[發明專利]核磁式流量測量儀

有效

• 申請號: 201310296973.X
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103542898B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: O.J.P.博斯徹;C.J.霍根多爾恩;M.L.佐伊特維
• 申請（專利權）人: 克洛納有限公司
• 主分類號: G01F1/56
• 分類號: G01F1/56;G01F25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳浩然;楊國治

技術領域

本發明涉及一種核磁式(kernmagnetisch)流量測量儀，即一方面一種帶有標定裝置(Kalibriervorrichtung)的這樣的流量測量儀，另一方面一種用于核磁式流量測量儀的標定方法(Kalibrierverfahren)。

背景技術

首先功能上必要地，一種可被多相介質流過的測量管屬于核磁式流量測量儀，測量管可聯接到在介質的流動方向上布置在測量管之前的進口管(Einlaufrohr)處和到在流動方向上布置在測量管之后的出口管(Auslaufrohr)處。

元素的原子核(其具有核自旋(Kernspin))還具有由核自旋引起的磁矩。核自旋可被理解為可通過一向量描述的角動量(Drehimpuls)，并且磁矩相應地也可通過一向量來說明，其平行于角動量的向量。原子核的磁矩的向量在存在宏觀磁場時平行于在原子核的部位處宏觀磁場的向量取向。在此，原子核的磁矩的向量圍繞在原子核的部位處宏觀磁場的向量進動。進動(Pr?zession)的頻率被稱為拉莫爾頻率ω_L并且與磁場強度B的量成比例。拉莫爾頻率根據ω_L=γ·B來計算。在此，γ是旋磁比，其對于氫原子核最大。

測量和分析方法(其在存在宏觀磁場的情況下利用帶有磁矩的原子核的進動的特性)被稱為核磁共振測量或分析方法。核磁共振的英文術語是“nuclear?magnetic?resonance”。通常，由進動的原子核在不同的邊界條件下在傳感器線圈中所感應的電壓被用作對于測量和分析方法的輸出量。對于利用核磁共振的測量計的示例是核磁式流量測量儀，其測量流過測量管的多相介質的流量且分析該介質。

對于在利用核磁共振的情況下的分析的前提條件是，介質的待分析的相可被激勵成可區別的核磁共振。該分析可包括介質的各個相的流速和多相介質的各個相的相對含量。核磁式流量測量儀例如可被用于分析從油井輸送的多相介質，一種主要由原油、天然氣和鹽水這些相構成的介質，其中，所有相包含氫原子核。

從油井輸送的介質的分析也可利用所謂的計量分離器(Testseparator)實現。其分出所輸送的介質的一小部分、使介質的各個相彼此分離并且確定介質的各個相的含量。然而計量分離器不能可靠地測量小于5%的原油含量。因為每個井的原油含量持續降低并且許多井的原油含量已小于5%，目前不可能在使用計量分離器的情況下經濟地開采這些井。為了還能夠繼續開采帶有非常小的原油含量的井，即需要相應精確的流量測量儀。

核磁式流量測量儀可滿足大量應用要求，例如在通過測量管測量從井輸送的多相介質的流量時和在確定介質中的原油、天然氣和鹽水的含量時。小于5%的原油含量也可利用核磁式流量測量儀測量。

為了核磁式流量測量儀達到對于許多應用必要的測量精度，流量測量儀的標定是必需的，在其中來確定標定參數。如在任何其它測量計中那樣，在核磁式流量測量儀中以有規律的時間間隔重復標定也是必要的，以便還持續地達到可能的測量精度。由現有技術已知的標定方法和標定裝置在此設置成，待標定的流量測量儀被聯接到標定裝置處并且借助于標定方法來標定。

標定裝置構造用于產生通過流量測量儀的測量管的不同介質的不同的已知的流量。作為介質可使用單相或多相介質，其帶有相應的介質中的各個相的已知含量，其中，尤其需要認識介質的核磁共振特性。標定方法可包括在帶有不同介質的不同流量的情況下通過流量測量儀的測量。從測量的測量值和介質的屬于此的已知的流量和特性可獲得流量測量儀的標定參數。

由現有技術已知的標定方法和標定裝置的缺點是，待標定的核磁式流量測量儀在應用中必須以有規律的時間間隔被從測量部位拆卸并且輸送至標定裝置，一種一方面非常復雜且成本集中而另一方面干擾使用流程的過程。

發明內容

本發明的目的說明一種核磁式流量測量儀，在其中消除之前所列舉的缺點，即其不那么復雜和成本集中，并且在其中不時必要的標定不或基本上不干擾使用的過程、即實際的流量測量，以及說明一種相應的標定方法。

根據本發明的核磁式流量測量儀(在其中實現之前所得出的和所列舉的目的)首先且主要特征在于，測量管關聯有介質旁路(Mediumsumleitung)，旁路管(Umleitungsrohr)、進口閥和/或出口閥屬于介質旁路，并且對于標定運行，旁路管可一方面與進口閥而另一方面與出口閥連接，亦即經由進口閥、經由出口閥或者經由進口閥和經由出口閥。