avgivelse av et første binærsignal som representerer den første fase; - sammenligning av den målte, reflekterte fraksjon med en andre terskelverdi midt mellom den relativt høy-reflekterte fraksjon og den middels-reflekterte fraksjon, for kontinuerlig avgivelse av et andre binærsignal hvis nullnivå representerer den tredje fase.
Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de vedføyde uselvstendige patentkravene 2-8.
Ifølge et andre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et apparat for optisk skjelning mellom fasene i et flerfasefluid som er i bevegelse og kan inneholde første og andre faser med brytningsindekser (n1, n2) som er hovedsakelig like, og en tredje fase med brytningsindeks (n3) som er vesentlig forskjellig. Apparatet ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at det omfatter: en detektorblokk av et materiale med brytningsindeks (nO) som er større enn de tre fluidfasenes brytningsindekser, hvor blokken omfatter en følsom sone
og en totalref teksjonssone som er innbyrdes tilstøtende og koaksiale og danner første og andre vinkler 61 og 62 med deres felles akse;
- midler for innstyring, i detektorblokken, av en innfallende lysstråle med ikke-nulldivergens og sentrert om den felles akse, hvor den første og den andre
vinkel 81 og 02 er slik at de stråler i lysstrålen som opprinnelig er parallelle med den felles akse, treffer den følsomme sone minst én gang under en innfallsvinkel 6i som ligger midt mellom materialets to refleksjonsgrensevinkler som defineres ved tilstedeværelsen av henholdsvis den første og den andre fluidfase, og reflekteres minst én gang av totalrefleksjonssonen, for så å returnere i motsatt retning parallelt med den felles akse; og - midler for måling av en fraksjon av den innfallende lysstrålen som reflekteres av sonene, hvor den målte, reflekterte fraksjon er henholdsvis sterk, middels eller svak, avhengig av om detektorblokkens følsomme sone befinner ség i kontakt med henholdsvis den tredje, den andre eller den første fluidfase, og hvor midlene for måling av den reflekterte fraksjon av den innfallende lysstrålen omfatter - midler for omdanning av den reflekterte fraksjon til et elektrisk signal; - en første komparator for sammenligning av det elektriske signal med en første terskelverdi (S1) midt mellom signalene som angis i nærvær av den første fase og signalene som avgis i nærvær av den andre fase, og for kontinuerlig avgivelse av et første binærsignal som representerer den første fase og passerer gjennom en bryter; og - en andre komparator for sammenligning av det elektriske signal med en andre terskelverdi (S2) midt mellom signalet som avgis i nærvær av den tredje fase og signalene som avgis i nærvær av den første eller andre fase, og for kontinuerlig avgivelse av et andre binærsignal som styrer bryteren og har et nullnivå som representerer den tredje fase.
Fordelaktige utførelsesformer av apparatet ifølge oppfinnelsen fremgår av
de vedføyde uselvstendige patentkravene 10 r-15.
Her og i det etterfølgende skal uttrykkene «sterk», «middels» og «svak» betegne reflekterte fraksjoner som ikke overlapper hverandre og eksempelvis er større enn 70%, mellom 30 og 65% og mindre enn 20%.
En spesiell anvendelse er mulig i tilfelle av at flerfasefluidet inneholder vann, olje og gass med brytningsindekser av ca. 1,33,1,5 og 1. Under slike om-stendigheter har materialet hvorav detektorblokkene fremstilt, en brytningsindeks som overstiger 1,5.
I overensstemmelse med oppfinnelsen vil den innfallende lysstråle følge en slik bane at lyskildens midtstråle treffer den følsomme sone minst en gang under innfallsvinkelen 6i. Med den spesielle verdi gitt for denne innfallsvinkel 8i og for divergensen av den innfallende lysstråle, mens den følsomme sone befinner seg i den andre fase, vil ca. halvdelen av den divergerende, innfallende lysstråle reflekteres, mens den reflekterte fraksjon er nær null, når den følsomme sone befinner seg i den første fase. Forutsatt at den følsomme sone også reflekterer praktisk talt hele innfallsstrålen når sonen befinner seg i den tredje fluidfase, kan det derfor skjelnes i en enkel prosess mellom de tre fluidfaser.
Det bør bemerkes at denne måling også er muliggjort, fordi brytningsindeksen for det materiale hvorav detektorblokken er tilvirket, er større enn indeksene for samtlige tre fluidfaser, og fordi vinkelen 62 av dektektorblokkens totale refleksjonssone sikrer at den lysstrålefraksjon som reflekteres av den følsomme sone returneres parallelt med de to detektorblokksoners felles akse. Nærmere bestemt blir vinklene 61 og 62 som hver av de to soner danner med en felles akse, bestemt som en funksjon av detektorblokkmaterialets brytningsindeks, for å oppnå den forventede innfallsvinkel 6i og sikre at den reflekterte lysstrålefraksjon returneres etter at den innfallende stråle har truffet hver av de to soner og er reflektert fra disse i hvert fall en gang. I den derved dannede lysbane sikres riktig virkemåte, hvorved strålens optiske akse skjærer den følsomme sone i hvert fall under innfallsvinkelen 6i og alle de øvrige innfallsvinkler mot hver av sonene sikrer total intern strålerefleksjon uavhengig av den fluidfase hvori den følsomme sone er nedsenket.
Ifølge en foretrukket versjon av oppfinnelsen blir den innfallende lysstråle som innstyres i detektorblokken, bibragt ikke-nulldivergens ved at detektorblokken forbindes med en optisk fiber hvis numeriske apertur er forskjellig fra null.
Detektorblokkmaterialet kan med fordel utvelges fra en gruppe omfattende diamant og safir både på grunn av brytningsindeksene og de gode mekaniske og kjemiske egenskaper hos disse materialer.
I forbindelse med en foretrukket anvendelse av oppfinnelsen for skjelning mellom gass, vann og olje i et fluid, kan det benyttes en diamantdetektorblokk med en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone som danner henholdsvis første og andre vinkler 61 og 62 med deres felles akse, slik at den reflekterte fnnfalIsstrålefraksjon reflekteres bare en gang mot den følsomme sone og bare en gang mot totalrefleksjonssonen (idet 91 er ca. 55° og 62 ca. 35°).
I samme forbindelse kan det også anvendes en diamant-detektorblokk med en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone som danner henholdsvis første og andre vinkler 01 og 62 med den felles akse, slik at den reflekterte innfallsstrålefraksjon reflekteres en gang mot totalrefleksjonssonen og to ganger mot den følsomme sone (61 er eksempelvis ca. 54,5° og 62 ca. 19°).
Gass, vann og olje i et fluid kan også skjelnes ved bruk av en safir-detektorblokk med en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone som danner henholdsvis første og andre vinkler 61 og 62 med en felles akse, slik at den reflekterte innfallsstålefraksjon reflekteres to ganger mot totalrefleksjonssonen og to ganger mot den følsomme sone (61 er eksempelvis ca. 52° og 62
ca. 7°).
Detektorblokkens følsomme sone har i alle tilfeller en maksimumsdiameter som, så vidt mulig, ikke overstiger dimensjonen av de minste bobler som dannes av de forskjellige fluidfaser.
Ulike versjoner av oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet som ek-sempler i tilknytning til de medfølgende tegninger/hvori: fig. 1 viser, meget forstørret, et lengdesnitt av en første versjon av diamant-detektorblokken ifølge oppfinnelsen, montert på enden av en optisk fiber, og med sin egen ende utformet på en slik måte at en innfallende lysstråle vil reflekteres, i hvert fall delvis, tilbake inn i den optiske fiber, etter å ha truffet både en følsom-sone og en totalrefleksjonssone.
fig. 2 viser et lengdesnitt i likhet med fig. 1, omfattende enden av en diamant-detektorblokk av en andre versjon ifølge oppfinnelsen, hvor en innfallende lysstråle vil reflekteres i hvert fall delvis tilbake inn i den optiske fiber, etter å ha truffet en totalrefleksjonssone en gang og den følsomme sone to ganger.
fig. 3 viser et lengdesnitt, jevnførbart med fig. 1 og 2, av en tredje versjon av oppfinnelsen, hvor detektorblokken er tilvirket av safir med et endeparti slik utformet at den innfallende lysstråle vil returneres etter å ha truffet totalrefleksjonssonen en gang, den følsomme sone to ganger og totalrefleksjonssonen en andre gang.
fig. 4 viser den statiske respons hos en safir-detektorblokk som illustrert i
fig. 3, hvor det fremgår hvordan den reflekterte fraksjon (i prosent) av den innfallende stråle varierer som en funksjon av brytningsindeksen n for det fluid hvori.
den følsomme sone er nedsenket.
fig. 5 viser et diagram som illustrerer den optiske skjelningsapparatur ifølge oppfinnelsen med dens detektorblokk innplassert i en brønn som gjennomstrøm-mes i sin lengderetning av et trefasefluid..
Fig. 6 viser et eksempel på et analogsignal s som kan overføres til kompa-ratorene i apparaturen ifølge fig. 5, når den fase hvori den følsomme sone er nedsenket, varierer med tiden t.
Det er i fig. 1 -3 vist tre forskjellige versjoner av en detektorblokk 10 for anvendelse i den optiske skjelningsapparatur ifølge oppfinnelsen.
Detektorblokken 10 er konstruert for innplassering i et trefasefluid i bevegelse, for at de tre fluidfaser skal kunne skjelnes optisk i en enkeltprosess.
Nærmere bestemt, kan oppfinnelsen anvendes ved et trefasefluid som er i bevegelse og inneholder første og andre faser som er stort flytende og med like brytningsindekser n1 og n2, og en tredje fase, vanligvis en gass, med en vesentlig forskjellig brytningsindeks n3, hvor indeksene n1, n2 og n3 avtar fra den første til den trédje fase. Som det fremgår av det etterfølgende, er det i et spesielt anvendelsestilfelle tale om et fluid hvis to væskefaser består av henholdsvis vann og olje.
Detektorblokken 10 er fremstilt av et materiale som er egnet for overføring
av lysstråler og med en høyest mulig brytningsindeks n0 som overstiger hver av de tre fluidfasers indekser n1, n2 og n3. Materialet i detektorblokken 10 er også utvalgt med tanke på det eventuelt korrosjonsfremkallende miljø hvori blokken må plasseres. Endelig vil pris og lettf remstillbarhet også utgjøre kriterier for valget av detektorblokkmaterialet.
Detektorblokken 10 kan i praksis med fordel være fremstilt av safir, rubin
eller diamant. I de utførelsesformer som er vist i fig. 1 og 2, inngår en detektorblokk som er tilvirket av diamant og med en brytningsindeks av ca. 2,4.1 utførel-sesfonmen ifølge fig. 3 er detektorblokken 10 fremstilt av safir med en brytningsindeks av ca. 1,76.
Detektorblokken 10 er i form av en sylindrisk stang (av safir) eller en stang
(av diamant) med fasetter og med en lengdeakse 12. Stangens snittform kan vari-
ere i avhengighet av den påtenkte anvendelse. Likevel er snittformen stort sett den samme som for den optiske fiber 14 som i sin ytterende er forbundet med detektorblokken 10.
Det fremgår av fig. 1, at kontaktendeflåtene av den optiske fiber 14 og av detektorblokken 10 er stort sett plane og radialt forløpne i forhold til lengdeaksen 12. Som omtalt i det etterfølgende, er andre utforminger likevel mulig innenfor oppfinnelsens ramme.
Detektorblokken 10 kan monteres i ytterenden av den optiske fiber 14 ved hjelp av et metallrør 16, f.eks. av rustfritt stål. Nærmere bestemt, er de nærmest-liggende ender av detektorblokken 10 og den optiske fiber 14 forbundet méd hverandre og likeledes med røret 16 ved hjelp av et limsjikt 17.
I de tre versjoner av oppfinnelsen som er vist i fig. 1 -3, er den ende av detektorblokken 10 som er bortvendt fra den optiske fiber 14, i form av et bikonisk parti som er sentrert på lengdeaksen 12. Nærmere bestemt, omfatter denne ende én følsom endesone 18 i fonn av en konus som danner en vinkel 61 med aksen 12, og en totalrefleksjonssone 20 i tilgrensning til den følsomme sone 18 og i form av en rettavkortet kjegle som danner en vinkel 62 med aksen 12. Aksen 12 er føl-gelig en fellesakse for de to soner 18 og 20.
Det bør bemerkes at de koniske og kjeglestumpformede soner 18 og 20 kan ha kontinuerlig forløp eller dannes av fasetter, særlig hvis detektorblokken 10 er tilvirket åv diamant.
I alle tilfeller er vinkelen 81 mellom den følsomme sone 18 og aksen 12 større enn vinkelen 82 mellom totalrefleksjonssonen 20 og samme akse 12.
I versjonen ifølge fig. 1 er vinkelen 61 anordnet slik at lysstråler, (f.eks. strålen Ri) som innfaller parallelt med aksen 12, når den følsomme sone 18 direkte under en velvalgt innfallsvinkel 9i.
Nærmere bestemt, er det ved valget av denne innfallsvinkel 6i tatt hensyn til brytningsindeksen n0 for det materiale hvorav detektorblokken 10 er tilvirket, for å få en verdi midt mellom refleksjonsgrensevinkelen for det angjeldende materialet når dette befinner seg i kontakt med den første fluidvæskefase med brytningsindeksen n1, og refleksjonsgrensevinkelen for samme materiale når dette befinner seg i kontakt med den andre fluidvæskefase med brytningsindeksen n2.
Ved utførelsesformen ifølge fig. 1 hvor detektorblokken 10 er fremstilt av diamant og anvendes for å skjelne mellom flytende olje, vann og gass med brytningsindekser av middelsstørrelser henholdsvis ca. 1,5, ca. 1,33 og ca. 1, er således de motsvarende refleksjonsgrensevinkler i olje og vann henholdsvis 38° og 33°. Innfallsvinkelen di får derved en middelverdi, f.eks. 35°. Ved utførelsesformen ifølge fig. 1 benyttes denne verdi for innfallsvinkelen 6t for direkte beregning av verdien for vinkelen 81 mellom den følsomme sone 18 og aksen 12.1 dette tilfelle er vinkelen 61 55°.
Vinkelen 62 mellom totalrefleksjonssonen 20 og lengdeaksen 12 bestemmes deretter slik at fraksjonene av innfallsstrålene Ri parallelt med aksen 12 og reflektert fra den følsomme sone 18, treffer totalrefleksjonssonen 20 under en slik innfallsvinkel at nevnte fraksjoner reflekteres totalt mot denne sone 20 og returneres til den optiske fiber 14, parallelt med aksen 12, som representeres av strålen Rr i fig. 1. Med de ovenstående, gitte numeriske verdier for vinkelen di (35°) og vinkelen 81 (55°) innebærer dette at vinkelen 62 må ha en verdi av 35° i versjonen ifølge fig. 1.
Det bør bemerkes at de verdier for vinklene 81 og 82 som er bestemt på denne måte, gjør det mulig at innfallende stråler som reflekteres først mot den totale refleksjonssone 20, treffer den følsomme sone 18 under samme innfallsvinkel 8i og følger en motsatt bane i forhold til den som følges av strålene Ri og Rr ifølge fig. 1.
For å sikre at apparaturen har en respons som er mest mulig nøyaktig, bør sonen 18 være slik anordnet at den ikke kan befinne seg samtidig i kontakt med flere fluidfaser, bortsett fra overgangsperiodene mellom to faser. I dette øyemed har den følsomme sone 18 fortrinnsvis en maksimumsdiameter som ikke overstiger den minste dimensjon av boblene som dannes av de forskjellige fluidfaser hvori detektering foregår. Dette innebærer i praksis at maksimumsdiameteren av den følsomme sone 18 bør være mindre enn 100um. Videre, og utelukkende som eksempel, kan diameteren av detektorblokken 10 være tre ganger større enn diameteren av den følsomme sone 18.
For at apparaturen skal kunne skjelne mellom de tre faser i det fluid hvori den følsomme sone 18 er nedsenket, innstyres en lysstråle i detektorblokken 10 gjennom den optiske fiber 14, slik at stråledivergensen er forskjellig fra null, som vist med pilen F i fig. 1. Strålen F som har ikke-nulldivergens og er sentrert om lengdeaksen 12 kan opprettes, særlig ved anvendelse av en optisk fiber 14 som selv har en åpning av hensiktsmessig numerisk størrelse (forskjellig fra null).
Lysstråledivergensens innvirkning på evnen til å skjelne mellom de tre fluidfaser er forklart i det etterfølgende i tilknytning til fig. 4. Figuren viser hvordan den innfallende lysstrålefraksjon (i prosent) varierer som en funksjon av brytningsindeksen n for det fluid hvori den følsomme sone 18 er nedsenket. Det fremgår at den reflekterte strålefraksjon endres fra en verdi nær 100% til en verdi nær null,
når brytningsindeksen øker. Hellingen i midtsonen av den kurve hvori den reflekterte fraksjon avtar gradvis, er en direkte funksjon av innfallsstrålens divergens. Nøyaktigere uttrykt, vil hellingen av denne midtsone øke når stråledivergensen minsker, og omvendt. Hvis denne helling gis en middelverdi som vist i fig. 4, vil det være åpenbart at den reflekterte innfallsstrålefraksjon kan utnyttes for å skjelne en fase med en brytningsindeks midt mellom (sone A2) en fase av høyere indeks (sone A3) og en fase av lavere indeks (sone A1). Hvis innfallsstråledivergensen fremkalles ved bruk av en optisk fiber 14 med åpning av hensiktsmessig numerisk størrelse, kan denne åpning få en numerisk verdi f.eks. nær 0,22.
I en variant kan den innfallende lysstråles divergens fremkalles ved innkop-ling av en optisk innretning, f .eks. en linse, mellom de innbyrdes motvendte ender av den optiske fiber og detektorblokken 10, eller ved at nevnte ender i sin sfærisk form som gjør det mulig å oppnå den ønskede stråledivergens.
Grunnet den innfallende strålekildes divergens vil de innfallende enkertstrå-ler som når den følsomme sone 18, direkte danne én innfallsvinkel med denne som kan være litt mindre eller litt større enn middelinnfallsvinkelen 9i som er valgt for de stråler Ri som innfaller parallelt med aksen 12. Med vinkelen 6i valgt som tidligere beskrevet, medfører dette at nesten samtlige stråler fra den innfallende strålekilde overføres av den følsomme sone 18 som er nedsenket i den første fluidfase med den høyeste brytningsindeks, dvs. i flytende olje i det påtenkte anvendelsestilfellet. Hvis derimot den innfallende lysstråle når den følsomme sone 18 som er nedsenket i den andre fluidfase med middels-brytningsindeksen, dvs. vann i det påtenkte anvendelsestilfelle, vil fraksjoner av stort sett samme størrelse henholdsvis overføres og reflekteres av nevnte følsomme sone. Hvis til sist den føl-somme sone er nedsenket i den tredje fluidfase med den minste brytningsindeks, dvs. gass i det påtenkte anvendelsestilfellet, vil praktisk talt hele den innfallende lysstråle reflekteres av den følsomme sone.
Forutsatt at de reflekterte fraksjoner av den innfallende lysstrålektlde reflekteres fullstendig mot den optisk fiber av totalrefleksjonssonen 20, er det mulig å skjelne mellom de tre fluidfaser, i avhengighet av hvorvidt den reflekterte fraksjon er meget svak (i tilstedeværelse av flytende olje), middels (i tilstedeværelse av vann) eller meget sterk (i tilstedeværelse av gass).
Det fremgår særlig av kurven i fig. 4, at tilstedeværelsen av flytende olje med en brytningsindeks generelt nær 1,5 (sone A3) forårsaker en reflektert fraksjon som alltid er under 20%, mens tilstedeværelsen av vann, hvis brytningsindeks ligger mellom 1,3 og 1,4 (sone A2) forårsaker en reflektert fraksjon av størrelse ca. 30-65%. Gass er alltid lett å skjelne, fordi dens brytningsindeks er meget nær 1 (sone A1) med en derav følgende reflektert fraksjon av praktisk talt 100%.
Fig. 2 viser en andre utførelsesform av detektorblokken 10 som adskiller seg fra den først beskrevne versjon ved at vinklene 61 og 62 som dannes av henholdsvis den følsomme sone 18 og totalrefleksjonssonen 20 med den felles lengdeakse 12, muliggjør opprettelse av den ønskede innfallsvinkel 6i mot den føl-somme sone 18 etter at den innfallende stråle, f .eks. strålen Ri som er rettet parallelt med aksen 12, tidlig har truffet totalrefleksjonssonen 20 og den følsomme sone 18 i et første tilfelle, og hver gang er fullstendig reflektert, uavhengig av den fluidfase hvori den følsomme sone er nedsenket. Når imidlertid strålene treffer den følsomme sone 18 for en andre gang, vil dette ikke foregå under den ønskede innfallsvinkel 6i, og den reflekterte fraksjon ledes mot den optiske fiber parallelt med aksen 12 som vist ved Rr i fig. 2.
Det bør bemerkes at i det tilfelle som er vist i fig. 1, kan den motsatte optiske bane også følges av lysstråler. Følgelig vil stråler som innfaller parallelt med aksen 12, treffe den følsomme sone 18 direkte under innfallsvinkelen 6i, og den reflekterte fraksjon av de innfallende stråler som returneres gjennom den optiske fiber, parallelt med aksen 12, heretter suksessivt treffe den følsomme sone 18 for andre gang og deretter treffe totalrefleksjonssonen 20 en enkelt gang under slike innfallsvinkler at fullstendig, intern refleksjon av strålene er sikret i begge tilfeller, uansett flulidfasen hvori detektorblokken er nedsenket
Hvis detektorblokken 10 er tilvirket av diamant og de tre fluidfaser består av henholdsvis flytende olje, vann og gass, kan innfallsvinkelen 6i velges med en størrelse av 35°, som i det først beskrevne tilfelle. I fig! 2 er innfallsvinkelen 6i 35,5° og vinkelen 6i mellom den følsomme sone 18 og aksen 12 er følgelig 54,5°. Det antas at den intervenerende refleksjon fra den strålefraksjon som atter reflekteres mot den følsomme sone 18, som leder til vinkelen 62 mellom totalrefleksjonssonen 20 og aksen 12, er gitt en verdi av 19°.
Apparaturen med en detektorblokk som vist i fig. 2, fungerer på en måte som kan jevnføres med apparaturen som er utstyrt med detektorblokken ifølge fig. 1. Særlig ved innstyring av en innfallende lysstråle av ikke-nulldivergens I blokken, er det mulig å skjelne mellom de tre tilstedeværende faser, fordi den fraksjon av den innfallende stråle som reflekteres av sonene 18 og 20, avviker i avhengighet av hvorvidt den følsomme sone 18 befinner seg i en eller annen av de tre fluidfa
ser. I en tredje versjon av oppfinnelsen som vist i fig. 3, anvendes bare den del av den innfallende lysstråle som først når totalrefleksjonssonen 20, for gjennomføring av målig. Nærmere bestemt, er den optiske bane for de stråler som benyttes for gjennomføring av målingen, fullstendig symmetrisk om et plan gjennom lengdeaksen 12 for detektorblokken 10. Vinklene 61 og 62 som dannes henholdsvis av den følsomme sone 18 og av totalrefleksjonssonen 20 med aksen 12 bestemmes føl-gelig slik at innfallende stråler, f .eks. strålen Ri som treffer totalrefleksjonssonen, reflekteres mot den følsomme sone 18 på en slik måte at den når den ønskede innfallsvinkel 6i. Fraksjonen som reflekteres av den følsomme sone, ledes derved i en retning normalt mot aksen 12 til den følsomme sone 18 en andre gang under samme innfallsvinkel 6i, innen den returneres delvis mot totalrefleksjonsonen 20 som reflekterer den gjenværende strålefraksjon parallelt med aksen 12, som vist ved Rr i fig. 3.
I dette tilfelle og forutsatt at hver lysstråle reflekteres to ganger mot den føl-somme flate 18 før returnering til den optiske fiber, forsterkes den skjelnende innvirkning på de ulike faser.
Ved anvendelse for å skjelne mellom de ulike faser i et fluid inneholdende flytende olje, vann og gass, og ved bruk av en detektorblokk 10 av safir, vil dette medføre at vinkelen 6i får en verdi mellom 49° og 58°, f.eks. 52°. Dette innebærer at vinklene 61 og 62 som dannes henholdsvis av den følsomme sone 18 og totalrefleksjonssonen 20 med aksen 12, har størrelser av 52° og 7°.
Apparatur som er utstyrt med en detektorblokk 10 som vist i fig. 3, vil forøv-rig fungere på lignende måte som apparatur som er forsynt med de detektorblok-ker som er vist i fig. 1 og 2, når en innfallende lysstråle av ikke-nulldivergens innstyres av den optiske fiber som i sin ytterende er forbundet med blokken.
Diagrammet i fig. 5 illustrerer den optiske skjelningsapparatur ifølge oppfinnelsen. Nærmere bestemt, er apparaturen konstruert med henblikk på direkte måling av den tilstedeværende oljefraksjon i væsken som strømmer langs en olje-brønn 22.
Apparaturen ifølge fig. 5 omfatter en detektorblokk 10 som er innført i det trefasefluid som strømmer langs oljebrønnen 22. Fluidet inneholder vann 24, innbefattende oljebobler 26 og gassbobler 28.
Detektorblokken 10 kan eksempelvis være konstruert på hvilken som helst av de måter som beskrevet i det ovenstående i tilknytning til fig. 1-3. Dens dimen-sjoner er bevisst overdrevet i fig. 5.
I tillegg til detektorblokken 10 omfatter apparaturen ifølge fig. 5 både midler for innstyring av den innfallende lysstråle i detektorblokken 10 og midler for måling av den inrifallsstrålefraksjon som reflekteres av blokksonene 18 og 20. Midlene for innstyring av innfallslysstrålen i detektorblokken 10 omfatter en lyskilde i form av en lysavgivende diode (LED) 30 og den optiske fiber 14. Fig. 5 viser også en strømkilde 32 som leverer elektrisk kraft til denne LED 30.
En optisk kopleranordning 34 er montert på den optiske fiber 14, for at denne skal kunne forbindes med en fotodiode 36 gjennom en andre optisk fiber 38. Nærmere bestemt, forbindes den optiske fiber 38 med den optiske fiber 14 ved hjelp av kopleranordningen 36 på en slik måte at den fraksjon av innfallslysstrålen som reflekteres mot blokksonene 18 og 20 av detektoren 10 ledes fullstendig mot dioden 36. Denne diode tjener for omdanning av den ovennevnte reflekterte fraksjon til et elektrisk signal hvis styrke er representativ for fraksjonen.
Det elektriske signal fra fotodioden 36 passerer gjennom en forsterker 40 innen det overføres først til en første komparator 42 og deretter til en andre komparator 44 som er parallellkoplet med den første komparator.
Forsterkeren 40 avgir et analogsignal S av et utseende som eksempelvis vist i fig. 6. Det fremgår særlig av denne figur at signalet S varierer som en funksjon av tiden t i avhengighet av arten av fluidfasen i kontakt med den følsomme detektorblokksone 18. Signalet antar således en relativt lav verdi V0 i nærvær av olje 26, en relativt høy verdi V1 i nærvær av gass 28 og en middelverdi Vm i nærvær av vann 24.
Den første komparator 42 tjener for omforming av analogsignalet S tilet binærsignal som kan anta to forskjellige verdier «0» og «1» i avhengighet av hvorvidt verdien for signalet S er større eller mindre enn den første terskelverdi S1. Nærmere bestemt, er denne terskelverdi S1 gitt en verdi midt mellom den relativt lave verdi V0 og middelverdien Vm. Den første komparator 42 tjener følgelig for sporing av væskefasen (olje 26) med den høyeste indeks i fluidstrømmen.
Den andre komparator 44 jevnfører analogsignalet S med en andre terskelverdi S2 som ligger midt mellom middelverdien Vm og den relativt høye verdi V1 for signalet S. Den andre komparator 44 overfører likeledes analogsignalet S til bilnærsignal som kan anta to forskjellige verdier «0» og «1» i avhengighet av hvorvidt verdien for signalet S er større eller mindre enn den andre terskelverdi S2. Denne andre komparator 44 kan følgelig skjelne mellom gassfasen (utgang «0») og væskefasene (utgang «1»).
Utgangssignalet fra den andre komparator 44 benyttes for styring av en bryter 48 på utgangsbanen fra den første komparator 42. Bryteren 48 åpnes derved av komparatoren 44 (utgang «0») hver gang signalet S overstiger den andre terskelverdi S2 (i nærvær av gassfasen) og stenges av komparatoren 44 (utgang «1») når signalet S understiger den andre terskelverdi S2.
Grunnet tilstedeværelsen av den andre komparator 44 i tilknytning til bryteren 48 kan den første komparator 42 avgi et signat bare når detektorblokkens føl-somme sone befinner seg i nærvær av en væskefase. Ved utgangen fra bryteren 44 opptrer følgelig et utgangssignal som representerer produktet av de binærsig-naler som avgis av de to komparatorer 42 og 44. Verdien for dette utgangssignal er direkte representativt for de innbyrdes forhold av de to væskefaser som inngår i fluidet, uansett om gassfraksjonen er tilstede i fluidet.
For å oppnå en direkte angivelse av oljefraksjonen som inneholdes i fluidets væskefaser, innkoples en RC-krets 50 på utgangsledningen fra den første komparator 42 ved hjelp av den viste bryter 48. Ved å spre målingen over en tids-periode av tilstrekkelig lengde, vil det avgis et signal som med tilfredsstillende nøyaktighet gi en direkte angivelse av den tilstedeværende oljefraksjon i væsken søm tilstrømmer fra reservoaret.
Ved anvendelse for oljeindustrien bør det tas i betraktning at en slik måling kan gjennomføres så vel under testing av en forekomst som under utvinning fra forekomsten. Avhengig av omstendighetene, kan målingen foretas i brønnkahalen eller ved overflaten. Hvis det av detektorblokken gjennomføres en lokal måling, kan flere detektorer plasseres i forskjellige avstander fra brønnaksen og i forskjellige retningsvinkier, for å oppnå et tredimensjonalt bilde av fasene i væskestrøm-men.
Mer generelt vil oppfinnelsen gjøre det mulig å bedømme de relative meng-der av de tre tilstedeværende faser i ethvert trefasefluid som inneholder to faser med brytningsindekser som er relativt nær hverandre og en tredje fase med en betydelig mindre brytningsindeks.
Claims (15)
1. Fremgangsmåte for optisk skjelning mellom fasene i et flerfasefluid som er i bevegelse og som kan inneholde første og andre faser med brytningsindekser (n1, n2) som er omtrent like og en tredje fase med en brytningsindeks (n3) som er hovedsakelig forskjellig, idet brytningsindeksene (n1, n2, n3) avtar fra den første fasen til den tredje fasen,
karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: • innplassering, i fluidet, av en følsom sone (18) og en totalrefleksjonssone (20) som er innbyrdes tilstøtende og koaksiale med en detektorblokk (10) laget av et materiale med brytningsindeks som er større enn de tre fluidfasenes indekser, hvor den følsomme sonen og totalrefleksjonssonen (20) danner henholdsvise første og andre vinkler 81 og 62 med deres felles akse;
innstyring, i blokken, av en innfallende lysstråle med ikke-nulldivergens, sentrert på den felles akse, hvor den første og den andre vinkel 61 og 62 er slik at stråler i den nevnte lysstråle som opprinnelig er parallelle med den felles akse, treffer den følsomme sone minst én gang under en innfallsvinkel 6i som ligger midt mellom to refleksjonsgrensevinkler for materialet som er bestemt ved nærvæ-ret av henholdsvis den første og den andre fluidfase, og reflekteres minst én gang av totalrefleksjonssonen (20), for så å returnere i motsatt retning parallelt med den felles akse; - måling av en innfallsstrålefraksjon som reflekteres av sonene, hvorved den relativt høye, middels eller lave målte verdi for den reflekterte innfallsstrålefraksjon indikerer tilstedeværelse av henholdsvis den tredje fase, den andre fase og den første fase av fluidet ved detektorblokkens følsomme sone;
sammenligning av den målte, reflekterte fraksjon med en første terskelverdi midt mellom den middels-reflekterte fraksjon og den relativt lavreflekterte fraksjon, for kontinuerlig avgivelse av et første binærsignal som representerer den første fase; - sammenligning av den målte, reflekterte fraksjon med en andre terskelverdi midt mellom den relativt høy-reflekterte fraksjon og den middels-reflekterte fraksjon, for kontinuerlig avgivelse av et andre binærsignal hvis nullnivå representerer den tredje fase.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at den omfatter det ytterligere trinn å beregne middelverdien for produktet av det første og det andre binærsignal idet middelverdien representerer andelen av den første fase i den første og andre fase.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at en innfallende lysstråle med ikke-nulldivergens innstyres i detektorblokken (10) ved sammenkopling av detektorblokken med en optisk fiber med numerisk apertur forskjellig fra null.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3,
karakterisert ved at materialet i detektorblokken (10) er utvalgt fra gruppen som omfatter diamant og safir.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, anvendt for skjelning mellom gass, vann og olje i et fluid,
karakterisert ved at det anvendes en diamant-detektorblokk som omfatter en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone (20) som danner henholdsvis en første vinkel 61 og en andre vinkel 62 med deres felles akse, slik at den reflekterte fraksjon av innfallsstrålen utsettes for en eneste refleksjon mot den følsomme sone og en eneste refleksjon mot totalrefleksjonssonen.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, anvendt for å skjelne mellom gass, vann og olje i et fluid,
karakterisert ved at det anvendes en diamant- detektorblokk som omfatter en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone (20) som danner henholdsvis en første vinkel 61 og en andre vinkel 62 med deres felles akse, slik at den reflekterte fraksjon av innfallsstrålen utsettes for en eneste refleksjon mot totalrefleksjonssonen og to refleksjoner mot den følsomme sonen.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, anvendt for å skjelne mellom gass, vannn og olje i et fluid,
karakterisert ved at det anvendes en safir-detektorblokk som omfatter en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone (20) som danner henholdsvis en første vinkel 61 og en andre vinkel 62 med deres felles akse, slik at den reflekterte fraksjon av innfallsstrålen reflekteres to ganger mot totalrefleksjonssonen og to ganger mot den følsomme sonen.
8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,
karakterisert ved at det anvendes en detektorblokk (10) med følsom sone som har en maksimumsdiameter som ikke overstiger minimumsstørrelsen av bobler (26,28) som dannes av de ulike fluidfaser.
9. Apparat for optisk skjelning mellom fasene i et flerfasefluid som er i bevegelse og kan inneholde første og andre faser med brytningsindekser (n1, n2) som er hovedsakelig like, og en tredje fase med brytningsindeks (n3) som er vesentlig forskjellig,
karakterisert ved at det omfatter: en detektorblokk (10) av et materiale med brytningsindeks (n0) som er større enn de tre fluidfasenes brytningsindekser, hvor blokken omfatter en følsom sone (18) og en totalrefleksjonssone (20) som er innbyrdes tilstøtende og koaksiale og danner første og andre vinkler 61 og 62 med deres felles akse (12); - midler for innstyring, i detektorblokken, av en innfallende lysstråle (F) med ikke-nulldivergens og sentrert om den felles akse, hvor den første og den andre vinkel 81 og 62 er slik at de stråler (Ri) i lysstrålen som opprinnelig er parallelle med den felles akse, treffer den følsomme sone minst én gang under en innfallsvinkel Oi som ligger midt mellom materialets to refleksjonsgrensevinkler som defineres ved tilstedeværelsen av henholdsvis den første og den andre fluidfase, og reflekteres minst én gang av totalrefleksjonssonen, for så å returnere i motsatt retning parallelt med den felles akse; og - midler for måling av en fraksjon av den innfallende lysstrålen som reflekteres av sonene, hvor den målte, reflekterte fraksjon er henholdsvis sterk, middels eller svak, avhengig av om detektorblokkens følsomme sone befinner seg i kontakt med henholdsvis den tredje, den andre eller den første fluidfase, og hvor midlene for måling av den reflekterte fraksjon av den innfallende lysstrålen omfatter - midler (36) for omdanning av den reflekterte fraksjon til et elektrisk signal; - en første komparator (42) for sammenligning av det elektriske signal med en første terskelverdi (S1) midt mellom signalene som angis i nærvær av den første fase og signalene som avgis i nærvær av den andre fase, og for kontinuerlig avgivelse av et første binærsignal som representerer den første fase og passerer gjennom en bryter; og - en andre komparator (44) for sammenligning av det elektriske sig-
nal med en andre terskelverdi (S2) midt mellom signalet som avgis i nærvær av den tredje fase og signalene som avgis i nærvær av den første eller andre fase,
og for kontinuerlig avgivelse av et andre binærsignal som styrer bryteren og har et nullnivå som representerer den tredje fase.
10. Apparat ifølge krav 9,
karakterisert ved at midlene for innstyring av en innfallende lysstråle i detektorblokken omfatter en lyskilde og en optisk fiber (14) med numerisk apertur forskjellig fra null, som forbinder lyskilden (30) med detektorblokken.
11. Apparat ifølge krav 10,
karakterisert ved at den optiske fiberen (14) innbefatter en koplingsan-ordning (34) som er forbundet med en andre optisk fiber (38) som leder til midlene for omdanning (36) av den reflekterte fraksjon til et elektrisk signal.
12. Apparat ifølge ett av kravene 9 til 11,
karakterisert ved at detektorblokken (10) er laget av et materiale valgt fra gruppen som omfatter diamant og safir.
13. Apparat ifølge krav 12,
karakterisert ved at detektorblokken (10) er laget av diamant, og omfatter en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone, hvor den første og andre vinkel 81, 62 er slik at den reflekterte fraksjon av den innfallende lysstrålen utsettes for to refleksjoner mot den følsomme sone og en eneste refleksjon mot totalrefleksjonssonen.
14. Apparat ifølge krav 12,
karakterisert ved at detektorblokken (10) er laget av diamant, og omfatter en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone (20), idet den første og den andre vinkel 61,62 er slik at den reflekterte fraksjon av den innfallende lysstråle utsettes for en eneste refleksjon mot den følsomme sonen og en eneste refleksjon mot totalrefleksjonssonen.
15. Apparat ifølge krav 12,
karakterisert ved at detektorblokken (10) er laget av safir og omfatter en følsom midtsone og en perifer totalrefleksjonssone (20), idet den første og den andre vinkel 61,62 er slik at den reflekterte fraksjon av den innvallende lysstrålen utsettes for to refleksjoner mot den følsomme sonen og to refleksjoner mot totalrefleksjonssonen.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9606361A FR2749080B1 (fr) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Procede et appareil de discrimination optique de phases pour fluide triphasique |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO972323D0 NO972323D0 (no) | 1997-05-21 |
| NO972323L NO972323L (no) | 1997-11-24 |
| NO323590B1 true NO323590B1 (no) | 2007-06-11 |
Family
ID=9492355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19972323A NO323590B1 (no) | 1996-05-22 | 1997-05-21 | Fremgangsmate og apparat for optisk skjelning mellom fasene i et trefasefluidum |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5956132A (no) |
| EP (1) | EP0809098B1 (no) |
| CA (1) | CA2205746C (no) |
| DE (1) | DE69725210T2 (no) |
| DK (1) | DK0809098T3 (no) |
| FR (1) | FR2749080B1 (no) |
| NO (1) | NO323590B1 (no) |
Families Citing this family (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2761111B1 (fr) | 1997-03-20 | 2000-04-07 | Schlumberger Services Petrol | Procede et appareil d'acquisition de donnees dans un puits d'hydrocarbure |
| EP1090274B1 (en) | 1998-06-26 | 2017-03-15 | Weatherford Technology Holdings, LLC | Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures |
| US6388251B1 (en) | 1999-01-12 | 2002-05-14 | Baker Hughes, Inc. | Optical probe for analysis of formation fluids |
| US6688390B2 (en) * | 1999-03-25 | 2004-02-10 | Schlumberger Technology Corporation | Formation fluid sampling apparatus and method |
| US6463813B1 (en) | 1999-06-25 | 2002-10-15 | Weatherford/Lamb, Inc. | Displacement based pressure sensor measuring unsteady pressure in a pipe |
| US6691584B2 (en) | 1999-07-02 | 2004-02-17 | Weatherford/Lamb, Inc. | Flow rate measurement using unsteady pressures |
| US6536291B1 (en) | 1999-07-02 | 2003-03-25 | Weatherford/Lamb, Inc. | Optical flow rate measurement using unsteady pressures |
| FR2797295B1 (fr) | 1999-08-05 | 2001-11-23 | Schlumberger Services Petrol | Procede et appareil d'acquisition de donnees, dans un puits d'hydrocarbure en production |
| US6601458B1 (en) | 2000-03-07 | 2003-08-05 | Weatherford/Lamb, Inc. | Distributed sound speed measurements for multiphase flow measurement |
| US6813962B2 (en) * | 2000-03-07 | 2004-11-09 | Weatherford/Lamb, Inc. | Distributed sound speed measurements for multiphase flow measurement |
| US6668924B2 (en) * | 2000-11-14 | 2003-12-30 | Schlumberger Technology Corporation | Reduced contamination sampling |
| US6659177B2 (en) | 2000-11-14 | 2003-12-09 | Schlumberger Technology Corporation | Reduced contamination sampling |
| US6467544B1 (en) | 2000-11-14 | 2002-10-22 | Schlumberger Technology Corporation | Sample chamber with dead volume flushing |
| US6782150B2 (en) | 2000-11-29 | 2004-08-24 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus for sensing fluid in a pipe |
| US6704109B2 (en) | 2001-01-23 | 2004-03-09 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole fluorescence detection apparatus |
| US7142306B2 (en) * | 2001-01-23 | 2006-11-28 | Schlumberger Technology Corporation | Optical probes and probe systems for monitoring fluid flow in a well |
| FR2825151B1 (fr) * | 2001-05-23 | 2008-07-04 | Inst Francais Du Petrole | Refractometre et methode de mesure de l'indice de refraction |
| GB0122929D0 (en) * | 2001-09-24 | 2001-11-14 | Abb Offshore Systems Ltd | Sondes |
| AU2002330203A1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-04-22 | Smithkline Beecham Corporation | Refractive index probe apparatus and system |
| US6971259B2 (en) * | 2001-11-07 | 2005-12-06 | Weatherford/Lamb, Inc. | Fluid density measurement in pipes using acoustic pressures |
| US6698297B2 (en) | 2002-06-28 | 2004-03-02 | Weatherford/Lamb, Inc. | Venturi augmented flow meter |
| US7059172B2 (en) * | 2001-11-07 | 2006-06-13 | Weatherford/Lamb, Inc. | Phase flow measurement in pipes using a density meter |
| FR2832505B1 (fr) | 2001-11-16 | 2008-07-04 | Inst Francais Du Petrole | Refractometre a fibre optique |
| US6745835B2 (en) | 2002-08-01 | 2004-06-08 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for pressure controlled downhole sampling |
| US7181955B2 (en) * | 2002-08-08 | 2007-02-27 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and method for measuring multi-Phase flows in pulp and paper industry applications |
| US6986276B2 (en) * | 2003-03-07 | 2006-01-17 | Weatherford/Lamb, Inc. | Deployable mandrel for downhole measurements |
| US6837098B2 (en) * | 2003-03-19 | 2005-01-04 | Weatherford/Lamb, Inc. | Sand monitoring within wells using acoustic arrays |
| US6910388B2 (en) * | 2003-08-22 | 2005-06-28 | Weatherford/Lamb, Inc. | Flow meter using an expanded tube section and sensitive differential pressure measurement |
| US20080264182A1 (en) * | 2003-08-22 | 2008-10-30 | Jones Richard T | Flow meter using sensitive differential pressure measurement |
| US7382458B2 (en) * | 2004-04-01 | 2008-06-03 | Custom Sample Systems, Inc. | Fiber optic fluid probe |
| US7109471B2 (en) * | 2004-06-04 | 2006-09-19 | Weatherford/Lamb, Inc. | Optical wavelength determination using multiple measurable features |
| US7480056B2 (en) * | 2004-06-04 | 2009-01-20 | Optoplan As | Multi-pulse heterodyne sub-carrier interrogation of interferometric sensors |
| US7380599B2 (en) * | 2004-06-30 | 2008-06-03 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for characterizing a reservoir |
| DE602004023283D1 (de) * | 2004-07-13 | 2009-11-05 | Schlumberger Holdings | Detektor zum Unterscheiden von Phasen in einer Multi-Phasen Flüssigkeitsmischung |
| US7258167B2 (en) * | 2004-10-13 | 2007-08-21 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for storing energy and multiplying force to pressurize a downhole fluid sample |
| KR20070107759A (ko) * | 2005-02-11 | 2007-11-07 | 스와겔로크 컴패니 | 유체 농도 감지 장치 |
| US7503217B2 (en) | 2006-01-27 | 2009-03-17 | Weatherford/Lamb, Inc. | Sonar sand detection |
| US7880133B2 (en) * | 2006-06-01 | 2011-02-01 | Weatherford/Lamb, Inc. | Optical multiphase flowmeter |
| US7498567B2 (en) * | 2007-06-23 | 2009-03-03 | Schlumberger Technology Corporation | Optical wellbore fluid characteristic sensor |
| WO2009049315A1 (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Schlumberger Technology Corporation | Measure of quantities of oil and water in multiphase flows |
| FR2930342A1 (fr) * | 2008-04-17 | 2009-10-23 | R B I Sarl | Sonde optique pour la determination de grandeurs d'un ecoulement biphasique. |
| WO2010008684A2 (en) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | Schlumberger Canada Limited | Apparatus and methods for characterizing a reservoir |
| US20100025112A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | Baker Hughes Incorporated | In-situ refraction apparatus and method |
| EP2474816A1 (en) | 2010-06-30 | 2012-07-11 | Services Pétroliers Schlumberger | An apparatus for measuring at least one characteristic value of a multiphase fluid mixture |
| US9038451B2 (en) * | 2010-07-08 | 2015-05-26 | Baker Hughes Incorporated | Optical method for determining fouling of crude and heavy fuels |
| US8905128B2 (en) | 2010-07-20 | 2014-12-09 | Schlumberger Technology Corporation | Valve assembly employable with a downhole tool |
| US8174699B2 (en) * | 2010-07-22 | 2012-05-08 | Siemens Energy, Inc. | Fluid detection in turbine engine components |
| US8218133B2 (en) | 2010-09-16 | 2012-07-10 | Sondex Limited | Refractive index tool and method |
| US8411262B2 (en) * | 2010-09-30 | 2013-04-02 | Precision Energy Services, Inc. | Downhole gas breakout sensor |
| US9163500B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-10-20 | Schlumberger Technology Corporation | Extendable and elongating mechanism for centralizing a downhole tool within a subterranean wellbore |
| US9383476B2 (en) | 2012-07-09 | 2016-07-05 | Weatherford Technology Holdings, Llc | In-well full-bore multiphase flowmeter for horizontal wellbores |
| US9632071B2 (en) * | 2013-07-25 | 2017-04-25 | General Electric Company | Systems and methods for analyzing a multiphase fluid |
| US9103704B2 (en) | 2013-07-25 | 2015-08-11 | General Electric Company | Holding device to hold a reflector and an electromagnetic guiding device |
| US9410422B2 (en) | 2013-09-13 | 2016-08-09 | Chevron U.S.A. Inc. | Alternative gauging system for production well testing and related methods |
| BR102015032866B1 (pt) * | 2015-12-29 | 2021-06-29 | Robert Bosch Limitada | Sistema óptico, e método para identificação de fluido através do dito sistema |
| BR102015032859A2 (pt) * | 2015-12-29 | 2017-07-04 | Robert Bosch Limitada | Optical system and method for fluid level measurement |
| GB2551721B (en) * | 2016-06-27 | 2021-06-02 | Sondex Wireline Ltd | Optical Sensor |
| EP3343203B1 (en) * | 2016-12-28 | 2019-11-13 | Vito NV | Optical methods for phase change materials |
| US11725465B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-08-15 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Optical gas sensor assembly |
| DE102019202787A1 (de) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Erkennung der Natur von Medien innerhalb einer mikrofluidischen Vorrichtung |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR394085A (fr) * | 1907-11-16 | 1909-01-14 | Jules Hippolyte Petit | Lampe électrique démontable à incandescence |
| EP0194732A3 (en) * | 1985-03-13 | 1987-12-16 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Sensor for the measurement of the refractive index of a fluid and/or phase boundary between two fluids by means of visible or invisible light |
| JPH01145550A (ja) * | 1987-12-01 | 1989-06-07 | Tokyo Tatsuno Co Ltd | 流体判別用プリズム |
| FR2645901B1 (fr) * | 1989-04-17 | 1991-07-12 | Schlumberger Prospection | Procede et dispositif pour la mesure des ecoulements multiphasiques notamment dans les puits d'hydrocarbures |
| FR2675202A1 (fr) * | 1991-04-11 | 1992-10-16 | Schlumberger Services Petrol | Procede pour determiner localement la nature d'une phase dans un fluide triphasique en mouvement et application de ce procede a la determination de parametres d'ecoulement du fluide. |
| GB2292216B (en) * | 1994-08-06 | 1999-03-10 | Schlumberger Ltd | Optical probes |
-
1996
- 1996-05-22 FR FR9606361A patent/FR2749080B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-14 EP EP97401064A patent/EP0809098B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-14 DK DK97401064T patent/DK0809098T3/da active
- 1997-05-14 DE DE69725210T patent/DE69725210T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-21 NO NO19972323A patent/NO323590B1/no not_active IP Right Cessation
- 1997-05-21 CA CA002205746A patent/CA2205746C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-22 US US08/861,667 patent/US5956132A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2749080A1 (fr) | 1997-11-28 |
| FR2749080B1 (fr) | 1998-08-07 |
| DE69725210T2 (de) | 2004-07-29 |
| NO972323L (no) | 1997-11-24 |
| EP0809098A1 (en) | 1997-11-26 |
| DE69725210D1 (de) | 2003-11-06 |
| DK0809098T3 (da) | 2004-02-09 |
| CA2205746C (en) | 2007-02-13 |
| EP0809098B1 (en) | 2003-10-01 |
| CA2205746A1 (en) | 1997-11-22 |
| NO972323D0 (no) | 1997-05-21 |
| US5956132A (en) | 1999-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO323590B1 (no) | Fremgangsmate og apparat for optisk skjelning mellom fasene i et trefasefluidum | |
| CN100487369C (zh) | 光位移测量装置 | |
| US4711126A (en) | Sensor for the measurement of the refractive index of a fluid and/or phase boundary between two fluids by means of visible or invisible light | |
| NO325403B1 (no) | Optiske fibersonder og fremgangsmate for a skjelne mellom komponenter av et flerfasefluid | |
| CN107515033B (zh) | 基于光频域反射技术的点式液位传感器装置及其测量方法 | |
| US4215939A (en) | Glue drop detector | |
| US20140300889A1 (en) | Apparatus and Method for Determining a Fluid Property Downhole Using a Bulk Reading Refractometer | |
| US20020176646A1 (en) | Optical probes and probe systems for monitoring fluid flow in a well | |
| CN108931358A (zh) | 使用配备有位置感测检测器和光检测器的光学测试装置来测量光学阵列极性、功率和损耗 | |
| KR20190085423A (ko) | 분포된 광섬유를 이용한 복합재료 충격 손상 검출 장치 및 방법 | |
| US10458779B2 (en) | Method and apparatus for inner diameter measurement of transparent tube | |
| KR101879641B1 (ko) | 수심 라이다 파형 분석을 통한 탁도 측정 방법 | |
| WO2020153967A1 (en) | Phase sensing with redundant sensor difference error detection and smart correction | |
| US7463339B2 (en) | Device for measuring the distance to far-off objects and close objects | |
| CN106323179A (zh) | 一种基于拉曼光谱进行油膜厚度测量的装置及方法 | |
| Weaver et al. | Assessing the accuracy of tree diameter measurements collected at a distance | |
| US4799235A (en) | Apparatus for measuring dew-point of a gas stream with light scattering | |
| US20100265495A1 (en) | Optical system and element for detecting ice and water | |
| US5396079A (en) | Fiber optic detector and depth sensor and method for doing same | |
| CN101975562A (zh) | 一种测量光波阵列面或光学反射面表面平坦度的方法 | |
| JP6406750B2 (ja) | 光ファイバ式計測方法及び光ファイバ式計測装置 | |
| GB2292216A (en) | Multiphase fluid flow measurement | |
| MX2021002723A (es) | Sistema y metodo para seleccion de medicion y guia de sonda en un detector de gingivitis. | |
| Xing et al. | Characteristic analysis of the green-channel waveforms with ALB Mapper5000 | |
| Minchin | Finding the Bivariate Brightness Distribution of Galaxies from an HI Selected Sample |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |