[发明专利]水含量测量装置

说明书

发明领域

本发明涉及水含量测量装置，例如涉及用于监测流体流中的水含量的水含量测量装置，例如用于监测其中可能出现水合物沉积形成（formation）状态的流体流中的水含量。此外，本发明涉及测量流体流中的水含量的方法，例如涉及测量其中可能出现水合物沉积形成状态的流体流中的水含量的方法。此外，本发明涉及记录在机器可读介质上的软件产品，其中这些软件产品可在计算硬件上执行以实现前述方法。

背景技术

已知利用表现出相互不同响应的一对线圈并通过交流信号激励以确定这对线圈在被激励时由其产生的磁场和电场所横贯的流体区的相位特征。这些线圈传统地具有相对少的匝数，例如每个小于10匝，并可借助其谐振特性的测量(例如谐振Q因数)将流体成份确定在几个百分比的精度内。这对线圈是灵敏的，例如用于监测当水、油、沙微粒和浮渣可能同时存在于流体中时从作业井眼抽取的流体。用于确定流体区的相位特征的装置在发明人为Erling Hammer的题为“Method and arrangement for measuring conductive component current of a multiphase fluid flow and uses thereof(用于测量多相流体流的导电成份电流的方法和配置及其使用)”的公开国际PCT申请No.WO2004/025288A1中有描述。

当代的议题是地质油储备正变得快速衰竭，需要石油公司回归到困难和昂贵的离岸钻探和作业以满足全世界对油的需求；全世界的需求目前估计是八千五百万桶油等价物/每天。许多新探索出的油田和气田，例如位于挪威北部的Barrent海，发现比早前探索出的油田和气田预期更高的气油比。结果，发现需要对北纬地区中不断增长程度的气生产进行监测，这经常经受严酷的工作状态，例如低的周围环境工作温度，例如低于0℃。

气生产所遇到的一个当代问题是水合物沉积的同时形成，它们可能完全阻塞管道并因此以相关的经济损失威胁到气生产。水合物形成发生在当气体烃分子，例如由于其氢原子的强极化吸引水分子中的氧原子以使烃分子变得包封在水分子中从而形成微型的水合物冰晶，该水合物冰晶可沉淀以造成前面提到的水合物沉积在管道中的阻塞。阻塞最初在管道的内壁生长，并最终堵塞住管道的中央区域。一旦水合物冰晶沉积在内壁上开始，水合物晶体成核（hydrate crystal nucleation）被增强以使水合物阻塞可能快速地形成，例如在几分钟内。此外，这些阻塞当形成时也经常相当难以去除，有时需要执行高成本的“清管”或热处理。妨碍水合物形成的传统方法是在气体流中加入添加物。然而，使用添加物是昂贵的并也可能潜在地造成气体流中的污染程度。

当代用于感测管道中的水合物形成的传感器和相关的测量仪器是复杂和高成本的，由此限制了它们可被安装在气体生产系统中的位置。结果，沿气体管道和管段可能有利地设置能检测水合物沉积潜在形成的测量仪器的许多位置由于传统水合物测量仪器的成本受到妨碍而无法相应地配置。

发明内容

本发明尝试提供一种更节约成本和更强健的水含量测量装置，例如用于检测在此之下水合物沉积可能易于发生的状态。

根据本发明的第一方面，这里提供一种如所附权利要求1所述的水含量测量装置。这里提供一种用于测量通过管道的流体流中存在的水含量的水含量测量装置，其特征在于，该装置包括用于在操作中产生激励信号的发生器，设置在管道周围的线圈配置，该线圈配置被适配成通过激励信号激励成谐振并与通过管道的流体流相互作用，以及信号处理器，该信号处理器适配成从线圈配置接收谐振信号以确定管道中出现的水含量，其中线圈配置包括谐振线圈，它具有至少3:1的长径比，并且谐振线圈包括至少10匝。

本发明的优势在于，该装置能测量管道中存在的微量水，例如指示可能的早期水合物形成。

可选择地，发生器可工作以产生激励信号以包括出一时间系列的激励脉冲。

可选择地，谐振线圈采用至少15匝，更较为有利地采用至少20匝，更有利地采用至少25匝。

可选择地，实现水含量测量装置以使管道及其相关的线圈配置由静电屏蔽物围绕，用于在工作时掩蔽住线圈配置。

可选择地，水含量测量装置进一步包括传感器配置，用于感测管道内壁上的低频导电率和温度并将相应的传感器信号提供给信号处理器以使信号处理器计算管道内的水含量而不管水含量的盐度如何。