NO336180B1 - System og fremgangsmåte for å bestemme fluidnivåer - Google Patents

Description

SYSTEM OG FREMGANGSMÅTE FOR Å BESTEMME FLUIDNIVÅER

Fagområde

Oppfinnelsen omhandler bestemmelse av fluidgrensenivåverdier i tanker som omfatter fluider som er separert fra hverandre. Mer spesifikt er oppfinnelsen knyttet til bestemmelse av fluidgrensenivåverdier for separerte fluider som f.eks. flerfasefluider, ved å analysere fluider som befinner seg mellom optisk transparente vegger, slik som et transparent nivåglass.

Bakgrunnsteknikk

Prosessindustrien benytter et stort antall instrumenter for innsamling av prosessdata. Spesielt benyttes nivåglass ganske ofte for å bestemme fluidgrensenivåer i tanker. Nivåglass inndeles vanligvis i tre kategorier avhengig av virkemåten; magnetiske, refleksjonsbaserte og transparente. De transparente målerne er de enkleste hvor fluidgrensenivået inne i måleglasset ganske enkelt leses av i forhold til måleangivelser som er festet til røret på utsiden. De andre to typene er utstyrt med støttefunksjoner slik at nivået kan avleses enklere enn for den transparente typen. Disse to typene er også ofte utstyrt med prosessorenheter som forsyner prosess- og kontrollsystemene med nivådata i form av I/O-signaler.

Innenfor deler av industrien er det noen ekstra utfordringer knyttet til nivåmålinger. Et slikt område er avlesning av fluidgrensenivåene i tanker som er utsatt for høyt trykk og temperatur, kombinert med sammensatte fluider som er separert i to eller flere komponenter. Dette er typisk for offshoreindustrien med en råoljesammensetning som skal separeres til vann, olje og gass.

Råolje separeres fra vann og gass ved hjelp av såkalte separasjonstanker som er direkte tilknyttet produksjonsbrønnen på sjøbunnen. Det operasjonelle trykket kan komme opp i så mye som 3-400 bar og temperaturer godt over 100°C er vanlige. Separasjonstanker er derfor ofte laget i spesielle legeringer og med veggtykkelser på 10 -15 cm. For bestemmelse av vann- og oljenivåer kan man ikke uten videre anvende magnetiske- eller refleksjonsbaserte nivåmålere, siden disse for det meste er laget for enkeltfasefluider. Transparente typer kan benyttes, men bare for visuelle formål. Andre typer målesystemer må derfor vurderes for å avlesning og konvertering til I/O signaler. Det vanligste alternativet benytter gammastråling for å trenge gjennom tankene fra en side til den andre. Når det gjelder de materielle dimensjonene er det nødvendig med høye strålingsmengder, noe som igjen leder til helserisiko og kompliserte og kostbare rutiner. Pa grunn av mangel på tilsvarende alternativer benyttes denne metoden over hele verden.

Effektiv monitorering og kontroll av separasjonsprosessen er av stor betydning for oljeselskaper, fordi fysisk plass ombord på offshoreinstallasjoner er begrenset, og forbedringer i separasjonsprosessen kan dermed resultere i store besparelser.

It is important to have reliable instruments to monitor the separation process and to determine interface levels between the fluids to be able to control the process based on actual values of the measurements. Nøyaktige målinger og bestemmelse av grenseverdier kan også redusere forurensningen.

Et annet problem knyttet til heterogene fluider er at fluidene ikke alltid er fullstendig separerte, eller at separasjonsnivåene kan være uklare på grunn av introduksjonen av mellomliggende fluider, slik som oljeslam eller emulsjoner mellom vann og olje. Transparente nivåglass hvor nivåene kan analyseres av en erfaren operatør benyttes derfor ofte, men kun for visuell avlesning av nivåene.

Differsialtrykkmålinger (DP målinger) har også blitt benyttet, men et problem knyttet til både de radioaktive målingene og DP-målingene er at de er svært avhengige av tettheten til fluidene, og hyppig kalibrering er nødvendig.

De transparente nivåglassene som benyttes i dag er plassert nær tanken og må derfor jevnlig oppsøkes av operatører som registrerer verdiene til de ulike fluidgrensenivåene.

Noen visuelle systemer har blitt fremvist for å tillate fjernavlesning av de transparente nivåglassene. Dette omfatter teleskoper i kontrollrommet som kan fungere under de fleste forhold, men som er mindre funksjonelle på grunn av varierende lys- og værforhold.

Kameraer og videokameraer har også blitt benyttet for å presentere avbildninger av nivåglasset på en skjerm i kontrollrommet, men på grunn av høyden av nivåglasset og aperturen til kameraene har slike kameraer blitt plassert et stykke fra nivåglasset. Målingene vil derfor påvirkes av objekter som er i veien og av endringer i lysforholdene.

US patent 2,714,167 fremviser apparat for å måle fluidgrensenivåer med en strålingsdetektor hvor en flottør inne i tanken omfatter en radioaktiv kilde som flyter på fluidet. Utenfor tanken kan en strålingsdetektor beveges opp og ned i parallell med den flytende kilden.

Europeisk patentsøknad EP0381894 Al fremviser en nivåglassinstallasjon for fjernavlesning av fluidgrensenivå. Denne installasjonen omfatter et videokamera og midler for å forflytte kameraet opp og ned langs sikterøret. Denne installasjonen omfatter en monitor hvor en markørlinje kan justeres.

Japansk patent 10062231A fremviser målinger av vannivå med et kamera som lagrer avbildninger av vannmåleren, og måler og bestemmer en høyde av vannivået utfra et referanse ni vå. Vannivået sammen med en skala kan fremvises på skjermen.

Internasjonal patentsøknad WO03/060433 A2 beskriver en fremgangsmåte for å detektere posisjonen til grensesnittet mellom to medier i en beholder. Ifølge fremgangsmåten bestråles beholderen med lys, og strålene som trenger gjennom beholderen hentes inn og konverteres til videofilm som evalueres for å bestemme posisjonen til grensesnittet som en høydeangivelse.

Imidlertid fremviser ingen av disse anvendelsene et system eller en fremgangsmåte for fjerntliggende, pålitelig bestemmelse av fluidgrensesnittene til tanker som omfatter separerte fluider, hvor de bestemte fluidgrensesnittene kan benyttes som prosesskontrollsignaler.

Kort sammendrag av oppfinnelsene

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å fremvise et system og en fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåene i tanker som inneholder separerte fluider fra et fjerntliggende sted, og å frembringe et systemnivågrensesnitt hvor data om fluidgrensenivåene i form av I/O-signaler kan sendes til et system for prosesskontroll og monitorering i sanntid som prosess-signalverdier som representerer fluidgrensesnittene.

Det har også vært et mål med den foreliggende oppfinnelsen å fremvise et system og en fremgangsmåte hvor operatørene ikke behøver å avlegge regelmessige besøk på stedet med nivåglasset for å lese av nivåene.

Videre er det et mål å fremvise et system hvor administrasjons- og driftskostnadene kan holdes svært lave, og også å fremvise er system uten potensielle negative påvirkninger på helsen.

I en utførelse er oppfinnelsen en fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer mellom to eller flere separerte fluider som befinner seg mellom en første optisk transparent vegg og en andre optisk transparent vegg, hvori fremgangsmåten omfatter følgende steg;

- innhente digitale avbildninger av to eller flere overlappende vertikale seksjoner av de to eller flere separerte fluidene gjennom den andre optisk transparente veggen, med to eller flere korresponderende videokameraer anordnet over hverandre, - sende de digitale avbildningene til en prosessorbasert signalprosesseringsmodul tilhørende fluidnivåmonitoreringssystemet, - kombinere i den prosessorbaserte signalprosesseringsmodulen de digitale avbildningene til en komplett eller sammensatt digital avbildning,

- partisjonere den sammensatte digitale avbildningen i flere vertikale intervaller,

- bestemme en ekvivalent intervall-lysintensitet for hvert av de vertikale intervallene til den sammensatte digitale avbildningen. - bestemme én eller flere vertikale fluidgrensenivåer ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene.

Ifølge denne utførelsen er fluidgrensenivåene nå tilgjengelige fra signalprosesseringsmodulen i sanntid og kan benyttes av andre systemer, slik som et fjernstyringssystem for prosesskontroll og monitorering. Tilgjengeligheten på pålitelige måleverdier som I/O signalene er viktige for f.eks. styring av separasjonsprosessen slik at virkningsgraden kan økes.

Fluidgrensenivåene som bestemmes av fremgangsmåten representerer de virkelige fluidgrensenivåene som indikert av de optisk transparente veggene og vil tilpasse seg skiftende fluidtetthet uten noe behov for å kalibrere systemet på nytt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen løser også problemene som har med helserisiko knyttet til radioaktive instrumenter ifølge bakgrunnsteknikken å gjøre.

Ifølge en utførelse er den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) anordnet inne i en fluidtank.

Dette oppsett med transparente vegger inne i tanken har en rekke fordeler.

For det første er rommet i tanken helt mørkt, noe som gir svært stabile måleforhold sammenlignet med transparente måleglass anordnet i friluft eller i rom hvor lyset slås av eller på. En annen fordel er at grensenivåene til de separerte fluidene inne i tanken alltid representerer de virkelige nivåene, sammenlignet med grensenivåene i et eksternt måleglass som alltid vil trenge litt tid på å representere de virkelige nivåene i tanken fordi fluidstrømmen i det eksterne nivåglasset kan være treg.

Figurforklaringer

Figurene som benyttes til å illustrere utførelser av oppfinnelsen er:

Fig. la illustrerer et generelt oppsett av et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystemet (10) ifølge oppfinnelsen i en skjematisk tegning.

Fig. lb viser i et bilde et eksempel på separerte fluider inne i en tank.

Fig. 2 illustrerer hvordan fluidovergangsnivåene (NI, N2,...) bestemmes fra et sett med digitale avbildninger fra videokameraene. Fig. 3a viser i et flytdiagram fremgangsmåten for å bestemme fluidgrensenivåene (NI, N2,...) ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 3b viser i et flytdiagram fremgangsmåten for å bestemme fluidgrensenivåene (NI, N2,...) ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 4a illustrerer i en forenklet skjematisk tegning det datamaskinbaserte fluidnivåmonitoreringssystemet (10) hvor et transparent nivåglass anordnet utenfor tanken monitoreres. Fig. 4b illustrerer i en forenklet skjematisk tegning det datamaskinbaserte fluidnivåmonitoreringssystemet (10) hvor monitoreringen foregår inne i tanken. Fig. 5a illustrerer i et snitt sett ovenfra en skjerm som omslutter kameraene, lyskildene og fluidprøven. Fig. 5b illustrerer det samme som i Fig. 5a, med tillegg av lyskildene som belyser fluidprøven fra kamerasiden.

Utførelser av oppfinnelsen

Oppfinnelsen vil nå bli forklart i ytterligere detalj med henvisning til de medfølgende tegningene.

Malet med oppfinnelsen er å nøyaktig bestemme fluidgrensenivåer mellom separerte fluider i den samme tanken eller beholderen. Begrepet separerte fluider er benyttet for å indikere fluider med ulik tetthet. Flerfasefluider fra en petroleumseparasjonsprosess er eksempler på separerte fluider. Således vil de tettere fluidene synke mot bunnen og de mindre tette fluidene vil stige opp. De ulike separerte fluidene vil grense mot hverandre i gitte vertikalnivåer, definert som fluidgrensenivåer.

I en utførelse fremvises bestemmelsen av fluidgrensenivåene i en flerfaseseparasjonstank. Flerfaseseparasjon er en viktig prosess i oljeindustrien og det er viktig å forstå de interne betingelsene i tanken for å være i stand til å optimalisere separasjonsprosessen. Vanligvis pumpes råolje fra oljebrønner inn i store tanker for å separere gass olje og vann. I den samme separasjonsprosessen bør annet materiale, slik som sand også separeres fra de endelige produktene. Den vanligste måten å separere komponentene er benytte gravitasjon.

Fig. lb viser et virkelig eksempel på en sammenstilling av separerte fluider i en separasjonstank som omfatter gass, olje, slam [Eng: sludge], vann og sand. I tillegg er et skumlag vist på toppen av oljelaget. Skumdannelse er et kjent problem i separasjonsprosesser fordi det begrenser utgangskapasiteten til separatoren. For å opprettholde full kapasitet tilsettes det ofte antiskummidler i separasjonsprosessen. Fluidgrensenivåene mellom gass og skum, skum og olje, olje og oljeslam, oljeslam og vann og vann og sand kan sees i Fig. 1.

I Fig. la illustreres et generelt oppsett av et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10) ifølge oppfinnelsen i en skjematisk tegning. Prøvene av de separerte fluidene, som f.eks. vist i Fig. lb, er plassert bak en første optisk transparent vegg (la). Grensenivåene mellom de separerte fluidene er indikert med NI, N2, N3, N4 og N5.

To eller flere videokameraer (2) er anordnet over hverandre utenfor den første optisk transparente veggen (la) i forhold til prøven. Hvert kamera (2) dekker en vertikal seksjon (22) av prøven som overlapper med den vertikale seksjonen til et nabokamera (2) anordnet over og/eller nedenfor.

Den første optisk transparente veggen (la) bør være transparent for bølgelengder som benyttes av kameraene (2). I de fleste situasjoner vil dette være synlig lys, men det kan også være andre bølgelengder i området fra infrarødt til ultrafiolett.

De digitale avbildningene (21) fra kameraene (2) vil overføres til en signalprosesseringsmodul i en datamaskin (11) som er ansvarlig for bildeprosessering av de digitale avbildningene. Videooverføringen kan være basert på en hvilken som helst videooverføringsprotokoll, over kabel eller trådløst.

En styringsmodul (6) i datamaskinen (11) kan i en utførelse være ansvarlig for styring av kameraene. Styringsmodulen (6) kan være implementert i en datamaskin adskilt fra datamaskinen (11) som utfører billedbehandlingen av videosignalene fra kameraene (2).

Fig. 2 viser et eksempel på hvordan grensenivåene til de separerte fluidene i Fig. lb bestemmes. Først innhentes digitale avbildninger (21) av prøvene med kameraene (2). I Fig. 2 kan man se at de har overlappende vertikale seksjoner eller områder (22). I signalprosesseringsmodulen (5) settes en komplett eller sammensatt digital avbildning (51) sammen av de digitale avbildningene (21). Den sammensatte digitale avbildningen (51) er en digital avbildning som representerer prøven. Sammenslåingen eller kompileringen av den sammensatte digitale avbildningen (51) kan utføres ved kantblanding [Eng: edge blending] eller lignende tilgjengelige teknologier som er anvendbare for å sette sammen overlappende avbildninger.

Ifølge oppfinnelsen partisjoneres så den sammensatte digitale avbildningen (51) i et antall vertikale intervaller (d) og lysintensiteten for hvert av de vertikale intervallene (d) registreres. Denne partisjoneringen kan utføres ved å skanne den sammensatte digitale avbildningen i vertikalretning. Lysintensiteten til vertikalseksjonen (d) avhenger av hvor mørk den digitale avbildningen (51) i den spesifikke seksjonen (d) er. Med tanke på oppfinnelsen er det ikke nødvendig med en nøyaktig bestemmelse av lysintensiteten fordi intensiteten til en vertikal seksjon relativt en annen vertikal seksjon kan benyttes for senere bestemmelse av fluidgrensenivåene. Dette er definert som den ekvivalente intervall-lysintensiteten (M).

Fluidgrensenivåene (NI, N2,...) kan så bestemmes ved å sammenligne lysintensiteten til de vertikale seksjonene (d). Et eksempel på resulterende fluidgrensenivåer kan sees i Fig. 2, hvor NI er grensenivået mellom vann og sand, N2 er grensenivået mellom oljeslam og vann, N3 er grensenivået mellom olje og oljeslam, N4 er grensenivået mellom gass og olje og N5 er grensenivået mellom skum og gass.

I en utførelse er derfor oppfinnelsen en fremgangsmåte, som illustrert i Fig. 3a, for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) mellom to eller flere separerte fluider som befinner seg bak en første optisk transparent vegg i et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10), hvori fremgangsmåten omfatter følgende steg; - innhente (102) digitale avbildninger (21) av to eller flere overlappende vertikale seksjoner (22) av de to eller flere separerte fluidene gjennom den første optisk transparente veggen (la), med to eller flere korresponderende videokameraer (2) anordnet over hverandre, utenfor den første optisk transparente veggen (la). - sende (103) de digitale avbildningene (21) til en prosessorbasert signalprosesseringsmodul (5) tilhørende fluidnivåmonitoreringssystemet (10), - kombinere (104) i den prosessorbaserte signalprosesseringsmodulen (5) de digitale avbildningene (21) inn i en sammensatt digital avbildning (51), - partisjonere (105) den sammensatte digitale avbildningen (51) i flere vertikale intervaller (d), - bestemme (106) en ekvivalent intervall-lysintensitet (M) for hvert av de vertikale intervallene (d) til den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme (109) én eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M). I en utførelse er oppfinnelsen også et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10) for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) mellom to eller flere separerte fluider som befinner seg bak en første optisk transparent vegg (la), hvor systemet omfatter; - to eller flere videokameraer (2) anordnet over hverandre, hvor hvert av videokameraene (2) er innrettet til å innhente (102) digitale avbildninger (21) av to eller flere overlappende vertikale seksjoner (22) av de to eller flere separerte fluidene gjennom den første optisk transparente veggen (la), - en prosessorbasert signalprosesseringsmodul (5) innrettet til å; - motta videosignaler fra hvert av videokameraene, og til å kombinere (104) de digitale avbildningene (21) til en sammensatt digital avbildning (51), - partisjonere (105) den sammensatte digitale avbildningen (51) i flere vertikale intervaller (d),| - bestemme (106) en ekvivalent intervall-lysintensitet (M) for hvert av de vertikale intervallene (d) til den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme (109) én eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M).

Kvaliteten og nøyaktigheten på målingene, så vel som prosesseringshastigheten avhenger ofte av kontrastnivåene mellom de ulike fluidene.

Forflere fluidprøver kan målingene bli betydelig forbedret ved å bedre belysningen av prøven. Transilluminasjon, dvs. belysning av prøven fra en side og innhenting av avbildningen fra den andre siden er spesielt viktig. Transilluminasjon øker forskjellen i lysintensitet mellom de ulike fluidene i prøven. I denne utførelsen som er illustrert i Fig. 3, befinner de to eller flere separerte fluidene seg mellom den første optisk transparent veggen (la) og en andre optisk transparent vegg (lb) og fremgangsmåten omfatter belysning (101) av de to eller flere separerte fluidene gjennom den andre optisk transparente veggen (lb) med lys fra én eller flere lyskilder (4), som vist i Fig. 1.

På samme måte, og i følge en utførelse illustrert i Fig. 3b, omfatter det datamaskinbaserte fluidnivåmonitoreringssystemet (10) en andre optisk transparent vegg (lb) motsatt den første optisk transparente veggen (la) relativt videokameraene (2), og én eller flere lyskilder (4) bak den andre optisk transparente veggen (lb) relativt videokameraene (2), hvori den ene eller flere av lyskildene (4) er innrettet til å belyse (101) de to eller flere separerte fluidene mellom den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) gjennom den andre optisk transparente veggen (lb).

Et annen trekk ifølge en utførelse av oppfinnelsen er å finne den ekvivalente maksimale lysintensiteten (Mmax) og den ekvivalente minimale lysintensiteten (Mmin) for den sammensatte digitale avbildningen (51). I en utførelse fremkommer disse verdiene ved å analysere hver av de vertikale intervallene (d), og bestemme det lyseste og mørkeste intervallet. I en annen utførelse kan disse verdiene finnes ved å analysere den sammensatte digitale avbildningen (51).

Ettersom innholdet i tanken er kjent, er de separerte fluidtypene også kjent. Dermed kan den ekvivalente lysintensiteten (Mr) for hvert fluid forutbestemmes. Dette trenger ikke å være en korrekt verdi for lysintensiteten, men den relative lysintensiteten mellom fluidene bør være riktig. Denne verdien benyttes videre for å bestemme fluidgrensenivåene ved å bestemme en ekvivalent fluidfaselysintensitet (Me) basert på den ekvivalente maksimale lysintensiteten (Mmax), den ekvivalente minimale lysintensiteten (Mmin) og forhåndsbestemte ekvivalente lysintensitetsverdier (Mr) for hvert av de to eller flere separerte fluidene. Dette er vist til høyre i Fig. 2. Det representerer dermed en forventet belysning for et spesifikt fluid i den gjeldende prøven, f.eks. i den sammensatte digitale avbildningen (51).

De ekvivalente vertikale lysintensitetene (M) kan nå sammenlignes med den ekvivalente fluidfaselysintensiteten (Me), og ut i fra dette kan det bestemmes hvilke fluid de representerer. Dvs. at dersom den ekvivalente vertikale lysintensitetene (M) i et vertikalt intervall (d) har samme verdien som den ekvivalente fluidfaselysintensiteten (Me), kan det konkluderes med at fluidet på høyde med det vertikale intervallet (d) er av en type som er representert ved den ekvivalente fluidfaselysintensiteten (Me).

Videre kan kan ett eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) bestemmes

(109) ved å analysere hvor den ekvivalente vertikale lysintensitetene (M) plutselig skifter fra en verdi til en annen, dvs. fra en verdi som representerer en fluidtype til en verdi som representerer en annen fluidtype.

Det forventes at fluidene opptrer i en bestemt rekkefølge, dvs. oljeslam bør finnes mellom olje og vann.

I en utførelse utføres støyreduksjon ved å undertrykke, eller ved ikke å ta hensyn til ekvivalente vertikale lysintensiteter (M) som har verdier som ikke følger denne rekkefølgen.

For videre å kontrollere de de omkringliggende forholdene, omfatter det datamaskinbaserte fluidnivåmonitoreringssystemet i en utførelse en skjerm (18) anordnet bak videokameraene (2) med en høyde som minst tilsvarer avstanden mellom et laveste videokamera (2) og et høyeste videokameraet (2). Se Fig. 5a.

Ifølge en utførelse omslutter skjermen (18) de én eller flere lyskildene (4) og videokameraene (2) i et horisontalplan. Dette er illustrert i Fig. 5a som illustrerer skjermen (18) i et toppsnitt. Lyskildene (4) er innrettet bak et vertikalplan (17) mellom den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) relativt kameraene.

Ifølge en utførelse omfatter det datamaskinbaserte fluidnivåmonitoreringssystemet (10) et ugjennomsiktig skjold som samsvarer med vertikalplanet (17) for å forhindre at lys som kommer inn bakfra fra lyskildene (4) treffer videokameraene (2) uten å passere gjennom fluidene.

Ifølge en utførelse omfatter det datamaskinbaserte fluidnivåmonitoreringssystemet (10) én eller flere frontlyskilder (4b) innrettet til å belyse den første optisk transparente veggen (la) fra siden av videokameraene. Dette er vist i Fig. 5b.

Vinklene a og p i Fig. 5a og 5b indikerer plasseringen av lyskildene relativt hverandre og fluidene når mer enn én lyskilde benyttes, a er sektoren mellom bakgrunnsbelysningene, og p er sektoren mellom lyskildene som belyser fluidet forfra.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter fluidnivåmonitoreringssystemet (10) et kontrollsystem (6) som vist i Fig. la. Kontrollsystemet er tilkoblet lyskildene (4) og innrettet til å kontrollere belysningen av de separerte fluidene. I en utførelse kontrollerer det også bølgelengdespekteret til lyskilden. Kontrollsystemet kan også tilkobles videokameraene (2) for å kontrollere kameraspesifikke parametre, slik som fokallengde og aperture.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen kan de digitale avbildningene (21) og den sammensatte digitale avbildningen (51) representere farger. Og ettersom innholdet i tanken er kjent, er de separerte fluidtypene også kjent. Dermed kan de ekvivalente fargeverdiene (Cr) for hvert fluid forutbestemmes. Dette trenger ikke å være en korrekt verdi for fargen, men den relative fargeverdien mellom fluidene bør være riktig.

Fremgangsmåten for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) omfatter i denne utførelsen følgende steg; - bestemme en ekvivalent intervallfarge (C) for hvert av de vertikale intervallene (d) til den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme det ene eller flere vertikale fluidgrensenivåene (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M) med de ekvivalente fluidfaselysintensitetene (Me) og den ekvivalente intervallfargen (C) med forhåndsbestemte ekvivalente intervallfarger (Cr) for de to eller flere separerte fluidene. Dette er vist i Fig. 2.

Basert på informasjonen som er tilgjengelig etter bestemmelse av fluidgrensenivåene (NI, N2,...), omfatter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å danne en syntetisk graf (61) innrettet til å presenteres på en skjerm av det transparente nivåglasset (1), hvori den syntetiske grafen (61) omfatter en representasjon av hver av de ekvivalente fluidfaselysintensitetene (Me) og en visuell indikasjon av hver av fluidgrensenivåene (NI, N2,...). Denne syntetiske grafen vil være enklere å lese av enn den sammensatte digitale avbildningen, fordi støy er filtrert vekk og fluidgrensenivåene er indikert spesifikt og klarere enn i originalbildet. I en utførelse omfatter den syntetiske grafen (61) grafiske effekter, slik som ulike farger for hvert separate fluid.

Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter den syntetiske grafen også den sammensatte digitale avbildningen (51). I denne utførelsen kan fargene i bakgrunnsbelysningen og belysningen forfra være ulik de fargene som benyttes når fluidene monitoreres for å bestemme fluidovergangsnivåene.

Transparente nivåglass benyttes ofte for å indikere fluidgrensenivåene i tanken som beskrevet tidligere. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen utgjør den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) et transparent nivåglass anordnet på utsiden av fluidtanken, hvori nivåglasset er anordnet til å indikere fluidgrensenivåene (NI, N2,...) i tanken. Denne utførelsen er vist i Fig. 4a. Man kan se at de transparente nivåglassene (la, lb) er anordnet på utsiden av tanken, og tilkoblet tanken i en nedre og øvre ende ved hjelp av rør og ventiler. Fluidgrensenivåene (NI, N2,...) er representert både i tanken og i nivåglasset. Imidlertid vil ikke hurtige fluktuasjoner i tanken umiddelbart være synlige i nivåglasset.

Som et alternativ til det transparente nivåglasset, eller i tillegg til nivåglasset, kan monitoreringen også finne sted inne i tanken. Ifølge en utførelse er den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) anordnet inne i en fluidtank. Dermed er kameraene (2) også anbragt inne i tanken. Dette er vist i Fig. 4b. Det er flere måter å anordne kameraene inne i tanken på, men ifølge denne utførelsen er de anordnet over hverandre. I en utførelse omfatter tanken også lyskilden(e) (4). I en utførelse benyttes én eller flere lyskilder som er uniforme i vertikalretning til belysning. I en annen utførelse benyttes lyskilder som består av flere diskontinuerlige lyskilder i vertikalretningen.

Som vist i Fig. 4b utgjør den første optisk transparente veggen (la) i en utførelse en vegg i en første fluidtett beholder, og de to eller flere videokameraene (2) er anordnet inne i den første fluidtette beholderen. Denne fluidtette beholderen vil beskytte kameraene fra fluidene i tanken. I en utførelse hvor frontlyskilder (4b) benyttes, kan de også anbringes inne i den første fluidtette beholderen.

Likeledes utgjør den andre optisk transparente veggen (lb) i en utførelse en vegg i en andre fluidtett beholder, og den ene eller flere av lyskildene er anordnet inne i beholderen. Denne fluidtette beholderen vil beskytte lyskildene fra fluidene i tanken.

Ulike fremgangsmåter kan benyttes i ulike steg for å bestemme fluidgrensenivåene. Noen steg kan være forbundet med den initielle prosedyren, mens andre steg er forbundet med kontinuerlig korreksjon. Vanligvis vil oppstartsprosedyren ta lenger tid enn prosedyren som trengs for mindre korreksjoner.

Ved oppstart kan det ifølge oppfinnelsen være fordelaktig å bestemme den enkleste overgangen først, f.eks. overgangene hvor kontrastene i den sammensatte digitale avbildningen er høy. Ettersom sammensetningen av fluidgrensenivåene i tanken er kjent, kan prosedyren skreddersys for denne. For eksempel, kan det for sammenstillingen vist i Fig. lb, være fordelaktig først å bestemme de mørkeste regionene. I denne situasjonen kan bakgrunnsbelysning benyttes for å fremstille de mørke områdene nærmest svarte, dvs. i dette eksemplet sand og olje. De følgende stegene kan så utføres: - skanne den sammensatte digitale avbildningen (51) fra bunnen i tynne vertikale seksjoner (d), - bestemme minimums og maksimumsverdier for lysintensiteten for hver vertikale seksjon (d) bed å skanne raskt over den sammensatte digitale avbildningen (51). - skanne på nytt nedenfra. Det første grensenivået (NI) er toppen av sanden hvor lysintensiteten øker over en viss grense, f.eks. 5% av maksimumsverdien fra siste skann. - så bestemmes det laveste nivået for oljeslam (N2), f.eks. når lysintensiteten blir mindre enn 2% av maksimumsverdien. - dernest bestemmes det høyeste nivået for oljen (N4), f.eks. når lysintensiteten blir høyere enn 10% av maksimumsverdien.

Gass-skum grensen kan bestemmes etter at det høyeste nivået på oljen (N4) har blitt bestemt ved å skanne videre oppover, f.eks. hvor lysintensiteten blir høyere enn 30% av maksimumsverdien.

Det meste steget kan være å bestemme det øverste nivået av oljeslam (N3) ved å skanne nedover og se etter en økning i lysintensiteten mens man er i oljelaget. F.eks. kan slammet starte der hvor lysintensiteten er mer enn 90% av minimumsverdien.

Bakgrunnsbelysningen kan justeres for å øke kontrasten for å oppnå mer nøyaktige avlesninger under fremgangsmåten for bestemmelse av fluidgrensenivåene.

I kontinuerlig drift kan noen av stegene forenkles fordi endringene i nivåene i de fleste tilfeller vil ha en mye tregere endring enn skanneraten.

For komposisjonen som er vist i Fig. lb kan det for eksempel være fordelaktig å skanne bare området rundt topplaget med sand (NI) fra den tidligere skanningen, og avhengig av resultatet, skanne oppover eller nedover inntil det nye laget (NI) finnes. Dersom f.eks. sand fremdeles finnes i det nye skannet bør skanningen fortsette i oppoverretning inntil sand/vann grensen finnes hvor lysintensiteten stiger over en viss verdi, f.eks. 5% av maksimumsverdien. Det første grensenivået (NI) er toppen av sanden hvor lysintensiteten stiger over en viss grense, f.eks. 5% av maksimumsverdien fra siste skann. I det andre tilfellet hvor det nye skannet viser at sandlaget er lavere, dvs. at intensiteten er høyere enn 5% av maksimalverdien der den tidligere var mørkere, bør skanningen fortsette i nedoverretning inntil sand-vann grensen finnes ved at lysintensiteten synker til under en viss verdi, f.eks. 3% av maksimumsverdien.

Det samme prinsippet kan benyttes for å bestemme de andre grensenivåene N2, N3, N4 og N5 når systemet er i kontinuerlig drift for å begrense antallet vertikale seksjoner (d) som må skannes og begrense det tilhørende prosesseringen.

Claims (14)

1. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2) mellom to eller flere separerte fluider som befinner seg mellom en første optisk transparent vegg (la) og en andre optisk transparent vegg (lb) i et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10), hvor fremgangsmåten erkarakterisert vedat den omfatter følgende steg; - innhente (102) digitale avbildninger (21) av to eller flere overlappende vertikale seksjoner (22) av de to eller flere separerte fluider gjennom den første optisk transparente veggen (la), med to eller flere korresponderende videokameraer (2) anordnet over hverandre, - sende (103) de digitale avbildningene (21) til en prosessorbasert signalprosesseringsmodul (5) tilhørende fluidnivåmonitoreringssystemet (10), - kombinere (104) i den prosessorbaserte signalprosesseringsmodulen (5) de digitale avbildningene (21) til en sammensatt digital avbildning (51), - partisjonere (105) den sammensatte digitale avbildningen (51) i flere vertikale intervaller (d), - bestemme (106) en ekvivalent intervall-lysintensitet (M) for hvert av de vertikale intervallene (d) til den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme (109) én eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M).

2. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ifølge krav 1, hvori fremgangsmåten omfatter belysning (101) av de to eller flere separerte fluidene gjennom den andre optisk transparente veggen (lb) med lys fra én eller flere lyskilder (4).

3. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ifølge krav 1, som omfatter; - bestemme (107) en ekvivalent maksimal lysintensitet (Mmax) og en ekvivalent minimal lysintensitet (Mmin) for den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme (108) en ekvivalent fluidfaselysintensitet (Me) basert på den ekvivalente maksimale lysintensiteten (Mmax), den ekvivalente minimale lysintensiteten (Mmin) og forhåndsbestemte ekvivalente lysintensitetsverdier (Mr) for hver av de to eller flere separerte fluidene, og - bestemme (109) én eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M) med de ekvivalente fluidfaselysintensitetene (Me).

4. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) i et transparent nivåglass (1) ifølge krav 3, som omfatter følgende steg; - bestemme en ekvivalent intervallfarge (C) for hvert av de vertikale intervallene (d) til den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme det ene eller flere vertikale fluidgrensenivå (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M) med de ekvivalente fluidfaselysintensitetene (Me) og den ekvivalente intervallfargen (C) med forhåndsbestemte ekvivalente intervallfarger (Cr) for de to eller flere separerte fluidene.

5. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåene (NI, N2,...) ifølge krav 1, hvori den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) utgjør et transparent nivåglass anordnet på utsiden av fluidtanken, hvori nivåglasset er anordnet til å indikere fluidgrensenivåene (NI, N2,...) i tanken.

6. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåene (NI, N2,...) ifølge krav 1, hvori den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) er anordnet inne i en fluidtank som omfatter de separerte fluidene.

7. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ifølge krav 1, hvori den første optisk transparente veggen (la) utgjør en vegg i en første fluidtett beholder, og de to eller flere videokameraene (2) er anordnet inne i den første fluidtette beholderen.

8. En fremgangsmåte for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) i et transparent nivåglass (1) ifølge ethvert av kravene krav 3 til 7, som omfatter følgende steg; - danne en syntetisk graf (61) av det transparente nivåglasset (1) innrettet til å presenteres på en skjerm, hvori den syntetiske grafen (61) omfatter en representasjon av hver av de ekvivalente fluidfaselysintensitetene (Me) og en visuell indikasjon av hver av fluidgrensenivåene (NI, N2,...).

9. Et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystemet (10) for å bestemme fluidgrensenivåer (NI, N2,...) mellom to eller flere separerte fluider som befinner seg bak en første optisk transparente vegg (la), hvor systemetkarakterisert vedat det omfatter; - to eller flere videokameraer (2) anordnet over hverandre, hvor hvert av videokameraene (2) er innrettet til å innhente (102) digitale avbildninger (21) av to eller flere overlappende vertikale seksjoner (22) av de to eller flere separerte fluider gjennom den første optisk transparente veggen (la), - en prosessorbasert signalprosesseringsmodul (5) innrettet til å; - motta videosignaler fra hvert av videokameraene, og til å kombinere (104) de digitale avbildningene (21) til en sammensatt digital avbildning (51), - partisjonere (105) den sammensatte digitale avbildningen (51) i flere vertikale intervaller (d), - bestemme (106) en ekvivalent intervall-lysintensitet (M) for hvert av de vertikale intervallene (d) til den sammensatte digitale avbildningen (51). - bestemme (109) én eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M).

10. Et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10) ifølge krav 9, som omfatter en andre optisk transparent vegg (lb) motsatt den første optisk transparente veggen (la) relativt videokameraene (2), og én eller flere lyskilder (4) bak den andre optisk transparente veggen (lb) relativt videokameraene (2), hvori den ene eller flere av lyskildene (4) er innrettet til å belyse (101) de to eller flere separerte fluidene mellom den første optisk transparente veggen (la) og den andre optisk transparente veggen (lb) gjennom den andre optisk transparente veggen (lb).

11. Et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10) ifølge krav 10, hvori signalprosesseringsmodulen (5) videre er innrettet til å; - bestemme (108) en ekvivalent fluidfaselysintensitet (Me) basert på en ekvivalent maksimale lysintensitet (Mmax), den ekvivalente minimale lysintensiteten (Mmin) og forhåndsbestemte ekvivalente lysintensitetsverdier (Mr) for hver av de to eller flere separerte fluidene, og - bestemme (109) én eller flere vertikale fluidgrensenivåer (NI, N2,...) ved å sammenligne de ekvivalente intervall-lysintensitetene (M) med de ekvivalente fluidfaselysintensitetene (Me).

12. Et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10) ifølge krav 10, som omfatter en skjerm (18) anordnet bak videokameraene (2) med en høyde som minst tilsvarer avstanden mellom et laveste videokamera (2) og et høyeste videokamera (2).

13. Et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystem (10) ifølge krav 12, hvori skjermen (18) omslutter de én eller flere lyskildene (4) og videokameraene (2) i et horisontalplan.

14. Et datamaskinbasert fluidnivåmonitoreringssystemet (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 10 til 13, som omfatter én eller flere frontlyskilder (4b) innrettet til å belyse den første optisk transparente veggen (la) fra samme siden som videokameraene (2).