[发明专利]多相计量中的结垢监测和抑制剂量化技术

说明书

本发明涉及一种用于检测沉积物或化学抑制剂的系统，沉积物或化学抑制剂靠近电极或检测针的面向液体流的表面或者在电极或检测针的面向液体流的表面上，液体流中可存在油、水、气体以及化学抑制剂这些组分的任何组合，并且其中，电极或检测针被耦接到测量装置，测量装置用于监测所述流的电特性，电特性包括复数阻抗或复介电常数；所述系统包括检测装置，如果在烃连续流的情况下所述复数阻抗的实部或者在水连续流的情况下所述复数阻抗的虚部偏离与所述流的所述电特性有关的预定限度、模型或趋势，则检测装置连续地或周期性地发送指示存在沉积物或化学抑制剂的信号。

技术领域

本发明涉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

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以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)。该沉积物可以以不同的方式除去或者通过流体被冲掉。清洁的必要性以及清洁的时间间隔可以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以除去可能粘住管、传感器壁以及电极的沉积物。这种化学注入剂，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。

多相流体的成分可以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WO2007/018434、WO2008/085065、WO2005/057142以及US6182504中所讨论的，已知若干这样的解决方案。在所有这些出版物中，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。WO01/65212A1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以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

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，以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。这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。

本发明基于以下认识：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。因为这些参数可以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，可以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。

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。

在流测量背景下，所测量的复数阻抗的实部和虚部分别涉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10MHz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10MHz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。