测量油水混合物中水的质量分数的方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103460032A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103460032103460032A(43)申请公布日2013.12.18(21)申请号201280018199.X(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限(22)申请日2012.03.22公司11127代理人姚亮(30)优先权数据(51)Int.Cl.13/066,3542011.04.13USG01N25/58(2006.01)(85)PCT申请进入国家阶段日2013.10.12(86)PCT申请的申请数据PCT/US2012/0301692012.03.22(87)PCT申请的公布数据WO2012/141866EN2012.10.18(71)申请人卡梅伦国际有限公司地址美国得克萨斯州(72)发明人赫伯特·埃斯特拉达卡尔文·R·黑斯廷斯唐纳德·R·奥根斯坦权权利要求书3页利要求书3页说明书12页说明书12页附图6页附图6页(54)发明名称测量油水混合物中水的质量分数的方法和装置(57)摘要一种用于测量通过管道的油与水的流动混合物中水和油的质量分数的装置，所述装置包括用于第一次和第二次测量流动油水混合物的声速和温度的传感器部分。所述装置包括与流动流体热连通的温度变换器，所述变换器使所述流动油水混合物在第一次和第二次测量之间的温度发生数值可测的变化。一种用于测量通过管道的油与水的流动混合物中水的质量分数的方法，所述方法包含使用传感器部分来第一次测量流动油水混合物的声速和温度的步骤。CN103460032ACN103462ACN103460032A权利要求书1/3页1.一种用于测量通过管道的油与水的流动混合物中水和油的质量分数的装置，所述装置包含：传感器部分，用于第一次和第二次测量流动油水混合物的声速和温度，所述传感器部分包括用于测量温度变换器上游的流动油水混合物的声速和温度的第一传感器部分，以及用于测量所述温度变换器下游的流动混合物的声速和温度的第二传感器部分；以及与流动流体热连通的温度变换器，所述温度变换器使所述流动油水混合物在所述第一次和所述第二次测量之间的温度发生数值可测的变化。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述温度变换器是向所述流动混合物中添加热能的热交换器，或者是从所述流动混合物中带走热能的冷却器。3.根据权利要求2所述的装置，其包括控制器和处理器，用以通过存储在非瞬时性计算机可读介质中的算法确定水和油的质量分数，所述控制器和处理器运行所述算法，并将所述质量分数与已知的温度变化所引起的混合物的声速变化进行关联。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述油水混合物被乳化以使得分散相的液滴分布于连续相中，所述液滴是油滴或水滴，所述连续相是油相或水相，所述分散通过所述流动混合物以一定的速度移动来实现，所述速度足以实现乳化且不会产生滑移。5.根据权利要求4所述的装置，其包括与混合物流体连通的泵,用以确保样本混合物的速度达到或超过乳化速度要求，其中所述流动油水混合物的一部分连续地被取样并通过所述第一传感器部分和第二传感器部分以及所述温度变换器，以便确定测定的温度变化所引起的混合物的声速变化。6.根据权利要求5所述的装置，其包括与混合物流体连通的泵,用以确保样本混合物的速度达到或超过乳化速度要求，其中所述流动油水混合物的若干部分连续或者相继地被取样，所述样本，单独或组合地，通过所述第一传感器部分和第二传感器部分以及所述温度变换器，以便确定每个样本位置处测定的温度变化所引起的混合物的声速变化。7.根据权利要求6所述的装置，其包括用于对与所述第一传感器部分连通的流体进行取样的取样设备。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述取样设备包括设置于对混合物进行取样的管道的不同半径处的多个旋塞。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述取样设备包括各个旋塞的阀，所述阀在足够长的一段时间内保持打开，以确保相关旋塞位置处的声速和温度测量值具有代表性。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一传感器部分包括声速转换器和反射插塞，所述混合物的声速C通过所述声速转换器发出的超声波脉冲行进至所述传感器的所述反射插塞并返回所述声速转换器的传播时间t来确定。11.一种用于测量通过管道的油与水的流动均质混合物中水和油的体积分数的装置，所述装置包含：用于第一次和第二次测量流动油水混合物的声速和温度的传感器部分；与流动流体热连通的温度变换器，所述变换器使所述流动油水混合物在所述第一次和所述第二次测量的温度发生数值可测的变化；以及与所述传感器部分通信的控制器和处理器，所述传感器根据如下确定流动均质水油混合物在无滑移时的体积分数VF：2CN103460032A权利要求书2/3页VF=Xv1/[Xv1+(1-X)v2]，其中X为所