СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОДЫ В МНОГОФАЗНЫХ ПОТОКАХ
METHODS AND DEVICE FOR DETECTION OF WATER IN MULTIPHASE FLOWS

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США № 16/042,177, поданной 23 июля 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Данное изобретение относится в целом к добыче углеводородов и, в частности, к способам и устройству для обнаружения воды в многофазных потоках.
Описание известного уровня техники
[0003] Из большинства нефтегазовых скважин добывают смесь нефти, воды и газа. При добыче углеводородов желательно определить расход отдельных фаз (например, нефти, газа, воды и т. д.) многофазного потока. Расход отдельных фаз можно получить на основании измерений объемной доли фазы и скорости течения фазы. Также желательно определить другие свойства многофазной смеси, включая присутствие и минерализацию добываемой воды или нагнетаемой воды. Такие свойства могут быть использованы для определения информации о смеси и могут влиять на другие измерения, проводимые в многофазной смеси.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Определенные аспекты некоторых вариантов осуществления, раскрытые в настоящем документе, изложены ниже. Следует понимать, что эти аспекты представлены только для того, чтобы предоставить читателю сущность некоторых форм, которые может принять изобретение, и что эти аспекты никоим образом не ограничивают объем изобретения. В действительности, изобретение может охватывать множество аспектов, которые могут не быть изложены ниже.
[0005] Пример устройства включает в себя канал, который содержит входное отверстие для приема многофазного потока и электромагнитный датчик, соединенный с насыщенной жидкостью областью канала для измерения диэлектрической проницаемости многофазного потока, и устройство управления обнаружением воды для определения того, что вода обнаружена в многофазном потоке на основе диэлектрической проницаемости.
[0006] Пример способа включает в себя определение первой диэлектрической проницаемости и второй диэлектрической проницаемости многофазного потока на основе электромагнитных данных, полученных от электромагнитного датчика, сравнение разности между первой диэлектрической проницаемостью и второй диэлектрической проницаемостью с порогом обнаружения воды, и в ответ на разницу, удовлетворяющую порогу обнаружения воды, формирование предупреждения, указывающего на то, что вода обнаружена в многофазном потоке.
[0007] Пример постоянного компьютерочитаемого носителя данных содержит команды, которые при выполнении побуждают машину по меньшей мере определять первую диэлектрическую проницаемость и вторую диэлектрическую проницаемость многофазного потока на основе электромагнитных данных, полученных от электромагнитного датчика, сравнивать разность между первой диэлектрической проницаемостью и второй диэлектрической проницаемостью с порогом обнаружения воды, и формировать предупреждение, указывающее на то, что вода обнаружена в многофазном потоке, когда разность удовлетворяет порогу обнаружения воды.
[0008] Различные модификации признаков, отмеченных выше, могут существовать в отношении различных аспектов настоящих вариантов осуществления. Дополнительные признаки также могут быть включены в эти различные аспекты. Эти модификации и дополнительные признаки могут существовать по отдельности или в любой комбинации. Например, различные признаки, описываемые ниже в связи с проиллюстрированными вариантами осуществления, могут быть включены в любой из вышеописанных аспектов настоящего изобретения отдельно или в любой комбинации. Опять-таки, сущность изобретения, представленная выше, предназначена только для ознакомления читателя с определенными аспектами и контекстами некоторых вариантов осуществления без ограничения заявленным объектом изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0009] На Фиг.1 представлен пример системы измерения многофазного потока, включающей в себя пример устройства управления обнаружением воды для определения свойств жидкости многофазного потока.
[0010] На Фиг.2 представлен пример таблицы, включающей в себя примеры параметров, связанных с многофазным потоком.
[0011] На Фиг. 3 представлена блок-схема примера реализации примера системы измерения многофазного потока по фиг. 1, включая пример устройства управления обнаружением воды по фиг. 1.
[0012] На Фиг. 4 представлен пример графика, сформированного примером устройства управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3 для реализации примеров, раскрытых в настоящем документе.
[0013] На Фиг. 5 представлены примеры машиночитаемых команд, которые могут быть выполнены для реализации примера устройства управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3, которые могут быть использованы для реализации примеров, раскрытых в настоящем документе.
[0014] На Фиг. 6 представлена блок-схема иллюстрирующая машиночитаемые команды, которые могут быть выполнены для реализации примера устройства управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3.
[0015] На Фиг. 7 представлена блок-схема примера процессорной платформы, выполненной с возможностью выполнения команд по фиг. 5 и/или 6 для реализации примера устройства управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3.
[0016] Фигуры выполнены не в масштабе. Везде, где это возможно, одинаковые ссылочные позиции будут использоваться на всех графических материалах и в прилагаемом письменном описании для обозначения одинаковых или сходных частей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Следует понимать, что в настоящем изобретении представлено много различных вариантов осуществления, или примеров, для реализации различных признаков различных вариантов осуществления. Ниже описаны конкретные примеры компонентов и расположения для пояснения и упрощения настоящего изобретения. Разумеется, это лишь примеры и они не носят ограничительного характера.
[0018] При введении элементов различных вариантов осуществления формы единственного числа, а также слово «указанный» обозначают, что существует один или более таких элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются включающими и предполагают, что кроме перечисленных могут быть дополнительные элементы. Кроме того, термины «верхний», «нижний», «выше», «ниже», а также их вариации используются для удобства, но не подразумевают какой-либо конкретной ориентации компонентов.
[0019] Из большинства нефтегазовых скважин добывают нефть, газ и воду из геологического пласта. Например, поток текучей среды, содержащий нефть, газ и воду, считается трехфазным потоком или многофазным потоком или многофазной смесью. В таких примерах трехфазный поток включает в себя одну газовую фазу, соответствующую газовой составляющей потока, и две жидкие фазы, соответствующие нефтяной и водной составляющим потока. Желательно при проведении нефтепромысловых операций (например, операции испытания скважины, операции добычи нефти и/или газа и т. д.) выполнять измерения потока для определения расхода отдельных фаз многофазного потока. В частности, весьма желательным является измерение объемных долей и скорости течения потоков, например, нефти, газа и воды в канале, таком как труба. Также желательно определить свойства многофазной смеси, такие как присутствие и минерализацию воды в смеси, поскольку это предоставит информацию о смеси и может влиять на другие измерения, проводимые в многофазной смеси.
[0020] В целом, определение свойств многофазного потока может быть затруднено из-за широкого разнообразия режимов течения, которые может проявлять многофазный поток. Например, три фазы многофазного потока могут быть смешаны с одной фазой в качестве непрерывной фазы, а оставшиеся две фазы диспергированы в многофазном потоке. Прежде всего, существует разделение фаз между газом и жидкостью, при этом жидкость часто движется со значительно меньшей скоростью, чем газ.
[0021] Кроме того, распределение фаз потока и скоростей течения многофазного потока может изменяться как в пространстве, так и во времени. Внезапное или постепенное изменение расхода той или иной фазы может вызвать изменение режима потока. Также из-за высокого давления, встречающегося глубоко под землей или под морским дном, в потоке, который является смешанным или находится в пузырьковом режиме течения, может начать доминировать заметно высокая газовая фракция, по мере того как давление падает ближе к поверхности земли или морского дна, и газ расширяется и/или выходит из раствора.
[0022] В предыдущих вариантах реализации для измерения многофазных потоков использовались многофазные расходомеры и датчики для определения свойств многофазных потоков. В некоторых предыдущих вариантах реализации многофазные расходомеры включали в себя электромагнитные (ЭМ) датчики, такие как радиочастотные (РЧ) и/или микроволновые датчики, электрические (например, емкостные, проводящие) датчики полного сопротивления, для измерения некоторых свойств, включая диэлектрическую проницаемость и/или проводимость многофазного потока, проходящего через канал (например, трубу). В таких вариантах реализации многофазный расходомер измерял диэлектрическую проницаемость и/или проводимость в насыщенной жидкостью области(-ях) канала (например, на нижней стороне горизонтальной секции тройника с заглушкой, в области вблизи стенки (например, области вблизи внутренней стенки) вертикальной секции трубы). Многофазный расходомер обычно определяет свойства жидкой фазы многофазного потока, включая проводимость воды (минерализацию). Однако эти предыдущие варианты реализации не предусматривали определения присутствия воды в многофазном потоке или в потоке влажного газа.
[0023] Примеры, раскрытые в настоящем документе, включают в себя устройство управления обнаружением воды для обнаружения присутствия воды в многофазном потоке и/или потоке влажного газа. В некоторых описанных примерах устройство управления обнаружением воды выявляет присутствие воды, определяя диэлектрическую проницаемость смеси и/или проводимость смеси многофазного потока. В некоторых описанных примерах устройство управления обнаружением воды определяет диэлектрическую проницаемость смеси и/или проводимость смеси путем получения измерений от одного или более ЭМ датчиков с высокой скоростью сбора данных (например, скорость измерения 5 килогерц (кГц), скорость измерений 10 кГц и т. д.). В некоторых описанных примерах один или более ЭМ датчиков включают в себя РЧ/микроволновой открытый коаксиальный зонд (например, микроволновой открытый отражающий коаксиальный зонд), РЧ/микроволновой датчик измерения локальной передачи и т. д.
[0024] В некоторых описанных примерах один или более зондов установлены в насыщенной жидкостью области горизонтального торцевого фланца тройника с заглушкой или в вертикальной трубе в области вблизи стенки или в торцевом фланце вертикальной трубы для получения измерений датчика. Пример устройства управления обнаружением воды, описанный в данном документе, может определять присутствие воды как в горизонтальных так и в вертикальных каналах. В целях обеспечения стабильного потока обнаружение присутствия воды в многофазных потоках важно для нефтепромысловых операций (например, предупреждение о риске образования гидратов в выкидной линии), когда соотношение воды к жидкости в потоке (WLR - англ.: water-to-liquid ratio) очень низкое и/или объемная доля газа (GVF - gas volume fraction) очень высока. В некоторых описанных примерах устройство управления обнаружением воды может устанавливать значение WLR , измеренное многофазным расходомером (например, многофазным расходомером на основе гамма-излучения с двойной энергией (MPFM - multiphase flowmeter)), равным нулю, чтобы избежать и/или иным образом предотвратить сообщение о нефизических (например, отрицательных) усредненных по времени значений WLR и, таким образом, улучшает точность или уверенность в измерениях расхода нефтяных и газовых фаз в многофазном потоке.
[0025] На Фиг.1 представлен пример системы 100 измерения многофазного потока, включающей в себя пример устройства 102 управления обнаружением воды для определения свойств жидкости многофазного потока 104. На фиг. 1 система 100 измерения многофазного потока включает в себя пример тройника 106 с заглушкой. Тройник 106 с заглушкой на фиг. 1 включает в себя пример входного отверстия 108, пример первого канала 110, пример выходного отверстия 112, пример концевой (фланцевой) секции 114 и пример второго канала 116. На фиг. 1 первый канал 110 представляет собой горизонтальный канал тройника с заглушкой, а второй канал 116 представляет собой вертикальный канал тройника с заглушкой. После выходного отверстия 112 может быть установлен многофазный расходомер (не показан на фиг. 1).
[0026] Во время работы многофазный поток 104 поступает в тройник 106 с заглушкой через входное отверстие 108, проходит вдоль первого канала 110, через второй канал 116 и наружу через выходное отверстие 112. Концевая секция 114 работает как барьер, который направляет движение многофазного потока 104 во второй канал 116. В целом, тройник 106 с заглушкой выполнен так, что первый канал 110 является приблизительно горизонтальным, а второй канал 116 является приблизительно вертикальным. В некоторых примерах горизонтальная ориентация первого канала 110 позволяет примеру нижней секции 118 первого канала 110 быть насыщенным жидкостью, а примеру верхней секции 120 первого канала 110 быть насыщенным газом. В качестве альтернативы, поток во втором канале 116 может не течь вертикально вверх, а может быть расположен так, чтобы течь вертикально вниз или под другим углом относительно первого канала 110.
[0027] В некоторых примерах нижняя секция 118 первого канала 110 включает в себя насыщенные жидкостью области даже в многофазных потоках с высоким соотношением газ-жидкость (например, влажный газ с объемной долей газа (GVF) > 95%). В некоторых примерах насыщенные жидкостью области могут быть получены в тройнике 106 с заглушкой рядом с концевой секцией 114 и/или под примером отверстия 122 второго канала 116. В некоторых примерах первый канал 110 может иметь длину около 5 метров или менее (например, 0,5 метра, 1,5 метра, 2,5 метра и т. д.). В качестве альтернативы, первый канал 110 может иметь длину более 5 метров. В некоторых примерах более выраженные насыщенные жидкостью области могут быть получены, когда концевая секция 114 и отверстие 122 разделены секцией первого канала 110, как изображено на фиг. 1.
[0028] В проиллюстрированном примере на фиг. 1 первый пример электромагнитного (ЭМ) датчика 124 или второй пример ЭМ датчика 126 расположен ниже центральной оси 128 первого канала 110. На фиг.1 ЭМ датчик(-и) 124, 126 соединен с устройством 102 управления обнаружением воды. В качестве альтернативы, ЭМ датчик(-и) 124, 126 может быть расположен над центральной осью 128. На фиг. 1 первый ЭМ датчик 124 соединен с первым каналом 110 и расположен в нижней секции 118 непосредственно под отверстием 122. На фиг. 1 второй ЭМ датчик 126 соединен с концевой секцией 114 первого канала 110 и расположен в нижней секции 118. В качестве дополнения или альтернативы, один или более ЭМ датчиков 124, 126 могут быть расположены на нижней стороне первого канала 110, в нижней секции 118 и/или соединены с концевой частью 114 ниже центральной оси 128. В качестве дополнения или альтернативы, ЭМ датчик(-и) 124, 126 может быть установлен в насыщенной жидкостью области концевого фланца вертикальной трубы или в насыщенной жидкостью области вблизи внутренней стенки вертикальной секции трубы.
[0029] В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, устройство 102 управления обнаружением воды может определять свойства жидкой фазы (например, проводимость/минерализация воды, объемная доля воды, WLR и т. д.) многофазного потока 104 на основании расположения ЭМ датчика(-ов) 124, 126 в тройнике 106 с заглушкой по фиг. 1 и/или в других примерах, как описано выше. В некоторых примерах устройство 102 управления обнаружением воды может определять свойства газовой фазы (например, изменение диэлектрической проницаемости при давлении и/или температуре) многофазного потока 104 на основе альтернативных положений ЭМ датчика(-ов) 124, 126 или в комбинации с дополнительным ЭМ датчиком(-ами), соединенным с тройником 106 с заглушкой. Например, устройство 102 управления обнаружением воды может определять свойства газовой фазы на основе одного или более из ЭМ датчиков 124, 126, расположенных на верхней стороне первого канала 110, в верхней секции 120 над центральной осью 128, возле входного отверстия 108 и т. д. В других примерах, помимо ЭМ датчика(-ов) 124, 126, дополнительный ЭМ датчик(-и) может быть расположен на верхней стороне первого канала 110, в верхней секции 120 над центральной осью 128, около входного отверстия 108 и т. д.
[0030] На фиг. 1 устройство 102 управления обнаружением воды определяет свойства жидкой фазы многофазного потока 104, которая присутствует в мелкой зоне измерения (например, глубина исследования около 2 миллиметров (мм)) ЭМ датчика(-ов) 124, 126, путем получения измерений от ЭМ датчика(-ов) 124, 126. На фиг. 1 ЭМ датчик(-и) 124, 126 представляет собой РЧ/микроволновой открытый (отражающий) коаксиальный зонд (например, по существу аналогичный датчикам, описанным в патенте США №9638556, озаглавленном “COMPACT MICROWAVE WATER-CONDUCTIVITY PROBE WITH INTEGRAL SECOND PRESSURE BARRIER”, поданном 16 декабря 2015 г., который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки). В качестве альтернативы, ЭМ датчик(-и) 124, 126 может представлять собой РЧ/микроволновую магнитно-дипольную антенну, РЧ/микроволновую антенну измерения локальной передачи, РЧ/микроволновую антенну измерения локального резонанса, датчик миллиметрового диапазона или электрод либо зонд (например, емкостный, проводящий и т. д.) измерения электрического сопротивления (например, датчик локального измерения электрического сопротивления).
[0031] В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, ЭМ датчик(-и) 124, 126 измеряет на одной или более выбранных частотах измерений одно или более свойств многофазного потока 104. Например, ЭМ датчик(-и) 124, 126 может выполнять измерения (например, измерения отражения ослабления амплитуды и сдвига фазы отраженных РЧ сигналов относительно этих падающих сигналов) многофазного потока 104 и генерировать электромагнитные данные на основании измерений датчиков. Устройство 102 управления обнаружением воды может получать электромагнитные данные от ЭМ датчика(-ов) 124, 126 и определять диэлектрическую постоянную или диэлектрическую проницаемость (например, электрическую проницаемость, диэлектрическую проницаемость текучей среды и т. д.) и/или проводимость (например, электропроводность, удельную проводимость текучей среды и т. д.) многофазного потока 104 на основании электромагнитных данных.
[0032] В некоторых примерах устройство 102 управления обнаружением воды определяет присутствие воды в многофазном потоке 104 на основании значений диэлектрической проницаемости и/или проводимости водной фазы, которые существенно выше, чем у углеводородной фазы (фаз) (например, газовой и/или нефтяной), как показано в примере таблицы 200, изображенной на фиг. 2. В таблице 200 на фиг. 2 газ (например, газовая фаза) имеет иллюстративный (относительный) диапазон диэлектрической проницаемости 1,0-1,1. Относительная диэлектрическая проницаемость в таблице 200 представляет отношение абсолютной диэлектрической проницаемости материала к абсолютной диэлектрической проницаемости вакуума. В таблице 200 на фиг. 2 нефть (например, нефтяная фаза) имеет иллюстративный (относительный) диапазон диэлектрической проницаемости 2,0-2,7. В таблице 200 на фиг. 2 вода (например, водная фаза) имеет иллюстративную (относительную) диэлектрическую проницаемость приблизительно 80 при 20 градусах Цельсия, (°С) без содержания соли, а рассол хлористого натрия (NaCl) имеет иллюстративную (относительную) диэлектрическую проницаемость в диапазоне приблизительно [20, 80] в зависимости от массовой концентрации NaCl, растворенного в рассоле (т. е. минерализация) и температуры. Например, чистая вода без содержания соли (нулевая минерализация) может иметь относительную диэлектрическую проницаемость приблизительно 80 при 20 °С. В таких примерах при той же температуре 20 °С относительная диэлектрическая проницаемость воды может уменьшаться от приблизительно 80 до приблизительно 45 при увеличении массовой концентрации соли NaCl в воде (или минерализации) до 260 тысяч ч/млн (тысяч частей на миллион или 26%). При той же минерализации относительная диэлектрическая проницаемость рассола уменьшается при повышении температуры.
[0033] В примере, проиллюстрированном на фиг. 2, в таблице 200 показаны примеры значений проводимости в Сименс на метр (См/м) для газа, нефти и воды/рассола. В таблице 200 на фиг. 2 газ имеет иллюстративную проводимость 0,0 См/м, нефть имеет иллюстративную проводимость приблизительно 0,0 См/м, вода имеет иллюстративную проводимость приблизительно 0,0 См/м без содержания соли (и при постоянном токе (DC) или низкой частоте измерений), и рассолы на основе NaCl имеют иллюстративную проводимость в диапазоне приблизительно [0,80] См/м в зависимости от массовой концентрации NaCl, растворенной в рассоле, и температуры. Например, чистая вода без содержания соли может иметь проводимость приблизительно 0 См/м при 20 °С. В таких примерах при той же температуре 20 °С проводимость воды может увеличиваться от приблизительно 0 См/м до приблизительно 25 См/м, когда концентрация соли увеличивается до 260 тысяч ч/млн. Проводимость рассола на основе NaCl изменяется приблизительно на 2% на 1 °С.
p
T
[0034] Как отмечено в таблице 200 на фиг. 2, диэлектрическая проницаемость газа зависит от давления () и температуры (). Например, диэлектрическая постоянная газа метана увеличивается с давлением при постоянной температуре. Например, при давлении приблизительно 100 бар и температуре 100 °С диэлектрическая постоянная газа метана составляет 1,07. Как также отмечено в таблице 200 на фиг. 2, значения диэлектрической проницаемости и/или диапазоны даны для легкой и тяжелой нефти и зависят от давления, температуры и частоты измерений. Как далее отмечено в таблице 200 на фиг. 2, значения диэлектрической проницаемости и проводимости для воды/рассола соответствуют температурам в диапазоне от 20 до 120 °С и где диапазон минерализации хлорида натрия (NaCl) составляет от 0 до 260 тысяч ч/млн.
[0035] В некоторых примерах устройство 102 управления обнаружением воды на фиг. 1 может обнаруживать присутствие воды на основании значений диэлектрической проницаемости и проводимости водной фазы, которые существенно выше, чем у газовой и нефтяной фаз, как показано в таблице 200 на фиг. 2. Например, устройство 102 управления обнаружением воды может вычислить значение диэлектрической проницаемости многофазного потока 104 локального для ЭМ датчика(-ов) 124, 126, и определить, что многофазный поток 104 содержит воду на основании вычисленного значения диэлектрической проницаемости (смеси потока), которое существенно выше (например, более чем в 5 раз и т. д.), значений диэлектрической проницаемости газовой и нефтяной фаз по фиг. 2. В других примерах устройство 102 управления обнаружением воды может вычислить значение проводимости многофазного потока 104 и определить, что многофазный поток 104 содержит рассол, основываясь на вычисленном значении проводимости (смеси потока), которое существенно выше порогового значения проводимости (например, выше 0,5 См/м и т. д.).
[0036] Возвращаясь к фиг. 1, устройство 102 управления обнаружением воды может получать данные измерений ЭМ датчика (необработанные) или ЭМ данные при существенно высоких частотах сбора данных (например, 5 кГц, 10 кГц и т. д.). Например, устройство 102 управления обнаружением воды может включать в себя радиоэлектронную и/или микроволновую измерительную электронику для быстрого получения радиочастотных и/или микроволновых данных измерений от ЭМ датчика(-ов) 124, 126. Устройство 102 управления обнаружением воды может обрабатывать ЭМ данные по существу мгновенно (например, при 5 Гц, 10 Гц, 15 Гц и т. д.) для вычисления параметров смеси, связанных с многофазным потоком 104, в течение движущегося (например, скользящего) короткого временного интервала (например, временного интервала Δt=50 мс, 100 мс, 1000 мс и т. д.). В качестве альтернативы устройство 102 управления обнаружением воды может обрабатывать ЭМ данные с любой другой заданной скоростью обработки. Например, существует по меньшей мере сто выборок ЭМ данных, быстро полученных в течение каждого короткого временного интервала Δt, чтобы устройство 102 управления обнаружением воды вычислило один или более параметров смеси, которые представляют характеристику и/или количественное определение многофазного потока 104, локального к зоне измерения ЭМ датчика(-ов)124, 126, как описано ниже в параметрах смеси (1) - (8):
Параметр смеси (1): Средняя диэлектрическая проницаемость смеси ()
Параметр смеси (2): Минимальная диэлектрическая проницаемость смеси (
Параметр смеси (3): Максимальная диэлектрическая проницаемость смеси (
Параметр смеси (4): Стандартное отклонение диэлектрической проницаемости смеси (
Параметр смеси (5): Средняя проводимость смеси ()
Параметр смеси (6): Минимальная проводимость смеси (
Параметр смеси (7): Максимальная проводимость смеси (
Параметр смеси (8): Стандартное отклонение проводимости смеси (
В качестве дополнения или альтернативы, устройство 102 управления обнаружением воды может вычислять меньшее или большее количество параметров смеси, чем описанные выше параметры смеси (1) - (8). В качестве дополнения или альтернативы, устройство 102 управления обнаружением воды может определять другие параметры, например, частоту обнаружения воды в течение относительно больших периодов времени (например, количество положительных событий обнаружения воды, рассчитанных каждые 60 секунд), и минерализацию воды (например, определенных на основе одного или нескольких параметров смеси (1) - (8) выше, таких как отношение максимальной проводимости насыщенной водой смеси к максимальной диэлектрической проницаемости насыщенной водой смеси).
[0037] В системе 100 измерения многофазного потока по фиг. 1 устройство 102 управления обнаружением воды соединено с возможностью связи с примером сети 130. Сеть 130 в примере, проиллюстрированном на фиг.1, представляет собой Интернет.Однако сеть 130 может быть реализована с использованием любой подходящей проводной и/или беспроводной сети(-ей), включающей в себя, например, одну или более шин данных, одну или более локальных сетей (LAN), одну или более беспроводных локальных сетей, одну или более сотовых сетей, одну или более частных сетей, одну или более общедоступных сетей и т. д. В некоторых примерах сеть 130 позволяет устройству 102 управления обнаружением воды быть на связи с другой системой 100 измерения многофазного потока и/или с внешним вычислительным устройством (например, базой данных, сервером и т. д.), соединенным с сетью 130.
[0038] В некоторых примерах сеть 130 позволяет устройству 102 управления обнаружением воды осуществлять связь с внешним вычислительным устройством с целью хранения данных, полученных и/или обработанных устройством 102 управления обнаружением воды. В таких примерах сеть 130 позволяет устройству 102 управления обнаружением воды извлекать и/или иным образом получать сохраненную информацию для обработки.
[0039] В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, устройство 102 управления обнаружением воды генерирует отчет, содержащий один или более параметров смеси, связанных с многофазным потоком 104, и передает отчет на другое вычислительное устройство посредством сети 130. Например, сеть 130 может представлять собой облачную сеть, которая способна выполнять облачное хранение данных, аналитику, анализ больших наборов данных, глубокое машинное обучение и т. д., чтобы обеспечить возможность многоскважинного, многопромыслового масштабного моделирования пластовых месторождений, цифровых нефтепромысловых высокоэффективных операций и автоматизации, управления добычей нефти и газа и/или оптимизации на основе данных, полученных и/или обработанных устройством 102 управления обнаружением воды. В некоторых примерах устройство 102 управления обнаружением воды может представлять собой устройство Интернета вещей (IoT), обеспечивающее возможность облегчения получения, передачи, анализа и воздействия на данные, генерируемые сетевыми объектами и машинами.
[0040] В некоторых примерах устройство 102 управления обнаружением воды формирует предупреждение, такое как отображение оповещения на пользовательском интерфейсе, распространение предупреждающего сообщения по всей сети управления процессом (например, передача оповещения на другое вычислительное устройство посредством сети 130), формирование журнала регистрации предупреждений и/или экстренного сообщения и т. д. Например, устройство 102 управления обнаружением воды может формировать предупреждение, соответствующее характеристике многофазного потока 104, включающее в себя обнаружение воды в многофазном потоке 104.
[0041] На Фиг. 3 представлена блок-схема примера реализации системы 100 измерения многофазного потока по фиг. 1, включая устройство 102 управления обнаружением воды по фиг. 1. Устройство 102 управления обнаружением воды получает ЭМ данные от ЭМ датчика(-ов) 124, 126 и вычисляет один или более параметров смеси, связанных с многофазным потоком 104 по фиг. 1 на основании ЭМ данных. Устройство 102 управления обнаружением воды может определить присутствие воды в многофазном потоке на основании одного или более параметров смеси. Устройство 102 управления обнаружением воды может формировать и передавать отчет, содержащий один или более параметров смеси и/или результат определения обнаружения воды, на другое вычислительное устройство посредством сети 130. В качестве дополнения или альтернативы устройство 102 управления обнаружением воды может генерировать и распространять на основании одного или более параметров смеси и/или результат определения обнаружения воды на другое вычислительное устройство посредством сети 130. На фиг. 3 устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя пример механизма 310 сбора данных, пример конфигуратора 320 измерений, пример калькулятора 330 параметров, пример датчика 340 воды, пример генератора отчетов и пример базы 360 данных.
[0042] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3 устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя пример механизма 310 сбора данных для управления устройством и/или приема данных от устройства, соединенного с возможностью связи с устройством 102 управления обнаружением воды. Например, механизм 310 сбора данных может реализовывать электронные схемы РЧ/микроволновых датчиков для приема и/или получения иным образом данных от ЭМ датчика(-ов) 124, 126. В некоторых примерах механизм 310 сбора данных предписывает ЭМ датчику(-ам) 124, 126 передавать данные механизму 310 сбора данных. В других примерах механизм 310 сбора данных принимает данные от ЭМ датчика(-ов) 124, 126 без указания ЭМ датчику(-ам) 124, 126 передавать данные. В некоторых примерах механизм 310 сбора данных управляет ЭМ датчиком(-ами) 124, 126, предписывая ЭМ датчику(-ам) 124, 126 возбуждать сигнал на заданной частоте (например, частоте измерений). Например, ЭМ датчик(-и) 124, 126 может работать на одной частоте измерений или на множестве частот измерений.
[0043] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя конфигуратор 320 измерений, чтобы регулировать работу устройства, соединенного с возможностью связи с устройством 102 управления обнаружением воды , и/или конфигурацию, используемую калькулятором 330 параметров для вычисления параметров смеси. В некоторых примерах конфигуратор 320 измерений регулирует работу одного или обоих ЭМ датчиков 124, 126 путем уменьшения или увеличения частоты возбуждения одного или обоих ЭМ датчиков. В некоторых примерах конфигуратор 320 измерений регулирует частоту сбора данных механизма 310 сбора данных. В некоторых примерах конфигуратор 320 измерений изменяет частоту обработки, тип используемого окна измерения (например, скользящее окно, экспоненциальное скользящее среднее и т. д.) и/или интервал окна измерения (), используемый калькулятором 330 параметров для вычисления параметров смеси, связанных с многофазным потоком 104 по фиг. 1.
[0044] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя калькулятор 330 параметров для вычисления и/или другого определения одного или более параметров смеси, связанных с многофазным потоком 104 по фиг. 1. Например, калькулятор 330 параметров может вычислять один или более параметров смеси (1) - (8), как описано выше, с определенной частотой обработки. Например, калькулятор 330 параметров может определять параметры смеси (1) - (8) каждые 50 мс, 100 мс, 1000 мс и т. д. и/или с любой другой частотой обработки.
[0045] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя датчик 340 воды для определения присутствия воды в многофазном потоке 104 на основе одного или более параметров смеси, связанных с многофазным потоком 104. В некоторых примерах датчик 340 воды сравнивает диэлектрическую проницаемость (например, максимальную диэлектрическую проницаемость, минимальную диэлектрическую проницаемость и т. д.) многофазного потока 104 с порогом обнаружения воды и определяет на основании сравнения, что вода присутствует. Например, датчик 340 воды может определять, что диэлектрическая проницаемость удовлетворяет порогу обнаружения воды на основании того, что диэлектрическая проницаемость существенно больше (например, более чем в два раза), чем диэлектрическая проницаемость нефти, или другому порогу обнаружения воды.
[0046] В некоторых примерах датчик 340 воды сравнивает разность диэлектрической проницаемости с порогом обнаружения воды и определяет на основании сравнения, что вода присутствует. Например, разность диэлектрической проницаемости может представлять собой разницу между максимальной диэлектрической проницаемостью () и минимальной диэлектрической проницаемостью () в течение временного периода или периода окна (). Например, датчик 340 воды может определять, что разность проницаемости удовлетворяет порогу обнаружения воды на основании того, что разность проницаемости больше (например, существенно больше), чем порог обнаружения воды. В некоторых примерах датчик 340 воды устанавливает флаг (например, флаг обнаружения воды), когда вода обнаружена на основе диэлектрической проницаемости, разности диэлектрической проницаемости и т. д. В контексте настоящего документа флаг является индикаторной переменной в компьютеро- и/или машиночитаемых командах.
[0047] В некоторых примерах датчик 340 воды сравнивает проводимость многофазного потока 104 с порогом обнаружения воды и определяет на основании сравнения, что вода присутствует. Например, датчик 340 воды может определять, что проводимость удовлетворяет порогу обнаружения воды на основании того, что проводимость больше (например, существенно больше), чем порог обнаружения воды.
[0048] В некоторых примерах датчик 340 воды сравнивает разность проводимости с порогом обнаружения воды и определяет на основании сравнения, что вода присутствует. Например, разность проводимости может представлять собой разницу между максимальной проводимостью () и минимальной проводимостью () в течение временного периода или периода окна (). Например, датчик 340 воды может определять, что разность проводимости удовлетворяет порогу обнаружения воды на основании того, что разность проводимости больше (например, существенно больше), чем порог обнаружения воды. В некоторых примерах датчик 340 воды устанавливает флаг (например, флаг обнаружения воды), когда вода обнаружена на основе проводимости, разности проводимости и т. д.
[0049] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя генератор 350 отчетов для формирования отчета или журнала регистрации, связанного с многофазным потоком 104 по фиг. 1. В некоторых примерах генератор 350 отчетов формирует отчет, содержащий один или более параметров смеси (например, параметров смеси (1) - (8)) относительно времени или нефтепромысловой операции. В некоторых примерах генератор 350 отчетов формирует отчет, содержащий результат определения обнаружения воды, частоту обнаружения воды (например, количество положительных флагов обнаружения воды за период времени 60 с), минерализацию воды и т. д. и/или их комбинацию. Например, отчет может включать в себя указание, что вода обнаружена или не обнаружена в течение одного или более периодов времени (например, периодов измерения). В некоторых примерах генератор 350 отчетов формирует предупреждение на основе значения параметра смеси и/или результата определения обнаружения воды. Например, генератор 350 отчетов может формировать предупреждение (например, чтобы отметить необходимость впрыскивания ингибитора образования гидратов, ингибитора коррозии и т. д.), при обнаружении воды в многофазном потоке 104. Например, предупреждение может включать в себя указание на то, что вода обнаружена или не обнаружена, частоту обнаружения воды и/или минерализацию воды в многофазном потоке 104. В некоторых примерах генератор 350 отчетов передает отчет и/или предупреждение другому вычислительному устройству, соединенному с возможностью связи с устройством 102 управления обнаружением воды посредством сети 130.
[0050] В некоторых примерах генератор 350 отчетов может установить значение WLR, измеренное многофазным расходомером (например, многофазным расходомером на основе гамма-излучения (MPFM)), равным нулю на основании результата обнаружения отсутствия воды (например, вода не обнаружена) в многофазном потоке 104. Например, генератор 350 отчетов может установить значение WLR равным нулю, чтобы избежать и/или иным образом предотвратить сообщение нефизических (например, отрицательных) усредненных по времени значений WLR для улучшения точности измерений расхода нефтяных и газовых фаз, выполненных MPFM. Например, генератор 350 отчетов может формировать и передавать предупреждение, указывающее, что вода не обнаружена в многофазном потоке 104, MPFM, соединенному с возможностью связи с сетью 130. В ответ на прием предупреждения MPFM или система управления, соединенная с возможностью связи с MPFM, может установить WLR равным нулю. В качестве альтернативы MPFM может быть соединен с возможностью связи с устройством 102 управления обнаружением воды без сети 130 (например, устройство управления обнаружением воды непосредственно соединено с MPFM).
[0051] В примере, проиллюстрированном на фиг. 3, устройство 102 управления обнаружением воды включает в себя базу 360 данных для записи данных (например, ЭМ данных, параметров смеси, результатов определения обнаружения воды, минерализации воды, частот возбуждения ЭМ датчика(-ов) 124, 126 и т. д.). База 360 данных может быть реализована посредством энергозависимого запоминающего устройства (например, синхронного динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (СДЗУПВ), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (ДЗУПВ), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой компании Rambus (RDRAM) и т. д.) и/или энергонезависимого запоминающего устройства (например, флэш-памяти). В качестве дополнения или альтернативы база 360 данных может быть реализована посредством одного или более запоминающих устройств с двойной скоростью передачи данных (DDR), таких как DDR, DDR2, DDR3, мобильный DDR (mDDR) и т. д. В качестве дополнения или альтернативы база 360 данных может быть реализована посредством одного или нескольких запоминающих устройств большой емкости, таких как жесткий диск(-и), компактный дисковый накопитель(накопители) и т. д. В то время как в проиллюстрированном примере база 360 данных показана как единая база данных, база 360 данных может быть реализована посредством любого количества и/или типа(-ов) баз данных. Кроме того, данные, хранящиеся в базе 360 данных, могут быть в любом формате, таком как, например, двоичные данные, данные с разделителями запятыми, данные с разделителями табуляцией, язык структурированных запросов (SQL) и т. д. В некоторых примерах база 360 данных может быть расположена в облаке для обеспечения возможности синхронного извлечения и обновления данных.
[0052] Хотя пример способа реализации устройства 102 управления обнаружением воды по фиг. 1 показан на фиг. 3, один или более элементов, процессов и/или устройств, показанных на фиг. 3, могут быть объединены, разделены, изменены, опущены, исключены и/или реализованы любым другим способом. Кроме того, пример механизма 310 сбора данных, пример конфигуратора 320 измерений, пример калькулятора 330 параметров, пример датчика 340 воды, пример генератора 350 отчетов, пример базы 360 данных и/или, в более широком смысле, устройство 102 управления обнаружением воды по фиг. 1, могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением, встроенным программным обеспечением и/или любой комбинацией аппаратных средств, программного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения. Таким образом, например, любой из примеров механизма 310 сбора данных, конфигуратора 320 измерений, калькулятора 330 параметров, датчика 340 воды, генератора 350 отчетов, базы 360 данных и/или, в более широком смысле, устройства 102 управления обнаружением воды может быть реализован одной или несколькими аналоговыми или цифровыми схемами, логическими схемами, программируемым процессором(-ами), программируемым контроллером(-ами), графическим процессором(-ами) (GPU), цифровым сигнальным процессором(-ами) (DSP), специализированной интегральной схемой(-ами) (ASIC), программируемым логическим устройством(-ами) (PLD), программируемой пользователем вентильной матрицей(-ами)(FPGA) и/или программируемым пользователем логическим устройством(-ами) (FPLD). При чтении любого из пунктов формулы изобретения устройства или системы согласно данному патенту, чтобы охватить исключительно программную и/или встроенную программную реализацию по меньшей мере один из примеров механизма 310 сбора данных, конфигуратора 320 измерений, калькулятора 330 параметров, датчика 340 воды, генератора 350 отчетов и/или базы 360 данных прямо определяется в настоящем документе как включающий в себя постоянное компьютерочитаемое запоминающее устройство или дисковое запоминающее устройство, такое как память, цифровой универсальный диск (DVD), компакт-диск (CD), диск Blu-ray и т. д., включая программное обеспечение и/или встроенное программное обеспечение. Кроме того, пример устройства 102 управления обнаружением воды по фиг. 1, может включать в себя один или более элементов, процессов и/или устройств помимо или вместо тех, которые изображены на фиг. 3, и/или может включать в себя более одного из любых или всех проиллюстрированных элементов, процессов и устройств. В контексте настоящего документа фраза «на связи», включая ее варианты, охватывает прямую связь и/или косвенную связь через один или более промежуточных компонентов и не требует прямой физической (например, проводной) связи и/или постоянной связи, а скорее дополнительно включает в себя выборочную связь через периодические промежутки времени, запланированные промежутки времени, апериодические промежутки времени и/или разовые события.
[0053] На фиг. 4 изображен пример графика 400, сформированный устройством 102 управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3 для осуществления примеров, раскрытых в настоящем документе. На фиг. 4, устройство 102 управления обнаружением воды генерирует график 400 на основе максимальной диэлектрической проницаемости () и разности диэлектрической проницаемости () относительно времени. На фиг. 4 график 400 основан на многофазном потоке 104 по фиг. 1, где многофазный поток 104 представляет собой поток влажного газа GVF 99,5% и с увеличением WLR с течением времени. На фиг. 4, устройство 102 управления обнаружением воды обнаруживает присутствие воды при увеличении объемной доли воды (WVF - water-volume fraction) (например, WVF=WLR * (1-GVF)) от 0 до 250 частей на миллион (ч/млн) (и выше) путем определения одного или более параметров смеси, сравнения одного или более параметров смеси с порогом и определения, что еще один параметр смеси удовлетворяет порогу на основе сравнения.
[0054] В примере, проиллюстрированном на фиг. 4, устройство 102 управления обнаружением воды вычисляет параметры смеси, включающие в себя максимальную диэлектрическую проницаемость и разность диэлектрической проницаемости в выбранном или определенном временном интервале (например, определенном относительно коротком временном интервале). Например, устройство 102 управления обнаружением воды может определять параметры смеси каждые 100 мс, 500 мс и т. д. на основании необработанных ЭМ данных, быстро полученных со скоростью сбора данных 10 кГц от ЭМ датчика (-ов) 124, 126 по фиг. 1. На фиг. 4, устройство 102 управления обнаружением воды в течение первого примера периода времени с 10:45 до 11:00 вычисляет значения для максимальной диэлектрической проницаемости и разности диэлектрической проницаемости и сравнивает эти значения с примером порога обнаружения воды 402.
[0055] На фиг. 4 порог обнаружения воды 402 описан ниже в уравнении (1):
Уравнение (1)
В приведенном выше примере уравнения (1) представлена диэлектрическая проницаемость нефтяной фазы многофазного потока 104,  представлена диэлектрическая проницаемость газовой фазы многофазного потока 104 и  представлена погрешность диэлектрической проницаемости. На фиг. 4 погрешность диэлектрической проницаемости задана равной 0,1 для учета значений погрешности диэлектрической проницаемости нефти/газа. В качестве альтернативы может быть задано любое другое значение погрешности диэлектрической проницаемости. В других примерах погрешность диэлектрической проницаемости намного меньше 0,01, когда это связано со стандартным отклонением диэлектрической проницаемости измеряемой смеси,  вызванным погрешностями измерений ЭМ датчика(-ов) 124, 126 и/или ЭМ электроники, принимающей ЭМ данные от ЭМ датчика(-ов) 124, 126 (например, механизма 310 сбора данных по фиг. 3). Например, погрешность измерений ЭМ датчика(-ов) 124, 126 и/или ЭМ электроники может быть определена на основе средних значений диэлектрической проницаемости и значений стандартного отклонения при выполнении статических измерений газа или нефти.
[0056] В примере, проиллюстрированном на фиг. 4, устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что вода не обнаружена в течение периода времени с 10:45 до 11:00 на основании того, что разность диэлектрической проницаемости () не превышает порог обнаружения воды 402. На фиг. 4 устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что вода обнаружена в течение периодов времени с 11:00 до 11:15, с 11:15 до 11:30 и с 11:30 до 11:45 на основании того, что разность диэлектрической проницаемости превышает порог обнаружения воды 402. В некоторых примерах увеличивающаяся разность диэлектрической проницаемости () указывает на увеличение WLR.
[0057] Блок-схемы, иллюстрирующие пример аппаратной логики, машиночитаемые команды, аппаратно реализованные конечные автоматы и/или любую их комбинацию для реализации устройства 102 управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3 показаны на фиг. 5-6. Машиночитаемые команды могут представлять собой исполняемую программу или часть исполняемой программы, предназначенной для выполнения компьютерным процессором, таким как процессор 712, который показан в примере процессорной платформы 700, описанной ниже в связи с фиг. 7. Программа может быть осуществлена в программном обеспечении, хранящемся на постоянном компьютерочитаемом носителе данных, таком как компакт-диск (CD-ROM), гибкий диск, жесткий диск, цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-ray или память, связанные с процессором 712, причем вся программа и/или ее части в качестве альтернативы могут быть выполнены устройством, отличным от процессора 712, и/или осуществлены во встроенном программном обеспечении или специализированных аппаратных средствах. Кроме того, несмотря на то, что пример программы описан со ссылкой на блок-схемы, показанные на фиг.5-6, в качестве альтернативы могут быть использованы многие другие способы реализации примера устройства 102 управления обнаружением воды. Например, порядок выполнения блоков может быть изменен, и/или некоторые из описанных блоков могут быть изменены, исключены или объединены. В качестве дополнения или альтернативы любые из блоков или все блоки могут быть реализованы одной или несколькими схемами аппаратных средств (например, дискретная и/или интегральная аналоговая, и/или цифровая схема, программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA), специализированная интегральная схема (ASIC), компаратор, операционный усилитель (op-amp), логическая схема, и т. д.), выполненными с возможностью выполнения соответствующей операции без выполнения программного обеспечения или встроенного микропрограммного обеспечения.
[0058] Как упоминалось выше, примеры процессов по фиг. 5-6 могут быть реализованы с использованием выполняемых команд (например, компьютеро- и/или машиночитаемых команд), которые хранятся на постоянном компьютеро- и/или машиночитаемом носителе данных, таком как жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, компакт-диск, цифровой универсальный диск, кэш-память, запоминающее устройство с произвольной выборкой и/или любое другое запоминающее устройство или дисковое запоминающее устройство, в котором информация хранится в течение любого периода времени (например, в течение длительных периодов времени, постоянно, коротких периодов времени, временной буферизации и/или кэширования информации). В контексте настоящего документа термин «постоянный компьютерочитаемый носитель данных» прямо определяется как включающий в себя любой тип компьютерочитаемого запоминающего устройства и/или дискового запоминающего устройства и исключающий распространение сигналов, а также исключающий средства передачи данных.
[0059] Термины «включающий в себя» и «содержащий» (и все их формы и времена) используются в настоящем документе как неограничивающие термины. Таким образом, каждый раз, когда в формуле изобретения используется любая форма терминов «включать в себя» или «содержать» (например, включает в себя, содержит, включающий в себя, содержащий, имеющий, и т. д.) в качестве преамбулы или в рамках любого перечисления пунктов формулы изобретения, следует понимать, что могут присутствовать дополнительные элементы, термины, и т. д., не выходящие за пределы объема соответствующей формулы изобретения или перечисления. В контексте настоящего документа, если фраза «по меньшей мере» используется в качестве переходного термина, например, в преамбуле формулы изобретения, она является неограничивающей также, как и термины «включающий в себя» и «содержащий» являются неограничивающими. Термин «и/или» при использовании, например, в форме, такой как A, B и/или C, относится к любой комбинации или подмножеству A, B, C, такому как (1) только A, (2) только B, (3) только C, (4) A с B, (5) A с C, (6) B с C и (7) A c B и с С.
[0060] На фиг. 5 изображен пример программного кода 500, иллюстрирующий примеры компьютерочитаемых команд, которые могут быть выполнены для реализации примера устройства 102 управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3, которое может быть использовано для реализации примеров, описанных в настоящем документе. Например, программный код 500 может быть использован для реализации процесса по фиг. 6. В программном коде 500 устройство 102 управления обнаружением воды выполняет пример функции или процесса (int getWaterDetection), чтобы определить, обнаружена ли вода в многофазном потоке 104 по фиг. 1.
[0061] В программном коде 500 по фиг. 5 устройство 102 управления обнаружением воды делает результаты определения обнаружения воды невосприимчивыми к потенциально небольшим отклонениям в системе 100 измерения многофазного потока путем сравнения одного или более параметров смеси с по меньшей мере двумя различными порогами обнаружения воды. Например, устройство 102 управления обнаружением воды делает результаты определения обнаружения воды невосприимчивыми к потенциальным отклонениям в одном или обоих ЭМ датчиках 124, 126 по фиг. 1, ЭМ электронике, которая содержится в устройстве 102 управления обнаружением воды и т. д., путем сравнения одного или более параметров смеси с по меньшей мере двумя различными порогами обнаружения воды, как показано в программном коде 500.
p
T
[0062] В программном коде 500 по фиг. 5 устройство 102 управления обнаружением воды сравнивает разность диэлектрической проницаемости в течение временного интервала Δt () с первым порогом обнаружения воды ((), определенным при измеренном давлении многофазного потока  и температуре . Например, датчик 340 воды по фиг. 3 может сравнивать разность диэлектрической проницаемости с первым порогом обнаружения воды и определять на основании сравнения, что вода присутствует в многофазном потоке 104.
[0063] Устройство 102 управления обнаружением воды использует максимальную диэлектрическую проницаемость смеси для захвата насыщенной водой точки данных и использует минимальную диэлектрическую проницаемость смеси ( для захвата насыщенной газом точки данных для, в некоторых примерах, по меньшей мере 1000 точек данных, быстро полученных в течение временного интервалаΔt. В программном коде 500 модели давление, объем, температура, (PVT - pressure-volume-temperature) диэлектрической проницаемости нефти и газа используются для отслеживания изменений диэлектрической проницаемости нефти и диэлектрической проницаемости газа  многофазного потока 104. Модели PVT генерируют на основе получения и/или другого определения плотности и химического состава нефти и газа, содержащихся в многофазном потоке 104. Например, плотность и химический состав могут быть определены путем проведения газохроматографического анализа образцов нефти и газа, содержащихся в многофазном потоке 104.
[0064] В программном коде 500 по фиг. 5, если устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что разность диэлектрической проницаемости больше, чем первый порог обнаружения воды, тогда устройство 102 управления обнаружением воды устанавливает флаг обнаружения воды (waterDetectionFlag) для прямого указания на то, что вода присутствует в многофазном потоке 104. Если устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что разность диэлектрической проницаемости не больше, чем первый порог обнаружения воды, то устройство 102 управления обнаружением воды сравнивает максимальную диэлектрическую проницаемость в течение временного интервала (t)) со вторым порогом обнаружения воды (). В некоторых примерах погрешность в диэлектрической проницаемости нефти () выбирают таким образом, чтобы включить в нее абсолютный дрейф базовой линии (РЧ электроники) в измерении диэлектрической проницаемости (например, путем выбора  в диапазоне от 1,0 до 1,5).
[0065] В программном коде 500 по фиг. 5, если устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что максимальная диэлектрическая проницаемость больше, чем второй порог обнаружения воды, то устройство 102 управления обнаружением воды устанавливает флаг обнаружения воды в значение «истинно» (true) для указания на то, что вода присутствует в многофазном потоке 104. Если устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что максимальная диэлектрическая проницаемость не больше второго порога обнаружения воды, то устройство 102 управления обнаружением воды устанавливает флаг обнаружения воды в значение «ошибочно» (false) для указания на то, что вода отсутствует и/или иным образом присутствует в незначительном количестве в многофазном потоке 104. В ответ на установку флага обнаружения воды программный код 500 возвращает значение флага обнаружения воды. В некоторых примерах количество истинных случаев обнаружения воды может накапливаться в течение определенного периода времени (например, каждые 10 с, каждые 60 с и т. д.) для вычисления и/или иного определения частоты обнаружения воды.
[0066] На фиг. 6 представлена блок-схема примеров машиночитаемых команд 600, которые могут быть выполнены для реализации устройства 102 управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3 для обнаружения присутствия воды в многофазном потоке 104 по фиг. 1. Машиночитаемые команды 600 начинаются в блоке 602, где устройство 102 управления обнаружением воды настраивает электромагнитный датчик(-и). Например, конфигуратор 320 измерений по фиг. 3 может настраивать один или оба ЭМ датчика 124, 126 по фиг. 1 для возбуждения ЭМ энергии в многофазном потоке 104 на заданной РЧ/микроволновой частоте.
[0067] В блоке 604 устройство 102 управления обнаружением воды получает электромагнитные данные, связанные с многофазным потоком. Например, механизм 310 сбора данных по фиг. 3 может получать ЭМ данные от одного или обоих ЭМ датчиков 124, 126, связанных с многофазным потоком 104.
[0068] В блоке 606 устройство 102 управления обнаружением воды вычисляет параметр(-ы) смеси, связанный с многофазным потоком. Например, калькулятор 330 параметров может вычислить один или более описанных выше параметров смеси (1) - (8).
[0069] В блоке 608 устройство 102 управления обнаружением воды сравнивает параметр(-ы) смеси с порогом(-ами) обнаружения воды. Например, датчик 340 воды может сравнивать разность диэлектрической проницаемости с описанным выше первым порогом обнаружения воды, связанным с программным кодом 500 по фиг. 5. В других примерах датчик 340 воды может сравнивать максимальную диэлектрическую проницаемость с описанным выше вторым порогом обнаружения воды, связанным с программным кодом 500 по фиг. 5.
[0070] В блоке 610 устройство 102 управления обнаружением воды определяет удовлетворен ли порог обнаружения воды. Например, датчик 340 воды может определять, что разность диэлектрической проницаемости удовлетворяет первому порогу обнаружения воды на основе разности. В таких примерах датчик 340 воды может определять, что первый порог обнаружения воды удовлетворен, на основании того, что разность диэлектрической проницаемости больше, чем первый порог обнаружения воды.
[0071] Если в блоке 610 устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что порог обнаружения воды не был удовлетворен, управление переходит к блоку 614, чтобы установить флаг обнаружения воды. Например, датчик 340 воды может установить флаг обнаружения воды в значение «ошибочно» (false), указывающее на то, что вода не обнаружена в многофазном потоке 104. Если в блоке 610 устройство 102 управления обнаружением воды определяет, что порог обнаружения воды удовлетворен, то на этапе 612 устройство 102 управления обнаружением воды обнаруживает присутствие воды в многофазном потоке. Например, датчик 340 воды может определить, что вода обнаружена в многофазном потоке 104.
[0072] В ответ на обнаружение воды в многофазном потоке устройство 102 управления обнаружением воды устанавливает флаг обнаружения воды в блоке 614. Например, датчик 340 воды может установить флаг обнаружения воды в значение «истинно» (true), указывающее на то, что вода обнаружена в многофазном потоке 104. В ответ на установку флага обнаружения воды в блоке 614 устройство 102 управления обнаружением воды принимает решение, следует ли продолжать мониторинг многофазного потока в блоке 616. Например, механизм 310 сбора данных может принять решение, продолжать ли получать ЭМ данные от ЭМ датчика(-ов) 124, 126, связанного с многофазным потоком 104.
[0073] Если в блоке 616 устройство 102 управления обнаружением воды принимает решение продолжить мониторинг многофазного потока, управление возвращается в блок 604 для получения электромагнитных данных, связанных с многофазным потоком. Если в блоке 616 устройство 102 управления обнаружением воды принимает решение не продолжать мониторинг многофазного потока, то в блоке 618 устройство 102 управления обнаружением воды формирует и передает отчет и/или предупреждение. Например, генератор 350 отчетов может сформировать отчет, содержащий результат определения обнаружения воды (например, значение флага обнаружения воды), один или более параметров смеси, график 400 по фиг. 4 и т. д., и/или их комбинации. В таких примерах генератор 350 отчетов может формировать предупреждение, указывающее на то, обнаружена ли вода в многофазном потоке 104. В таких примерах генератор 350 отчетов может передавать отчет и/или предупреждение внешнему вычислительному устройству посредством сети 130 по фиг. 1. В таких примерах MPFM, соединенный с возможностью связи с сетью 130, может установить WLR, используемое MPFM для вычисления измерений расхода многофазного потока 104, равным нулю, когда вода не обнаруживается в течение относительно долгого периода времени (например, каждые 60 с, каждые 300 с и т. д.), чтобы улучшить точность вычисленных измерений.
[0074] В ответ на формирование и передачу отчета и/или предупреждения машиночитаемые команды 600 завершаются. В качестве альтернативы, машиночитаемые команды 600 могут быть выполнены с использованием параметров смеси на основании данных проводимости смеси (например, и т. д.), когда используется вода со значением проводимости, превышающим пороговое значение (например, пороговое значение 0,5 См/м, 1,0 См/м, 1,5 См/м и т. д.).
TM
[0075] На фиг. 7 представлена блок-схема примера процессорной платформы 700, выполненной с возможностью выполнения команд по фиг. 5-6 для реализации устройства 102 управления обнаружением воды по фиг. 1 и/или 3. Процессорная платформа 700 может представлять собой, например, сервер, персональный компьютер, рабочую станцию, самообучающееся оборудование (например, нейронную сеть), мобильное устройство (например, сотовый телефон, смартфон, планшет, такой как iPad), карманный персональный компьютер (КПК), устройство для доступа в Интернет, гарнитуру или другое носимое устройство или любой другой тип вычислительного устройства.
[0076] Процессорная платформа 700 в проиллюстрированном примере включает в себя процессор 712. Процессор 712 в проиллюстрированном примере является аппаратным. Например, процессор 712 может быть реализован посредством одной или более интегральных схем, логических схем, микропроцессоров, графических процессоров (GPU), цифровых обработчиков сигналов (DSP) или контроллеров любого желаемого семейства или изготовителя. Аппаратный процессор может представлять собой полупроводниковое устройство (например, на основе кремния). В этом примере процессор 712 реализует пример механизма 310 сбора данных, пример конфигуратора 320 измерений, пример калькулятора 330 параметров, пример датчика 340 воды и пример генератора 350 отчетов по фиг. 3.
[0077] В проиллюстрированном примере процессор 712 включает в себя локальную память 713 (например, кэш-память). В проиллюстрированном примере процессор 712 осуществляет связь посредством шины 718 с основной памятью, включающей в себя энергозависимую память 714 и энергонезависимую память 716. Энергозависимая память 714 может быть реализована посредством синхронного динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (СДЗУПВ), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (ДЗУПВ), динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой компании Rambus (RDRAM) и/или любого другого типа запоминающего устройства с произвольной выборкой. Энергонезависимая память 716 может быть реализована посредством флэш-памяти и/или любого другого желаемого типа запоминающего устройства. Контроллер памяти управляет доступом к основной памяти 714, 716.
[0078] В проиллюстрированном примере процессорная платформа 700 также включает в себя интерфейсную схему 720. Интерфейсная схема 720 может быть реализована посредством любого типа стандартного интерфейса, такого как интерфейс фирмы Ethernet, универсальная последовательная шина (USB), интерфейс Bluetooth , интерфейс радиочастотной связи ближнего действия (NFC) и/или интерфейс периферийных устройств (PCI).
[0079] В проиллюстрированном примере одно или более устройств 722 ввода соединены с интерфейсной схемой 720. Устройство(-а) 722 ввода позволяет пользователю вводить данные и/или команды в процессор 712. Устройств(-а) 722 ввода может быть реализовано, например, посредством звукового датчика, микрофона, камеры (фото или видео), клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, сенсорной панели, трекбола, манипулятора Isopoint и/или системы распознавания голоса.
[0080] Одно или более устройств 724 вывода также соединены с интерфейсной схемой 720, проиллюстрированной в примере. Устройства 724 вывода могут быть реализованы, например, посредством устройств отображения (например, светоизлучающего диода (LED), органического светоизлучающего диода (OLED), жидкокристаллического дисплея (LCD), дисплея с электронно-лучевой трубкой (CRT), жидкокристаллического дисплея с плоскостным переключением (IPS), сенсорного экрана и т. д.), устройства тактильного вывода, принтера и/или колонки. В проиллюстрированном примере интерфейсная схема 720 обычно включает в себя плату с графическим драйвером, микросхему с графическим драйвером и/или процессор с графическим драйвером.
[0081] В проиллюстрированном примере интерфейсная схема 720 также включает в себя устройство связи, такое как передатчик, приемник, приемопередатчик, модем, абонентский шлюз, точка беспроводного доступа и/или сетевой интерфейс для облегчения обмена данными с внешними машинами (например, вычислительными устройствами любого типа) посредством сети 726. Связь может осуществляться, например, через Ethernet-соединение, цифровую абонентскую линию (DSL), телефонную линию, коаксиальную кабельную систему, спутниковую систему, беспроводную линии связи, систему сотовой телефонной сети и т. д. Сеть 726 реализует пример сети 130 по фиг. 1 и/или 3.
[0082] В проиллюстрированном примере процессорная платформа 700 также включает в себя одно или более запоминающих устройств 728 большой емкости для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры таких запоминающих устройств 728 большой емкости включают в себя гибкие диски, жесткие диски, компакт-диски, диски Blu-ray, массивы независимых дисковых накопителей с избыточностью (RAID) и цифровые универсальные диски (DVD).
[0083] Машиновыполняемые команды 732 по фиг. 5-6 могут храниться в запоминающем устройстве 728 большой емкости, в энергозависимой памяти 714, в энергонезависимой памяти 716 и/или на съемном постоянном компьютерочитаемом носителе данных, таком как компакт-диск (CD) или цифровой универсальный диск (DVD).
[0084] В контексте настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения: термины «соединять», «соединение», «соединенный», «в соединении с» и «соединяющий» означают «в непосредственном соединении с» или «в соединении через один или несколько элементов»; а термин «комплект» означает «один элемент» или «более одного элемента». Кроме того, термины «сцеплять», «сцепление», «сцепленный», «сцепленные между собой» и «сцепленный с» означают «непосредственно сцепленные между собой» или «сцепленные между собой через один или более элементов». В контексте настоящего документа термины «вверх» и «вниз», «верхний» и «нижний», «вверху» и внизу», «вверх по потоку» и «вниз по потоку», «выше» и «ниже» и другие подобные термины, указывающие на относительные положения выше или ниже данной точки или элемента, используются в настоящем документе для более четкого описания некоторых вариантов осуществления изобретения.
[0085] Из вышесказанного следует понимать, что описанные примеры способов, устройств и систем обнаруживают воду в многофазных потоках. В настоящем документе примеры описывают процесс обнаружения присутствия воды в многофазном потоке или потоке влажного газа путем интерпретации параметров смеси, включающих в себя диэлектрическую проницаемость смеси и/или проводимость смеси, полученные при большой выборке данных или высоких частотах сбора данных одним или более электромагнитными датчиками. Вышеописанные примеры улучшают точность измерений расхода отдельных фаз многофазного потока путем установки значения WLR равным нулю, когда вода не обнаруживается в многофазном потоке. Вышеописанные примеры также улучшают стабильность потока и/или планирование оборудования по переработке воды для нефтепромысловых операций по добыче газа и нефти путем передачи предупреждения о рисках образования гидрата (закупорки) и/или коррозии в трубопроводе при обнаружении воды в многофазном потоке. В качестве альтернативы, вышеописанные способы и устройство могут быть применены к другим техникам электромагнитных измерений, таким как датчики на основе измерений (местной) РЧ/микроволновой передачи, измерений (местного) электрического сопротивления (например, емкостные, проводящие, индуктивные, и т. д.) и т. д. и/или их комбинаций.
[0086] Пример 1 включает в себя устройство, содержащее канал, который имеет входное отверстие для приема многофазного потока и электромагнитный датчик, соединенный с насыщенной жидкостью областью канала для измерения диэлектрической проницаемости многофазного потока, и устройство управления обнаружением воды для определения того, что вода обнаружена в многофазном потоке на основе диэлектрической проницаемости.
[0087] Пример 2 включает в себя устройство по примеру 1, в котором насыщенная жидкостью область расположена на нижней стороне горизонтального тройника с заглушкой или в области вблизи стенки вертикального канала.
[0088] Пример 3 включает в себя устройство по примеру 1, в котором электромагнитный датчик представляет собой радиочастотный (РЧ) или микроволновой открытый коаксиальный зонд, РЧ/микроволновой датчик измерения локальной передачи, РЧ/микроволновой датчик измерения локального резонанса, миллиметровый датчик или датчик измерения локального электрического сопротивления, причем электромагнитный датчик работает на одной частоте измерений или множестве частот измерений.
[0089] Пример 4 включает в себя устройство по примеру 1, в котором диэлектрическая проницаемость представляет собой первую диэлектрическую проницаемость; устройство управления обнаружением воды, дополнительно содержащее калькулятор параметров для определения первой диэлектрической проницаемости и второй диэлектрической проницаемости многофазного потока на основе электромагнитных данных, полученных от электромагнитного датчика и датчика воды, сравнивает разность между первой диэлектрической проницаемостью и второй диэлектрической проницаемостью с порогом обнаружения воды и определяет, что вода обнаружена в многофазном потоке на основании сравнения.
[0090] Пример 5 включает в себя устройство по примеру 4, дополнительно содержащее генератор отчетов для формирования отчета, включающего в себя по меньшей мере одно из значений первой диэлектрической проницаемости, второй диэлектрической проницаемости или указание на то, что вода обнаружена в многофазном потоке.
[0091] Пример 6 включает в себя устройство по примеру 4, дополнительно содержащее генератор отчетов для формирования предупреждения, указывающего на то, что вода не обнаружена в многофазном потоке, причем предупреждение побуждает установить отношение воды к жидкости равным нулю для расходомера, измеряющего многофазный поток.
[0092] Пример 7 включает в себя способ, содержащий определение первой диэлектрической проницаемости и второй диэлектрической проницаемости многофазного потока на основе электромагнитных данных, полученных от электромагнитного датчика, сравнение разности между первой диэлектрической проницаемостью и второй диэлектрической проницаемостью с порогом обнаружения воды, и в ответ на разницу, удовлетворяющую порогу обнаружения воды, формирование предупреждения, указывающего на то, что вода обнаружена в многофазном потоке.
[0093] Пример 8 включает в себя способ по примеру 7, в котором электромагнитный датчик измеряет насыщенную жидкостью область, расположенную на нижней стороне горизонтального тройника с заглушкой или в области вблизи стенки вертикального канала.
[0094] Пример 9 включает в себя способ по примеру 7, в котором электромагнитный датчик представляет собой радиочастотный (РЧ) или микроволновой открытый коаксиальный зонд, РЧ/микроволновой датчик измерения локальной передачи, РЧ/микроволновой датчик измерения локального резонанса, датчик миллиметрового диапазона или датчик измерения локального электрического сопротивления.
[0095] Пример 10 включает в себя способ по примеру 9, в котором электромагнитный датчик работает на одной частоте измерений или множестве частот измерений.
[0096] Пример 11 включает в себя способ по примеру 7, дополнительно включающий в себя в ответ на разность, удовлетворяющую порогу обнаружения воды, формирование отчета, содержащего по меньшей мере одно из значений первой диэлектрической проницаемости, второй диэлектрической проницаемости или указание на то, что вода обнаружена в многофазном потоке.
[0097] Пример 12 включает способ по примеру 7, дополнительно содержащий определение того, что вода отсутствует в многофазном потоке, в результате чего отношение воды к жидкости принимается равным нулю для расходомера, измеряющего многофазный поток.
[0098] Пример 13 включает в себя способ по примеру 7, в котором порог обнаружения воды представляет собой первый порог обнаружения воды, и дополнительно включает в себя сравнение первой диэлектрической проницаемости со вторым порогом обнаружения воды, и в ответ на первую диэлектрическую проницаемость, удовлетворяющую второму порогу обнаружения воды, формирует предупреждение, указывающее на то, что вода обнаружена в многофазном потоке на основании сравнения.
[0099] Пример 14 включает в себя способ по примеру 13, дополнительно включающий в себя в ответ на определение того, что вода обнаружена в многофазном потоке, формирование отчета, содержащего по меньшей мере одно из значений первой диэлектрической проницаемости и указание на то, что вода обнаружена в многофазном потоке.
[00100] Пример 15 включает в себя постоянный компьютерочитаемый носитель данных, содержащий команды, которые при выполнении побуждают машину по меньшей мере определять первую диэлектрическую проницаемость и вторую диэлектрическую проницаемость многофазного потока на основе электромагнитных данных, полученных от электромагнитного датчика, сравнивать разности между первой диэлектрической проницаемостью и второй диэлектрической проницаемостью с порогом обнаружения воды, и формировать предупреждение, указывающее на то, что вода обнаружена в многофазном потоке, когда разность удовлетворяет порогу обнаружения воды.
[00101] Пример 16 включает в себя постоянный компьютерочитаемый носитель данных по примеру 15, в котором электромагнитный датчик представляет собой радиочастотный (РЧ) или микроволновой открытый коаксиальный зонд, РЧ/микроволновой датчик измерения локальной передачи, РЧ/микроволновой датчик измерения локального резонанса, миллиметровый датчик или датчик измерения локального электрического сопротивления, причем электромагнитный датчик работает на одной частоте измерений или множестве частот измерений.
[00102] Пример 17 включает в себя постоянный компьютерочитаемый носитель данных по примеру 15, дополнительно включающий в себя команды, которые при выполнении побуждают машину по меньшей мере формировать отчет, содержащий по меньшей мере одно из значений первой диэлектрической проницаемости, второй диэлектрической проницаемости или указание на то, что вода обнаружена в многофазном потоке, когда разность удовлетворяет порогу обнаружения воды.
[00103] Пример 18 включает в себя постоянный компьютерочитаемый носитель данных по примеру 15, дополнительно содержащий команды, которые при выполнении побуждают машину по меньшей мере установить отношение воды к жидкости равным нулю для расходомера, измеряющего многофазный поток, когда вода не обнаружена в многофазном потоке.
[00104] Пример 19 включает в себя постоянный компьютерочитаемый носитель данных по примеру 15, в котором порог обнаружения воды является первым порогом обнаружения воды, и дополнительно включает в себя команды, которые при выполнении побуждают машину по меньшей мере сравнивать первую диэлектрическую проницаемость со вторым порогом обнаружения воды, и формировать предупреждение, указывающее на то, что вода обнаружена в многофазном потоке, на основании сравнения, когда первая диэлектрическая проницаемость удовлетворяет второму порогу обнаружения воды.
[00105] Пример 20 включает в себя постоянный компьютерочитаемый носитель данных по примеру 19, дополнительно включающий в себя команды, которые при выполнении побуждают машину по меньшей мере формировать отчет, содержащий по меньшей мере одно из значений первой диэлектрической проницаемости и указание на то, что вода не обнаружена в многофазном потоке, когда вода не обнаружена в многофазном потоке.
[00106] Хотя предыдущее описание было представлено в настоящем документе со ссылкой на конкретные средства, материалы и варианты осуществления, его не следует рассматривать как ограниченное данными, описанными в настоящем документе; скорее, оно распространяется на все функционально эквивалентные конструкции, способы и применения, которые находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения.