RU2764193C1 - Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium - Google Patents

Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium Download PDF

Info

Publication number
RU2764193C1
RU2764193C1 RU2021113882A RU2021113882A RU2764193C1 RU 2764193 C1 RU2764193 C1 RU 2764193C1 RU 2021113882 A RU2021113882 A RU 2021113882A RU 2021113882 A RU2021113882 A RU 2021113882A RU 2764193 C1 RU2764193 C1 RU 2764193C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
scanning
section
signal
water
Prior art date
Application number
RU2021113882A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Фаридович Тимирбаев
Сергей Валерьевич Сараев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл"
Priority to RU2021113882A priority Critical patent/RU2764193C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2764193C1 publication Critical patent/RU2764193C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measuring equipment and can be used in information-measuring systems for oil production and refining. The method for determining the fractional fraction of water in a multiphase immiscible medium consists in the fact that a measuring section of the pipeline is built into the pipeline, made in the form of a pipe section with walls made of dielectric material, outside of which a sensor is installed in the control cross section of the measuring pipe section, made in the form of capacitive or magnetic the emitter and the receiver, while using the generator, a scanning electromagnetic high-frequency signal is generated at a given frequency, supplied to the emitter, and with the help of the receiver the scanning signal is recorded, determining the fluctuations of the dielectric constant of the multiphase medium with the receipt of the indicated scanning signal in the form of an amplitude characteristic, then the obtained amplitude characteristic is processed and analyzed, and on the basis of the analysis of the obtained characteristic, the fractional fraction of water in the control section of the pipe is determined, while before by setting the scanning signals, a series of preliminary measurements is carried out in the form of a calibration scan of the cross-section of the control section of the pipe before it is embedded in the pipeline, by changing the water content in the control section of the pipe and the carrier frequency of the generator signal, the frequency of the calibration scanning signal is selected, at which the amplitude of the recorded signal is proportional to the amount of water, and at least one of the control characteristics of the dependence of the signal amplitude on the amount of water in the control section, obtained as a result of preliminary measurements, is entered into the databank, and the scanning of the measuring section of the pipe after it is embedded in the pipeline, it is carried out with the frequency selected in the preliminary measurements, and the analysis of the amplitude characteristic obtained during scanning is carried out by comparing it with the control amplitude characteristic.
EFFECT: increasing the accuracy of determining the fractional fraction of water in a multiphase medium.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для измерения содержания воды, как одного из компонентов многофазной среды, в частности, для определения дебита скважины, а также в других производствах, где есть необходимость измерения расхода многофазных технологических сред.The invention relates to measuring technology and can be used in information-measuring systems of the oil and oil refining industry to measure the water content, as one of the components of a multiphase medium, in particular, to determine the flow rate of a well, as well as in other industries where there is a need to measure the flow rate of multiphase technological environments.

Способы измерения и устройства для измерения фракционного состава, в частности, содержания воды в многофазной среде, должны обеспечивать измерение без загромождения сечения трубопровода и без нарушения его герметичности, и поэтому они являются наиболее предпочтительными при измерении состава пожароопасных и взрывоопасных сред.Measuring methods and devices for measuring the fractional composition, in particular, the water content in a multiphase medium, should provide measurement without cluttering the pipeline section and without violating its tightness, and therefore they are most preferable when measuring the composition of fire and explosive media.

Известен корреляционный способ измерения фракционного состава, а также суммарного и фракционного расходов многофазных несмешивающихся сред, реализованный в устройстве, описанном в патенте РФ № 2194950, опубл. 20.12.2002). Известный способ включает в себя выделение на трубопроводе, по крайней мере, одного контрольного участка, измерение на выделенном участке флуктуации диэлектрической постоянной потока, включающее сканирование потока вращающимся высокочастотным электрическим полем, обработку сигнала сканирования с выделением зоны максимума амплитудно-фазовой или амплитудно-частотной характеристики сигнала и определение фракционной доли воды в многофазной несмешивающейся среде. Используя известный способ, можно определить фракционные доли двух несмешивающихся сред, если диэлектрические характеристики транспортируемых сред существенно отличаются друг от друга, в частности, можно определить содержание воды в нефти при измерении дебита скважины. A known correlation method for measuring the fractional composition, as well as the total and fractional flow rates of multi-phase immiscible media, implemented in the device described in RF patent No. 2194950, publ. December 20, 2002). The known method includes selecting at least one control section on the pipeline, measuring the fluctuations of the dielectric constant of the flow in the selected section, including scanning the flow with a rotating high-frequency electric field, processing the scanning signal with the allocation of the zone of maximum amplitude-phase or amplitude-frequency characteristic of the signal and determination of the fractional proportion of water in a multi-phase immiscible medium. Using the known method, it is possible to determine the fractional proportions of two immiscible media, if the dielectric characteristics of the transported media differ significantly from each other, in particular, it is possible to determine the water content in oil when measuring the well flow rate.

Недостатком известного способа является малая точность определения фракционной доли воды в потоке.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the fractional proportion of water in the stream.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения фракционной доли воды в многофазной среде.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of determining the fractional proportion of water in a multiphase medium.

Проблема решается и технический результат достигается тем, что в трубопровод встраивают измерительную секцию трубопровода, выполненную в виде участка трубы со стенками из диэлектрического материала, снаружи которых, по крайней мере, в одном контрольном поперечном сечении измерительного участка трубы устанавливают, по меньшей мере, один датчик, выполненный в виде емкостных или магнитных излучателя и приемника, при этом с помощью генератора создают сканирующий электромагнитный высокочастотный сигнал на заданной частоте, подаваемый на излучатель а с помощью приемника регистрируют сигнал сканирования, определяя флуктуации диэлектрической проницаемости многофазной среды с получением указанного сигнала сканирования в виде амплитудной характеристики, затем обрабатывают и анализируют полученную амплитудную характеристику и на основании проведенного анализа полученной характеристики определяют фракционную долю воды в контрольном сечении трубы, при этом, согласно изобретению, перед заданием сканирующих сигналов осуществляют серию предварительных замеров в виде калибровочного сканирования поперечного сечения контрольного участка трубы до его встраивания в трубопровод, изменяя содержание воды на контрольном участке трубы и несущую частоту сигнала генератора, выбирают, по крайней мере, частоту калибровочного сканирующего сигнала, при которой амплитуда регистрируемого сигнала пропорциональна количеству воды и заносят в банк данных, по крайней мере, одну из контрольных характеристик зависимости амплитуды сигнала от количества воды в контрольном сечении, полученных в результате предварительных замеров, причем сканирование измерительной секции трубы после ее встраивания в трубопровод осуществляют с частотой, выбранной при предварительных замерах, а анализ амплитудной характеристики, полученной при сканировании, осуществляют путем ее сравнения с контрольной амплитудной характеристикой. The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that a measuring section of the pipeline is built into the pipeline, made in the form of a pipe section with walls made of a dielectric material, outside of which, at least in one control cross section of the measuring section of the pipe, at least one sensor is installed , made in the form of a capacitive or magnetic emitter and receiver, while using the generator, a scanning electromagnetic high-frequency signal is generated at a given frequency, applied to the emitter, and using the receiver, the scanning signal is recorded, determining fluctuations in the dielectric constant of the multiphase medium to obtain the specified scanning signal in the form of an amplitude characteristics, then the resulting amplitude characteristic is processed and analyzed, and on the basis of the analysis of the obtained characteristic, the fractional proportion of water in the control section of the pipe is determined, while, according to the invention, before setting the amplitude of the measuring signals, a series of preliminary measurements are carried out in the form of a calibration scan of the cross section of the control section of the pipe before it is embedded in the pipeline, by changing the water content in the control section of the pipe and the carrier frequency of the generator signal, at least the frequency of the calibration scanning signal is selected, at which the amplitude of the recorded signal proportional to the amount of water and enter into the data bank at least one of the control characteristics of the dependence of the signal amplitude on the amount of water in the control section, obtained as a result of preliminary measurements, and the scanning of the measuring section of the pipe after it is built into the pipeline is carried out at a frequency selected during preliminary measurements, and the analysis of the amplitude characteristic obtained during scanning is carried out by comparing it with the control amplitude characteristic.

Технический результат достигается также тем, что при калибровочном сканировании могут использовать диапазон изменения несущей частоты сигналов, лежащий в пределах от 2 МГц до 80 МГц.The technical result is also achieved by the fact that the calibration scan can use the range of changes in the carrier frequency of the signals, which lies in the range from 2 MHz to 80 MHz.

Технический результат достигается также тем, что при калибровочном сканировании потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем несущую частоту сканирующего сигнала могут изменять ступенчато, и на каждой частоте регистрацию сигнала сканирования выполняют на установившемся режиме.The technical result is also achieved by the fact that during calibration scanning of the flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field, the carrier frequency of the scanning signal can be changed stepwise, and at each frequency the scanning signal is recorded in the steady state.

Технический результат достигается также тем, что в банк данных могут заносить не менее двух контрольных характеристик зависимости амплитуды сигнала от количества воды в контрольном сечении, из хранящихся в банке данных амплитудных характеристик выбирают наиболее близкие амплитудные характеристики и, используя интерполяцию, вычисляют фракционную долю воды в многофазной транспортируемой среде.The technical result is also achieved by the fact that at least two control characteristics of the dependence of the signal amplitude on the amount of water in the control section can be entered into the data bank, the closest amplitude characteristics are selected from the amplitude characteristics stored in the data bank and, using interpolation, the fractional proportion of water in the multiphase transported environment.

Изобретение поясняется при помощи чертежа, на котором показана блок-схема системы измерения, с помощью которого реализуется описываемый способ.The invention is illustrated with the help of the drawing, which shows a block diagram of a measurement system with which the described method is implemented.

Система для измерения процентного содержания воды устанавливается непосредственно на трубопроводе 1 и включает измерительную секцию 2, стенки которой выполнены из диэлектрического материала. The system for measuring the percentage of water is installed directly on the pipeline 1 and includes a measuring section 2, the walls of which are made of a dielectric material.

Предлагаемая система для измерения фракционного состава многофазных несмешивающихся сред содержит высокочастотный генератор 3 сканирующих сигналов, блок 4 сканирования потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем, подключенный к высокочастотному генератору 3 сканирующих сигналов и блок 5 определения амплитудно-частотных характеристик (АЦП 1) зарегистрированного сигнала сканирования высокочастотным электрическим полем, соединенный с блоком 4 сканирования высокочастотным электрическим полем, предназначенный для обработки сигнала сканирования высокочастотным электрическим полем с выделением зоны максимума амплитудно-частотной характеристики сигнала сканирования высокочастотным электрическим полем. Блок 4 содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный в виде одного емкостного или магнитного излучателя и одного емкостного или магнитного приемника.The proposed system for measuring the fractional composition of multi-phase immiscible media contains a high-frequency generator 3 of scanning signals, a unit 4 for scanning the flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field connected to a high-frequency generator 3 of scanning signals, and a unit 5 for determining the amplitude-frequency characteristics (ADC 1) of the registered high-frequency scanning signal by an electric field, connected to the scanning unit 4 by a high-frequency electric field, designed to process a scanning signal by a high-frequency electric field with the allocation of a zone of maximum amplitude-frequency characteristic of the scanning signal by a high-frequency electric field. Block 4 contains at least one sensor made in the form of one capacitive or magnetic emitter and one capacitive or magnetic receiver.

Предлагаемая система содержит также блок 6 хранения эталонных амплитудно-частотных характеристик сканирования потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем и эталонных амплитудно-частотных характеристик сканирования потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным магнитным полем.The proposed system also contains a storage unit 6 of the reference amplitude-frequency characteristics of scanning the flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field and the reference amplitude-frequency characteristics of scanning a flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency magnetic field.

В состав системы включен микропроцессор 7 для управления работой системы для измерения содержания воды, к которому подключены все блоки и датчики системы измерения (на блок-схеме показаны наиболее существенные соединения между отдельными элементами системы, но не все соединения, чтобы не загромождать блок-схему).The system includes a microprocessor 7 to control the operation of the water content measurement system, to which all units and sensors of the measurement system are connected (the block diagram shows the most significant connections between the individual elements of the system, but not all connections, so as not to clutter the block diagram) .

Микропроцессор 7 конфигурирован так, чтобы управлять элементами системы и выполнять все операции предлагаемого способа, в том числе, чтобы принимать амплитудно-частотные характеристики сигнала сканирования из блока 5 определения амплитудно-частотных характеристик, запрашивать аналогичные характеристики из блока 6 хранения эталонных характеристик, получать запрошенные амплитудно-частотные характеристики из блока 6 хранения эталонных характеристик, определять фракционную долю воды в многофазной транспортируемой среде на основе сравнения измеренных и эталонных амплитудно-частотных характеристик. The microprocessor 7 is configured to control the elements of the system and perform all operations of the proposed method, including to receive the amplitude-frequency characteristics of the scan signal from the block 5 for determining the amplitude-frequency characteristics, request similar characteristics from the block 6 for storing reference characteristics, obtain the requested amplitude -frequency characteristics from the reference characteristics storage unit 6, determine the fractional proportion of water in the multi-phase transported medium based on a comparison of the measured and reference amplitude-frequency characteristics.

Дополнительно предлагаемая система для измерения процентного содержания воды может содержать внешнюю ЭВМ 8, в которой можно сохранять все результаты измерений и все основные и вспомогательные программы для обработки измерений и управления системой. Additionally, the proposed system for measuring the percentage of water may contain an external computer 8, in which you can save all the measurement results and all the main and auxiliary programs for processing measurements and managing the system.

На чертеже также показаны блок задержки 9 по времени, блок 10 вычисления корреляционных функций, блок нормирования 11.The drawing also shows the time delay block 9, the correlation function calculation block 10, and the normalization block 11.

С помощью описанной системы реализуют заявленный способ измерения фракционной доли воды в многофазной транспортируемой среде следующим образом.Using the described system, the claimed method for measuring the fractional fraction of water in a multi-phase transported medium is implemented as follows.

В трубопровод 1, по которому перемещается многофазная несмешивающаяся среда, например, на трубопроводе, идущем от нефтедобывающей скважины, вставляют измерительную секцию 2, на которой производят сканирование потока высокочастотными сигналами. В общем случае транспортируемая по трубопроводу нефть может содержать минерализованную воду, жидкие и газообразные углеводороды. In pipeline 1, through which a multiphase immiscible medium moves, for example, on a pipeline coming from an oil well, a measuring section 2 is inserted, on which the flow is scanned with high-frequency signals. In general, the oil transported through the pipeline may contain saline water, liquid and gaseous hydrocarbons.

Перед встраиванием контрольного участка трубы в диагностируемый трубопровод осуществляют серию предварительных замеров в виде калибровочного сканирования высокочастотным электрическим полем заданного поперечного сечения контрольного участка для выявления предпочтительных диапазонов частот сканирования. Через контрольный участок пропускают многофазную несмешиваемую среду, например, двухфазную с контролируемым содержанием воды. При этом изменяют содержание воды, а также несущую частоту сигнала генератора. Выбирают частоту калибровочного сканирующего сигнала, при которой амплитуда регистрируемого сигнала пропорциональна количеству воды и заносят в банк данных одну или несколько из полученных в результате предварительных замеров контрольных характеристик зависимости амплитуды сигнала от количества воды в контрольном сечении. Диапазон изменения несущей частоты сигналов, лежит в пределах от 2 МГц до 80 МГц, например, с изменением несущей частоты от 10 МГц до 50 МГц. Выделяют диапазон частот для сканирования высокочастотным электрическим полем многофазной транспортируемой среды при определении фракционной доли воды в многофазной транспортируемой среде, охватывающий зону максимума амплитудно-частотной характеристики сигнала калибровочного сканирования. Как правило, выделенный диапазон частот для сканирования высокочастотным электрическим полем выбирается в пределах 0,9-1,1 от выбранной резонансной частоты. Расширение диапазона частот приводит к необоснованному увеличению операционного времени для сканирования и обработки результатов сканирования.Before embedding the control section of the pipe into the pipeline being diagnosed, a series of preliminary measurements is carried out in the form of a calibration scan by a high-frequency electric field of a given cross section of the control section to identify the preferred scanning frequency ranges. A multi-phase immiscible medium is passed through the control section, for example, a two-phase medium with a controlled water content. In this case, the water content is changed, as well as the carrier frequency of the generator signal. The frequency of the calibration scanning signal is selected, at which the amplitude of the recorded signal is proportional to the amount of water, and one or several of the control characteristics obtained as a result of preliminary measurements of the dependence of the signal amplitude on the amount of water in the control section are entered into the data bank. The range of the carrier frequency of the signals lies in the range from 2 MHz to 80 MHz, for example, with a change in the carrier frequency from 10 MHz to 50 MHz. A frequency range is selected for scanning a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field when determining the fractional proportion of water in a multi-phase transported medium, covering the zone of maximum amplitude-frequency characteristic of the calibration scanning signal. As a rule, the allocated frequency range for scanning by a high-frequency electric field is selected within 0.9-1.1 of the selected resonant frequency. The expansion of the frequency range leads to an unreasonable increase in the operating time for scanning and processing the scan results.

После встраивания контрольного участка трубы в диагностируемый трубопровод генерируют высокочастотный сигнал, используя высокочастотный генератор 3 сканирующих сигналов (ГСС 1), который передают в блок 4 сканирования потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем, с помощью которого производят сканирование потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем для определения фракционной доли воды в потоке многофазной среды, транспортируемой по трубопроводу. After embedding the control section of the pipe in the diagnosed pipeline, a high-frequency signal is generated using a high-frequency scanning signal generator 3 (GSS 1), which is transmitted to the block 4 for scanning the flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field, with which the flow of a multi-phase transported medium is scanned by a high-frequency electric field for determination of the fractional proportion of water in the flow of a multiphase medium transported through the pipeline.

Причем сканирование измерительной секции трубы осуществляют с частотой, выбранной при предварительных замерах.Moreover, the scanning of the measuring section of the pipe is carried out with a frequency selected during preliminary measurements.

Сканирующий сигнал представляет собой пакет дискретно модулированных высокочастотных электрических колебаний напряжением, например, 2 В, со ступенчатым изменением несущей частоты с диапазоном изменения несущей частоты сигналов, лежащим в пределах от 2 МГц до 80 МГц. Величина ступеньки задаётся управляющим микропроцессором 7 и может составлять 50–150 Гц. Длительность сканирующего сигнала должна быть достаточна для выхода на установившийся режим измерения. Регистрируемые (выходные) сигналы, отражающие результаты сканирования потока, имеют переменную амплитуду и сдвиг по фазе, зависящие от несущей частоты сканирующего сигнала и флуктуаций диэлектрической проницаемости многофазного потока. Абсолютная максимальная амплитуда выходного сигнала будет наблюдаться на резонансной частоте, хотя на других частотах могут наблюдаться частные максимумы амплитуды.The scanning signal is a packet of discretely modulated high-frequency electrical oscillations with a voltage of, for example, 2 V, with a step change in the carrier frequency with a range of changes in the carrier frequency of the signals ranging from 2 MHz to 80 MHz. The step value is set by the control microprocessor 7 and can be 50–150 Hz. The duration of the scanning signal should be sufficient to reach the steady measurement mode. The recorded (output) signals reflecting the results of the flow scanning have variable amplitude and phase shift depending on the carrier frequency of the scanning signal and fluctuations in the permittivity of the multiphase flow. The absolute maximum amplitude of the output signal will be observed at the resonant frequency, although partial amplitude maxima may be observed at other frequencies.

Блок 4 регистрирует сигнал сканирования высокочастотным электрическим полем и передает сигнал сканирования в блок 5 определения амплитудно-частотных характеристик зарегистрированного сигнала сканирования высокочастотным электрическим полем. Сигнал сканирования потока высокочастотным электрическим полем содержит информацию о флуктуации диэлектрической проницаемости многофазной транспортируемой среды, исследуя которую можно определить фракционную долю воды в транспортируемой многофазной среде. Блок 5 определения амплитудно-частотных характеристик зарегистрированного сигнала сканирования высокочастотным электрическим полем обрабатывает полученный из блока 4 сигнал сканирования высокочастотным электрическим полем и выделяет в нем зоны максимума амплитудно-частотной характеристики сигнала сканирования высокочастотным электрическим полем. Block 4 registers the scanning signal by a high-frequency electric field and transmits the scanning signal to block 5 for determining the amplitude-frequency characteristics of the registered scanning signal by a high-frequency electric field. The signal for scanning the flow by a high-frequency electric field contains information about the fluctuations in the dielectric constant of the multiphase transported medium, by examining which it is possible to determine the fractional proportion of water in the transported multiphase medium. The block 5 for determining the amplitude-frequency characteristics of the registered scanning signal by a high-frequency electric field processes the scanning signal received from the block 4 by a high-frequency electric field and allocates in it the zones of the maximum amplitude-frequency characteristic of the scanning signal by a high-frequency electric field.

Обработанный сигнал сканирования высокочастотным электрическим полем передают из первого блока 4 в микропроцессор 7, в котором определяют фракционную долю воды в многофазной транспортируемой среде. В соответствии с основным вариантом осуществления изобретения для определения фракционной доли воды запрашивают из блока 6 хранения эталонных характеристик хранящиеся там аналогичные эталонные характеристики для сканирования потока высокочастотным электрическим полем, полученные при контрольном сканировании. Для сокращения времени обработки запрашивают эталонные характеристики, лежащие в зоне частот, прилежащей к зоне максимума замеренной амплитудно-частотной характеристики. Получив из блока 6 эталонные характеристики, выбирают из них эталонные характеристики наиболее близкие к замеренным амплитудно-частотным характеристикам. При выборе подходящих эталонных характеристик можно использовать известные корреляционные методы. Используя выбранные эталонные характеристики, определяют фракционную долю воды в многофазной транспортируемой среде, например, используя известные линейные и нелинейные интерполяционные методы расчета. The processed signal of scanning by a high-frequency electric field is transmitted from the first block 4 to the microprocessor 7, in which the fractional proportion of water in the multiphase transported medium is determined. In accordance with the main embodiment of the invention, in order to determine the fractional proportion of water, similar reference characteristics stored there are requested from the reference characteristics storage unit 6 for scanning the flow with a high-frequency electric field obtained during control scanning. To reduce the processing time, reference characteristics are requested that lie in the frequency zone adjacent to the zone of the maximum of the measured amplitude-frequency characteristic. Having received from block 6 the reference characteristics, select from them the reference characteristics closest to the measured amplitude-frequency characteristics. When choosing suitable reference characteristics, known correlation methods can be used. Using the selected reference characteristics, the fractional proportion of water in the multiphase transported medium is determined, for example, using known linear and non-linear interpolation methods of calculation.

После выполнения этих операций становится известным фракционная доля воды в многофазной транспортируемой среде. After performing these operations, the fractional proportion of water in the multiphase transported medium becomes known.

Фракционные доли можно также определить, проанализировав форму амплитудно-частотных характеристик и определив по известным методикам резонансные частоты, фазовые сдвиги, реальную и мнимую составляющие комплексной диэлектрической постоянной, и сравнив их с данными, хранящимися в банке данных в блоке хранения эталонных характеристик. Fractional shares can also be determined by analyzing the shape of the amplitude-frequency characteristics and determining the resonant frequencies, phase shifts, real and imaginary components of the complex dielectric constant by known methods, and comparing them with the data stored in the data bank in the storage unit of the reference characteristics.

Управляющий микропроцессор 7 может обрабатывать поступившие сигналы по нескольким процедурам.The control microprocessor 7 can process the received signals according to several procedures.

По первой процедуре управляющий микропроцессор 7 запрашивает из блока 6 хранящиеся там данные эталонных характеристик многофазной среды и сравнивает результирующие амплитудно-частотные характеристики с эталонными, выбирая из них наиболее близкие к замеренным характеристикам, сравнение с которыми позволяет достаточно точно определить фракционные доли многофазного потока. According to the first procedure, the control microprocessor 7 requests from block 6 the data of the reference characteristics of the multiphase medium stored there and compares the resulting amplitude-frequency characteristics with the reference ones, choosing from them the closest to the measured characteristics, the comparison with which allows one to accurately determine the fractional fractions of the multiphase flow.

По второй процедуре микропроцессор 7 обрабатывает непосредственно оцифрованные результаты обработки амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик, поступившие из блока 5. Фракционные доли можно определить, проанализировав форму амплитудно-частотных характеристик и определив по известным методикам резонансные частоты, фазовые сдвиги, реальную и мнимую составляющие комплексной диэлектрической постоянной, реальную и мнимую составляющие магнитных потерь и сравнив их с данными, хранящимися в банке данных. Результаты измерений передаются во внешнюю ЭВМ для постоянного хранения и анализа. According to the second procedure, the microprocessor 7 directly processes the digitized results of processing the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics received from block 5. Fractional shares can be determined by analyzing the shape of the amplitude-frequency characteristics and determining, using well-known methods, resonant frequencies, phase shifts, real and imaginary components of the complex dielectric constant, real and imaginary components of magnetic losses and comparing them with the data stored in the data bank. The measurement results are transferred to an external computer for permanent storage and analysis.

Процедуру сканирования потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем можно выполнять с использованием двух схем. По первой схеме сканирование выполняют, например, единичным высокочастотным сигналом, генерирующим одномерное переменное высокочастотное электрическое поле. По второй схеме сканирование выполняют вращающимся высокочастотным электрическим полем. The procedure for scanning the flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field can be performed using two schemes. According to the first scheme, scanning is performed, for example, with a single high-frequency signal generating a one-dimensional alternating high-frequency electric field. According to the second scheme, scanning is performed by a rotating high-frequency electric field.

Таким образом, описываемый способ определения фракционной доли воды в многофазной среде позволяет значительно увеличить точность измерения за счет предварительного калибрования системы при помощи проведения контрольного сканирования с выбором соответствующих амплитудно-частотных характеристик, сохраняемых в банке данных эталонных характеристик.Thus, the described method for determining the fractional fraction of water in a multiphase medium can significantly increase the measurement accuracy due to the preliminary calibration of the system by conducting a control scan with the selection of the appropriate amplitude-frequency characteristics stored in the database of reference characteristics.

Claims (4)

1. Способ определения фракционной доли воды в многофазной несмешиваемой среде, заключающийся в том, что в трубопровод встраивают измерительную секцию трубопровода, выполненную в виде участка трубы со стенками из диэлектрического материала, снаружи которых, по крайней мере, в одном контрольном поперечном сечении измерительного участка трубы устанавливают, по меньшей мере, один датчик, выполненный в виде емкостных или магнитных излучателя и приемника, при этом с помощью генератора создают сканирующий электромагнитный высокочастотный сигнал на заданной частоте, подаваемый на излучатель, а с помощью приемника регистрируют сигнал сканирования, определяя флуктуации диэлектрической проницаемости многофазной среды с получением указанного сигнала сканирования в виде амплитудной характеристики, затем обрабатывают и анализируют полученную амплитудную характеристику и на основании проведенного анализа полученной характеристики определяют фракционную долю воды в контрольном сечении трубы, отличающийся тем, что перед заданием сканирующих сигналов осуществляют серию предварительных замеров в виде калибровочного сканирования поперечного сечения контрольного участка трубы до его встраивания в трубопровод, изменяя содержание воды на контрольном участке трубы и несущую частоту сигнала генератора, выбирают, по крайней мере, частоту калибровочного сканирующего сигнала, при которой амплитуда регистрируемого сигнала пропорциональна количеству воды, и заносят в банк данных, по крайней мере, одну из контрольных характеристик зависимости амплитуды сигнала от количества воды в контрольном сечении, полученных в результате предварительных замеров, причем сканирование измерительной секции трубы после ее встраивания в трубопровод осуществляют с частотой, выбранной при предварительных замерах, а анализ амплитудной характеристики, полученной при сканировании, осуществляют путем ее сравнения с контрольной амплитудной характеристикой. 1. A method for determining the fractional proportion of water in a multi-phase immiscible medium, which consists in the fact that a measuring section of the pipeline is built into the pipeline, made in the form of a pipe section with walls made of a dielectric material, outside of which, at least in one control cross section of the measuring section of the pipe at least one sensor is installed, made in the form of a capacitive or magnetic emitter and receiver, while using the generator, a scanning electromagnetic high-frequency signal is generated at a given frequency, applied to the emitter, and using the receiver, the scanning signal is recorded, determining the fluctuations of the dielectric permittivity of the multiphase medium to obtain the indicated scanning signal in the form of an amplitude characteristic, then the obtained amplitude characteristic is processed and analyzed, and based on the analysis of the obtained characteristic, the fractional proportion of water in the control section of the pipe is determined, differing be sure that before setting the scanning signals, a series of preliminary measurements are carried out in the form of a calibration scan of the cross section of the control section of the pipe before it is built into the pipeline, changing the water content in the control section of the pipe and the carrier frequency of the generator signal, at least the frequency of the calibration scanning signal is selected , at which the amplitude of the recorded signal is proportional to the amount of water, and at least one of the control characteristics of the dependence of the signal amplitude on the amount of water in the control section, obtained as a result of preliminary measurements, is entered into the data bank, moreover, scanning the measuring section of the pipe after it is built into the pipeline carried out with a frequency selected during preliminary measurements, and the analysis of the amplitude characteristic obtained during scanning is carried out by comparing it with the control amplitude characteristic. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при калибровочном сканировании используют диапазон изменения несущей частоты сигналов, лежащий в пределах от 2 МГц до 80 МГц.2. The method according to p. 1, characterized in that the calibration scan uses a range of changes in the carrier frequency of the signals, which lies in the range from 2 MHz to 80 MHz. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при калибровочном сканировании потока многофазной транспортируемой среды высокочастотным электрическим полем несущую частоту сканирующего сигнала изменяют ступенчато, и на каждой частоте регистрацию сигнала сканирования выполняют на установившемся режиме.3. The method according to claim 2, characterized in that during calibration scanning of the flow of a multi-phase transported medium by a high-frequency electric field, the carrier frequency of the scanning signal is changed stepwise, and at each frequency, the scanning signal is recorded in the steady state. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в банк данных заносят не менее двух контрольных характеристик зависимости амплитуды сигнала от количества воды в контрольном сечении, из хранящихся в банке данных амплитудных характеристик выбирают наиболее близкие амплитудные характеристики и, используя интерполяцию, вычисляют фракционную долю воды в многофазной транспортируемой среде.4. The method according to claim 1, characterized in that at least two control characteristics of the dependence of the signal amplitude on the amount of water in the control section are entered into the data bank, the closest amplitude characteristics are selected from the amplitude characteristics stored in the data bank and, using interpolation, the fractional the proportion of water in the multi-phase conveyed medium.
RU2021113882A 2021-05-17 2021-05-17 Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium RU2764193C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113882A RU2764193C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113882A RU2764193C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2764193C1 true RU2764193C1 (en) 2022-01-14

Family

ID=80040479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021113882A RU2764193C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2764193C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768198C1 (en) * 2021-07-19 2022-03-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл" Method for determining the flow of fractional share of water in a multiphase immiscible medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194950C2 (en) * 2001-02-19 2002-12-20 Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН Device for determination of flow rate of two- component agent in pipe line
US20060081066A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Andrey Drobyshev Correlation method for measurements of total and fractional immiscible media flow rates and a device for its embodiment
US20140260659A1 (en) * 2010-02-08 2014-09-18 General Electric Company Multiphase flow measurement using electromagnetic sensors
GB2571285A (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Univ Cranfield Fluid sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194950C2 (en) * 2001-02-19 2002-12-20 Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН Device for determination of flow rate of two- component agent in pipe line
US20060081066A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Andrey Drobyshev Correlation method for measurements of total and fractional immiscible media flow rates and a device for its embodiment
US20140260659A1 (en) * 2010-02-08 2014-09-18 General Electric Company Multiphase flow measurement using electromagnetic sensors
GB2571285A (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Univ Cranfield Fluid sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768198C1 (en) * 2021-07-19 2022-03-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Цмитэл" Method for determining the flow of fractional share of water in a multiphase immiscible medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2184353C2 (en) Device responding to level of separation surface of materials
FI102014B (en) Composition monitor and control method using impedance measurements
US5014010A (en) Dual frequency microwave water cut monitoring means and method
RU2764193C1 (en) Method for determining water fractional share in multi-phase unmixed medium
US7403863B2 (en) Correlation method for measurements of total and fractional immiscible media flow rates and a device for its embodiment
US5576974A (en) Method and apparatus for determining watercut fraction and gas fraction in three phase mixtures of oil, water and gas
US10393558B2 (en) Method for operating a nuclear magnetic flowmeter
EP3935347B1 (en) Multiphase flow meter combining extended throat venturi with microwave resonators
Makeev et al. Microwave measurement of water content in flowing crude oil
Durán et al. A robust methodology for time picking and error analysis of ultrasonic waveforms and rock densities in the laboratory
RU2768198C1 (en) Method for determining the flow of fractional share of water in a multiphase immiscible medium
CN104929625B (en) A kind of stratum detecting method
Semenov et al. Device for measurement and control of humidity in crude oil and petroleum products
WO2003012413A2 (en) Determining water content and droplet size of a water-in-oil emulsion by means of two resonators operating at different frequencies
RU2247947C1 (en) Method and device for measuring three-phase fluid flow rate
RU2322650C2 (en) Arrangement for measuring summary and fractional consumption of multi-phase immiscible mediums
Ramli et al. Multiphase flow measurement by electrical capacitance tomography and microwave cavity resonant sensor
US12085535B2 (en) System and method for measuring a multiphase fluid
RU2551480C1 (en) Measuring method of total and fractional flow rates of non-mixed media and system for its implementation
US8754657B2 (en) Determination of water cut and salinity using a coincidence function
RU152354U1 (en) METER OF TOTAL AND FRACTIONAL COSTS OF NON-MIXING MEDIA IN THE PIPELINE
RU2309386C2 (en) Method and device for measuring flow rate of multi-phase immiscible fluids
RU2486477C2 (en) Device to measure total and fractional flow rates of non-mixing media
SU1698724A1 (en) Method of analysis of liquid dielectrics
RU121924U1 (en) DEVICE FOR MEASURING TOTAL AND FRACTIONAL COSTS OF NON-MIXING MEDIA