NO334998B1

NO334998B1 - Fremgangsmåte og anordning til måling av strømningshastighet for flerfaseblanding

Info

Publication number: NO334998B1
Application number: NO20005844A
Authority: NO
Inventors: Joel L Groves; Harold Pfutzner; Jean Pierre Poyet; Peter Wraight
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2014-08-18
Also published as: CN1309768A; EP1078251A2; NO20005844D0; NO20005844L; CA2332376C; EP1078251B1; CA2332376A1; WO1999060387A2; CN1252464C; WO1999060387A3; AU4083399A; US6097786A

Abstract

En fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding omfatter bestråling av blandingen med røntgenstråler, innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på bestråling, generering av et signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner, og analysering av signalet for karakterisering av blandingen. Oppfinnelsen omfatter videre et apparat for karakterisering av en flerfaseblanding, omfattende en røntgenstrålekilde for bestråling av blandingen, en detektor for innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på bestråling, idet detektoren genererer et signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner, og anordninger for analysering av signalet for karakterisering av blandingen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører flerfasestrømningsmålere, såsom slike som benyttes innen oljeindustrien for estimering av fraksjoner og strømningsrater for olje, vann og gass (dvs. hydrokarboner i gassform, ikke bensin (eng. "gasoline")) som strømmer gjennom rør. Selv om oppfinnelsen er beskrevet med henvisning til dens foretrukkede bruk ved olje/gass/vann målinger, er den på ingen måte begrenset til slike anvendelser, idet, hvilket klart vil fremgå, aspekter av oppfinnelsen like såvel finner anvendelse ved en bred variasjon av industrielle og kjemiske prosesser.

Muligheten for å måle strømningshastighetene i flerfase fluider i et rør - uten at det er nødvendig å avbryte fluidstrømmen eller separere fasene under måleprosessen - har vært et lenge følt behov innen kjemisk industri og petroleumsindustrien. Anvendelser av slike "flerfase strømningsmålere" er omfattende, særlig innen oljebransjen. Fordi nesten alle brønner produserer en blanding av olje, vann og gass, er strømningsmålinger av de individuelle komponenter i fluidblandingen essensielle for effektiv produksjon fra et reservoar. I dag gjøres disse målingene ved overflaten ved hjelp av separatorer, som er kostbare og store, særlig for offshore anvendelser. Tilgjengeligheten av en pålitelig, rimelig, kompakt og nøyaktig flerfasemåler ville tilfredsstille et viktig og lenge følt behov innen oljefeltkomplettering og oljefeltproduksjon.

Det har vært mange tidligere forsøk på å utvikle flerfasestrømningsmålere. Generelt sagt forsøker disse kjente innretninger å benytte forskjeller i absorpsjonen av røntgenstråler eller gammastråler for olje-, vann-, og gasskomponentene i flerfaseblandingen. Som velkjent blant fagpersoner på området, har slike kjente innretninger begrenset nøyaktighet, særlig i tilfellet av gassfraksjoner over 90 %, en vanlig situasjon ved virkelige anvendelser.

Eksempler på kjente strømningsmålere som benytter gammastrålekilder er beskrevet i US patent nr. 4 788 852 og 5 025 160, såvel som i PCT-publikasjonene nr. WO 93/24811 og WO 94/25859, hvilke alle det her skal vises til. Tilsvarende er eksempler på røntgenstrålebaserte innretninger beskrevet i US patentene nr.

4 490 609 og 5 689 540, hvilke begge det her også skal vises til.

WO 96/10172 vedrører et apparat for å analysere fluidstrømning i et rør, der apparatet omfatter i det minste en strålingskilde for direkte stråling gjennom strømningen og minst en strålingsdetektor som mottar stråling som har passert gjennom strømningen. Hver detektor avleverer et signal til en prosesseringsenhet som er innrettet til å prosessere signalet for å tilveiebringe en serie kronologiske verdier og å gruppere dem etter størrelsen, samt å analysere de grupperte verdiene.

Et trekk som er felles for alle de ovennevnte kjente innretninger, er bruken av spektralanalyse av de detekterte gammastråler og røntgenstråler. Mer bestemt er det i hvert av disse systemene en detektor som måler energien i hvert individuelle foton som mottas, hvilket danner et spektralbilde (eller histogram) som viser energifordelingen for de mottatte fotoner. Det oppnås typisk to uavhengige målinger ved innstilling av et "høyenergi"-vindu (hvor Compton-effekten dominerer) og et "lavenergi"-vindu (hvor den fotoelektriske effekt dominerer). Se patent '852, krav 1 ("En fremgangsmåte for måling av forholdene mellom forskjellige komponenter i en råoljeblanding som strømmer gjennom en rørledning, omfattende trinnene for ... detektering av gammastråler eller røntgenstråler for minst tre distinkte energinivåer som går gjennom et kjent volum av blandingen for generering av tre signaler ..."); patent '160, spalte 2, linjer 58-65 ("en fremgangsmåte til måling av væskestrømhastighet i en flerfasestrøm inneholdende minst to væskefaser, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene for: ... (ii) ved et første sted, måling av intensitetene til gammastråler ved to forskjellige gammastråleenergier, ..."); PCT-publikasjon '24811, ved 9, ("signalene som er frembragt av detektoren 14 som respons på de detekterte gammastråler overføres til en behandlingsdatamaskinenhet 16 som bestemmer intensitetene til gammastråler ved begge energier"); PCT-publikasjon '25859, ved 4, linje 5-7 ("deretter, ved måling av strålingsabsorpsjonen gjennom en rørledning fylt med olje, vann og gass, ved to<g>ammastråleener<g>inivåer ..."); patent '609, spalte 2, linjer 37-41 ("Ved spektralanalyse av den resulterende fluks, det frembringes det to målinger relatert til henholdsvis det nedre og det øvre energiområdet, hvorfra ..."); og patent '540, spalte 2, linjer 53-55 ("detektorelektronikken (ikke vist) angir den detekterte energien i histogrammer som funksjon av ener<g>i"). For å frembringe et slikt energispekter fra strålingsdetektoren, må individuelle røntgenstrålefotoner eller gammastrålefotoner som mottas av detektoren analyseres separat.

Oppfinnerne har erkjent at nødvendigheten av å behandle individuelle fotoninteraksjoner i detektoren i en flerfasestrømningsmåler fundamentalt begrenser strømningsmålerens mulige ytelse. Anvendelser i virkelighetens verden medfører flerfasestrømningshastigheter på 10 m/s eller større. Videre er strømmene svært irregulære, særlig i situasjoner med høye gasskonsentrasjoner. Således, for nøyaktig å karakterisere slike raske og irregulære strømmer, er det ønskelig å "fange" strømmene over små tidsintervaller (dvs. små nok til at fluidet beveger seg neglisjerbart under et intervall). For en strømningshastighet på 10 m/s, vil fluidet bevege seg 0,01 cm under en periode på 10 jas. Således, for en romlig oppløsning på 0,01 cm, må strømningsmåleren utføre en måling hvert 10 jas.

De raskest tilgjengelige nåværende røntgenstråle- eller

gammastrålebehandlingssystemer kan benyttes med gjennomstrømninger opptil ca. IO<6>fotoner/s. Derfor, i løpet av en periode på 10 [ is, mens det raskt bevegende fluid er tilnærmet konstant, kan kun 10 fotoninteraksjoner behandles i detektoren. 10 fotoner er imidlertid ikke på langt nær nok til å sikre nøyaktighet ved målingen (som velkjent blant fagpersoner innen kjerneteknikk: for å oppnå en relativ nøyaktighet på 10 %, er det nødvendig med 100 fotoner; og for å oppnå en relativ nøyaktighet på 1 %, er det nødvendig med 10000 fotoner). Oppfinnerne har således funnet at tradisjonelle metoder er fullstendig uegnet til å frembringe nøyaktige

resultater for problemstillinger i den virkelige verden - selv ved å benytte den raskeste og mest kostbare tilgjengelige elektronikk.

I stedet, hvilket oppfinnerne har blitt klar over, det som er ønskelig for å gjøre nøyaktige flerfasestrømningsmålinger i et rør, er en anordning for å ta et "flashbilde" eller «blitzbilde» av sammensetningen av fluidet i røret i en tidsperiode som er kort i forhold til fluidstrømmens variasjoner. I oljeproduserende brønner er typiske fluidstrømmer 10 m/s. Dersom undersøkelsesområdet er 1 cm i fluidstrømmens retning, så vil 1 % av fluidet bevege seg ut av undersøkelsesområdet i løpet av 10 [ is. Et flash på 10 |as (inneholdende et tilstrekkelig antall fotoner) skulle således gi informasjon som er tilstrekkelig til å tilveiebringe momentane konsentrasjoner av olje, vann og gass med en nøyaktighet på 1 % innenfor det området som undersøkes av røntgenstrålen/detektorsystemet. Generelt, for et trekomponentfluid, må det gjøres to uavhengige målinger under hvert flash for fullstendig å kunne karakterisere fluidkonsentrasjonene. Strømningsratene kan da bestemmes ved hjelp av trykkdifferensialmålinger ved å benytte et venturirør, eller ved korrelasjoner av "flash"-røntgenstrålemålingene.

Den foreliggende oppfinnelse eliminerer behovet for prosessering av individuelle fotoninteraksjoner under enhver tidsperiode. I stedet måles kun summen av den strålingen som er innsamlet av (eller avsatt i) detektoren(e) under undersøkelsesintervallet. Som en følge av dette kan enhver røntgenstrålefluks, uansett hvor høy den er, behandles under det valgte tidsintervall.

Følgelig, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et aspekt av oppfinnelsen fremgangsmåter for karakterisering av en flerfaseblanding, som følger: (i) bestråling av blandingen med røntgenstråler; (ii) innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på bestrålingen; (iii) generering av et signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (iv) analysering av signalet for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen andre fremgangsmåter for karakterisering av en flerfaseblanding, som følger: (i) bestråling av blandingen med en røntgenstrålepuls; (ii) innsamling av energi, inkludert en flerhet av fotoner, som avgis fra blandingen som respons på røntgenstrålepulsen; (iii) generering av første og andre signaler som respons på den innsamlede energi; og (iv) analysering av det første og annet signal for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen fremgangsmåter for karakterisering av en flerfaseblanding som strømmer langs en strømningsbane, som følger: (i) retting av en flerhet av røntgenstrålefotoner mot et første sted langs blandingens strømningsbane; (ii) innsamling av en flerhet av fotoner fra røntgenstråler som er overført gjennom det første sted og frembringelse av et første signal som respons på den innsamlede samlede energi; (iii) retting av en flerhet av røntgenstrålefotoner mot et annet sted langs blandingens strømningsbane; (iv) innsamling av flere fotoner fra røntgenstråler som er overført gjennom det annet sted og frembringelse av et annet signal som respons på den innsamlede samlede energi; og (v) analysering av det første og annet signal.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen fremgangsmåter for karakterisering av en flerfaseblanding, som følger: (i) retting av en første puls av røntgenstråler, som har et første energispekter, inn i blandingen; (ii) innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på den første røntgenstrålepuls og generering av et første signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; (iii) retting av en annen puls av røntgenstråler, som har et annet energispekter, som er forskjellig fra det første spekter, inn i blandingen; (iv) innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på den annen røntgenstrålepuls og generering av et annet signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (v) analysering av det første og annet signal for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen andre fremgangsmåter for karakterisering av en flerfaseblanding, som følger: (i) retting av en puls av røntgenstråler inn i blandingen; (ii) innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på pulsen, anvendelse av en første detektor, som har en første responskarakteristikk, for frembringelse av et første signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; (iii) innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på pulsen, anvendelse av en annen detektor, som har en annen responskarakteristikk som er forskjellig fra den første responskarakteristikk, for å frembringe et annet signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (iv) analysering av det første og annet signal for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen andre apparater til karakterisering av en flerfaseblanding, slik som den følgende kombinasjon: (i) en røntgenkilde som bestråler blandingen; (ii) en detektor som samler inn fotoner som avgis fra blandingen som respons på bestrålingen, idet detektoren genererer et signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (iii) anordninger for analysering av signalet for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen et annet apparat for karakterisering av en flerfaseblanding, slik som den følgende kombinasjon: (i) en pulset røntgenstrålekilde; (ii) en detektor som samler inn energi, inkludert en flerhet av fotoner, som avgis fra blandingen som respons på røntgenstrålepulsen, og som genererer første og andre signaler som respons på den innsamlede energi; og (iv) anordninger for analysering av det første og annet signal for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen et annet apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som strømmer langs en strømningsbane, slik som den følgende kombinasjon: (i) en røntgenkilde, anordnet til å rette en flerhet av røntgenstrålefotoner mot blandingen; (ii) en første detektor, anordnet til å samle inn flere fotoner fra røntgenstråler som er overført gjennom et første sted langs blandingens strømningsbane og frembringe et første signal som respons på den innsamlede samlede energi; (iii) en annen detektor, anordnet til innsamling av flere fotoner fra røntgenstråler som overføres gjennom et annet sted langs blandingens strømningsbane og frembringe et annet signal som respons på den innsamlede samlede energi; og (iv) anordninger for analyse av det første og annet signal.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen et annet apparat for karakterisering av en flerfaseblanding, slik som den følgende kombinasjon: (i) en første røntgenstrålekilde for generering av en første puls, som har et første energispekter; (ii) en detektor for innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på den første røntgenstrålepuls og generering av et første signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; (iii) en annen røntgenstrålekilde for generering av en annen puls som har et annet energispekter som er forskjellig fra det første spekter, idet detektoren innsamler fotoner som avgis fra blandingen som respons på den annen røntgenstrålepuls og genererer et annet signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (iv) anordninger for analyse av det første og annet signal for å karakterisere blandingen.

Igjen, generelt sagt, og uten at det er ment å være begrensende, vedrører et annet aspekt av oppfinnelsen et annet apparat for karakterisering av en flerfaseblanding, slik som den følgende kombinasjon: (i) en pulset røntgenkilde; (ii) en første detektor, anordnet til innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på pulsen, og som har en første responskarakteristikk, for frembringelse av et første signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; (iii) en annen detektor, anordnet til innsamling av fotoner som avgis fra blandingen som respons på pulsen, og som har en annen responskarakteristikk som er forskjellig fra den første responskarakteristikk, for frembringelse av et annet signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (iv) anordninger for analyse av det første og annet signal for å karakterisere blandingen.

Ytterligere andre aspekter, hensikter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse.

Kort beskrivelse av figurene:

Utvalgte aspekter og/eller utførelser av oppfinnelsen er vist på de ledsagende figurer, som er ment å være eksemplifiserende (og ikke på noen måte uttømmende eller begrensende), og hvor:

fig. la viser en først eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen;

fig. lb er et riss ovenfra av utførelsen på fig. la;

fig. 2a viser et typisk bremsestrålingsspekter som er utsendt fra et røntgenrør;

fig. 2b viser eksemplifiserende responsfunksjoner for en lavenergidetektor, et filter og en høyenergi svart detektor (eng. black detector) som er plassert etter hverandre i banen til en røntgenstråle;

fig. 2c viser eksemplifiserende energispektra som er mottatt av detektorer av den type som er eksemplifisert på fig. 2b;

fig. 3a viser en eksemplifiserende utførelse av et dobbelthode røntgenstrålerør til bruk i forbindelse med oppfinnelsen;

fig. 3b viser en annen eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen;

fig. 4 viser ennå en annen eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen;

fig. 5 viser en trigge-teknikk til bruk i forbindelse med oppfinnelsen;

fig. 6 viser ytterligere en annen eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen; og fig. 7-8 viser eksemplifiserende responsfunksjoner.

Med henvisning til fig. 1, omfatter en vist eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen én eller flere venturirestriksjoner (eller andre rør eller oppdemmingsinnretninger) 1, én eller flere generatorpakker 2, og én eller flere detektorpakker 3 (som her benyttet betyr venturi et rørstykke med en restriksjon midt på; denne restriksjonen kan gå til null, slik at uttrykket venturi omfatter et rett rørstykke). En vist generatorpakke 2 omfatter ett eller flere røntgengeneratorrør 4, én eller flere kilder 5 med<137>Cs (eller et annet radioaktivt materiale), og én eller flere strålingsdetektorer 6. Røntgenstrålerør 4 kan benyttes i kontinuerlig eller pulset modus (når det benyttes mer enn ett rør, kan de ytterligere rør benyttes til å frembringe krysskorrelasjonsinformasjon - eksempelvis kan en annen detektorpakke installeres foran det annet røntgenstrålerør for krysskorrelasjonsformål. Alternativt kan slik krysskorrelasjonsinformasjon oppnås med en enkelt røntgenstrålekilde og flere detektorer som er romlig adskilt langs blandingsstrømmens retning). Røntgenstrålerør kan også være flerhodet og brukes med etterfølgende flash ved forskjellige energier.

En overvåkingsdetektor 6 er fortrinnsvis plassert nær røntgenstrålenes utgangspunkt. Dens funksjon er å måle røntgenstrålefluksen, for å normalisere røntgenavgivelsen fra flash til flash (eller detektere og korrigere mulig avdrift under bruk i kontinuerlig modus). Selve røntgenstrålerøret kan få tilført energi enten fra en kontinuerlig kraftforsyning (fortrinnsvis en 60 kV DC forsyning, som beskrevet nedenfor) eller en pulset forsyning. Fordelene med en DC kraftforsyning er dens ekstremt stabile karakteristika (særlig med hensyn på spenning) og den kjensgjerning at den kan kjøres kontinuerlig i en tidsperiode, som beskrevet nedenfor. Den pulsede kraftforsyning er imidlertid muligens billigere og krever mindre energi for å kunne benyttes; den kan også føre til en forenkling av detektorpakken.

En venturi 1 omfatter fortrinnsvis et system for kollimasjon og vinduer som er transparente for røntgenstråler (særlig lavenergirøntgenstråler, rundt 20 keV) som en del av veggen som flerfaseblandingen strømmer gjennom.

Detektorpakken 3 kan omfatte et antall detektorer 7, hver med forskjellig karakteristikk tilsiktet til å fange opp utvalgte områder av de spektra som er et resultat av røntgenstrålenes interaksjon med flerfaseblandingen. Detektorkarakteristikkene er optimalisert for å maksimere forskjellen mellom komponentene i flerfaseblandingen. (i tilfellet av en oljefeltanvendelse er flerfaseblandingen olje, vann og gass). Alternativt kan enkelte mellomliggende detektorer erstattes av filtre.

Med henvisning til fig. lb, kan en flerhet av detektorer 7a monteres rundt røret og konfigureres til å operere i en "tomografisk modus" - hvilket tilveiebringer romlig informasjon om fordelingen av flerfaseblandingen i et tverrsnitt.

Oppfinnelsen medfører fortrinnsvis å sende en intens og kort flash av røntgenstråler (typisk 10 |j.s eller større) gjennom flerfaseblandingen. Disse røntgenstrålene har et karakteristisk bremsestrålingsspektrum. Ved gjennomgang gjennom flerfaseblandingen skjer det gjennom forskjellige prosesser en interaksjon mellom røntgenstrålene og blandingen, hvor røntgenstrålene absorberes og spres. De utsendte røntgenstråler når en serie av detektorer som typisk er montert på den andre siden av røret og stablet bak hverandre. En typisk detektorstabel omfatter en lavenergidetektor, fulgt av en detektor som stopper tilnærmet all gjenværende stråling (en "svart detektor"). Ethvert antall detektorer kan benyttes; to er imidlertid et tilstrekkelig antall for en trefaseblanding, siden summen av de tre fasefraksjoner må være 1 (det benyttes følgelig to uavhengige informasjoner for å finne de tre fraksjoner, hvilket tilveiebringes av de to (eller "dobbelte") detektorer).

Energien som absorberes av hver detektor er en funksjon av fasefraksjonene. En invers algoritme benyttes til å ekstrahere fasefraksj onene fra energien som absorberes i detektorene.

På fig. 2a er det vist et eksemplifiserende initialt bremsestrålingsspekter.

(BEMERK: Disse og andre figurer er kun ment for å illustrere og forklare konseptene relatert til oppfinnelsen. Slike figurer kan inneholde nummeriske unøyaktigheter, og det kan være at de ikke er tegnet i henhold til målestokk). Fig. 2b viser en typisk respons som etterstrebes med en lavenergidetektor, et

mellomliggende filter og en svart høyenergidetektor som er plassert på rad. Den samlede energi som er målt av lavenergidetektoren og den svarte detektoren er vist som skraverte områder 10 henholdsvis 11 på fig. 2c. Hver røntgenstråleflashmåling tilveiebringer en lavenergiverdi (som er mest følsom for forskjellen mellom olje og vann) og en høyenergiverdi (som er mest følsom for forskjellen mellom væske og gass).

En slik serie av detektorer kan med fordel implementeres som et sett av halvledermaterialer som er anordnet oppå hverandre, og som hvert avleser en del av utgangsspektret. Denne type implementering gir flere fordeler - eksempelvis kompakthet og enkel tilpasning til systemer hvor det benyttes flere enn to detektorer.

Sammenlignet med de spektroskopiske fremgangsmåter ifølge kjent teknikk, har fremgangsmåten med undersøkelse ved flashrøntgenstråler ifølge oppfinnelsen den enorme fordel at den gjør full bruk av røntgenstrålerørets potensielle effekt (dvs. at uansett hvilket antall fotoner som sendes av røret, blir kun den samlede energi som avsettes i hver detektor målt; måleelektronikken er således kun nødvendig for å håndtere to slike målinger (for et to-detektor system) pr. flash). Flash-røntgenstråleteknikken har følgelig minst to betydelige fordeler i forhold til kjent teknikk. Det første er at hver "flash" måling kan ha en tilstrekkelig fotonopptelling til å minimalisere kjernestatistikk; dette er en meget betydelig fordel, siden det sett av ligninger som er nødvendig for å utlede de endelige fasefraksj oner er sterkt ikke-lineært (på flere måter), og, som fagpersoner på området vil være enig i, kan føre til feilforplantning på ikke-intuitive måter, med en sterk effekt på sluttsvaret. Den andre fordelen er at siden flash-målingen kan være ekstremt rask, kan et høyt antall flash sendes innenfor en kort tid (typisk 100 til 1000 pr. sekund) uten å belaste hastigheten til den tilknyttede detektor eller måleelektronikk, men gi en ekstraordinært detaljert "tidssignatur" av strømmen, hvilket kan være meget nyttig for å forbedre svarets sluttnøyaktighet.

Oppfinnelsen kan også benyttes til å oppnå verdifull innsikt i flerfaset fluidmekanikk. En meget sensitiv størrelse i alle flerfasestrømningsmålere - basert på et venturiprinsipp (Dp-måling mellom dens inngang og dens innsnevring) er "sakkings"-forholdet mellom gassfasene og væskefasene. Tradisjonelt fremkommer dette forholdet ("sakkingsloven") fra målinger i strømningssløyfer, og dette tabuleres for bruk under feltbetingelser. Gitt den svært store variasjon av betingelser som påtreffes i felten, vil det imidlertid være åpenbart for fagpersoner på området at laboratoriebaserte sakkingslov-forutsigelser vanligvis vil vise seg uegnet i felten. Nøyaktig sakkingslovinformasjon er viktig, særlig for en korrekt forutsigelse av gassens strømningsrate (eller GOR).

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse kan sakkingslovinformasjon frembringes ved å la røntgenstrålerøret være kontinuerlig på, og ved å sample én av detektorkanalene så raskt som mulig (dersom man sampler med 10 jas, kan det måles 100000 sampler pr. sekund). Man kan deretter fourier-transformere dette signalet (eller ta dets effektspekter) for å tilveiebringe en "signatur" av strømmens forskjellige strukturer - eksempelvis kan forskjellen mellom store væskestrukturer, som er karakteristiske for væskehastigheten, og små væskestrukturer, som er revet med av gassen og er karakteristiske for gasshastigheten, analyseres. En måte til å oppnå et kvantitativt estimat av sakkingsloven, er å observere hvor raskt signalet endres i én av detektorene mens fronten til en innkommende væskeansamling eller gassansamling passerer forbi. Informasjon om lengden av denne fronten (eksempelvis utledet fra eksisterende ansamlingsmodeller) gir en tilnærmelse til strømningshastigheten. Alternativt kan størrelsen av røntgenstrålen benyttes (som, i den pr. i dag foretrukkede utførelse, er i størrelsesorden noen få mm). Ved rask sampling, for en gitt stor konstruksjon, tilveiebringer denne lengden, delt på signalets stigetid, et estimat for konstruksjonens hastighet. Til slutt, en definitiv måte til å oppnå hastighetsinformasjon er å benytte et annet røntgenstrålerør og reflektormontasje som er anordnet nedstrøms (eller alternativt et enkelt røntgenstrålerør med flere, romlige adskilte detektorer), og å krysskorrelere signalene fra de to detektorer.

Kilder med exempt cesium (eller andre strålingskilder) finner flere anvendelser i forbindelse med oppfinnelsen. For det første benyttes de til å stabilisere de forskjellige detektorer i sammenstillingen. En cesiumkilde på 662 keV resulterer hovedsakelig i compton-interaksjon. Fordi den er exempt, er dens tellerate lav. Dersom man tar i betraktning at hvert røntgenstråleflash gir de momentane vann-, olje- og gassfraksjoner, skulle disse momentanresultatene, når gjennomsnittet beregnes over den tid det tar å oppnå et rimelig antall tellinger for cesiumsignalet (eksempelvis 5-10 min. for typiske parametere), burde identisk verifisere ligningen for å beregne gjennomsnittsfraksjonen over tid for cesium. Dette tilveiebringer først en egensjekk av gyldigheten av røntgenstrålemålingen, men kan også benyttes til å utlede én av de strukturelle parametere i systemet: dvs. det kan vises at de fraksjonene som det er beregnet gjennomsnittet for, over tid kan elimineres fra systemet for å tilveiebringe et forhold mellom dempekoeffisienten for vann, olje og gass. Som et resultat av dette kan én av disse parametrene utledes som en funksjon av de andre (såsom vannets saltinnhold). Vannets saltinnhold kan utvetydig utledes, fordi de tre informasjoner (lavenergirespons, høyenergirespons og cesiumrespons) er uavhengige.

Røntgenstrålerør som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen bør fortrinnsvis levere et ensartet bremsestrålingsspekter, særlig med en stabil endepunktsspenning. Slike røntgenstrålerør omfatter fortrinnsvis også muligheten for pulsing med 100-1000 pulser/sekund. Fagpersoner innen teknikken vil være enig i at mange røntgenstrålerør passer til disse referanser. Se eksempelvis US patent nr. 5 680 431, «Røntgenstrålegenerator», tilhørende Pietras og Stephenson. '431-innretningen er særlig foretrukket på grunn av sin mulighet til raskt å kunne svitsjes av LED'er og dens jordede treffplate.

Egenskapen til rørets treffplate kan være viktig fordi den påvirker energisammensetningen i bremsestrålingsspektret. Et røntgenstrålerør med transmisjonstreffplater (såsom '431-røntgenstrålerøret) er en egnet utførelse. Transmisjonstreffplater av tungt metall (såsom gull) bør fortrinnsvis optimaliseres med hensyn på tykkelse for å begrense treffplatens reabsorpsjon av fotoner. Et av de foretrukkede rør er en lav Z-treffplate (såsom molybden), fordi det frembringer en fluorescerende linje innenfor det lavenergivindu som er av interesse. Dette pakker sammen flere lavenergifotoner i lavenergivinduet. Tilpasningen mellom slike treffplatekarakteristika og lavenergidetektorens utforming forbedrer den samlede olje- og vanndiskriminering betydelig.

Det skal nå vises til fig. 3a, som viser et eksemplifiserende flerhodet (i det viste tilfellet to-hodet) røntgenrør 20. Røret 20 omfatter en treffplate 21, men to elektronkilder 22-23. Et slikt rør, med to hoder, kan benyttes med to forskjellige endepunktsenergier. Det kan således frembringes en rekke flash, vekselvis ved høy energi, deretter ved lav energi. Ved å benytte denne utformingen er kun én enkelt (fortrinnsvis svart) detektor 25 nødvendig i detektorpakken 24 (se fig. 3b), fordi etterfølgende høyenergi og lavenergifiash tilveiebringer den informasjon som er påkrevet for å karakterisere en trefaseblanding.

Kilder av exempt cesium som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen har fortrinnsvis et veldefinert energispekter, hvilket er tilveiebragt gjennom en flerkanalanalysator i systemet. Dette er den eneste del av systemet som krever "spektroskopi". Detektorens respons på røntgenflashene blir typisk behandlet i forskjellige elektroniske kretskort, hvis rolle nettopp er å integrere lyset som kommer fra flashet i detektoren.

Kraftforsyninger som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen kan være AC eller DC. I begge tilfelle bør slike forsyninger fortrinnsvis ha god

endepunktspenningsstabilitet.

Lavenergidetektorer som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen bør kunne fange opp det lavenergiområde som er av interesse (eksempelvis 10-30 keV) og være så transparent som mulig i høyenergiområdet (eksempelvis 45-60 keV). Slike detektorer bør også være temperaturstabile, gitt den typiske bruk av flerfasestrømningsmålere innen oljebransjen. Passende kandidater for en slik detektor omfatter en plastscintillator eller et transmisjonsioniseringskammer, såsom et krypton ioniseringskammer.

Rollen til et filter i en dobbeltdetektorkonfigurasjon er å redusere lavenergifotonets påvirkning på den svarte detektor. Dette resulterer i en merkbar økning i systemets dynamiske område, særlig med hensyn på dets mulighet til å håndtere situasjoner med høy gassandel (95 % og høyere). I en dobbeltdetektorutførelse er filteret fortrinnsvis valgt for å maksimere det dynamiske området.

I et dobbeltdetektorsystem, er "høyenergi"-detektoren den siste og må fange opp den gjenværende stråling. Mange kandidater kan benyttes, såsom Nal, LSO eller Csl. GSO er pr. idag foretrukket.

En sampelholder 26 kan benyttes til kalibreringsformål. Den plasseres fortrinnsvis i røntgenstrålens bane, på detektorpakkesiden, før detektorene. Når røret er tomt, kan den inneholde ingenting, vann, olje eller en kjent prøve eller blanding. Responsen til hver detektor blir deretter registrert, og dette utgjør kalibreringen av systemet for gass, vann og olje.

Det skal nå vises til fig. 4, hvor en eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen omfatter en venturi 40, en generatorpakke 41, og en detektorpakke 42.

Generatorpakken 41 omfatter fortrinnsvis en DC eller AC kraftforsyning 43, et røntgenstrålerør 44, strålingskilde 45, og en strålingsdetektor 46. Røntgenstrålerøret 44, som fortrinnsvis får tilført kraft fra en DC-kraftforsyning, blir fortrinnsvis styrt og pulset av LED'er og et sett av kilder 45 med exempt<137>Cs (662 keV) i generatorpakken 41.

Detektorpakken 42 omfatter en røntgenstråle/gammastråledetektor som er orientert mot innsnevringen i venturien 40. Røntgenstråler genereres av røntgenstrålerøret 44, fortrinnsvis i flash eller utbrudd, som kan være så korte som 10 jas, eller så lange som kraftforsyningen 45 tillater. Gammastråler sendes ut av en radioaktiv kilde 45, fortrinnsvis<137>Cs.

Signalbehandlingselektronikk (ikke vist) differensierer mellom de svake (eksempelvis 662 keV) gammastråler fra den radioaktive (eksempelvis<137>Cs) kilde og de som er forårsaket av røntgenstrålene som er basert på røntgenstrålepulsenes takt. Cs fotonene blir fortrinnsvis analysert i en flerkanalanalysator. For røntgenstrålefotonene, blir kun summen av røntgenstråleenergien som avsettes i detektoren 47 under hver puls analysert, hvilket krever svært enkel og rimelig elektronikk med moderate hastighetskrav. En strålingsdetektor 46 benyttes fortrinnsvis til å normalisere variasjoner fra røntgenstrålerørets utsendelse. Energikravet for røntgenstrålerøret 44 kan være svært lavt (eksempelvis en 30 kV kraftforsyning), som bidrar til påliteligheten og den lave kostnad for denne utførelse.

Med fortsatt henvisning til fig. 4, er målingene som fremkommer fra dette systemet et sett av røntgenstråleflash-intensiteter (det kan eksempelvis være 100 flash pr. sekund, hvert med en varighet på 10 ms) og en avlesing av 662 keV dempingen fra den eller de radioaktive kilder. Dataene for 662 keV bør innsamles i en tidsperiode som er lang nok til å minimalisere kjernestatistiske varianser.

Systemet (på fig. 4) kan benyttes i flere forskjellige modi. Man kan f.eks. benytte en pulset kraftforsyning for å generere en serie av enkeltenergi røntgenstrålepulser, slik at det fremkommer målinger som ligner de som er beskrevet ovenfor. Bruk av pulset energi tillater at et lavenergisystem leverer stor momentanenergi under pulsen.

Ved drift av røntgenrøret med en pulset kraftforsyning, er det mulig, ved å pulse det ved forskjellige spenninger, og få tilbake ytterligere informasjon om strømmen. En typisk bruk ville f.eks. være først å kjøre røntgenstrålerøret med en lavenergispenningspuls (eksempelvis 30 kV), senere etterfulgt av en høyenergipuls (eksempelvis 60 kV), idet hver individuelle puls kun varer noen få mikrosekunder. Hver puls vil dumpe en viss mengde energi inn i detektoren 47, hvilket tilveiebringer to uavhengige informasjoner (på grunn av de forskjellige dempemekanismer som er forbundet med hver puls).

I dette tilfellet, hvor røntgenstrålerøret vekselvis pulses ved lav energi (eksempelvis 30 keV) deretter høy energi (eksempelvis 50 keV), har oppfinnerne gjort den følgende eiendommelige oppdagelse. For en endepunktspuls med fast høy energi, finnes det et optimalt lavenergiendepunkt (den "gyldne energi") som gjør inversjonsproblemet (dvs. problemet med å beregne fasefraksjoner fra detektorens signaler) lineært med en svært god tilnærmelse (1 % er innen rekkevidde). Dette ekstraordinære resultat har den virkning at det betydelig forenkler kalibreringen av systemet: ved den gyldne endepunktenergi, er kun en ren vann- og ren oljekalibrering påkrevet, uten at man behøver å kjenne detaljene om dempingen for oljen eller vannet.

Den ovenstående metode kan generaliseres til et sett av n (større enn 2) pulser. F.eks. kan man introdusere en tredje, lavere energipuls (eksempelvis 15 eller 20 kV), for å tilveiebringe ytterligere informasjon om systemets kalibreringskoeffisienter. Man kan også benytte slik informasjon til å spore mulige endringer i én av systemets bestanddeler - eksempelvis vannets saltholdighet, oljens svovelinnhold, osv.

Radioaktive kilder kan benyttes til to svært nyttige formål. For det første tilveiebringer de i løpet av noen få minutter en generell kvalitetssjekk av gyldigheten av det sett av røntgenstråleflash som er målt under den samme tidsperiode. Med andre ord kan den gjennomsnittstetthet som er beregnet fra den fraksjon som er utledet fra røntgenstråleflashene, over en gitt tidsperiode, sammenlignes med det som er målt med den radioaktive kilde. Enhver avdrift i målingen av røntgenstråleflashene kan derfor detekteres. For det annet kan man utlede tre ligninger for de fasefraksjoner (to fra røntgenstråleflash, en fra cesium) som er gjennomsnittsberegnet over en tid (over den tid som er nødvendig for å gjøre en cesiummåling tilgjengelig). Summen av gjennomsnitts fraksjonene skulle også bli 1. Ved å eliminere fasefraksjonen mellom disse fire ligninger, står man tilbake med et uttrykk som knytter sammen kalibreringskoeffisientene for olje, vann og gass. Denne ligningen kan benyttes til å beregne en av kalibreringsparametrene: eksempelvis vannets saltholdighet eller oljens svovelinnhold.

Videre, ved å benytte den ovenfor beskrevne metode med dobbelenergipulsing, kan man trigge registrerings elektronikken i henhold til pulsens spenning, som vist på fig. 5. Som vist på fig. 5, forårsaker en første trigger 50 en integrasjon under pulsens lavspenningsdel. Etter en avlesing av detektoren, starter en annen trigger 51 integrasjonen (eventuelt ved å benytte en annen integrator) for høyspennings delen av pulsen (bemerk: denne teknikken kan benyttes på den stigende eller fallende del av signalet). Alternativt kan det benyttes et dobbelthodet (eller flerhodet) rør (eksempelvis som vist på fig. 3a). Slike flerhodede rør kan tilveiebringe et tilsvarende flashtilfelle, alternativt flashing mellom to eller flere energier, som tidligere beskrevet. Hvert rør i den flerhodede sammenstillingen kan også drives med en DC kravforsyning. Dette gir den potensielle fordel at det tilveiebringes en svært stabil spenning (for en nøyaktig måling) og muligheten for å levere lange pulser med vilkårlig lengde.

Med henvisning til fig. 6, omfatter en ytterligere eksemplifiserende utførelse av oppfinnelsen en detektorpakke 60, inneholdende en høyenergidetektor 61, et filter 63, og en lavenergidetektor 62. Detektorene 61 og 62 er utformet for å være følsomme for forskjellige røntgenstråleenergier. F.eks. kan lavenergidetektoren 61 være en "tynn" detektor, som er i stand til primært å stoppe røntgenstråler opp til 30 keV, og høyenergidetektoren 61 kan være en "tykk" detektor, som stopper alle røntgenstråler som når den. Tilstedeværelsen av et filter 63 mellom de to detektorer, utformet til å dempe så mye som mulig av røntgenstrålene under en viss energi, uten å påvirke for mye av røntgenstrålene som skal fanges opp i høyenergivinduet, øker i tillegg forskjellen mellom responsfunksjonene til de to detektorer, hvilket øker det dynamiske området. Ved å benytte denne utførelse frembringes to informasjoner pr. flash. Ytterligere informasjon frembringes fra en radioaktiv kilde 45, som beskrevet i forbindelse med de tidligere utførelser.

For å lage en strømningsmåler, må generelt noe hastighetsinformasjon utledes. Dette kan gjøres ved å måle trykkdifferensialet over venturien. Dette Dp er generelt nært relatert til væskehastigheten (som tidligere nevnt er "sakkingen" mellom oljen og vannet neglisjerbar, og de anses for å ha samme hastighet). Gasshastigheten blir da utledet fra "sakkingsloven", som typisk er kalibrert fra strømningssløyfer. Det er ikke sikkert at en gitt "sakkingslov" vil holde for bestemte flerfaseblandinger og tilstander i oljefeltet. Unøyaktighet i "sakkingsloven" er faktisk et velkjent problem med konvensjonelle utforminger av strømningsmålere. Fordi den kan sample flerfasefluid så raskt, kan oppfinnelsen kalibrere sakkingsloven på stedet. Dette er en betydelig fordel, sammenlignet med kjente fremgangsmåter.

Ved å benytte et røntgenstrålerør med en DC kraftforsyning, kan man la røret være "på" og sample ett av detektorsignalene så raskt som mulig med den tilgjengelige elektronikk (standardelektronikk bør være i stand til å sample med 100 kHz i en kort tid). Det resulterende signal inneholder strømmens tidsvariasjoner, særlig forskjellige tidsstrukturer for gass- og væsketilfellene. Når store gassansamlinger passerer detektoren, trekker de med seg små væskestrukturer, som beveger seg tilnærmet ved gasshastigheten. Disse strukturer er en signatur for gasshastigheten. Omvendt, når det opptrer tilfeller med mye væske, får man signaturer av væskehastigheten. Disse tids signaturene kan analyseres på forskjellige måter, direkte i tidsdomenet eller ved Fouriertransformasjon, eller ved å ta et effektspekter.

En lengdeskala kan introduseres på flere måter for å transformere disse tidssignaturer til hastigheter: eksempelvis rørdiameteren, størrelsen av den kollimerte røntgenstrålebunt, den typiske størrelse for en ansamlingsfront (basert på en modell), osv. Ved å kombinere disse lengdeestimater med tidssignaturinformasjonen, kan man utlede sakkingen mellom gass- og væskefasene.

Alternativt, for å estimere disse hastigheter på en direkte måte, kan man krysskorrelere signalene fra flere, romlig adskilte detektorer, som eksemplifisert på fig. la. Tolkningen av slike tidssignaler er tilsvarende - dvs. at de små væskedråpene som opptrer inne i store gassansamlinger er representative for gasshastigheten, mens de store væskeansamlingene gir væskehastigheten. Gass/væske-sakkingshastigheten måles således direkte.

Som vist på fig. lb, kan en oppstilling av detektorer rundt røret (en "tomografisk detektor") benyttes til å estimere fasekonsentrasjoner langs korder som ikke er diametere, for å korrigere "siktlinje"-estimatet for konsentrasjonene. Et slikt oppsett i "tomografisk modus" kan benyttes i enhver av de utførelser som her er beskrevet.

Vi vil nedenfor drøfte og illustrere inversjonen av data i det foregående system, dvs. hvordan man går fra de målte lavintensitetsrøntgensignaler og høyintensitetsrøntgensignaler i detektoren(e) til fasefraksjonene i flerfase fluidblandingen.

DC krafttilførselstilfellet: Fra en gitt røntgenflash, får man to stk. data ved lav og høy energi. La oss kalle bremsestrålingsspekteret f(E). Det har en endepunktsenergi Eend- Responsen for lavenergidetektoren kan skrives:

hvor:

Sler energien som avsettes i lavenergidetektoren,

Mwindow er den lineære dempekoeffisient for vindusmaterialet i rørveggene (transparent for røntgenstråler),

dwindow er den samlede tykkelse av veggmaterialet (det er to vegger),

cto, aw, etg er fraksjonen av henholdsvis olje, vann og gass,

|j,o, Mw, Mg er de lineære dempekoeffisienter for henholdsvis olje, vann og gass,

d er den innvendige diameter i røret (eller venturiseksjonen),

er lavenergidetektorens lineære dempekoeffisient,

dL er lavenergidetektorens tykkelse.

f(E), |J.window(E), dWindow, Ml(E) og dL er systemparametre som måles i laboratoriet.

|j,o(E), |J.W(E), |J.g(E) er beregnet fra den kjente sammensetning av hver fase eller målt med en høyoppløsningsdetektor.

Summen av de 3 fasefraksj onene er én:

cto + ccw + etg = 1

Signalet i lavenergidetektoren kan plottes som en funksjon av fasefraksjonene, eller mer fysisk av de to uavhengige parametre WLR ("water/liquid ratio", vann/væskeforhold) og GLR ("gas liquid ratio", gass væskeforhold).

Tilsvarende kan responsen til høyenergidetektoren modelleres ved:

hvor:

|j,f er den lineære dempekoeffisient for filteret,

dF er tykkelsen av filteret.

|aF(E) og dF er systemparametere som er kjent fra laboratoriet.

Det har i det ovenstående blitt antatt at høyenergidetektoren fanger opp all gjenværende stråling i systemet (dvs. at den er svart), en svært god tilnærmelse dersom man benytter GSO som krystall. Resultatene av denne eksemplifiserende inversjon er oppsummert på fig. 7, hvor responsen til de følgende størrelser er plottet:

Sh og Sler systemets gassrespons (slik at gasspunktet befinner seg ved plottets utgangspunkt).

Det som fremkommer på fig. 7 er en buelinjet trekant, hvis ytterpunkter er responsen til de rene faser (gass, olje og vann). Så snart denne trekanten er tabulert, kan man gå fra de målte parametere (Sh, Sl) til fluidfraksjonene (GLR, WLR) for hvert røntgenstråleflash.

AC kraftforsvningstilfellet: Man opererer nå ved to endepunktenergier, EL og EHmed vekslende røntgenstråleflash (eller med triggede integratorer innenfor det samme flash) og en enkelt detekteringsdetektor. La oss analysere tilfellet med separate flash (tilfellet med triggede integratorer er meget likt). Lavenergiresponsen for detektoren er gitt ved:

hvor:

fL(E) er lavenergibremsestrålingsspekteret, målt i laboratoriet.

Tilsvarende er høyenergiresponsen gitt ved:

hvor:

fH(E) er høyenergibremsestrålingsspekteret, målt i laboratoriet.

Fig. 8 viser en typisk plott av

Den samme analyse som ovenfor gjelder. Trekanten er imidlertid svært nær lineær, hvilket kan ses fra dette plottet. Dette er fordi vi opererer ved en lav energi på ca. 30 keV, den såkalte "gyldne energi". Dette har bemerkelsesverdige følger for kalibreringsprosedyren: Siden inversjonen er lineær, er detaljene vedrørende absorpsjonskoeffisienten kontra energien irrelevant, og systemet kan kalibreres kun ved å kjenne den samlede respons ved hvert hjørne av triangelet (dvs. for de rene faser) og ved lineær interpolering mellom hjørnene. Hvis vi definerer: hvor disse fire størrelser fremkommer fra systemet når en ren fase er tilstede, kan vi uttrykke WLR og GLR som:

Om nødvendig kan denne lineære tilnærmelse korrigeres ved den tidligere beskrevne fremgangsmåte. Korreksjonen kan estimeres ved linearisering av de inverse ligninger rundt det ovenstående estimat for GLR og WLR.

Selv om det i det foregående er blitt beskrevet og eksemplifisert aspekter av forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelse, vil fagpersoner på området erkjenne at alternative elementer og teknikker, og/eller kombinasjoner og ombyttinger av de beskrevne elementer og teknikker, kan settes istedenfor, eller legges til, de utførelser og fremgangsmåter som her er beskrevet. Det er derfor foretrukket at den foreliggende oppfinnelse ikke skal defineres ved hjelp av de spesifikke apparater og fremgangsmåter som her er beskrevet, men isteden av de ledsagende krav, som det er meningen skal tolkes i samsvar med de følgende veletablerte prinsipper for kravkonstruksjon: • Hvert krav skal gis sin bredest rimelige fortolkning i overenstemmelse med beskrivelsen. • Begrensninger skal ikke leses fra beskrivelsen eller tegningene inn i kravene (hvis kravene eksempelvis angir en "stol" og beskrivelsen og tegningene viser en gyngestol, skal kravets uttrykk "stol" ikke begrenses til en gyngestol, men skal isteden forstås å dekke enhver type "stol"). • Ordene "omfatte", "inkludere" og "ha" er alltid åpne, uansett om de opptrer som det primære overgangsuttrykk i et krav, eller som et overgangsuttrykk innenfor et element eller delelement av kravet (eksempelvis vil kravet "en gjenstand omfattende: A; B; og C", bli krenket av en innretning inneholdende 2A'er, B og 3C'er; og kravet "en gjenstand inneholdende: A; B, inkludert X, Y og Z; og C, som har P og Q" bli krenket av en innretning inneholdende 3A'er, 2X'er, 3Y'er, Z, 6P'er og Q). • De ubestemte artikler "en" eller "et" betyr "én eller flere"; hvor isteden kun en entallsbetydning er ment, vil et uttrykk såsom "én" "kun én" eller "en enkelt" opptre. • Beskrivende materiale som kun opptrer i innledningen til et krav skal ikke anses som en begrensning av kravet. • Ord i et krav skal gis sin enkle, ordinære og generiske betydning, med mindre det lett ses av beskrivelsen at en uvanlig mening er tilsiktet. • I et fremgangsmåtekrav er trinnenes rekkefølge uviktig, med mindre kravets skråk spesifikt angir at et gitt trinn må utføres før (eller etter) et annet. Se Vaupel Textilmaschinen KG v. Meccanica Euro Italia s. p. a., 20 USPQ2d 1045, 1053 (Fed. Cir. 1991). • Hvor uttrykket "midler for" opptrer i en kravavgrensning, er det meningen at avgrensningen skal tolkes i samsvar med 35 U.S.C. §112 1J6; omvendt innebærer et fravær av de spesifikke ord "midler for" en hensikt om at regelen med den "enkle betydning", istedenfor §112 1J6, skal benyttes ved tolkning av avgrensningen. • Der hvor uttrykket "midler for" kommer foran en dataprosesserings-"funksjon" eller databehandlings-"funksjon", er det meningen at det resulterende midler-pluss-funksjon element skal oppfattes slik at det dekker enhver, og alle, datamaskinimplementeringer av den nevnte "funksjon". • Et krav som inneholder mer enn ett datamaskinimplementert midler-pluss-funksjon element skal ikke tolkes slik at det kreves at hvert midler-pluss-

funksjon element må være en strukturelt distinkt entitet (såsom et bestemt stykke maskinvare eller en kodeblokk); isteden skal et slikt krav tolkes slik at det kun kreves at den samlede kombinasjon av maskinvare/programvare som realiserer oppfinnelsen som en helhet må realisere i det minste den eller de funksjoner som er angitt i kravets midler-pluss-funksjon element(er). • Et midler-pluss-funksjon element skal tolkes slik at det kun fordrer den "funksjon" som spesifikt er angitt i kravet, og ikke på noen måte fordrer ytterligere "funksjoner" eller "funksjonelle avgrensninger" som er beskrevet i beskrivelsen eller utføres i den eller de foretrakkede utførelser. • I samsvar med O. I. Corp, v. Tekmar Co.. 42 USPQ2d 1777, 1782 (Fed. Cir. 1997), "en angivelse i en innledning av et resultat som nødvendigvis følger av utførelse av en serie trinn omformer ikke hvert av disse trinn til trinn-pluss-funksjon setninger". • Forekomsten av fremgangsmåtekrav (eller produktkrav) som er parallelle med et sett av midler-pluss-funksjon apparatkrav skal ikke bety, foreslå eller medføre at fremgangsmåtekravene (eller produktkravene) skal tolkes i henhold til 35 U.S.C. §112 1|6. Se Tekmar. 42 USPQ2d ved 1782 ("hvert krav må betraktes uavhengig for å bestemme om det skal underkastes bestemmelsene i seksjon 112, paragraf 6. Tolkning av krav ville være meget forvirrende dersom krav som ikke er midler- eller trinn-pluss-funksjonskrav skulle tolkes som om det var det de var, kun fordi de bruker et språk som ligner det som benyttes i andre krav som underkastes denne bestemmelse"). • Trinn-pluss-funksjon bestemmelsen i 35 U.S.C. §112 1J6 vedrører ikke en avgrensning som angir en "handling", snarere enn en "funksjon". Se Serrano v. Telular Corp.. 42 USPQ2d 1538, 1542 (Fed. Cir. 1997). Som benyttet i kravene nedenfor, er det meningen at verbene "analysere, innsamle, krysskorrelere, rette, generere, bestråle, pulsere, produsere eller frembringe, og motta" skal beskrive handlinger snarere enn funksjoner eller trinn. • En middel-pluss-funksjon avgrensning skal aldri tolkes som avgrenset kun til den eller de strukturer eller konstruksjoner som er beskrevet i beskrivelsen. Se D. M. I.. Inc. v. Deere & Co.. 225 USPQ 236, 238 (Fed. Cir. 1985) ("bestemmelsen, §112-6, ble skrevet presis for å unngå en oppfatning av at en middel-pluss-funksjon avgrensning skal leses slik at den kun dekker de midler eller anordninger som er beskrevet i beskrivelsen"). • Avgrensninger fra snevre krav skal ikke "leses inn i" brede krav. Se eksempelvis Tandon Cor<p>. v. United States Int' l Trade Comm' n, 4 USPQ2d 1283, 1288 (Fed. Cir. 1987) ("Det antas å være en forskjell i betydning og omfang når forskjellige ord eller uttrykk benyttes i separate krav. I den utstrekning at fravær av slik forskjell i betydning og omfang ville gjøre et

krav overflødig, slår doktrinen om kravdifferensiering fast den antagelse at forskjellen mellom kravene er betydningsfull").

Claims

1. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding,karakterisert vedat den omfatter følgende handlinger: (i) bestråling av flerfaseblandingen med røntgenstråler; (ii) innsamling av fotoner som avgis fra flerfaseblandingen som respons på bestrålingen, hvorved en sum av den strålingen som er innsamlet a¥eller avsatt under et undersøkelsesintervall måles; (iii) generering av et signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og (iv) analysering av signalet for å karakterisere blandingen idet handlingen (iv) omfatter beregning av strømningshastigheter for én eller flere komponenter i flerfaseblandingen.

2. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (i) omfatter pulsing av et røntgenstrålerør.

3. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (i) omfatter gjentagende pulsing av et røntgenstrålerør.

4. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (i) omfatter vekselvis pulsing av et røntgenstrålerør med første og andre spenninger.

5. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (i) omfatter vekselvis pulsing av et flerhodet røntgenstrålerør.

6. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (i) omfatter kontinuerlig frembringelse av røntgenstråler ved benyttelse av et likestrømdrevet røntgenstrålerør.

7. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (i) omfatter bestråling av flerfaseblandingen med røntgenstråler fra en flerhet av røntgenstrålekilder som omgir flerfaseblandingen.

8. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (ii) omfatter innsamling av fotoner i en svart detektor.

9. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (ii) omfatter innsamling av fotoner med en detektor med en definert responsfunksjon.

10. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (ii) omfatter å rette fotoner inn i et filter og innsamling av de fotoner som passerer gjennom filteret i en svart detektor.

11. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (ii) omfatter innsamling av fotoner som avsettes i et element i en flerlagsdetektor.

12. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (ii) omfatter innsamling av fotoner i en flerhet av detektorer som omgir flerfaseblandingen.

13. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (iii) omfatter trigging av en detektor for å danne et signal som respons på den samlede energi i fotoner som er innsamlet av detektoren.

14. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (iii) omfatter periodisk trigging av en detektor for å danne et signal som respons på den samlede energi i fotoner som er innsamlet av detektoren.

15. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (iii) omfatter periodisk trigging av en detektor, og i harmoni med triggingen av en røntgenkilde, å danne et signal som respons på den samlede energi i fotoner som er innsamlet av detektoren.

16. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav i krav 15, karakterisert vedat handling (iii) videre omfatter innstilling av en relativ triggeforsinkelse mellom kilden og detektoren for selektiv innsamling av fotoner innenfor et foretrukket energispekter.

17. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (iv) omfatter detektering av komponenter i flerfaseblandingen.

18. Fremgangsmåte til karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 1,karakterisert vedat handling (iv) omfatter detektering av passeringen av ansamlinger som strømmer i flerfaseblandingen.

19. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding, karakterisert vedat det omfatter: (i) en røntgenstrålekilde (4, 20, 44) for bestråling av flerfaseblandingen; (ii) en detektor (7, 25, 47, 61, 62) for innsamling av fotoner som avgis fra flerfaseblandingen som respons på bestrålingen, hvorved det måles en sum av den strålingen som er innsamlet av eller avsatt i detektorenhet (7, 25, 47, 61, 62) under undersøkelsesintervallet, slik at detektoren (7, 25, 47, 61, 62) genererer et signal som respons på den samlede energi i de innsamlede fotoner; og, (iii) anordninger for analysering av signalet for å karakterisere flerfaseblandingen, der anordningene for analysering beregner strømningshastighetene for en eller flere komponenter i flerfaseblandingen.

20. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat (i) omfatter et pulset røntgenstrålerør.

21. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat (i) omfatter et pulset røntgenstrålerør som har første og andre spenningskilder.

22. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat (i) omfatter et fierhodet røntgenstrålerør (20).

23. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat (i) omfatter et kontinuerlig like strømdre vet røntgenstrålerør.

24. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat (i) omfatter en flerhet av røntgenstrålekilder som omgir flerfaseblandingen.

25. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat detektoren (25) er en svart detektor.

26 Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat detektoren(7) har en definert responsfunksjon.

27. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat detektoren omfatter et filter (63), etterfulgt av en svart detektor (62).

28. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat detektoren (61,62) omfatter et element i en flerlagsdetektor.

29. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat detektoren omfatter en flerhet av detektorer (7a) som omgir flerfaseblandingen.

30. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat den videre omfatter anordninger for tilveiebringelse av en relativ triggeforsinkelse mellom kilden og detektoren.

31. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat den videre omfatter anordninger for innstilling av en relativ triggeforsinkelse mellom kilden og detektoren for selektiv innsamling av fotoner innenfor et foretrukket energispekter.

32. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat anordningen for analysering detekterer komponenter i flerfaseblandingen.

33. Apparat for karakterisering av en flerfaseblanding som angitt i krav 19,karakterisert vedat anordningen for analysering detekterer passering av ansamlinger som strømmer i flerfaseblandingen.