NO325098B1 - Anordning og fremgangsmate for fluidstrommaling ved fiberoptisk deteksjon av mekaniske vibrasjoner - Google Patents

Abstract

En anordning og fremgangsmåte for måling av væskestrøm blir beskrevet som kan måle strømhastigheter i produksjons-installasjonsrør, rørledninger, åpne brønner og tunneler. Den beskrevne oppfinnelsen utnytter en sensor med prosesseringsmidler for å beregne strømhastigheten, ved at sensoren er følsom for de mekaniske vibrasjonene i sensoren selv, som oppstår som følge av slagene den mottar fra den turbulente strømmen. Sensoren i henhold til oppfinnelsen har avgjorte fordeler fremfor kjente sensorer, og den er særlig velegnet for bruk nedihulls i gass- og oljesammenheng. Oppfinnelsen bruker fortrinnsvis fiberoptiske sensor-teknikker som det er mulig å multiplekse flere av på lange nedføringsledninger. Et slikt arrangement er robust og kan tåle et miljø med høyt trykk og temperatur. Oppfinnelsen gir fordelen av uten inngrep å kunne måle væskestrømmen i produksjonsinstallasjonsrør samt differensielle væskestrømmer langs perforerte foringer eller åpne brønnavsnitt i nyttesonen.

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse gjelder en anordning og fremgangsmåte for måling av væskestrøm. Mer spesielt, men ikke ute-lukkende, gjelder foreliggende oppfinnelse et væskemålings-system som bruker en sensoranordning sammen med eksterne prosesseringsmidler for å skaffe brukeren målinger av væskestrømmer i produksjonsinstallasjonsrør, rørledninger, åpne brønner, tunneler og liknende.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Ved utvinning av olje fra brønner blir det stadig mer fordelaktig å montere trykk- og temperaturmålere i komplet-teringsrør slik at målinger kan utføres fortløpende. Disse målingene er nyttige for å styre strømmen av olje, gass og vann som produseres, og for planlegging av korrigerende tiltak når brønnen har uønskede egenskaper. Det er også fordelaktig å måle strømmen av disse væskene direkte ved hjelp av en passende type strømningsmåler - men dagens teknikk som nyttes i oljeproduksjon krever at produksjons-røropplegget blir brutt ved at det blir innskutt spinner-enheter festet til en loggingsmekanisme. Det foreligger også et visst behov for å måle strømning direkte ved de perforerte avsnittene i produksjonsinstallasjonsrørene, eller til og med i den åpne brønnen der stinger-monterte sensorer kan være plassert. I øyeblikket finnes det ingen driftsklare systemer som oppnår disse direkte målingene av strøm ved perforeringene. Med fremveksten av såkalte intel-ligente eller smarte kompletteringer blir nå nedihulls styreventiler tatt i driftsmessig bruk for å styre væske-strømmene inn i og ut av lateraler for henholdsvis vann-injisering og produksjonsbrønner, og det er nå et mer påtrengende krav å måle hvor vannet tar veien og hvilke lateraler som bidrar til væskestrømmen, for å kunne bruke disse styreventilene på en effektiv måte. De tradisjonelle fremgangsmåtene med bruk av elektroniske sensorer for trykk og temperatur har fått dårlig rykte som følge av at elek-tronikken blir upålitelig ved de høye temperaturene (opptil 190 °C) som forekommer i de ugjestmilde omgivelsene nedihulls. Trykk- og temperaturmålere for permanent overvåking nedihulls i olje- og gassbrønner har nå fordeler ved å være konstruert med passiv fiberoptikkteknikk som bedre enn elektronikk kan tåle de harde temperaturomgivelsene. Behovet for on-line nedihulls væskestrømmålere i høytempera-turbrønnmiljøet oppfylles således best ved bruk av strøm-målere i fiberoptikkteknikk. Selv om tidligere bruk av strømmålere i fiberoptikkteknikk etter hvert blir kjent, er hensikten med foreliggende oppfinnelse å oversette væske-strøm til en målbar mekanisk kvantitet som lar seg instru-mentere med en rekke sensorteknikker, spesielt bruken av fiberoptikk med de foran nevnte fordeler. En pålitelig strømmåler i fiberoptikk er altså ønsket for måling av (1) de lave strømhastighetene som kan forekomme i bunnen (Total Depth - TD) av brønnen og (2) høye strømhastigheter som kan forekomme i produksjonsinstallasjonsrørene som fører væske til overflaten.

Fra britisk patentsøknad GB 2238380 er det kjent en strømningsmåler med fiberoptisk vibrasjonssensor. Sensoren omfatter en optisk fiber som strekker seg på tvers av en strømningskanal. Fiberen settes i vibrasjon av turbulens i det strømmende mediet slik at det settes opp stående bølger i fiberen.

Hensikter med og sammendrag av oppfinnelsen

Hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse er å overvinne eller i det minste å redusere betydelig i det minste noen av ovennevnte mangler som hefter ved kjente målesystemer for væskestrøm.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse også å anvise et énfase strømningsmåleinstrument som kan (1) ha følsomhetsområde fra 200 til 20 000 fat/døgn og (2) virke i temperaturer opptil 190 °C i det harde miljøet nedihulls. Det er en annen hensikt med foreliggende oppfinnelse også å anvise en forbedret strømningssensor som kan måle væske-strøm i vanninjeksjonsbrønner og i olje- og gassproduk-sjonsbrønner ved muligheten for å plassere utenpåliggende sensorer i produksjonsinstallasjonsrørene enten over eller under pakninger eller mellom perforeringene i en foret brønn eller for så vidt i en åpen brønn.

Videre er det en annen hensikt med foreliggende oppfinnelse også å anvise en ny, lavkost strømningsmåler som kan installeres i brønner under kompletteringsoperasjoner, slik at vann, olje- og gassgjenvinning kan overvåkes on-line og dermed tillate styring av brønnene og planlegging av nye brønner slik at olje- eller gassproduksjonen kan optimaliseres.

Stort sett hviler foreliggende oppfinnelse på et konsept med utnyttelse av en væskestrømsensor med forbedret detek-teringsevne, som kan klare de mekaniske påkjenningene på selve sensoren som skyldes slagene fra den turbulente væskestrømmen mot sensoren.

Det er derfor, i henhold til én side ved foreliggende oppfinnelse, er det ifølge det vedføyde patentkrav 1 anvist en anordning for måling av fluidstrømhastighet, hvor anordningen omfatter følgende: en innretning for avføling av en fluidstrøm ved registrering av mekaniske vibrasjoner, hvor vibrasjonene frembringes av bredbånds energi i en turbulent væskestrøm som slår mot nevnte anordning,

midler til å utlede en signalrespons som representerer de avfølte vibrasjonene, samt

prosesseringsmidler for prosessering av den utledede signalresponsen for å skaffe en måling av fluidstrøm-mens hastighet på et forutbestemt sted, idet en aksial

spiralfjær er koblet til følerinnretningen, og som tillater følerinnretningen å monteres i fluidstrømmen og vibreres over et frekvensområde rundt en resonansfrekvens, avhengig av slagene fra den turbulente fluidstrømmen på anordningen.

Midlene for strømningsmåling omfatter med fordel en sensoranordning som har en sentral del (en sylindrisk del for eksempel) med en åpning, der sensoranordningen er utformet slik at væsken kan passere gjennom åpningen og/eller rundt utsiden av den sentrale delen.

Sensoren i henhold til oppfinnelsen kan passende monteres enten direkte inn i et produksjonsinstallasjonsrør-sub, eller festes til en forlengelse av dette, den såkalte stinger som rager nedover forbi pakningene og inn i produksjonssonen. Videre kan sensoren installeres etter at foringen er fullført og sammen med installeringen av produksjonsrør. Sensoren kan også installeres mellom pakningene eller styreventilene i seksjonerte intervaller i produksj onssonen.

Mest praktisk kan sensoren i henhold til oppfinnelsen for-håndsinstalleres i produksjonsinstallasjonsrørene for å bestemme væskestrømhastigheter i hele produksjonsrørenes levetid, og derved unngå behovet for kostbare loggings-inngrep som kreves ved spinnertype-målere.

I tillegg finner sensoren i henhold til oppfinnelsen anven-delse i mange sammenhenger, slik som rørledninger og tunneler.

I henhold til ett eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse som vil bli detaljbeskrevet nedenfor, angis det et fiberoptisk sensorsystem som omfatter en væskestrøm-måleranordning av den type som er beskrevet ovenfor. I denne utførelsen, der systemet er mer robust enn elektroniske systemer, skjer monteringen gjerne ved bruk av optiske kabler eller standard kontrollrørteknikk som er velkjent for oljeselskaper når det gjelder utlegget av fiberoptiske temperatur- og trykkmålere, og videre er den optiske arkitekturen slik at sensorene kan plasseres på ulike nivåer i produksjonsbrønnen.

I den utførelsen som er nevnt ovenfor omfatter den fiberoptiske sensoren gjerne en fiberoptisk sensorspole innbakt i et materiale med relativ lav massemodulus som igjen er innkapslet i en korrosjonsbestandig trykkapsling slik som rustfritt stål eller titan. I denne utførelsen kan det med fordel brukes tidsmultipleks og/eller optisk frekvensmultipleks til å multiplekse et antall fiberoptiske sensorer på én optisk fiber, slik at det blir mulig å måle væskestrøm-gradienter langs en rekke slike sensorer over avstander opptil og typisk over 10 km.

Den fiberoptiske sensoren blir passende koblet til en fiberkabel som brukes til å føre laserkraft til sensoren. De resulterende fasemodulerte lyssignalene fra sensoren blir så i sin tur ført til en optoelektronisk prosessor plassert på et beboelig arbeidssted, ved bruk av en arkitektur og sensorteknikk i likhet med det som er beskrevet i GB126820 og US46539116 for eksempel, og på trygg avstand fra borehullmiljøet eller andre ubehagelige omgivelser.

I henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen som vil bli detaljbeskrevet nedenfor, anvises det et forbedret system for måling av væskestrøm som inkluderer et nytt mekanisk filter i konstruksjonen av sensormidlene slik at interferensvirkningene som skyldes bredbåndseksiteringen av hele støttestrukturen blir fjernet. I mangel av dette mekaniske filteret kunne sensormidlene bli forstyrret av bærestrukturen og gi feilaktige målinger av væskestrøm.

I betraktning av det foregående skal det bemerkes at den generiske fremgangsmåten ved optisk føling ved hjelp av reflektometrisk interferometer-teknikk i tidsdomenet, er godt kjent for fagpersoner (se GB21268720 og US4653916 for eksempel). Derimot er kjernen i foreliggende oppfinnelse rettet mot en anordning og fremgangsmåte for å ta ut turbulent strømenergi fra væsken og derved føle de mekaniske vibrasjonene i selve sensoren. Det er derfor viktig i denne oppfinnelsen å være klar over at den aktuelle sensortek-nikken kan være forskjellig og omfatte elektronikk der hvor høy temperatur/ekstremt miljø ikke er fremherskende, for eksempel når det skal måles væskestrøm i overflaterør eller nedgravde rør eller tunneler.

Det ovennevnte samt andre egenskaper ved oppfinnelsen blir beskrevet i detalj i de vedlagte patentkrav og vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de medfølgende tegnings figurene.

Kort beskrivelse av tegningsfigurene

Figur 1 viser et blokkskjema av en anordning for føling av væskestrøm som bruker foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et blokkskjema av anordningen på figur 1 som viser hvordan fiberoptisk sensorteknologi er implementert i foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser en utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk i en produksjonsrørledning. Figur 4 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk på en stinger innsatt i en åpen brønn i produksj onssonen. Figur 5 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk på en stinger i perforerte rørforinger i produksj onssonen. Figur 6 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk på en stinger i et antall plasseringer i produksjonssonen i en olje- eller gassbrønn der sensorene måler ansamlingen av væske som blir produsert ved et antall perforerte områder. Figur 7 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk på en stinger i et antall plasseringer i en høytrykks-vanninjeksjonsbrønn der sensorene måler den relative strømmen av saltlake inn i ulike skikt for heving av olje i nærliggende produksjonsbrønner. Figur 8 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk på en stinger i et antall plasseringer som på figur 6, men der multilaterale kompletteringer lagt ut og det er ønskelig å måle den relative produksjonen av olje fra hver enkelt av disse. Figur 9 viser en variasjon av effektivverdi (root mean square - rms) av trykk på sensoren i henhold til oppfinnelsen for fire frekvenser fra 10 Hz til 80 Hz. Figur 10 viser et representativt spektrum av trykk på sensoren i henhold til oppfinnelsen over et begrenset frekvensområde (1 Hz til 100 Hz) for væskestrømhastigheter fra 0,05 m/s til 0,4 m/s. Figur 11 viser en akselerasjonsrespons hos sensoren i henhold til oppfinnelsen ved eksitering fra kreftene representert ved spektrumet på figur 10. Figur 12 viser den predikerte maksimum- (spiss-) akselerasjonsresponsen hos sensoren på figur 11 for et område av resonans frekvenser fra 10 Hz til 80 Hz. Figur 13 viser en målt effektspektrumtetthet- (Power Spectral Density - psd) respons utenfor resonans hos sensoren i henhold til oppfinnelsen Figur 14 viser en målt effektspektrumtetthet- (Power Spectral Density - psd) respons ved resonans hos sensoren i henhold til oppfinnelsen Figur 15 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for bruk i produksjonsbrønner nedihulls. Figur 16 viser en mekanisk modell som representerer responsen av sensorarrangementet på figur 15. Figur 17 viser en akselerasjonsrespons av sensorarrangementet på figur 15.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

Med henvisning til figur 1 viser denne en sensoranordning 1' for væskestrøm som innebærer foreliggende oppfinnelse. Sensoranordningen 1' for væskestrøm, heretter i alminnelighet kalt sensoranordningen, omfatter en sylindrisk del 1 med en åpning som er omgitt av væskestrømmen 2, slik at væskestrømmen passerer gjennom åpningen og/eller rundt ytterflaten av delen 1 langs en forhåndsfastsatt akse merket 3. Sensoranordningen 1' er festet til fjærer 4 som tillater at anordningen 1' blir forflyttet parallelt med denne aksen 3 av energien som finnes i den bredbåndede turbulensstrømmen som slår mot anordningen 1'. Fjærene 4 er i praksis gjerne aksielle spiralfjærer som i kombinasjon med massen av anordningen 1' tillater anordningen 1' å vibrere på resonansfrekvens i retning av aksen 3 som følge av bredbåndsenergien i frekvensspekteret til kreftene i den turbulente væskestrømmen som slår mot anordningen 1'. Merk at ved bruk av anordningen 1' vil denne føle de resulterende mekaniske vibrasjonene ved eller utenfor resonansfrekvensen, slik at måling av væskestrømmens hastighet blir foretatt på et bestemt sted.

Fjærene 4 er forankret ved fester 5 til en stillestående del slik som en rørinstallasjon eller betong 6. Anordningen kan derfor resonere fritt som følge av bredbåndseksiteringen av den resonnante strukturen slik det blir beskrevet nedenfor. En fordelt sensor 7 montert inne i selve anordningen reagerer på vibrasjonene eller skjelvingen av anordningen som følge av den turbulente væskestrømmen, og en kabel 8 som fører signaler fra sensoren passerer gjennom de hule fjærene 4 til overflaten via høytrykksreguleringsrøret 9 til utstyret 10 på overflaten. De hule fjærene 4 har således en dobbelt misjon, ved at de (1) brukes til å føre de signalbærende midlene (kabelen 8) for å tillate over-føring av signalresponsen fra anordningen 1' til prosessoren 10, og (2) medvirker til resonanstilstanden til anordningen 1'. Det vil også være klart for en fagperson at anordningen 1' kan være festet til et forankringspunkt 6 i røropplegg eller betongfundament ved hjelp av stivere midler enn fjæren 4 vist på figur 1, og at dette vil påvirke og øke resonansfrekvensforholdene for anordningen 1'. Videre kan det brukes andre fremgangsmåter enn bruk av reguleringsrør til å legge signalkablene, slik det vil være kjent for personer som har erfaring med kobling av sensorer i ugjestmilde miljøer. Utsignalet fra sensoren 7, som representerer vibrasjonene i anordningen, blir detektert av utstyret 10, og effektspekteret blir beregnet, hvoretter strømhastigheten kan finnes ut fra kalibreringer a priori. Den detaljerte gjennomgangen i et avsnitt nedenfor be-skriver vibrasjonsanalysen og de empiriske resultatene som er oppnådd med en bestemt utførelse av sensor og prosessor i henhold til oppfinnelsen.

Det vil nå bli gjennomgått et sammendrag av den fysiske utførelsen av oppfinnelsen. Det presiseres at sensortek-nikkken kan omfatte piezoelektriske, piezomagnetiske, piezoresistive, elektrostriktive, elektromekaniske, mikro-tilvirkede og optiske teknikker, som beskrevet nedenfor ved hjelp av eksempler. En fagperson innen vibrasjonsanalyse vil også være klar over at det kan finnes andre teknikker som passer for denne spesielle sensoranvendelsen, uten at det fjerner seg fra ånden og omfanget av foreliggende oppfinnelse. Hver av dem kan ha sine fordeler og være i stand til å sende signaler via kabel 8 gjennom fjærene 4 og reguleringsrøret 9 eller annen passende kabling til utstyr på overflaten og utenfor det harde miljøet. I denne spesielle utførelsen foretrekkes det imidlertid å bruke fiberoptikk, som er meget følsom og som egner seg til bruk i høytemperatur-oljebrønner, og i denne utførelsen er det foretrukket å bruke en kapsling til å inneholde en spole-formet fiberoptikksensor 7 inne i den hule sylindriske anordningen som da beskytter fiberen mot omgivelsene med høyt hydrostatisk trykk. På en liknende måte beskytter reguleringsrøret 9 mot høyt trykk på kabelen 8 der den fører til overflateutstyret 10 som omfatter en laserkilde og optoelektronisk prosessering.

Med henvisning til figur 2 viser denne tegningsfiguren et mer detaljert bilde av sensoren på figur 1, samt overflateutstyret. Den sylindriske anordningen 1' er laget av et hardt materiale med høy elastisitetsmodul, og inneholder et sylindrisk hulrom 12, i hvilket er viklet en fiberoptisk sensorspole innlagt i en kapslingsmasse 14 med relativt lav elastisitetsmodul. Det nyttes med fordel en teknikk med reflektometrisk interferometri i tidsdomenet, en teknikk som er velkjent innen faget. Den fiberoptiske sensorspolen 13 danner én arm av interferometrisystemet, og diskon-tinuiteter 15a utgjør partielle reflektorer i fiberspolen 13. Diskontinuiteten fører til partiell refleksjon som oppnås ved hjelp av optiske 2x2-koblere 15b. Fiberkabelen 8, spleiset til fiberspolen 13, avsluttes i 2x2-kobleren 15b som i sin tur tjener til å skille den nedgående koherente lasereffekten via kabel 16 (levert fra faststoff-laser 17) fra oppgående kabel 8, slik at det blir tilført signaler til fotodiodemottaker 19 for etterfølgende demultipleksings- og demoduleringsprosessering i prosessoren 20.

Når det gjelder bruken av foran nevnte sensor installert nedihulls for eksempel, blir fiberoptiske kabler 8, 16 og 18 lagt i reguleringsrør 4, 9, og kobleren 15b blir også montert i trykkbeskyttende kapsling 21. Det er klart at det finnes mange andre kapslingsteknikker for beskyttelse av de fiberoptiske komponentene 8, 15b, 16 og 18 fra de harde omgivelsesmiljøene, og likedan for enhver annen av de beskrevne utførelsene av oppfinnelsen der det skal måles væskestrøm.

Utførelsen på figur 2 kan eventuelt modifiseres til å romme et antall strømsensorer, med strømsensorene multiplekset på samme optiske kabel 11 og et antall av fiberoptiske sensor-spoler 13 lagt ut i et antall anordninger som 1', koblet sammen med fiberkabelen 11 ved bruk av en optisk arkitektur som vil være kjent for fagpersoner, med multiplekset optisk fibersensing med bruk av enten tidsdelt multipleks eller bølgedelt multipleks eller begge deler. Det vil nå bli beskrevet ved hjelp av et eksempel hvordan bestemte utførel-ser av sensoren i henhold til oppfinnelsen nyttes spesielt for bruk i nedihulls olje- og gassmiljøer.

Figur 3 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for spesiell bruk i et produksjonsrør. Nærmere bestemt, som vist på figuren, blir væskestrømmen 2 målt i produksjonsrør med passende utvidelse 22 til å gi plass for den sylindriske anordningen 1 og fjærene 4. Utvidelsen gjør det mulig å sende drillrør, spiralrør eller loggmidler ned gjennom strømsensoren, slik det ofte blir krevd, men behovet for å montere en strømningsmåler av spinnertype for-svinner ved bruk av sensoren i henhold til foreliggende oppfinnelse. Konstruksjonen tillater også multipleksing av fiberoptiske sensorer inn på en fiberoptisk kabel (se figur 2), for å utføre trykk- og temperaturmålinger for eksempel. Det er nødvendig å være omhyggelig ved dimensjonering av produksjonsinstallasjonsrøret med utvidelse 22 for å sikre tilstrekkelig klaring i kompletterings foring 23 til at det kan legges optisk kabel eller reguleringsrør forbi strøm-ningssensoren for rutinemessig installering av distribuert temperaturføling (Distributed Temperature Sensing - DTS) som kan tenkes brukt i samband med sensoren i foreliggende oppfinnelse. Likedan må det foreligge tilstrekkelig plass omkring rør 22 og kapsling 23 for å sikre plass i dette ringformede rommet for utlegging av de ulike væskene som brukes i oljeutvinning. Figur 3 bruker de samme henvis-ningstallene som på tilsvarende deler i beskrivelsen av figurene 1 og 2.

Det vil være klart for en fagperson at i stedet for å bli installert på innsiden av produksjonsinstallasjonsrøret som vist på figur 3, kunne sensoren også legges ut på en slik måte at den lot seg installere på utsiden av produksjons-installasjonsrøret. Dette ville ha praktisk betydning i situasjoner der det flyter væsker på utsiden av produk-sjonsinstallasjonsrøret. Det vil også være klart for en fagperson at sensoren i henhold til oppfinnelsen også kunne legges ut på en slik måte at den lot seg installere på innsiden av et avsnitt av borehullforingen eller kapslingen. En slik konfigurasjon kunne være praktisk fordelaktig i situasjoner der det ikke foreligger produksjonsinstal-lasjonsrør i et foret hull.

Ved nå å se på figur 4 er det her vist en annen utførelse av oppfinnelsen, der væskestrømmen blir målt i en åpen brønn 25 i produksjonssonen. Anordningen 1 og fjærene 4 er montert 5 på en forlengelse av produksjonsinstallasjons-røret på den såkalte stinger 28, en ståldel som rutinemessig blir skjøvet inn i åpne brønner for instrumenterings-formål og væskeinjeksjon.

Strømmen av væske 2(a) fra den permeable sonen av brønnen 27 passerer rundt anordningen 1 i en sone av brønnen 25 der grunnen er ugjennomtrengelig, hvorved målingen av væske-strøm 2 ved sensoren er ansamlingen av all strøm 2(a) opp-strøms for sensoren. Stingeren kan fortsette å tjene til å utføre utplassering av andre sensorer, distribuerte tem-peratursystemer eller væskeinjeksjonsoperasjoner ved passende detaljutforming ved fagpersoner. Figur 4 bruker samme henvisningstall som ble brukt til å merke tilsvarende deler i beskrivelsen av figur 1 til 3. Figur 5 viser en annen utførelse av oppfinnelsen for måling av væskestrøm 2 i produksjonssonen, og likner den stinger-monterte utførelsen på figur 4 som er beskrevet for åpen brønn, med unntak av produksjonssonen er foret 23 med perforert eller slisset foring 29 som eventuelt kan være sementert 24 inn i fjellet 25. Som i utførelsen med åpen brønn måler sensoren væskestrøm 2 som er en samling av alle strømmer 2(a) oppstrøms for sensoren fra væskeproduksjon gjennom porøst fjell 27 og perforeringer 29. Figur 5 bruker samme henvisningstall som ble brukt til å merke tilsvarende deler i beskrivelsen av figurene 1 til 4. Figur 6 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse for måling av væskestrøm i produksjonssonen, og likner de stinger-monterte utførelsene på figur 4 og 5, med unntak av at her er det installert et antall sensorer. I denne bestemte utførelsen er det vist tre sensorer 7(a), 7(b) og 7(c) som er montert på tre ulike steder i produksjonssonen mellom perforeringene 29(a)', 29 (a), 29(b), 29(c). I denne situasjonen måler sensor 7(c) den samlede strømmen 2(c) fra Total Depth (TD), sensor 7(b) måler den samlede strømmen 2(c) og 2(b) fra Total Depth, og sensor 7(a) måler den samlede strømmen 2(c) og 2(b) og 2(a) fra Total Depth.

Denne utførelsen kan selvsagt modifiseres så den inkluderer et vilkårlig antall sensorer innenfor produksjonssonen, og derved gjøre det mulig å overvåke væskeproduksjon langs hele produksjonssonen. Sensorene er praktisk montert i serie, men det er også mulig å montere dem i parallell innenfor produksjonssonen.

Det kan med fordel, ved å kombinere di fferensialstrømmen, dvs. ved å kombinere kvantitetene av væske som blir produsert ved de ulike perforerte seksjonene av brønnen, sammen med temperaturfordelingen langs produksjonssonen, utføres en omfattende overvåking og planlegging av brønnen.

Videre kan, som vist på figuren, sensorene praktisk kobles i serie på en enkelt fiber ved hjelp av spleisebokser 26 for optisk fiber, slik at sensorene kan ha vilkårlig avstand mellom perforeringene. Spleiseboks 30 tjener til å gi tilkobling for eventuelle andre fiberoptiske sensorer. Figur 6 bruker samme henvisningstall som ble brukt til å merke tilsvarende deler i beskrivelsen av figurene 1 til 5. Figur 7 viser enda en annen utførelse av oppfinnelsen for måling av væskestrøm 2, ved hjelp av stinger-monterte sensorer i likhet med utførelsen med et antall sensorer, for måling av differensialstrøm i produksjonssonen som tidligere beskrevet i samband med figur 6. I denne ut-førelsen er væskestrømmen reversert og antallet sensorer montert for å overvåke differensialstrømmen av høytrykks-væske (for eksempel vann) injisert i de permeable berglagene 27 via perforeringer 29. Som vist på figuren, og ved hjelp av tre sensorer 7(a), 7 (b), 7(c), blir vann under høyt trykk injisert i brønn 31 og flyter så inn i de permeable berglagene gjennom perforert foringsrør 29 i posi-sjonene 32(a), 32(b), 32(c). I denne bestemte utførelsen blir det brukt tre sensorer til å måle vannstrømmen inn i lagene som følger: sensor 7(c) overvåker strømmen inn i 32(c), sensor 7(b)overvåker strømmen inn i 32(c) og 32(b), og sensor 7(a)overvåker strømmen inn i 32(c) og 32(b) og 32(a). Denne utførelsen kan selvsagt modifiseres for å omfatte et vilkårlig antall sensorer. Vannstrømmen inn i hver av de permeable sonene blir altså overvåket, hvilket med fordel kan nyttes ved styring og planlegging av brønner. Igjen kan tilkobling av andre fiberoptiske målere nedihulls skje i spleiseboks 30. Figur 7 bruker samme henvisningstall som ble brukt til å merke tilsvarende deler i beskrivelsen av figur 6. Figur 8 viser en annen utførelse av oppfinnelsen med formål å overvåke væskestrømmen fra ulike perforerte produksjons-soner 29 som forekommer i multilaterale konfigurasjoner av de nedihulls kompletteringene. Antallet sensorer overvåker differensialstrøm på liknende måte som tidligere beskrevet for en enkeltbrønn (se figur 6). Som vist på figuren, og ved bruk av tre sensorer 7 (a), 7 (b) og 7(c), blir sensorene brukt til å overvåke væskeproduksjon som følger: sensor 7(c) måler samlet strøm 2(c) fra Total Depth (TD), sensor 7(b) måler den samlede strømmen 2(c) fra Total Depth og 2(e) som frembringes fra den laterale foringen 33 ved perforeringene 29(c) og 29 (e), og sensor 7(a) måler den samlede strømmen 2(c), 2(d) og 2(e) som frembringes fra den laterale foringen 33 og 33 (e).

Igjen kan denne utførelsen selvsagt modifiseres slik at den omfatter et vilkårlig antall sensorer innenfor produksjonssonen med et vilkårlig antall laterale seksjoner, og igjen kan målingene av differensialstrøm kombineres med andre fiberoptiske målere, enten spleiset 30 inn på samme fiber, eller lagt ut på atskilte reguleringsrør som inneholder fiberoptiske distribuerte optiske sensorer. Figur 8 bruker samme henvisningstall som ble brukt til å merke tilsvarende deler i beskrivelsen av figurene 6 og 7.

Under drift av det her beskrevne væskestrømmålingsarrange-ment vil det være klart at sensoren leverer et utsignal som avhenger av graden av de målte vibrasjonene, idet disse er avhengig av mengden av turbulent væskestrøm som slår mot sensoren. Kretser i tilknytning til sensoren kan nyttes til (1) å omdanne sensorens utsignal til et signal som representerer de målte vibrasjonene, og (2) å prosessere signalet til å gi et mål på væskestrømmen i et forhåndsfastsatt punkt. Det er likedan mulig å nytte dataprogrammer til å styre driften av væskestrømsensoren og derved avlede/ prosessere signalresponsen fra sensoren.

Teori og eksperimentelle data for strømningsmåleranord-ningen, basert på bredbåndseksitering av en resonant struktur

Følgende beskrivelse gir en viss teoretisk begrunnelse for den ovenfor nevnte beskrivelsen av oppfinnelsen, likesom den inneholder virkelige data som er oppnådd fra en ut-førelse av oppfinnelsen som er installert i en eksperiment-rigg.

Hensikten er å definere en eller annen parameter slik at målingen endrer seg monotont (men ikke nødvendigvis lineært) med strømhastigheten, idet området som er av interesse ligger fra 0,05 m/s til 1,5 m/s. Forutsatt at størrelsen av røret og viskositeten og hastigheten av væsken er slik at Reynnolds-tallet alltid er større enn om lag 2000, vil hastighetsfeltet i røret være varierende både i tid og rom i henhold til størrelsen av Reynolds-tallet og intensiteten i den tilhørende turbulensen. Den viktige egenskapen ved denne strømningen er at den varierer med tiden, og dens brede spektrum definerer den turbulente energien over et frekvensområde.

Anta nå at en høyresonant mekanisk struktur blir plassert i strømmen. Forutsatt at tilstrekkelig energi i spekteret faller innenfor resonansfrekvensen i strukturen, vil frek-vensresponskurven vise en tydelig topp ved denne resonansfrekvensen. Amplituden av toppen over bakgrunnseksiteringen er avhengig av i hvilken grad strukturen er dempet, nemlig omvendt proporsjonal med dempningsfaktoren og proporsjonal med den såkalte Q-faktoren. Fordelen ved å bruke en struktur med en rimelig høy Q-faktor, f.eks. om lag 10, er at amplituden ved resonansfrekvensen blir forsterket med denne faktoren, og derfor er lett å detektere blant annen støy som måtte finnes i systemet. Merk at denne toppamplituden i alminnelighet vil øke med økende strømhastighet, og det er denne egenskapen ved systemet som gjør det brukbart som strømningsmåler.

Måleobjektet kan være enten forflytning, hastighet eller akselerasjon. Dette kan måles med hvilken som helst sensormekanisme som reagerer på brukbar måte på måleobjektet, slik som en bunt eller spole av optisk fiber, slik det er utført i foreliggende oppfinnelse.

Som et eksempel betrakter følgende teori responsen til et system som bare er følsomt for akselerasjon, selv om teorien kan utvides til å omfatte måleobjektene forflytning og hastighet uten å avvike fra ånden og omfanget av oppfinnelsen .

For å prediktere virkemåten for denne sorten system må vi forstå arten av eksiteringskrefter som kan oppstå fra turbulensen i væsken. Det er antatt at forstyrrende vibrasjoner på grunn av uønskede mekanismer, slik som mekanisk vibrasjon og virveldannelse, er blitt eliminert.

Som tidligere forklart er det vist en passende resonant struktur på figur 1 som har form av en kapsling 7 montert på fjærer 4 og inneholder et akselerometer eller et eller annet element, slik som en spole av optisk fiber, som er følsomt for akselerasjon. Når sensoren er nedsenket i væske vil den effektive massen av sensoren øke ettersom dens bevegelse akselererer væsken rundt den; for en sylinder er denne såkalte tilleggsmassen lik massen av den væsken sylinderen fortrenger, mens den er en annen for andre geometrier. Virkningen av nedsenkningen er at resonansfrekvensen reduseres litt.

Væske som flyter forbi strukturen blir utsatt for en mot-standskraft som er proporsjonal med kvadratet på den midlere væskehastigheten. Denne midlere hastigheten, kall den U, består av to komponenter i tillegg til den kvasijevne strømmen: hastighetsfeltet inne i væsken varierer tilfeldig både i tid og rom, og selve strukturen beveger seg som respons på denne tilfeldige påvirkningen. Fordi disse komponentene er meget små i forhold til den kvasijevne komponen-ten, kan man ignorere termer som er kvadratisk avhengig av dem, men det viser seg at den lineariserte motstandskoef-fisienten (eller dempningskoeffisienten) er proporsjonal med U. Q-faktoren vil derfor minske med økende strømhastig-het, og den relative amplituden av toppen faller tilsvarende. Samtidig vil selvsagt den turbulente energien øke hurtig med strømhastigheten , og nettoresultatet blir en økning i akselerasjonen målt i effektivverdi.

Fordelingen av turbulent energi i frekvensdomenet er avhengig av friksjonen som skyldes røret, hvilken i alminnelighet regnes å være konstant dersom røret har svært grov overflate og Reynolds-tallet er større enn om lag 2000. For glatte rør er friksjonen en svak funksjon av Renolds-tallet og følgelig av hastighet. Det antas at geometrien i instal-lasjonen vil holde seg konstant, selv om det er mulig at temperaturen, og derfor viskositet og Reynolds-tall, kan variere. Siden det alltid er mulig å måle temperaturen, kan det utføres passende korreksjoner for friksjonsfaktoren.

Ved plotting langs logaritmiske akser vil variasjonen i effektivverdien (root mean square - rms) av trykket på legemet (og derfor legemets akselerasjon) i alminnelighet bestå av rette linjer med et karakteristisk "kne" som vist på figur 9. Disse kurvene er beregnet for fire frekvenser fra 10 Hz til 80 Hz, der x-aksen representerer hastigheten av væskestrøm og y-aksen er uttrykt i log(trykk/Pa). Det fremgår at tilgjengelig energi for eksitering av strukturen synker langsomt med minskende strømhastighet inntil en kritisk hastighet nås. På dette stedet faller energien raskt, og effektiviteten av anordningen som strømhastig-hetssensor blir redusert. Det såkalte "viskøse hjørnefrek-vensen", som er en funksjon av friksjon, viskositet og hastighet, definerer plasseringen av "kneet", og det er hensiktsmessig å sikre at resonansfrekvensen til strukturen ligger under denne hjørnefrekvensen, som typisk kan være omkring 100 Hz for strømhastigheter i størrelsesorden 0,1 m/s.

Figur 10 viser en representativt spektrum av trykkeffektiv-verdi over et begrenset frekvensområde for strømhastigheter fra 0,05 m/s til 0,4 m/s. Anvendt på en masse er som kjent effektivverdien av akselerasjon proporsjonal med trykkef-fektivverdien. Den resonante strukturen antas å være et lineært, annenordens mekanisk system, hvis respons på eksitering fra kreftene som er representert ved spektrumet på figur 10 ser ut som vist på figur 11. Et område strøm-hastigheter fra 0,1 m/s til 1,6 m/s er vist, og resonansfrekvensen er 20 Hz. Dersom bare maksimumsamplituden av responsen blir målt, er det predikterte resultatet som vist på figur 12 for et område av resonansfrekvenser fra 10 Hz til 80 Hz. Fra dette ser man at responsen faller raskt nedenfor kneet, og for å oppnå god følsomhet ved lave strømhastigheter er det nødvendig å velge en ganske lav resonans frekvens, f.eks. om lag 20 Hz. Det er ikke alltid påkrevd å måle ved selve resonansfrekvensen, og figur 13 viser eksperimentelle data som stammer fra målinger tatt utenfor resonans ved 30 Hz (resonansfrekvensen for systemet var 36 Hz). Her er det tatt middelverdien av den spektrale effekttettheten (power spectral density - psd) over et bånd på 1 Hz., plottet mot log(strømhastighet) for å gi en nyt-tig lineær kurve, som viser at sammenhengen mellom turbu-lensskapt vibrasjon og strømhastighet er tilnærmet en eksponensialfunksjon. Figur 14 viser et sett liknende resultater tatt ved resonans på 36 Hz for lave strømhastig-heter fra 0,05 m/s til 0,6 m/s.

En kilde til mekaniske forstyrrelser er vibrasjonen av hele bærestrukturen som holder sensoren og derved får sensoren til å vibrere i tillegg til slagene fra væskestrømmen. Under disse omstendighetene kan det finnes andre resonanser som er overlagret på responsen av resonatoren.

Videre er det i nedihulls-anvendelser mulighet for at sensoren må virke i et miljø der mekaniske vibrasjoner blir overført gjennom produksjonsrøropplegget eller forlengelser av dette (den såkalte stinger). Denne mekaniske vibrasjonen stammer enten fra gulvet i produksjonsriggen eller fra mekaniske installasjoner nedihulls slik som nedsenkede elektriske pumper eller nedihullsutstyr av enhver slags, og kan forårsake mekaniske forstyrrelser slik at hele bærestrukturen som holder sensorene kan vibrere og derved påvirke nøyaktigheten av strømmålingen ved at sensoren vib-rerer mer enn strømslagene tilsier. Dette vil påvirke nøyaktigheten eller følsomheten av både bredbånds og smal-bånds måleteknikker. Eksempelvis er én kjent løsning å fastmontere referansesensorer eller akselerometre nær inntil strømningssensorene, slik at bevegelsene i strukturen blir målt og adaptive prosesseringsteknikker kan iverk-settes for å redusere nivået av bredbånds eller normale forstyrrelser. Dette er en metode som fagfolk innen støy-og vibrasjonsutbalansering vil kunne beskrive som vanlig praksis. En annen kjent løsning for å unngå de forstyrrende tonale vibrasjonene som stammer fra nedihulls motorer og pumper på frekvenser som henger sammen med rotasjonshastig-heten, er å velge resonansfrekvensen av sensoren slik at den unngår disse tonale frekvensene og tillater nøyaktig måling av strømning ved målingsmetoden ved resonans.

Med henvisning til figur 15 vises det her enda en anordning 1, la for væskestrømmåling med bruk av foreliggende oppfinnelse, og merk her at denne figuren atskiller seg fra det som allerede er beskrevet på figur 1 ved tillegg av dublerte sensorenheter la. For klarhets skyld er samme tall brukt på samme deler på figurene 1 og 15. Som vist er de dublerte sensorenhetene festet til fjærer 4 og 4a, som tillater enhetene 1, la å bli beveget i aksiell retning som vist ved 3. Fjærene 4 og 4a er praktisk utført som aksielle spiralfjærer som sammen med massene av enhetene 1 og la tillater at enhetene 1, la kan resonere i akseretning 3 som følge av bredbåndsenergien i frekvensspekteret til kreftene i den turbulente væskestrømmen som slår mot enhetene 1, la. Som følge av forholdene ved utførelsen av sensorene i nedihulls eller andre omgivelser, vil vibrasjoner overført

gjennom røropplegget eller betongfundament 6 også bli over-

ført til sensorenhetene 1, la gjennom festet 5. Denne forstyrrende vibrasjonen får også enhetene 1, la til å vibrere i aksiell retning 3. Detaljene ved realiseringen av distribuert sensor 7, 7d og midler for multipleksing og prosessering er alle som heri beskrevet under henvisning til figurene 1 til og med 8.

Her følger nå en beskrivelse av virkningen av de dublerte sensorenhetene på figur 15, som sammen virker som et mekanisk filter for å undertrykke de eventuelle forstyrrende vibrasjonene som blir overført gjennom monterings-festet 5.

Hensikten med de dublerte sensorenhetene 1, la er å generere to hovedresonanser i akseretningen 3. Resonansen ved en lavere frekvens representerer de to enhetene som beveger seg i fase aksielt ved kombinasjonen av fjærene 4, 4a i resonans med massen av sensorenhetene 1, la. Slike resonanser kan eksiteres så vel av turbulent strøm som av den aksielle vibrasjonen i stingeren. Resonansen langs hovedaksen ved en høyere frekvens er resultatet av at de to sensorenhetene 1, la beveger seg i motsatt retning, ute av fase med hverandre, igjen ved at fjærene 4, 4a er i resonans med massen av sensorenhet 1 og sensorenhet la. En slik resonans ved høyere frekvens kan bli generert av turbulent strømning, som før, og dersom festene 5 er fordelt med en avstand som er liten i sammenligning med bølge-lengdene til den forstyrrende vibrasjonen, blir den ikke eksitert av den aksielle vibrasjonen av festene. Fremgangsmåten for å måle turbulent strøm blir da å måle størrelsen av den høyere frekvensen ved ute-av-fase-resonans som er upåvirket av aksiell vibrasjon av festene 5. På samme måte som den resonante vibrasjonen av sensorene skyldes energi hentet fra bredbåndsenergien i turbulensstrømmen, både ved høy og lav resonansfrekvens, skyldes den resonante eksiteringen av sensorene ved den lavere frekvensen uteluk-kende støyvibrasjon av energien fra den bredbåndede energien i frekvensspekteret for de forstyrrende kreftene som slår mot festene 5. På denne måten oppfører den dublerte sensoren seg som et mekanisk filter, hvorved målingen av størrelsen av den høyere resonansfrekvensen bare vil skyldes eksitering fra den turbulente strømmen mens vibrasjons-forstyrrelser opptrer på andre frekvenser.

Enkel teori som gjelder de primære resonansfrekvensene ved den dublerte sensoren.

En enkel mekanisk modell med 4 frihetsgrader er beskrevet på figur 16, som representerer den aksielle responsen av den dublerte sensorutførelsen på figur 15. Utførelsen på figur 15 er basert på prinsippet om å montere de to iden-tiske sensorene til et felles punkt, og derved redusere virkningen av overføring av vibrasjoner gjennom festet. På figur 16 representerer massen 1 massen av bærestrukturen på figur 15. Strukturen 6 antas å ha en stor masse, og alle fjærfestene 5 blir betraktet som å befinne seg på et felles knutepunkt, dvs. at det er godt samsvar mellom vibrasjonene i de to festene.

Med henvisning til figur 16 representerer massene 2 og 3 sensorene 7, 7d på figur 15. Stivheten K2 og K4 representerer de spiralviklede rørene som forbinder sensorene 7, 7d på figur 15 med en tilhørende fjærstivhet Kl i sentertappen som forbinder dette punktet med det felles knutepunktet. I praksis er denne stivheten fortrinnsvis antatt lik null i beregningene, altså ikke koblet til midtpunktet av K2, K4 som derfor kan betraktes som én fjær, vist som 4a på figur 15. Stivhetene K3 og K4 er spiralfjærene 4 på figur 15. Det er som eksempel kjørt en databeregning med følgende parametre:

Masse 1 = 100 kg (uendelig)

Masse 2 = Masse 3 = 0,43 kg

K2 = K4 = 23340 NM<M_1>

samt selvsagt Kl = 0 NMM_<1>

Akselerasjonsresponsen av dette systemet som funksjon av frekvens er vist på figur 17.

Den nedre kurven på figur 17 viser akselerasjonen ved det felles knutepunktet på masse 1 (dvs. festepunktene 5 på figur 15) og skyldes den induserte eksiteringen av strukturen 6 av eksterne forstyrrende kilder.

Den øvre kurven på figur 17 viser akselerasjonen av masse 2 og masse 3 som følge av strømningseksitering samt av forstyrrende vibrasjon eksitert via festene. Det fremgår av kurvene at ute-av-fase-resonans opptrer ved den høyere resonans frekvensen (om lag 34 Hz i dette eksempelet) og at eksiteringen av struktur 6 (masse 1) ikke eksiterer ute-av-fase-resonansen, men derimot i-fase-resonansen (ved om lag 17 Hz i dette eksempelet). Det er altså klart at målingen av eksitering ved den høyere resonansfrekvensen representerer en støyfri måling av væskestrøm.

Foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet med henvisning til en rekke foretrukne utførelser, men det presiseres at utførelsene på elle måter er å betrakte som eksempler og at modifikasjoner og varianter er mulig uten å avvike fra ånden i oppfinnelsen. Eksempelvis kan eventuelt omfanget av sensorarrangementet forbedres dersom det er ønskelig, ved å tilføye ytterligere sensorer i produksjonssonen der væske-strømhastigheten skal måles. Videre kunne sensorarrangementet lett modifiseres for å kombinere en intelligent utnyttelse av distribuerte strømhastighetsmålinger med intelligent nedihulls kompletteringer, slik at styreventiler kunne aktiveres for å stenge lateraler eller produksjons-soner og derved maksimalisere produksjonen av den ønskede væsken, for eksempel ved å avstenge vann. Videre kan fasongen på sensoren som fortrinnsvis er sylindrisk med en åpning, alternativt være av en annen form og størrelse, uten åpning, og likevel føre til samme eller liknende tek-niske funksjon ved oppfinnelsen. Dessuten kan den aktuelle sensorteknologien for bruk i foreliggende oppfinnelse være av forskjellig art, og kunne også omfatte elektronikk der høye temperaturer/ugjestmildt miljø ikke er så fremtredende når det gjelder måling av væskestrøm.

Claims (28)

1. Anordning (1') for måling av fluidstrømhastighet, hvor anordningen omfatter følgende: en innretning for avføling av en fluidstrøm ved registrering av mekaniske vibrasjoner, hvor vibrasjonene frembringes av bredbånds energi i en turbulent væskestrøm som slår mot nevnte anordning d' ) , midler til å utlede en signalrespons som representerer de avfølte vibrasjonene, samt prosesseringsmidler (10) for prosessering av den utledede signalresponsen for å skaffe en måling av fluidstrømmens hastighet på et forutbestemt sted,karakterisert ved en aksial spiralfjær (4) koblet til følerinnretningen, og som tillater følerinnretningen å monteres i fluidstrømmen og vibreres over et frekvensområde rundt en resonansfrekvens, avhengig av slagene fra den turbulente fluidstrømmen på anordningen (1').

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at følerinnretningen (1) omfatter en sensorenhet (7) som har en hoveddel (1) med en åpning, der sensorenheten (7) er tilpasset og innrettet til å tillate passasje av en fluidstrøm gjennom åpningen, og/eller rundt den utvendige overflaten på hoveddelen (1), når hoveddelen er neddykket i en fluidstrøm.

3. Anordning i henhold til krav 2, karakterisert ved at en forhåndsfastsatt akse (3) er definert i forhold til hoveddelen (1) av sensorenheten (7), slik at sensorenheten (7) under bruk blir vibrert langs nevnte forhåndsfastsatte aksiale retning (3) av energien inneholdt i en bredbånds turbulent strøm som slår mot sensorenheten.

4. Anordning i henhold til krav 2 eller krav 3, karakterisert ved at prosesseringsmidlene (10) er innrettet til å prosessere signalresponsen slik at det oppnås målinger av forskyvning og/eller tidsderivater av forskyvning av nevnte sensorenhet (7).

5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at nevnte målinger dessuten blir prosessert og kalibrert slik at det oppnås en direkte interpretering av fluidstrømhastigheten.

6. Anordning i henhold til krav 4 eller krav 5, karakterisert ved at nevnte målinger er representative for bredbåndsenergien i den turbulente fluidstrømmen, der slik strøm frembringer en eksitering av sensorenheten (7) ved resonans.

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at prosesseringsmidlene (10) er innrettet til å kalibrere signalresponsen for å registrere eksiteringstilstanden ved resonans som en funksjon av fluidstrømhastigheten.

8. Anordning i henhold til krav 4 eller krav 5, karakterisert ved at nevnte målinger er representative for bredbåndsenergien i den turbulente fluidstrømmen, der slik strøm frembringer en eksitering av sensorenheten (7) utenfor resonans.

9. Anordning i henhold til krav 8, karakterisert ved at prosesseringsmidlene (10) er innrettet til å kalibrere signalresponsen for å registrere eksiteringstilstanden utenfor resonans som en funksjon av fluidstrømhastigheten.

10. Anordning i henhold til hvilket som helst av kravene 2 til 9, karakterisert ved at fjæringsmidlene (4) omfatter en hul fjær som er tilpasset og innrettet for å inneholde signalførende midler (8), slik at det er mulig å overføre signalresponsen fra sensorenheten (7) til prosesseringsmidlene (10) .

11. Anordning i henhold til hvilket som helst av kravene 2 til 10, karakterisert ved at fjæringsmidlene (4) tilveiebringer en resonanstilstand i nevnte anordning ved bruk.

12. Anordning i henhold til hvilket som helst krav 1 til 11, karakterisert ved at anordningen inkluderer mekaniske filtermidler for å fjerne forstyrrende vibrasjon, idet filtermidlene omfatter to sensorenheter (1, la) sammenkoblet med fjæringsmidler (4a), slik at de to sensorenhetene (1, la) kan monteres i fluidstrømmen og bli vibrert over et forhåndsfastsatt frekvensområde.

13. Anordning i henhold til krav 12, karakterisert ved at det forhåndsfastsatte frekvensområdet omfatter en første prinsipal aksial resonans frekvens og en andre prinsipal aksial resonansfrekvens, der den lavere av nevnte første og andre resonans frekvenser har forbindelse med i-fase-bevegelsen av massene i de to sensorenhetene (1, la), og den høyere av nevnte første og andre resonansfrekvenser har forbindelse med ute-av-fase-bevegelsen av massene i de to sensorenhetene (1, la).

14. Anordning i henhold til krav 13, karakterisert ved at den lavere av nevnte første og andre resonansfrekvenser blir generert av slagene fra den turbulente strømmen mot anordningen (1') og av eksiteringen som skyldes forstyrrende vibrasjon.

15. Anordning i henhold til krav 13 eller krav 14, karakterisert ved at den høyere av nevnte første og andre resonansfrekvenser blir generert av slagene fra den turbulente strømmen mot anordningen.

16. Anordning i henhold til hvilket som helst krav 13 til 15, karakterisert ved at prosesseringsmidlene er innrettet til å prosessere signalresponsen slik at responsen ved den høyere, ute-av-fase-resonansfrekvensen kan bli kalibrert for å gi en direkte utregning av fluidstrømhastigheten slik at anordningen (1') i bruk virker som en strømningsmåler som er ufølsom for vibrasjon.

17. Anordning i henhold til hvilket som helst krav 1 til 16, karakterisert ved en evne til fjernmåling av strømhastigheter av olje, vann eller gass på et antall forhånds fastsatte steder i rørledninger, produksjonsinstal-lasjonsrør, brønner, brønner med åpen foring, injeksjonsbrønner samt tunneler.

18. Anordning i henhold til hvilket som helst krav 1 til 17, karakterisert ved en evne til å tillate at sensoren (1) blir installert i forskjellige typer av produksjonsrør, slik at sensoren under bruk ikke forstyrrer driften av produksjonsregistreringsverktøy.

19. Fiberoptisk målesystem som innbefatter en anordning (1') for avføling av fluidstrøm ifølge et av de foregående kravene.

20. System i henhold til krav 19, karakterisert ved at anordningen (1') for avføling av fluidstrøm omfatter en eller flere fiberoptiske sensorer som inkluderer fiberoptiske sensorspolemidler (13) som danner en del av et optisk reflektometrisk interferometer i tidsdomenet.

21. System i henhold til krav 20, karakterisert ved at det dessuten omfatter tidsmultipleksmidler for å tidsmultiplekse et antall av nevnte fiberoptiske sensorer inn på én optisk fiber (11), slik at det ved bruk av systemet kan måles fluidstrømgradienter langs en rekke av slike nevnte sensorer.

22. System i henhold til krav 20, karakterisert ved at det videre omfatter optiske frekvensmultipleksmidler for optisk å frekvens-multiplekse et antall av nevnte fiberoptiske sensorer inn på én optisk fiber (11), slik at det ved bruk av systemet kan måles fluidstrømgradienter langs en rekke av slike nevnte sensorer.

23. System i henhold til krav 20 eller krav 21 eller krav 22, karakterisert ved at det finnes midler for å kombinere midlene for tidsmultipleks og midlene for optisk frekvensmultipleks slik at rekker av nevnte fiber-optikksensorer kan nyttes.

24. System i henhold til krav 23, karakterisert ved at rekken med fiberoptiske sensorer multiplekses med nedihulls fiberoptiske målere og/eller sensorer på samme optiske fiber (11).

25. Fremgangsmåte for å måle fluidstrømhastighet, karakterisert ved at den omfatter følgende: avføling av vibrasjoner som er knyttet til en fluid-strømsensoranordning (l') eller fluidstrømsensorsystem i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, idet nevnte vibrasjoner er forårsaket av bredbåndsenergien i den turbulente fluidstrømmen som slår mot nevnte anordning eller system (1'), utledning av en signalrespons som representerer de følte vibrasjonene, samt prosessering av den utledede signalresponsen for å fremskaffe en måling av fluidstrømmens hastighet på et forutfastsatt sted.

26. Fremgangsmåte i henhold til krav 25, karakterisert ved at avføling av fluidstrømmen blir utført ved hjelp av en fiberoptisk sensorspole (13).

27. Fremgangsmåte i henhold til krav 25 eller 26, karakterisert ved at den i tillegg omfatter mekanisk filtrering av signalresponsen, slik at det blir mulig å oppnå en måling av fluidstrømhastigheten, fri for forstyrrende vibrasjoner, ved nevnte forhånds fastsatte sted.

28. Datamaskinprogram, karakterisert ved at det innlest i en data-maskin vil samarbeide med en anordning eller system for fluidstrømmåling i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 24, slik at signalresponsen kan utledes og/eller prosesseres for å tilveiebringe målinger av en fluidstrømhastighet i et forhåndsfastsatt sted.