用于操作核磁流量計(jì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于操作核磁流量計(jì)的方法，所述核磁流量計(jì)用于確定流動(dòng)穿過(guò)測(cè)量管的介質(zhì)的流量，特別是用于確定具有段塞流的介質(zhì)的流量，具有測(cè)量裝置，其中所述測(cè)量裝置包含RF回路，所述RF回路具有外部電子裝置，并且具有至少一個(gè)RF線圈，所述至少一個(gè)RF線圈設(shè)計(jì)成用于生成激勵(lì)介質(zhì)用的激勵(lì)信號(hào)，和/或用于檢測(cè)由介質(zhì)發(fā)出的測(cè)量信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]核磁流量計(jì)被設(shè)計(jì)來(lái)用于確定流動(dòng)穿過(guò)測(cè)量管的介質(zhì)的流量。介質(zhì)可包含一個(gè)相或多個(gè)相。在單相介質(zhì)的情況下，通過(guò)確定介質(zhì)的流動(dòng)速度來(lái)進(jìn)行流量的確定。確定多相介質(zhì)的流量包括:除了確定流動(dòng)速度之外，還確定各相在介質(zhì)中的份額。
[0003]使用核磁測(cè)量方法的前提是，介質(zhì)或介質(zhì)的每個(gè)相具有原子核，所述原子核具有磁矩。為了區(qū)分各個(gè)相，另外還需要的是這些相具有不同的弛豫時(shí)間。
[0004]從油源吸出的多相介質(zhì)實(shí)質(zhì)上由兩個(gè)液相原油和水以及氣相天然氣構(gòu)成，其中所有三個(gè)相包含具有磁矩的氫原子。
[0005]流動(dòng)穿過(guò)測(cè)量管的介質(zhì)可具有不同的流動(dòng)特性。這意味著，介質(zhì)的各個(gè)相可不均勻地分布在整個(gè)體積單元內(nèi)。常在從油源吸出的介質(zhì)中發(fā)生的流是段塞流。段塞流具有非常復(fù)雜的特性，并且基本上特征在于連續(xù)中斷的穩(wěn)流。段塞流可分成交替地出現(xiàn)的兩個(gè)區(qū)域。第一區(qū)域的特征在于液體介質(zhì)的段塞，其中液體介質(zhì)充填測(cè)量管的整個(gè)截面。小氣泡不均勻地分布在液體介質(zhì)中。該區(qū)域被稱為段塞區(qū)域。第二區(qū)域由以下部分構(gòu)成:大氣泡，其占據(jù)測(cè)量管截面的主要部分；和液體膜，其充填測(cè)量管截面的其余部分。該區(qū)域被稱為膜區(qū)域。兩個(gè)交替區(qū)域的伸展度是任意的和不規(guī)則的。
[0006]核磁流量測(cè)量的特征在于，在外部電子裝置中生成激勵(lì)介質(zhì)的激勵(lì)脈沖，使用RF線圈將激勵(lì)脈沖饋入介質(zhì)中，并且被激勵(lì)介質(zhì)的響應(yīng)由RF線圈檢測(cè)并傳輸至外部電子裝置以用于處理。核磁流量計(jì)因此包括至少一個(gè)外部電子裝置和供介質(zhì)流動(dòng)穿過(guò)的RF線圈，它們一起形成RF振蕩回路(circuit)。這里，流動(dòng)穿過(guò)RF線圈的介質(zhì)必須被視為RF振蕩回路中的附加負(fù)載。
[0007]RF回路的頻率通過(guò)使用所謂的調(diào)諧被設(shè)定成便于實(shí)現(xiàn)共振，即最大可能的信號(hào)。
[0008]為了確保外部電子裝置與RF線圈之間的最大功率(或電力)傳輸，線圈的阻抗必須調(diào)節(jié)至外部電子裝置的阻抗。該過(guò)程被稱作匹配(matching)。不正確或不確切的匹配導(dǎo)致功率不被完全傳輸，而是被部分地反射。如果功率被反射，則線圈未被提供足夠的功率。這導(dǎo)致由RF線圈生成的磁場(chǎng)^不具有預(yù)期強(qiáng)度，因此介質(zhì)的磁化偏離在小于預(yù)期值的值。
[0009]不充分的匹配還導(dǎo)致難以檢測(cè)由樣本發(fā)射的測(cè)量信號(hào)。由樣本發(fā)出的測(cè)量信號(hào)(其通常非常小)，在不正確“匹配”時(shí)“顯得”更弱，其導(dǎo)致非常差的信噪比。
[0010]為了確保最佳的測(cè)量條件，必須在每次核磁流量測(cè)量之前設(shè)定調(diào)諧和匹配。
[0011]如已經(jīng)描述的，用于匹配的設(shè)定取決于RF線圈的阻抗。由于介質(zhì)而出現(xiàn)的附加負(fù)載在用于RF線圈的阻抗的值中被納入考量。介質(zhì)的負(fù)載取決于介質(zhì)的特性。如果具有段塞流特性的介質(zhì)流動(dòng)穿過(guò)測(cè)量管，則RF振蕩回路中在段塞區(qū)域位于RF線圈中時(shí)的附加負(fù)載不同于膜區(qū)域位于線圈中時(shí)的。
[0012]因此，必須對(duì)于每個(gè)區(qū)域修正用于匹配的設(shè)定，這在實(shí)際上是不可能的或非常復(fù)雜的。
[0013]從實(shí)踐中已經(jīng)知道使用用于數(shù)據(jù)評(píng)估的復(fù)雜數(shù)據(jù)分析算法，其能夠區(qū)分兩個(gè)區(qū)域。然而，這些算法是非常復(fù)雜的，因此數(shù)據(jù)評(píng)估是耗時(shí)的，而且是易犯錯(cuò)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是提供一種用于操作核磁流量計(jì)的方法，其中從現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點(diǎn)得到最小化，并且數(shù)據(jù)管理得到簡(jiǎn)化。
[0015]以上導(dǎo)出和示出的目的最初并且本質(zhì)上由以下特征實(shí)現(xiàn):對(duì)于段塞區(qū)(slugzone)域和膜區(qū)域(film zone)確定調(diào)諧參數(shù)和匹配參數(shù)；對(duì)于段塞區(qū)域設(shè)定參數(shù)，或者對(duì)于膜區(qū)域設(shè)定參數(shù)；經(jīng)過(guò)時(shí)間t測(cè)量反射功率，其中為段塞區(qū)域設(shè)定的系統(tǒng)中的反射功率(reflected power)對(duì)于段塞區(qū)域來(lái)說(shuō)低，而對(duì)于膜區(qū)域來(lái)說(shuō)高，并且其中為膜區(qū)域設(shè)定的系統(tǒng)中的反射功率對(duì)于膜區(qū)域來(lái)說(shuō)低，而對(duì)于段塞區(qū)域來(lái)說(shuō)高；使用反射功率來(lái)確定段塞區(qū)域和膜區(qū)域在RF線圈中的相對(duì)停留時(shí)間以及段塞區(qū)域和膜區(qū)域在流動(dòng)介質(zhì)中的相對(duì)頻率；并且將反射功率的值從高值向較低值的跳躍用作用于開始測(cè)量的觸發(fā)事件。
[0016]本發(fā)明的方法以特定的方式適于測(cè)量具有高鹽度的介質(zhì)，特別是具有大份額的高鹽度的鹽水的介質(zhì)。特別地，在具有極高鹽度的介質(zhì)中，發(fā)生的負(fù)載在RF回路中在高和低液體體積比時(shí)在很大程度上發(fā)生變化，使得如果要摒棄復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，則對(duì)于不同區(qū)域的測(cè)量來(lái)說(shuō)，使用不同測(cè)量模式是不可缺少的。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了校準(zhǔn)流量計(jì)，即為了確定用于每個(gè)區(qū)域即段塞區(qū)域和膜區(qū)域的調(diào)諧參數(shù)和匹配參數(shù)，可在校準(zhǔn)期間記錄描述調(diào)諧參數(shù)和匹配參數(shù)的波動(dòng)的曲線。然后，可使用該曲線來(lái)對(duì)于段塞區(qū)域以及膜區(qū)域確定每個(gè)參數(shù)的值。
[0018]低值的反射功率意味著用于匹配的參數(shù)是良好的，即功率(幾乎)完全從外部電子裝置傳輸至RF線圈，然而匹配不良時(shí)，反射功率高。如果對(duì)于某區(qū)域設(shè)定了參數(shù)，則可使用反射功率來(lái)確定，設(shè)定了參數(shù)的區(qū)域或者其它區(qū)域是否位于RF線圈中。由此，必須以良好的時(shí)間分辨率來(lái)測(cè)量反射功率，即在各測(cè)量之間選擇足夠小的時(shí)間間隔。通過(guò)增大測(cè)量的時(shí)間分辨率，介質(zhì)中的段塞區(qū)域和膜區(qū)域的檢測(cè)精度得以提高。實(shí)施反射測(cè)量時(shí)的RF功率應(yīng)該選擇得足夠小，以便避免干擾在RF線圈中發(fā)現(xiàn)的介質(zhì)。然而，應(yīng)當(dāng)考慮到的是，相對(duì)較長(zhǎng)的RF脈沖是必需的，以便允許穩(wěn)定讀取反射功率。
[0019]通過(guò)本發(fā)明的方法確保的是，測(cè)量是以調(diào)節(jié)成適于介質(zhì)的特定負(fù)載的參數(shù)來(lái)實(shí)施的一取決于RF線圈中發(fā)現(xiàn)的介質(zhì)的區(qū)域一即以段塞區(qū)域設(shè)定(settings)來(lái)測(cè)量段塞區(qū)域，并以膜區(qū)域設(shè)定來(lái)測(cè)量膜區(qū)域。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法具有優(yōu)點(diǎn)的是，對(duì)于數(shù)據(jù)分析來(lái)說(shuō)不需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)解析算法，其能區(qū)分兩種流動(dòng)情形。
[0020]本發(fā)明的方法的一特定實(shí)施方式的特征在于:通過(guò)反射功率從高值向低值的跳躍來(lái)觸發(fā)測(cè)量，測(cè)量是用于使調(diào)諧參數(shù)和匹配參數(shù)最佳化的測(cè)量；從起始參數(shù)開始，測(cè)量調(diào)諧參數(shù)范圍中以及匹配參數(shù)范圍中的再一些點(diǎn)，其中測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量基于已知的最小段塞停留時(shí)間以及單個(gè)調(diào)諧測(cè)量點(diǎn)和單個(gè)匹配測(cè)量點(diǎn)所需的時(shí)間；在記錄測(cè)量點(diǎn)之后，再次設(shè)定起始參數(shù)，并測(cè)試反射功率是否仍然具有較低值；并且如果反射功率具有高值，則摒棄一部分記錄的測(cè)量點(diǎn)或者摒棄所有記錄的測(cè)量點(diǎn)。
[0021]使用本發(fā)明的方法的該實(shí)施方式，對(duì)于段塞區(qū)域以及膜區(qū)域來(lái)說(shuō)，能夠使調(diào)諧設(shè)定和匹配設(shè)定最佳化。
[0022]本發(fā)明的方法的再一優(yōu)選特定實(shí)施方式的特征在于:通過(guò)反射功率從高值向低值的跳躍來(lái)觸發(fā)的測(cè)量是核磁測(cè)量。
[0023]本發(fā)明的方法使得有可能使用反射功率的數(shù)據(jù)，來(lái)接受或摒棄來(lái)自一個(gè)單次核磁測(cè)量的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)或測(cè)量點(diǎn)。特別地，可摒棄在反射功率跳躍時(shí)記錄到的核磁測(cè)量的數(shù)據(jù)