多相计量中的结垢监测和抑制剂量化技术的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于对在处理流中形成在管壁上的沉积物进行早期检测的系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 在对例如水、油和/或气体流的多相流执行测量中，已知的问题是沉积物可W形成 在已经与流接触的测量装置上并且因此影响测量的品质（quality)。该沉积物可不同 的方式除去或者通过流体被冲掉。清洁的必要性W及清洁的时间间隔可W根据环境和流中 的成分而改变。本发明将在沉积物影响流测量传感器前检测沉积物的发生(onset)并且提 供一种用于对沉积物进行早期处理的装置。在下文中，对于沉积物，我们还考虑被注入到流 体中的化学品用W除去可能粘住管、传感器壁W及电极的沉积物。运种化学注入剂，也称作 抑制剂，目的在于防止或者除去沉积物并且清洁管和/或传感器。
[0003] 多相流体的成分可W使用测量流体的阻抗的电极来估计，即通过求得流体的介电 常数和电导率来估计。例如正如在胖02007/018434、胖02008/085065、胖02005/057142^及115 6182504中所讨论的，已知若干运样的解决方案。在所有运些出版物中，该测量通过与液体 流接触的电极来执行，并且测量的品质可通过结垢或者积累在电极上的沉积物来降低。 W001/65212A1讨论了与材料的沉积和其他作用于测量性能的环境影响有关的问题，并且提 出使用标定液体来补偿误差，但是没有提供检测沉积物的发生的方法，特别是因为该出版 物没有包括用W区分沉积物与其他误差源的技术。GB2246866A记载了阻抗测量的使用，然 而，其并未深入讨论而仅提及:取决于流体表现为水连续还是油连续，阻抗测量由实部或者 虚部支配，同时另一个是可忽略的。因此，所述的全部现有技术没有提供与沉积物检测的应 用有关的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种对计量器本体上的沉积物进行实时检测的装置，W便在 影响到测量的品质之前的早期可进行清除并且，如果需要的话，可对测量结果进行校准或 调整。运由在独立权利要求中说明的方法和系统来实现。此外，本发明使得能够开发能够在 管道中进行沉积物早期检测的独立传感器。
[0005] 本发明基于W下认识:在流体中所测量的某些电特性不对应于流体的本质特性。 例如，油连续流不具有显著的电导率，而水连续流根据流的盐分而显示可变电导率但是没 有显著的电容。因为运些参数可W通过监测由传感器所测量的管中成分的复数阻抗来进行 计算，可W通过分析传感器输出值相对于期望值或者其模型的趋势来检测沉积物的形成。
[0006] 相当普通的方法将是利用电极测量流的复数阻抗。在电阻抗测量背景下，复数阻 抗具有实部（电导）和虚部（电抗），电抗在流测量传感器的情况下主要是电容。作为一般特 性，在传感器电极之间流通的流的组分通常随着时间而变化，因此通过传感器所测量的实 部和虚部与流的组分成比例地改变。为了感测沉积物或者例如抑制剂的其它化学品的存 在，在本发明中提出了对传感器输出值中不规则行为的分析。
[0007]在流测量背景下，所测量的复数阻抗的实部和虚部分别设及该处理的电导率和介 电常数/介电系数。测量在低频率处执行，通常在lOMHz下，其中，处理的复数阻抗被直接测 量，或者，在高频率处，通常比lOMHz更高，其中复介电常数被测量。在高频测量中，通常使用 微波探针来执行，复介电常数用于描述该处理的电特性。工作为发送器和接收器的微波探 针被用来测量例如相位和振幅的参数，其然后与该处理的复介电常数的实部和虚部有关。 [000引相对复介电常数（知）是无量纲量，其比较了材料(ε^的复介电常数与自由空间的 介电常数e0(e0 = 8.854*l0-i2F/m)。它描述材料与电场的相互作用并且包括实部ε/τ(其表示 能量存储能力)和虚部巧表示损耗）。相对介电常数的实部是来自外部电场的多少 能量将由材料储存的度量。它常常被称为"介电常数(dielectric constant)"并且与流电 容有关。对于大多数固体和液体6/,〉1并且对于大多数气体^,: 1。相对介电常数的虚部 (e"r)被称作"损耗因子"并且与流电导率有关。
【附图说明】
[0009] W下将参考附图详细地描述本发明，附图W示例方式示出了本发明。
[0010] 图1示出了作为水分数的函数的多相流体的混合物电导率。
[0011] 图2示出了传感器所测量的流体混合物的简化等效电路。
[0012] 图3示出了根据本发明的第一实施例的电极丛(electrode constellation)。
[0013] 图4示出了对在沉积在油连续流体系中的导电层的情况下由传感器所测量的简化 等效电路的变型。
[0014] 图5a、5b示出了使用时间段测量（time period measurements)W完成复数阻抗测 量的根据本发明的信号处理系统的实施例。
[0015] 图6示出了作为水连续流中的油分数的函数的介电常数。
[0016] 图7示出了作为水连续流中的油分数的函数的电导率。
[0017] 图8示出了电极配置，该电极配置包括位于电极的部分上的电容层。
[0018] 图9示出了描述电容层对阻抗传感器的电极/检测针的影响的一般电气网络。
[0019] 图10a，10b示出了包括在左边的两个电容层和在左边没有电容层的电极配置。
[0020] 图11示出了根据本发明的测量顺序的实施例。
【具体实施方式】
[0021] Maxwell (1904)、化uggeman( 1935)、Wa即er( 1973)、Sillars( 1937)(参见 W下完整 的参考)和许多其他人已经形成用于估计两种不同相的均质混合物的有效复介电常数的公 式。有效复介电常数是在代替两种或更多种材料的混合物时显示相同电磁行为的虚拟材料 的介电常数。
[0022] 为了简便，在运里将讨论成分中的一种成分（盐水)具有与另一成分（油和/或气 体)相比的高电导率的情况，并且其目的在于估计油连续流状态和水连续流状态中的正常 流有效复介电常数。正常复介电常数在本文件中被限定为在没有沉积物的情况下阻抗传感 器或者微波传感器所测量的Ξ相流的有效复介电常数的实部和虚部的期望值。
[0023] 油连续流(油中的水W/0)的情况
[0024] 根据化nai在1963年的著作(见下面的完成参考文献），W/0中的混合物有效电导率 曰m与油电导率0。的关系由下式给出：
[0025]
[0026] 其中，β是水分数比（water fraction ratio)。图1示出了与油电导率相比的混合 物电导率的ko,m的增加。
[0027] 传感器所测量的混合物的等效电路在图2中示出，其中，U和Rm分别是有效介质电 容和电阻。
[0028] 尽管化nai公式仅仅是估计有效混合物电导率的方法中的一种，但是它能够W可 接受的精度计算期望值的范围并且与所有已出版作品（Bruggeman等）十分吻合。在油连续 流体系的情况下，考虑到在水分数比50-70%更高时流体状态变成水连续，通过本发明的发 明人所进行的分析已经可W认识到，预期最大流有效电导率或者正常流电导率不会高于纯 油电导率的40倍。本发明人已经设计一种方法，基于传感器响应的瞬态分析来测量流阻抗 而不是电导率。等效地，限定所述最大流有效电导率极限的陈述能够被修改为:在油连续流 体系中，流体阻抗的实部不会低于流过没有沉积物或化学抑制剂的完全相同计量器的纯油 介质的阻抗的实部的1/40。
[0029] 在油连续流体系中，在由于自由电子或者由于传感器的壁处的离子导电层而产生 导电特性的沉积物时，所测量的有效电导率可比预期电导率高得多。正如通过发明人执行 的分析所支持的，如果所测量的有效电导率增加到纯油电导率的60倍或更多，则传感器能 够可靠地提供导电特性的层已经形成在计量器壁上的信号。正如W前讨论的，所述分析指 示分散在油中的水能够引起混合物的电导率最大增加到大约40倍。
[0030] 图3示出了传感器壳4,该传感器壳4由嵌入在绝缘材料6中的两个电极1组成，其 中，已经形成有导电沉积物2(由点区域示出），导电电流3(由箭头示出)流过增加油连续流5 的有效电导率的沉积物层。图中的等值线示出了电势(V)W及箭头示出了电流密度。所述导 电电流是一种漏损量，该漏损量是计量器的适当运行所不需要的参数。
[0031] 即使使用单个电极，例如在同轴微波探针的情况下，也可W监测到由于沉积物的 影响而产生的导电电流或者泄漏电流，在使用单个电极的情况下，泄漏电流将从探针的中 央检测针通过导电沉积物层流到计量器本体。对于包括多于2个电极的传感器，也是如此， 只要在激励电极或激励检测针与另一电极或检测针或者计量器本体之间形成了由于沉积 物层而产生的导电泄损路径，从而