[发明专利]核磁式流量测量仪

说明书

技术领域

本发明首先涉及一种核磁式流量测量仪(kernmagnetisch)，其带有：可被介质流过的测量管；用于产生激励介质的信号和/或用于评估被激励的介质的信号的信号装置；布置在测量管处的至少一个信号线圈，其用于发送由信号装置所产生的信号和/或用于接收被激励的介质的信号；以及设置在信号装置与信号线圈之间的匹配装置，其中，匹配装置具有在其值上通过旋转运动可机械调整的反应性的调整对象(Einstellobjekt)和与调整对象相关联的调整装置。本发明还涉及一种用于可通过旋转在其值上调整的调整对象的调整装置。最后，本发明还涉及一种用于运行用于可通过旋转在其值上调整的调整对象的调整装置的方法。

背景技术

元素的原子核(其具有核自旋(Kernspin))还具有由核自旋引起的磁矩。核自旋可被理解为可通过一向量描述的角动量(Drehimpuls)，并且磁矩相应地也可通过一向量来说明，其平行于角动量的向量。原子核的磁矩的向量在存在宏观磁场时平行于在原子核的部位处宏观磁场的向量取向。在此，原子核的磁矩的向量围绕在原子核的部位处宏观磁场的向量进动。进动(Pr?zession)的频率被称为拉莫尔频率ω_L并且与磁场强度B的量成比例。拉莫尔频率根据ω_L=γ·B来计算。在此，γ是旋磁比，其对于氢原子核最大。

测量和分析方法(其在存在宏观磁场的情况下利用带有磁矩的原子核的进动的特性)被称为核磁共振测量或分析方法。核磁共振的英文术语是“nuclear magnetic resonance”。通常，由进动的原子核在不同的边界条件下在传感器线圈中所感应的电压被用作对于测量和分析方法的输出量。对于利用核磁共振的测量计的示例是核磁式流量测量仪，其测量流过测量管的多相介质的流量且分析该介质。

对于在利用核磁共振的情况下的分析的前提条件是，介质的待分析的相可被激励成可区别的核磁共振。该分析可包括介质的各个相的流速和多相介质的各个相的相对含量。核磁式流量测量仪例如可被用于分析从油井输送的多相介质，一种主要由原油、天然气和盐水这些相构成的介质，其中，所有相包含氢原子核。

从油井输送的介质的分析也可利用所谓的计量分离器(Testseparator)实现。其分出所输送的介质的一小部分、使介质的各个相彼此分离并且确定介质的各个相的含量。然而计量分离器不能可靠地测量小于5%的原油含量。因为每个井的原油含量持续降低并且许多井的原油含量已小于5%，目前不可能在使用计量分离器的情况下经济地开采这些井。为了还能够继续开采带有非常小的原油含量的井，即需要相应精确的流量测量仪。

核磁式流量测量仪可满足大量应用要求，例如在通过测量管测量从井输送的多相介质的流量时和在确定介质中的原油、天然气和盐水的含量时。小于5%的原油含量也可利用核磁式流量测量仪测量。

从开头所实施的得出，功能上必要地，核磁式流量测量仪包括磁化装置、信号装置、信号线圈和设置在信号装置与信号线圈之间的匹配装置。

此外从之前对于核磁式流量测量仪的物理的工作方式所实施的容易地得出磁化装置的功能、信号装置的功能和信号线圈的功能。设置在信号装置与信号线圈之间的匹配装置的功能需要阐述。

不仅信号装置、而且信号线圈相应具有双重功能。信号装置用于产生激励介质的信号并且评估被激励的介质的信号。信号线圈用于将由信号装置所产生的信号发送到介质中并且用于接收被激励的介质的信号。换言之，即不仅信号装置而且信号线圈相应具有输出和输入，并且信号装置的输出与信号线圈的输入相连接而信号线圈的输出与信号装置的输入相连接。

如果之前所实施的是不仅信号装置而且信号线圈相应具有输出和输入，那么不一定意指电路技术上而是仅意指功能上。实际上，不仅对于信号装置而且对于信号线圈输出和输入在电路技术上可“重合”，因为亦即被激励的介质的信号的接收相对于激励介质的信号的发送在时间上错开地实现。

设置在信号装置与信号线圈之间的匹配装置现在用于使信号装置的输出阻抗与信号线圈的输入阻抗相匹配或使信号线圈的输入阻抗与信号装置的输出阻抗相匹配以及使信号线圈的输出阻抗与信号装置的输入阻抗相匹配或使信号装置的输入阻抗与信号线圈的输出阻抗相匹配。此外，匹配装置也用于频率匹配，这意味着信号线圈的谐振频率与信号装置的发送频率或信号装置的发送频率与信号线圈的谐振频率的匹配。