NO329870B1 - Fremgangsmåte og system for å bestemme lydens hastighet gjennom et fluid i et rør - Google Patents

Fremgangsmåte og system for å bestemme lydens hastighet gjennom et fluid i et rør Download PDF

Info

Publication number
NO329870B1
NO329870B1 NO20032311A NO20032311A NO329870B1 NO 329870 B1 NO329870 B1 NO 329870B1 NO 20032311 A NO20032311 A NO 20032311A NO 20032311 A NO20032311 A NO 20032311A NO 329870 B1 NO329870 B1 NO 329870B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
sound
speed
spectral
time
fluid
Prior art date
Application number
NO20032311A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20032311L (no
NO20032311D0 (no
Inventor
Alan D Kersey
Daniel L Gysling
James D Paduano
Original Assignee
Weatherford Lamb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weatherford Lamb filed Critical Weatherford Lamb
Publication of NO20032311D0 publication Critical patent/NO20032311D0/no
Publication of NO20032311L publication Critical patent/NO20032311L/no
Publication of NO329870B1 publication Critical patent/NO329870B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/024Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4472Mathematical theories or simulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30Analysis
    • G01V1/303Analysis for determining velocity profiles or travel times
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02872Pressure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/106Number of transducers one or more transducer arrays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Description

FREMGANGSMÅTE OG SYSTEM FOR Å BESTEMME LYDENS HASTIGHET GJENNOM ET FLUID I ET RØR
Den foreliggende oppfinnelse gjelder fagområdet som omhandler behandling av akustiske signaler, og nærmere bestemt det området som har å gjøre med måling av lydens hastighet gjennom et medium inneholdende ukjente bestanddeler når lydens forplantningsretning er kjent, som for eksempel når lyd forplanter seg gjennom et fluid i et rør.
Ved utvinning av olje og gass fra en formasjon er det en fordel å kunne overvåke gjennomstrømmngsmengdene av produksjonsfluidets ulike bestanddeler, vanligvis gass, olje og vann. Det er blitt konstatert at måling av en blandings lydhastighet kan utnyttes for å bestemme de volumetriske fasefraksjoner, siden lydens hastighet i en blanding kan relateres direkte til lydens hastighet i blandingens bestanddeler.
Teknikker for å fastslå hastigheten ved hvilken en trykkforstyrrelse beveger seg langs en gruppe følere, er blitt utviklet for bruk på mange områder, for eksempel områder som sonarbehandling, radar og seismisk bildebehandling. For eksempel bruker man innenfor behandlingen av undervanns sonarsignaler en teknikk som kalles retnings-dannelse for å bestemme et lydsignals innfallsretning, DOA (direction of approach), basert på bestemmelse av hastigheten ved hvilken lydbølgen beveger seg langs gruppen. Ved å kjenne til lydens hastighet gjennom vann og hastigheten ved hvilken lyd-bølgen beveger seg langs gruppen, blir det mulig å bestemme lydsignalets innfallsretning. Mange ulike behandlmgsteknikker er blitt utviklet for bruk i slike anvendelser, teknikker som retter seg mot det å trekke ut hastigheten ved hvilken en bølge beveger seg over en gruppe følere, fra en gruppe lytteapparater (lyddetektorer). (Se f.eks. 'Two Decades of Array Signal Processing Research - the Parametric Approach" av H.
Knm og M. Viberg, IEEE Signal Processing Magazine, s. 67-94.)
Fra publikasjonen WO 00/00793 Al er det kjent et apparat for å måle lydens hastighet i fluid som beveger seg i et langstrakt formet legeme som inneholder romlig avsøkte data ved hjelp av minst to trykksensorer.
Fra publikasjonen US 4896540 A er det kjent et apparat for å måle hastigheten i et fluid ved bruk av to sensorer plassert aksialt og faseforskjellen mellom disse er avhengig av lydens bølgelengde.
Til forskjell fra sonaranvendelser under vann opptrer lydfremkallende forstyrrelser
kontinuerlig i et produksjonsfluid som strømmer gjennom et rør, som en naturlig kon-sekvens av strømmen av produksjonsfluidet gjennom røret, og hvor de befinner seg er ikke av interesse. Ved måling av lydens hastighet i et slikt rør, for eksempel for å bruke lydhastighetsverdien i en overvåknmgsfunksjon, er det derfor ikke nødvendig å
anordne en lydkilde. Videre er, igjen i motsetning til sonaranvendelser undervann, de i det vesentlige éndimensjonale, plane lydbølgers bevegelsesretning i et rør kjent, dvs. lyden beveger seg enten mot strømmen eller med strømmen inne i et rør. Altså har problemet med måling av lydens hastighet gjennom et fluid som rommes i et rør, kjente verdier for en hovedukjent i sonaranvendelser, nemlig innfallsretnmgen, men har en ukjent som i sonaranvendelser er antatt, nemlig lydens hastighet.
Det som behøves i mange anvendelser, herunder bestemmelse av lydens hastighet gjennom et fluid i et rør, er en måte man kan ta i bruk metodikkene i undervanns so-narsignalbehandling på for det som i hovedsak er det motsatte av det problem som løses på dette feltet, dvs. bruke informasjon som tilveiebringes av en gruppe lytteapparater, ikke til å bestemme en lydkildes innfallsretnmg i forhold til oppstillingens akse i et tredimensjonalt medium med en kjent lydhastighet, men i stedet bruke følergrup-pen til direkte å måle lydens hastighet i et rør hvor man vet at mnfallsretningen ligger på linje med en akse gjennom gruppen.
I samsvar med dette anordner den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og et samsvarende system for måling av lydens hastighet gjennom et fluid som befinner seg i et langstrakt legeme, hvor lyden beveger seg gjennom det langstrakte legemet ho-vedsakelig langs en retning som ligger på linje med det langstrakte legemets lengste akse, idet lyden forårsaker en momentan endring i trykket i en del av fluidet idet lyden beveger seg gjennom denne del av fluidet, hvor fremgangsmåten innbefatter trinnene hvor: det på bestemte steder anordnes en gruppe av minst to følere fordelt langs det langstrakte legemet, idet hver føler skal fange opp og signalisere rom/tidsavsøkte data som innbefatter informasjon som angir fluidtrykket på det sted hvor føleren er plassert; de rom/tidsavsøkte data samles mn fra hver føler på hvert av et antall øyeblikk i tid; det lages en graf som kan utledes fra en graf, ved bruk av en teknikk som velges fra gruppen som består av spektralbasert algoritmer, som for eksempel Capon-metoden eller MUSIC-metoden, hvor det dannes en spektrallignende funksjon av ly dens hastighet, og parametriske løsningsmetoder, som for eksempel den deterministiske maksimale sannsynlighetsmetode; en spektralrygg identifisere i grafen og spektralryggens retningskoeffisient bestemmes; og lydens hastighet bestemmes under antagelse av en sammenheng mellom lydens hastighet og spektralryggens retningskoeffisient.
Ovennevnte og andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere ved lesing av følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, som, gjennom eksempel, gis under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor den ene figur er et skjematisk blokkdiagram/flytdiagram over et system ifølge den foreliggende oppfinnelse for bestemmelse av lydens hastighet gjennom et fluid i et rør.
Idet det henvises til figuren, er det vist et system ifølge oppfinnelsen for måling av lydens hastighet gjennom et fluid (væske eller gass eller flerfasefluid) i et rør 11, hvor systemet innbefatter minst to trykkfølere 12a, 12b, hvilke utgjør det som ofte kalles en faserettet følergruppe og gir signaler som angir fluidtrykk (eller en faserettet gruppe som gir signaler som angir en hvilken som helst annen parameter som kan korrele-res med akustiske forstyrrelser, f.eks. akselerometere eller hetetråder) ved følerne på hvert av en rekke suksessive øyeblikk i tid. Utgangsstørrelsene fra hver føler i føler-gruppen må registreres, slik at tidsreferansen for hver føler er kjent i forhold til alle de andre følere. Et dataakkumulatorregister 14 mottar signalene fra følerne 12a, 12b over en periode, i løpet av hvilken det fra hver føler fremskaffes et forhåndsbestemt antall n signaler p2 ( t3) , p3 ( t,) (forj = 1, , n).
Når dataene så er akkumulert, kan gjerne en hvilken som helst av de behandhngstek-nikker som brukes i stråleomformmg eller andre gruppebehandlmgsanvendelser som stiller opp en todimensjonal rom/tidstransformasjon, benyttes til å dele gruppen av signaler i sine tids- og rombinger, dvs. frembringe det som kalles en ka- qvaf. En slik graf er nyttig når det gjelder å visualisere en oppdeling i tid og rom.
Idet det fremdeles henvises til figuren, leveres de akkumulerte signaler i den foretrukne utførelse så til en prosessor 15, som utfører oppdelingen i tid og rom og beregner ku-grafen, hvor k representerer bølgetallet for en spektralkomponent og co representerer den tilsvarende vinkelfrekvens. Lydsignalenes forplantningsegenskap er slik at all den éndimensjonal akustiske energi i signalet ligger på en linje iJcu-planet. I et ikke-dispersivt medium (dvs. ikke-dispersivt for de aktuelle spektralfrekvenser, slik at alle spektralkomponenter forplanter seg ved samme hastighet, den etterspurte lydhastighet) er denne linjens retningskoeffisient lydens hastighet gjennom fluidet, på grunn av den kinematiske sammenheng co = ck, hvor co er vinkelfrekvensen til en spektralkomponent i den akustiske forstyrrelse, og k er bølgetallet, og c er den etterspurte (ukjente) lydhastighet. I den grad det for høye frekvenser eksisterer en viss dispersjon, kan man i fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse inkludere små modifikasjo-ner av en lydbølges rom-tidforhold for å ta hensyn til dispergenngseffektene, uten at man gjør noen fundamentale endringer i de ideer som ligger til grunn for oppfinnelsen. Således fordeles den akustiske energi over et tydelig avgrenset område (linje) av ku-planet. Dersom akustikken er energisk nok i forhold til andre forstyrrelser og akustikken har bred nok båndvidde, vil lydsignalene danne en såkalt spektralrygg i en ka-graf, hvor energien i hvert område bestemmer høyden på spektralryggen.
Enfcw-graf innbefatter derfor spektralrygger med en retningskoeffisient som angir lydens hastighet gjennom fluidet. En ryggs retningskoeffisient representerer lydens for-plantninghastighet gjennom røret som inneholder fluidet. Denne lydhastighet er typisk ikke den samme som lydhastigheten for det samme fluid i et uendelig medium; den elastiske ettergivenhet som tilføres via røret vil typisk redusere lydhastigheten. Denne virkningen kan imidlertid modelleres, og gjennom slik modellering kan lydhastigheten i fluidet i et uendelig medium konkluderes fra målinger av lydhastigheten i fluidet i rø-ret. (Se sameide amerikansk patentsøknad med serienummer 09/344 094, innlevert 25.juni 1999, kalt "Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures", for en mer utfyllende beskrivelse av røreffekten.)
I prinsippet kan en tø-graf som bestemmes på ovennevnte måte, avhengig av hvor langt fra hverandre følerne er plassert, innbefatte spektralrygger som angir lydens hastighet gjennom selve røret (dvs. trykkbølgene innenfor f.eks. en rørvegg, i motsetning til innenfor fluidet i røret), en hastighet som typisk er høyere enn lydens hastighet gjennom fluidet. Det er imidlertid mulig på enkelt vis å skjelne mellom spektralryggen som tilsvarer lydforplantnmgen gjennom fluidet, og den som gjelder forplantningen gjennom røret, ut fra det at retningskoeffisientene for de respektive spektralrygger er meget ulike.
Så snartfca-grafen er bestemt, blir den undersøkt av en spektralryggidentifikator 17 for å identifisere eventuelle spektralrygger. Avhengig av støyomgivelsene kan man skjelne spektralrygger for lyd som forplanter seg både motstrøms og medstrøms gjennom fluidet i røret. Siden en Jew-graf, som nevnte ovenfor, innbefatter målte data an-gående tidsstasjonær lyd (akustiske forstyrrelser), og rombølgelengden og tidsfrekvensen for en spektralkomponent av lyden er forbundet gjennom komponentenes fasehastighet c ifølge kv = c, følger forholdet a = ck gjennom å erstatte k = 2x/ X og co = 2nv for henholdsvis X og v. Dermed har en spektralrygg i en kw-graf (dvs. en graf med k som abscisse eller x-koordmat og co som ordinat eller y-koordmat) en retningskoeffisient som er lydens gjennomsnittsfasehastighet gjennom fluidet. For hver spektralrygg den identifiserer, gir spektralryggidentifikatoren tilstrekkelig informasjon til å angi en retningskoeffisient for spektralryggen. En analysator 18 benytter spektralrygg-identifikasjoner for å gi en samlet vurdering av den målte fasehastighet i fluidet. I enkelte situasjoner vil følerne 12a og 12b avsøke en ren tone eller et sett med rene to-ner, og den tilsvarende /c-to-graf vil derfor ikke ha en rygg, men i stedet kun en del av en rygg.
I den grad spektralryggen er rett, er lydens fasehastighet uavhengig av frekvens, dvs. det eksisterer ingen dispersjon. Faktisk er det tilfelle at det er lite dispersjon av lyd i noe fluid (gass eller væske) i et uendelig medium over det frekvensområde som typisk benyttes i flerfase-strømningsmålinger (dvs. fra ca. 10 Hz til ca. 2000 Hz). Følgelig er den gjennomsnittlige fasehastighet som målt ovenfor, når røreffekten er korrigert, et nøyaktig estimat av lydens hastighet gjennom fluidet.
Det er nyttig å betrakte det begrensede tilfelle hvor lyden som avsøkes, er en ren tone og kun forplanter seg i én retning. Egentlig innhenter et system ifølge oppfinnelsen, i tilfellet av gjennomløp av en enkelt harmonisk lydbølge, informasjon om lydbølgens bølgelengde X (eller bølgetall k) ved å avsøke lydbølgens fase ved to målepunkter plassert en kjent avstand D fra hverandre. Dermed kan avstanden D bestemmes å være en bestemt del av en bølgelengde av lyden.
Kombinasjonen av frekvensinformasjonen og bølgelengdeinformasjonen gir lydens hastighet. Informasjonen er imidlertid bare entydig dersom følerne registrerer tilstan-den ofte nok (dvs. utfører Nyquist-sampling) til å unngå tidsfoldmg og befinner seg tett nok sammen til å unngå romfolding. Dersom det for eksempel er en avstand D mellom følerne som (uønsket) er to bølgelengder, ville systemet angi er verdi for bøl-gelengden som er to ganger den faktiske bølgelengde.
Lyden som fanges opp av følerne 12a, 12b, er selvsagt ikke harmonisk; den er en overlagrmg av mange spektralkomponenter av én eller flere komplekse lydbølger (én eller flere siden flere enn én lydbølge kan nå frem til følerne samtidig), hvor hver komplekse lydbølge innbefatter sine egne spektralkomponenter. Prosessoren 15 utfø-rer en spektralanalyse av lyden den påviser, slik at det som fremstilles grafisk, er bøl-getallene og vinkelfrekvensene for de ulike harmoniske komponenter av minst én kompleks lydbølge.
Prosessoren 15 tar hensyn til muligheten for at det er flere komplekse signaler som bidrar til trykksignalene som avgis av følerne 12a og 12b. Prosessoren trekker ut tilstrekkelig informasjon fra prøvepunktene Pi( tj), P2( tj) som tilveiebringes av dataakku-mulatorregisteret 14, til å bestemme det eventuelle forhold mellom prøvepunktene Pi( tj) fra én føler og prøvepunktene P2( tj) fra de andre følere.
For å anskueliggjøre én måte å utføre den todimensjonale transformasjon som oppnås ved hjelp av prosessoren 15, på, beskrives et éndimensjonalt, akustisk felt som innbefatter venstregående og høyregående (plane) bølger, typisk som
hvor x er den éndimensjonale romvariabel, to er tidsfrekvensen, A og 6 gir frekvens-innholdet for høyre- og venstregående felt, /' = J1, og c er lydens hastighet gjennom fluidet. Ligning (1) gjelder for beskrivelse av éndimensjonale, akustiske forstyrrelser i et hvilket som helst område av en rørseksjon hvor akustiske energi i hoevdsak ikke skapes eller destrueres (dvs. hvor det er rimelig å anta at det ikke eksisterer noen lydkilder eller lydabsorbatorer).
I det som kalles den maksimale sannsynlighetsmetode, estimeres lydens hastighet ifølge en prosedyre som måler i hvilken grad et sett med signaler fremviser rom/tidstrukturen i ligning (1), som følger. Først tas en datastrøm av trykksignaler fra romlig fordelte følere. Eksitasjons- eller lydkildene som fører til disse signaler er uten betydning så lenge den akustiske trykkutviklmg i den del av røret hvor signalene måles, er liten i forhold til innkommende lyd, forstyrrelser eller eksitasjon. Deretter måles eller estimeres kvantitativt den grad i hvilken dataene stemmer overens med lydfelt-egenskapene som er representert i ligning (1), for ulike verdier av antatt lydhastighet c. Dette målet på overensstemmelse kalles her rom/tidsoverensstemmelsen. Til slutt tas den verdi av c som gir den største rom/tidsoverensstemmelse, som det beste estimat på lydens hastighet på grunnlag av målingene.
Oppfinnelsens fremgangsmåte gir en effektiv isolering av lydsignaler (via rom/tidsoppløsmngen) fra andre signaler som eventuelt eksisterer i fluidet eller gene-reres elektrisk gjennom målesystemet. Selv om slike andre signaler er resultatet av bølger som beveger seg gjennom andre nærliggende medier (som for eksempel konst-ruksjonen hvor trykkmålingene foretas), skiller lydsignalenes rom/tidsstruktur seg ut på en måte som er typisk for de ulike lydsignaler, og kan dermed fungere som et grunnlag for å fremskaffe et pålitelig estimat på lydens hastighet gjennom fluidet. Selv om den ovenfor beskrevne behandling av data kan utføres i et hvilket som helst rom-tidområde (som f.eks. frekvens/rom-området cox som benyttes i ligning (1), tid/rom-området txog tid/bølgetall-området tk), benyttes i den foretrukne utførelse frekvens/bølgetall-området ak. Ligning (1) kan beskrives i tofc-området ved å ta den romlige founertransformasjon av ligning (1), hvilket gir følgende eo/c-fremstiIling:
hvor k er bølgetallet og 5(...) er Dirac-deltafunksjonen.
Ligning (2) viser det akustiske felts sterke rom/tidsstruktur. I tøo-planet består p( k, a)-funksjonen av to rygger, én langs linjen k = co/ c og én langs linjen k = - co/ c. Den foreliggende oppfinnelse tar nok målinger til å skjelne disse rygger fra andre karakteristisk elementer av målingen, og er dermed i stand til å utlede verdien av lydens hastighet c. Oppfinnelsen gjør dette ved å utføre en todimensjonal transformasjon av følerdata, fra xt-området til fao-området. Deretter analyseres dataene, som forklart ovenfor, for å bestemme lydens hastighet under den antagelse at k = co/ c for hver spektralkomponent. Oppfinnelsen omfatter enhver spektral- eller parametnsk metode for utførelse av den todimensjonale transformasjon, herunder for eksempel CAPON-metoden, MUSIC-metoden og den deterministiske maksimale sannsynlighetsmetode. (Se f.eks. 'Two Decades of Array Signal Processing Research - the Parametnc Approach", av H. Knm og M. Viberg, som nevnt ovenfor.) Alle slike metoder håndterer vmdus-(prøvetakings-) problemet på ulike måter, og derfor er enkelte metoder i spesielle situasjoner bedre enn andre.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å måle lydens hastighet c gjennom fluid som rommes i et langstrakt legeme, hvor lyden i alt vesentlig beveger seg gjennom det langstrakte legemet langs en retning som ligger på linje med det langstrakte legemets lengste akse, idet lyden forårsaker en momentan forandring i trykket i en del av fluidet idet lyden beveger seg gjennom denne del av fluidet, hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a. anordning av en gruppe av minst to følere fordelt på forutbestemte steder langs det langstrakte legemet, hvor hver føler skal skjelne og signalisere rom-tidsavsøkte data som innbefatter informasjon om fluidets trykk ved føleren; b. innsamling av rom-tidsavsøkte data fra hver føler på hvert av en rekke suksessive øyeblikk i tid; karakterisert vedat fremgangsmåten ytterligere omfatter trinnene: c. konstruksjon av en graf som kan utledes fra en kco- graf, ved bruk av en teknikk som velges fra gruppen som består av spektralbaserte algoritmer, som for eksempel CAPON-metoden eller MUSIC-metoden, hvor det dannes en spektrallignende funksjon av lydens hastighet, og parametriske løsningsmetoder, som for eksempel den deterministiske maksimale sannsynlighetsmetode; d. identifisering av en spektralrygg i tøu-grafen og bestemmelse av spektralryggens retningskoeffisient; og e. bestemmelse av lydens hastighet gjennom å anta en sammenheng mellom lydens hastighet og spektralryggens retningskoeffisient.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertv e d at den før trinnet som består av å konstruere en graf som kan utledes fra en tøo-graf, videre omfatter et ekstra trinn hvor det for hver føler konstrue-res i det minste en del av en tidsavhengig tverrspektraltetthetsmatnse, som består av korrelasjoner av de rom-tidsavsøkte data, for hvert av antallet øyeblikk i tid, hvor de rom-tidsavsøkte data fra hver føler etter tur innbefatter sine egne rom-tidsavsøkte data.
3. System for måling av lydens hastighet c gjennom et fluid som rommes i et langstrakt legeme, hvor lyden i alt vesentlig beveger seg gjennom det langstrakte legemet langs en retning som ligger på linje med det langstrakte legemets lengste akse, idet lyden forårsaker en momentan forandring i trykket i en del av fluidet idet lyden beveger seg gjennom denne del av fluidet,karakterisert vedat systemet omfatter: a. en innretning for anbringelse av en gruppe på minst to følere på forutbestemte steder fordelt langs det langstrakte legemet, hvor hver føler skal skjelne og signalisere rom-tidsavsøkte data som innbefatter informasjon om fluidets trykk ved føleren; b. en innretning for å samle inn rom-tidsavsøkte data fra hver føler på hvert av en rekke suksessive øyeblikk i tid; c. en anordning for å konstruere en graf som kan utledes fra en tou-graf, ved bruk av en teknikk som velges fra gruppen som består av spektralbaserte algoritmer, som for eksempel Capon-metoden eller MUSIC-metoden, hvor det dannes en spektrallignende funksjon av lydens hastighet, og parametriske løsningsmetoder, som for eksempel den deterministiske maksimale sannsynhghetsmetode; d. en innretning for å identifisere en spektralrygg i /ftu-grafen og bestemme spektralryggens retningskoeffisient; og e. en innretning for å bestemme lydens hastighet gjennom å anta en sammenheng mellom lydens hastighet og spektralryggens retningskoeffisient.
4. System som angitt i krav 3,karakterisert vedat det videre omfatter en innretning for å konstruere, for hver føler, i det minste en del av en tidsavhengig tverrspektraltetthetsmatnse, som består av korrelasjoner av de rom-tidsavsøkte data, for hvert av antallet øyeblikk i tid, hvor de rom-tidsavsøkte data fra hver føler etter tur innbefatter sine egne rom-tidsavsøkte data.
NO20032311A 2000-12-04 2003-05-22 Fremgangsmåte og system for å bestemme lydens hastighet gjennom et fluid i et rør NO329870B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25099700P 2000-12-04 2000-12-04
PCT/GB2001/005352 WO2002046737A2 (en) 2000-12-04 2001-12-04 Method and system for determining the speed of sound in a fluid within a conduit

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20032311D0 NO20032311D0 (no) 2003-05-22
NO20032311L NO20032311L (no) 2003-07-18
NO329870B1 true NO329870B1 (no) 2011-01-17

Family

ID=22950050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20032311A NO329870B1 (no) 2000-12-04 2003-05-22 Fremgangsmåte og system for å bestemme lydens hastighet gjennom et fluid i et rør

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6587798B2 (no)
EP (1) EP1356272B1 (no)
AU (1) AU2002220879A1 (no)
CA (1) CA2428336C (no)
DE (1) DE60103781T2 (no)
NO (1) NO329870B1 (no)
WO (1) WO2002046737A2 (no)

Families Citing this family (96)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7275421B2 (en) * 2002-01-23 2007-10-02 Cidra Corporation Apparatus and method for measuring parameters of a mixture having solid particles suspended in a fluid flowing in a pipe
US7032432B2 (en) * 2002-01-23 2006-04-25 Cidra Corporation Apparatus and method for measuring parameters of a mixture having liquid droplets suspended in a vapor flowing in a pipe
US7359803B2 (en) * 2002-01-23 2008-04-15 Cidra Corporation Apparatus and method for measuring parameters of a mixture having solid particles suspended in a fluid flowing in a pipe
US7328624B2 (en) * 2002-01-23 2008-02-12 Cidra Corporation Probe for measuring parameters of a flowing fluid and/or multiphase mixture
CN1656360A (zh) * 2002-04-10 2005-08-17 塞德拉公司 用于测量流动的流体和/或多相混合物的参数的探头
WO2004015377A2 (en) * 2002-08-08 2004-02-19 Cidra Corporation Apparatus and method for measuring multi-phase flows in pulp and paper industry applications
EP1576342A2 (en) * 2002-11-12 2005-09-21 CiDra Corporation An apparatus having an array of clamp on piezoelectric film sensors for measuring parameters of a process flow within a pipe
US7165464B2 (en) * 2002-11-15 2007-01-23 Cidra Corporation Apparatus and method for providing a flow measurement compensated for entrained gas
WO2004048906A2 (en) * 2002-11-22 2004-06-10 Cidra Corporation Method for calibrating a flow meter having an array of sensors
ATE480753T1 (de) * 2003-01-13 2010-09-15 Expro Meters Inc Apparat und verfahren zur bestimmung der geschwindigkeit eines fluids in einer leitung unter verwendung von ultraschallsensoren
US7096719B2 (en) * 2003-01-13 2006-08-29 Cidra Corporation Apparatus for measuring parameters of a flowing multiphase mixture
EP1590637B1 (en) * 2003-01-21 2008-11-05 Expro Meters, Inc. An apparatus and method of measuring gas volume fraction of a fluid flowing within a pipe
US7343818B2 (en) * 2003-01-21 2008-03-18 Cidra Corporation Apparatus and method of measuring gas volume fraction of a fluid flowing within a pipe
US20060048583A1 (en) * 2004-08-16 2006-03-09 Gysling Daniel L Total gas meter using speed of sound and velocity measurements
US7058549B2 (en) * 2003-01-21 2006-06-06 C1Dra Corporation Apparatus and method for measuring unsteady pressures within a large diameter pipe
CA2514696C (en) * 2003-01-21 2012-12-11 Cidra Corporation Measurement of entrained and dissolved gases in process flow lines
EP1599705B1 (en) * 2003-03-04 2019-01-02 CiDra Corporation An apparatus having a multi-band sensor assembly for measuring a parameter of a fluid flow flowing within a pipe
US7197942B2 (en) * 2003-06-05 2007-04-03 Cidra Corporation Apparatus for measuring velocity and flow rate of a fluid having a non-negligible axial mach number using an array of sensors
WO2005001394A2 (en) * 2003-06-06 2005-01-06 Cidra Corporation A portable flow measurement apparatus having an array of sensors
US7245385B2 (en) * 2003-06-24 2007-07-17 Cidra Corporation Characterizing unsteady pressures in pipes using optical measurement devices
US7197938B2 (en) * 2003-06-24 2007-04-03 Cidra Corporation Contact-based transducers for characterizing unsteady pressures in pipes
WO2005003713A2 (en) * 2003-06-24 2005-01-13 Cidra Corporation Contact-based transducers for characterizing unsteady pressures in pipes
CA2530596C (en) * 2003-06-24 2013-05-21 Cidra Corporation System and method for operating a flow process
WO2005054789A1 (en) * 2003-07-08 2005-06-16 Cidra Corporation Method and apparatus for measuring characteristics of core-annular flow
US7127360B2 (en) 2003-07-15 2006-10-24 Cidra Corporation Dual function flow measurement apparatus having an array of sensors
WO2005010468A2 (en) * 2003-07-15 2005-02-03 Cidra Corporation A configurable multi-function flow measurement apparatus having an array of sensors
US7299705B2 (en) * 2003-07-15 2007-11-27 Cidra Corporation Apparatus and method for augmenting a Coriolis meter
US7134320B2 (en) * 2003-07-15 2006-11-14 Cidra Corporation Apparatus and method for providing a density measurement augmented for entrained gas
CA2532592C (en) * 2003-07-15 2013-11-26 Cidra Corporation An apparatus and method for compensating a coriolis meter
CA2537897C (en) * 2003-08-01 2014-06-10 Cidra Corporation Method and apparatus for measuring a parameter of a high temperature fluid flowing within a pipe using an array of piezoelectric based flow sensors
CA2537904C (en) 2003-08-01 2013-11-19 Cidra Corporation Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flowing within a pipe using a configurable array of sensors
US7882750B2 (en) * 2003-08-01 2011-02-08 Cidra Corporate Services, Inc. Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flowing within a pipe using a configurable array of sensors
WO2005015135A2 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 Cidra Corporation Piezocable based sensor for measuring unsteady pressures inside a pipe
US7110893B2 (en) * 2003-10-09 2006-09-19 Cidra Corporation Method and apparatus for measuring a parameter of a fluid flowing within a pipe using an array of sensors
US7237440B2 (en) * 2003-10-10 2007-07-03 Cidra Corporation Flow measurement apparatus having strain-based sensors and ultrasonic sensors
US7171315B2 (en) * 2003-11-25 2007-01-30 Cidra Corporation Method and apparatus for measuring a parameter of a fluid flowing within a pipe using sub-array processing
US7152003B2 (en) * 2003-12-11 2006-12-19 Cidra Corporation Method and apparatus for determining a quality metric of a measurement of a fluid parameter
US7330797B2 (en) * 2004-03-10 2008-02-12 Cidra Corporation Apparatus and method for measuring settlement of solids in a multiphase flow
ATE484734T1 (de) * 2004-03-10 2010-10-15 Cidra Corporate Services Inc Verfahren und vorrichtung zur messung von parametern eines beschichteten flusses
US7367239B2 (en) * 2004-03-23 2008-05-06 Cidra Corporation Piezocable based sensor for measuring unsteady pressures inside a pipe
US7426852B1 (en) 2004-04-26 2008-09-23 Expro Meters, Inc. Submersible meter for measuring a parameter of gas hold-up of a fluid
ATE528623T1 (de) * 2004-05-17 2011-10-15 Expro Meters Inc Vorrichtung und verfahren zum messen der zusammensetzung einer in einem rohr fliessenden mischung
US7707143B2 (en) * 2004-06-14 2010-04-27 International Business Machines Corporation Systems, methods, and computer program products that automatically discover metadata objects and generate multidimensional models
WO2006112878A2 (en) 2004-09-16 2006-10-26 Cidra Corporation Apparatus and method for providing a fluid cut measurement of a multi-liquid mixture compensated for entrained gas
US7389687B2 (en) * 2004-11-05 2008-06-24 Cidra Corporation System for measuring a parameter of an aerated multi-phase mixture flowing in a pipe
US7561203B2 (en) * 2005-01-10 2009-07-14 Nokia Corporation User input device
US7725270B2 (en) * 2005-03-10 2010-05-25 Expro Meters, Inc. Industrial flow meter having an accessible digital interface
US7962293B2 (en) 2005-03-10 2011-06-14 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for providing a stratification metric of a multiphase fluid flowing within a pipe
US7440873B2 (en) * 2005-03-17 2008-10-21 Expro Meters, Inc. Apparatus and method of processing data to improve the performance of a flow monitoring system
CA2912218C (en) * 2005-05-16 2018-02-27 Expro Meters, Inc. Method and apparatus for detecting and characterizing particles in a multiphase fluid
US7526966B2 (en) * 2005-05-27 2009-05-05 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for measuring a parameter of a multiphase flow
EP1886098B1 (en) * 2005-05-27 2016-03-09 Expro Meters, Inc. An apparatus and method for measuring a parameter of a multiphase flow
US7249525B1 (en) 2005-06-22 2007-07-31 Cidra Corporation Apparatus for measuring parameters of a fluid in a lined pipe
US7603916B2 (en) 2005-07-07 2009-10-20 Expro Meters, Inc. Wet gas metering using a differential pressure and a sonar based flow meter
ATE526562T1 (de) 2005-07-07 2011-10-15 Cidra Corp Feuchtgasmessung unter verwendung eines differentialdruckbasierten durchflussmeters mit einem sonarbasierten durchflussmeter
US7503227B2 (en) * 2005-07-13 2009-03-17 Cidra Corporate Services, Inc Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flow using an array of sensors
US7614302B2 (en) * 2005-08-01 2009-11-10 Baker Hughes Incorporated Acoustic fluid analysis method
US8794062B2 (en) * 2005-08-01 2014-08-05 Baker Hughes Incorporated Early kick detection in an oil and gas well
US9109433B2 (en) 2005-08-01 2015-08-18 Baker Hughes Incorporated Early kick detection in an oil and gas well
US7523640B2 (en) * 2005-08-01 2009-04-28 Baker Hughes Incorporated Acoustic fluid analyzer
WO2007136788A2 (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Cidra Corporation Apparatus and method for determining a parameter in a wet gas flow
US7624650B2 (en) * 2006-07-27 2009-12-01 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for attenuating acoustic waves propagating within a pipe wall
WO2008013957A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Cidra Corporation Apparatus and method for attenuating acoustic waves in propagating within a pipe wall
US7624651B2 (en) * 2006-10-30 2009-12-01 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for attenuating acoustic waves in pipe walls for clamp-on ultrasonic flow meter
US7673526B2 (en) * 2006-11-01 2010-03-09 Expro Meters, Inc. Apparatus and method of lensing an ultrasonic beam for an ultrasonic flow meter
CA2669292C (en) 2006-11-09 2016-02-09 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for measuring a fluid flow parameter within an internal passage of an elongated body
CA2619424C (en) * 2007-02-06 2011-12-20 Weatherford/Lamb, Inc. Flowmeter array processing algorithm with wide dynamic range
US8346491B2 (en) 2007-02-23 2013-01-01 Expro Meters, Inc. Sonar-based flow meter operable to provide product identification
US8061186B2 (en) 2008-03-26 2011-11-22 Expro Meters, Inc. System and method for providing a compositional measurement of a mixture having entrained gas
CN114563027A (zh) 2009-05-27 2022-05-31 希里克萨有限公司 光学感测的方法及装置
AU2015200314B2 (en) * 2009-05-27 2017-02-02 Silixa Limited Method and apparatus for optical sensing
WO2011119335A2 (en) 2010-03-09 2011-09-29 Cidra Corporate Services Inc. Method and apparatus for determining gvf (gas volume fraction) for aerated fluids and liquids in flotation tanks, columns, drums, tubes, vats
DE102010019811A1 (de) * 2010-05-06 2011-11-10 Airbus Operations Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit mittels eines Plasmas
IT1400033B1 (it) * 2010-05-07 2013-05-17 Mulargia Antenna sismica a campionamento spaziale uniforme in lunghezza d'onda.
WO2013052756A1 (en) 2011-10-05 2013-04-11 Cidra Corporate Services Inc. Method and apparatus for using velocity profile measurements in recovering bitumen from a coarse tailings line
US11269361B2 (en) * 2011-10-05 2022-03-08 Cidra Corporate Services Inc. Method and apparatus for using velocity profile measurements in recovering bitumen from a coarse tailings line
RU2477498C1 (ru) * 2011-11-25 2013-03-10 Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) Метод мониторинга вертикального распределения скорости звука в условиях мелководных акваторий
US9366133B2 (en) 2012-02-21 2016-06-14 Baker Hughes Incorporated Acoustic standoff and mud velocity using a stepped transmitter
CA2890568A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for the downhole in-situ determination of the speed of sound in a formation fluid
US10316648B2 (en) * 2015-05-06 2019-06-11 Baker Hughes Incorporated Method of estimating multi-phase fluid properties in a wellbore utilizing acoustic resonance
CN105651372B (zh) * 2015-12-31 2018-07-27 西北工业大学 一种使用多载频信号的声速测量方法
BR112018070565A2 (pt) 2016-04-07 2019-02-12 Bp Exploration Operating Company Limited detecção de eventos de fundo de poço usando características de domínio da frequência acústicas
WO2017174750A2 (en) 2016-04-07 2017-10-12 Bp Exploration Operating Company Limited Detecting downhole sand ingress locations
CN107918149A (zh) * 2016-10-09 2018-04-17 中国石油化工股份有限公司 观测系统覆盖次数评价方法及系统
EP3608503B1 (en) 2017-03-31 2022-05-04 BP Exploration Operating Company Limited Well and overburden monitoring using distributed acoustic sensors
US11199085B2 (en) 2017-08-23 2021-12-14 Bp Exploration Operating Company Limited Detecting downhole sand ingress locations
WO2019072899A2 (en) 2017-10-11 2019-04-18 Bp Exploration Operating Company Limited EVENT DETECTION USING FREQUENCY DOMAIN ACOUSTIC CHARACTERISTICS
CN113272518A (zh) 2018-11-29 2021-08-17 Bp探索操作有限公司 识别流体流入位置和流体类型的das数据处理
GB201820331D0 (en) 2018-12-13 2019-01-30 Bp Exploration Operating Co Ltd Distributed acoustic sensing autocalibration
CA3144795A1 (en) 2019-07-10 2021-01-14 Expro Meters, Inc. Apparatus and method for measuring fluid flow parameters
CA3154435C (en) 2019-10-17 2023-03-28 Lytt Limited Inflow detection using dts features
EP4045766A1 (en) 2019-10-17 2022-08-24 Lytt Limited Fluid inflow characterization using hybrid das/dts measurements
WO2021093974A1 (en) 2019-11-15 2021-05-20 Lytt Limited Systems and methods for draw down improvements across wellbores
WO2021249643A1 (en) 2020-06-11 2021-12-16 Lytt Limited Systems and methods for subterranean fluid flow characterization
CA3182376A1 (en) 2020-06-18 2021-12-23 Cagri CERRAHOGLU Event model training using in situ data
CN112051610B (zh) * 2020-10-21 2021-06-11 中国地质大学(北京) 一种矢量场多模式面波频散计算方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4896540A (en) * 1988-04-08 1990-01-30 Parthasarathy Shakkottai Aeroacoustic flowmeter
WO2000000793A1 (en) * 1998-06-26 2000-01-06 Cidra Corporation Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3952578A (en) 1974-10-07 1976-04-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health, Education And Welfare Scanning ultrasonic spectrograph for fluid analysis
US4320659A (en) 1978-02-27 1982-03-23 Panametrics, Inc. Ultrasonic system for measuring fluid impedance or liquid level
DE4306119A1 (de) 1993-03-01 1994-09-08 Pechhold Wolfgang Prof Dr Mechanisches Breitbandspektrometer
FI94909C (fi) * 1994-04-19 1995-11-10 Valtion Teknillinen Akustinen virtausmittausmenetelmä ja sitä soveltava laite
US5948959A (en) 1997-05-29 1999-09-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Calibration of the normal pressure transfer function of a compliant fluid-filled cylinder
US6354147B1 (en) * 1998-06-26 2002-03-12 Cidra Corporation Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures
US6378357B1 (en) * 2000-03-14 2002-04-30 Halliburton Energy Services, Inc. Method of fluid rheology characterization and apparatus therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4896540A (en) * 1988-04-08 1990-01-30 Parthasarathy Shakkottai Aeroacoustic flowmeter
WO2000000793A1 (en) * 1998-06-26 2000-01-06 Cidra Corporation Fluid parameter measurement in pipes using acoustic pressures

Also Published As

Publication number Publication date
NO20032311L (no) 2003-07-18
NO20032311D0 (no) 2003-05-22
CA2428336A1 (en) 2002-06-13
DE60103781D1 (de) 2004-07-15
EP1356272A2 (en) 2003-10-29
DE60103781T2 (de) 2005-07-14
CA2428336C (en) 2007-03-06
AU2002220879A1 (en) 2002-06-18
EP1356272B1 (en) 2004-06-09
US6587798B2 (en) 2003-07-01
WO2002046737A3 (en) 2003-04-24
WO2002046737A2 (en) 2002-06-13
US20020100327A1 (en) 2002-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO329870B1 (no) Fremgangsmåte og system for å bestemme lydens hastighet gjennom et fluid i et rør
Michaels et al. Frequency–wavenumber domain analysis of guided wavefields
Harley Predictive guided wave models through sparse modal representations
NO336385B1 (no) Fremgangsmåte og apparat for å bestemme et fluids strømningshastighet i et rør
CN106643982B (zh) 一种基于声波共振频率的液位测量方法
CN104678384B (zh) 一种波束域的声压差互相关谱分析水下目标速度估计方法
Tant et al. A model-based approach to crack sizing with ultrasonic arrays
Kubinyi et al. EMAT noise suppression using information fusion in stationary wavelet packets
Wang et al. An enhanced time-reversal imaging algorithm-driven sparse linear array for progressive and quantitative monitoring of cracks
JP4074154B2 (ja) 配管破損探査装置
Liu et al. Ultrasonic monitoring of a pipe under operating conditions
Wang et al. Multifrequency identification and exploitation in Lamb wave inspection
Xu et al. Dispersive MUSIC algorithm for Lamb wave phased array
EP3667310A1 (en) System and method for detection of concentration of micro and nano particles in a fluid environment
CN116952356A (zh) 基于浅海环境水下声全息技术的近场辐射噪声测量方法
Khurjekar et al. Sim-to-real localization: Environment resilient deep ensemble learning for guided wave damage localization
Golato et al. Multi-helical path exploitation in sparsity-based guided-wave imaging of defects in pipes
Laaboubi et al. Application of the reassignment time–frequency method on an acoustic signals backscattered by an air-filled circular cylindrical shell immersed in water
Lu et al. Structural integrity monitoring of steam generator tubing using transient acoustic signal analysis
Guo et al. Exploring the geometry of one-dimensional signals
CN109188016A (zh) 油气水三相流分相流速声电双模态测量方法
KR101110070B1 (ko) 센서 네트워크를 이용한 파이프라인 내벽 모니터링 시스템
Skinner et al. Development of underwater beacon for Arctic through-ice communication via satellite
Golato et al. Multifrequency and multimodal sparse reconstruction in Lamb wave based structural health monitoring
Gonella et al. Automated defect localization via low rank plus outlier modeling of propagating wavefield data

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: WEATHERFORD TECHNOLOGY HOLDINGS, US

CREP Change of representative

Representative=s name: BRYN AARFLOT AS, STORTINGSGATA 8, 0161 OSLO, NORGE

MK1K Patent expired