用于测量油水混合物中水的质量分数的方法和设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102341702102341702B(45)授权公告日2014.09.03(21)申请号201080010667.X代理人陈源张天舒(22)申请日2010.03.04(51)Int.Cl.(30)优先权数据G01N33/20(2006.01)12/383,4312009.03.24US审查员张玉云(85)PCT国际申请进入国家阶段日2011.09.05(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2010/0006672010.03.04(87)PCT国际申请的公布数据WO2010/110839EN2010.09.30(73)专利权人卡梅伦国际有限公司地址美国德克萨斯州(72)发明人赫伯特·埃斯特拉达卡尔文·R·黑斯廷斯(74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112权权利要求书2页利要求书2页说明书12页说明书12页附图12页附图12页(54)发明名称用于测量油水混合物中水的质量分数的方法和设备(57)摘要一种用于测量通过管道的流动的油水混合物中水和油的质量分数的设备包括传感器部分，所述传感器部分在第一时间和第二时间处测量所述流动的混合物的声速和温度。所述设备包括与所述流动的流体热连通的温度变换器，所述温度变换器在所述第一时间与所述第二时间之间将所述混合物的温度更改可测量的量。一种用于测量通过管道的流动的油水混合物中水的质量分数的方法包括使用传感器部分在第一时间和第二时间处测量所述混合物的声速和温度的步骤。其中包括使用与所述流动的流体热连通的温度变换器将所述混合物的温度更改可测量的量的步骤。CN102341702BCN102347BCN102341702B权利要求书1/2页1.一种用于测量通过管道的流动的油水混合物中水和油的质量分数的设备，所述设备包含：传感器部分，用于在第一时间和第二时间处测量所述流动的油水混合物的温度和声速；以及与所述流动的流体热连通的温度变换器，所述温度变换器在所述第一时间与所述第二时间之间将所述流动的油水混合物的温度更改可测量的量；所述传感器部分包括位于所述温度变换器上游的用于测量所述流动的油水混合物的温度和声速的第一传感器部分，以及位于所述温度变换器下游的用于测量所述流动的混合物的声速和温度的第二传感器部分；其中所述第一传感器部分包括声速转换器和反射插件，所述混合物的声速C是根据所述转换器的超声波脉冲到达所述第一传感器部分的所述反射插件并与所述流动的流体沿着轴向流动返回所述转换器的传播时间t来确定，该声速转换器产生的超声波脉冲频率高达1MHz，所述声速转换器与所述反射插件为固定距离；与所述混合物流体连通的泵以确保让所述流动的混合物以足以实现乳化而没有滑移的速度来移动，其中所述油水混合物经乳化以使得作为油或水的分散相的液滴分布于作为水或油的连续相中，所述分散是通过所述流动的混合物以足以实现乳化而没有滑移的速度进行移动来实现。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度变换器是向所述流动的混合物中增加热能的热交换器，或者是从所述流动的混合物中移除热能的冷却器。3.根据权利要求2所述的设备，其包括通过存储在计算机可读取媒介上的算法来确定所述水和油的所述质量分数的控制器和处理器，所述算法由所述控制器和处理器执行，其把所述质量分数与已知的温度变化下的所述混合物中的声速变化关联起来。4.根据权利要求2所述的设备，其中与所述混合物流体连通的泵确保让样本混合物的速度达到或超过乳化速度要求，且其中所述流动的油水混合物的一部分被连续取样并通过所述第一和第二传感器部分以及所述温度变换器，以便确定测得的温度变化下的混合物声速变化。5.根据权利要求2所述的设备，其中与所述混合物流体连通的泵确保让样本混合物的速度达到或超过乳化速度要求，且其中所述流动的油水混合物的若干部分连续或相继被取样，单独或组合态的所述样本通过所述第一和第二传感器部分以及所述温度变换器，以便确定每个样本处测得的温度变化所下的混合物声速变化。6.根据权利要求5所述的设备，其包括用于对与所述第一传感器部分连通的所述流体进行取样的取样装置。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述取样装置包括安置于所述管道中的不同半径处的用于对所述混合物进行取样的多个旋塞。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述取样装置包括用于每个旋塞的阀门，所述阀门在足够长的一段时间内保持开启，以确保相关旋塞处的声速和温度测量具有代表性。9.一种用于测量通过管道的流动的油水混合物中水的质量分数的方法，所述方法包含以下步骤；使用与该混合物流体连通的泵来抽吸该流动的混合物，以确保让所述流动的混合物以2CN102341702B权利要求书2/2页足以实现乳化而没有滑移的速度来移动，其中所述油水混合物