测量多相流体中的体积分数的系统和方法.pdf

提供了一种用于测量多相流体中的成分流体水平的系统。系统包括感测组件。感测组件包括初级线圈和至少一个次级线圈。初级线圈卷绕保持多相流体的采样容器。次级线圈设置成邻近初级线圈，且至少一个次级线圈中的每一个电连接到至少一个电容元件上。此外，系统包括电感耦合到至少一个次级线圈上的分析器。分析器构造成测量响应于提供至初级线圈的激励信号的至少一个次级线圈的响应。

权利要求书
1.  一种用于测量多相流体中的流体水平的系统，包括：
传感器组件，包括：
初级线圈，其卷绕采样容器，其中所述采样容器保持所述多相流体的样本；以及
至少一个次级线圈，其设置成邻近所述初级线圈，其中所述至少一个次级线圈中的每一个电连接到至少一个电容元件上；以及
分析器，其电感耦合到所述至少一个次级线圈上来测量响应于提供至所述初级线圈的激励信号的所述至少一个次级线圈的响应。

2.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述次级线圈的所述响应按照所述次级线圈的电容、电阻和电感中的变化和所述次级线圈的共振频率中的至少一个来测量。

3.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多相流体包括为油包水乳剂和水包油乳剂中的至少一个的乳剂。

4.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样容器包括介电材料。

5.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多相流体的样本从容器系统收集且储存在所述采样容器中，其中所述容器系统选自包括脱盐器、分离器、反应器和储存罐的集合。

6.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样容器为挡板管。

7.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析器包括双通道矢量电压计或矢量网络分析器中的至少一个，或两者。

8.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括处理子系统，其中所述处理子系统与所述分析器联接来执行所述传感器组件的所述响应的分析。

9.  根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理子系统构造成：
确定所述次级线圈的所述响应与所述流体水平之间的关系，其中所述响应与所述流体水平之间的所述关系基于由所述采样容器中的校准流体生成的响应生成；以及
将所述响应与所述流体水平之间的所述关系应用至所述次级线圈的实时响应读数。

10.  根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理子系统构造成利用多变量分析来分析所述传感器组件的所述响应。

11.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电感耦合到所述初级线圈的两个或更多个次级线圈，其中所述两个或更多个次级线圈中的每一个呈现出不同的共振频率。

12.  一种用于检测多相流体中的成分的流体水平的方法，所述方法包括：
检测所述成分对提供至线圈组件的激励信号的响应，其中所述成分累积在采样容器中；以及
基于所述响应与所述成分的流体水平之间的关系确定所述多相流体中的成分的流体水平，其中所述关系基于校准流体的响应确定。

13.  根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多相流体保持在所述采样容器中，以允许所述多相流体的成分的分离。

14.  根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将线圈组件设置在所述采样容器上，以收集所述多相流体的所述成分的所述响应。

15.  根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述线圈组件包括初级线圈和至少一个次级线圈，其中所述至少一个次级线圈设置成邻近所述初级线圈。

16.  根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述线圈组件包括各自显示出不同电容值的两个或更多个次级线圈。

17.  根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：
将激励信号提供至所述初级线圈；以及
收集由于所述成分存在于所述采样容器中和提供至所述初级线圈的所述激励信号引起的所述次级线圈中感生的所述响应。

18.  根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使所述次级线圈与分析器联接来分析所述响应。

19.  一种用于测量多相流体中的流体水平的系统，包括：
传感器组件，包括：
初级线圈，其卷绕采样容器，其中所述采样容器保持所述多相流体的样本；以及
多个次级线圈，其由所述初级线圈包封，其中所述多个次级线圈中的每一个电连接到不同值的电容元件上；以及
分析器，其电感耦合到所述多个次级线圈中的每一个上，以测量响应于提供至所述初级线圈的激励信号的各个次级线圈的响应。

20.  根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述分析器与处理子系统联接，其中所述处理子系统构造成执行多变量分析来基于所述多个次级线圈的所述响应确定流体水平。

说明书测量多相流体中的体积分数的系统和方法
技术领域
本发明大体上涉及传感器，并且具体地涉及用于测量多相流体中的流体水平(fluidlevel)的水平传感器。
背景技术
例如乳剂的多相流体的成分的测量在许多行业中是重要的应用。乳剂的油和水的含量的确定在原油生产中的不同阶段和精炼阶段是必要的。乳剂的特征在油田管理、分离器、脱盐器、废水管理系统和油质量控制系统中是重要的。重要的是知道从特定油田获得的混合物中的油和水的水平，以了解油田的总体健康，以及提高油田的生产率和产能。
在例如分离器的容器系统中，存在于从井获得的乳剂中的油和水和其它成分借助于重力和乳剂不同成分之间的密度差与彼此分离。在这样的分离器中，成分的量通过观察界面水平和使用分离器柱上的测量标记来确定。从成本观点来看，还重要的是测量如水油的乳剂的不同成分在油生产的各种阶段的水平。低估特定乳剂中的水含量可导致用于将水从油分离的附加设备的取得方面的严重成本问题。废水管理是使乳剂特征化很重要的另一个应用。
为了测量乳剂中的油水成分，反乳化剂与乳剂混合且搅拌来分离混合物中的油和水。典型地，操作者目视观察累积的水平面来确定乳剂中的水位。该技术易于有人为误差，且可导致用于容器管理系统、废水管理系统等所需的反乳化剂的选择中的后续误差。
许多类型的水平和界面设备已构想出了多年，且它们的子设备已经商业化。它们中的是γ射线传感器、导波传感器、磁致伸缩传感器、微波传感器、超声波传感器、单板电容/导纳传感器、分段电容传感器、感应传感器，以及计算机断层扫描传感器。各个传感器均具有优点和缺点。一些传感器对于许多使用者过于昂贵。一些传感器可需要冷却套来在操作温度(高于125℃)下执行。一些界面设备需要清楚的界面来工作，这可在利用扩散乳剂工作时成问题。一些易于结垢。其它传感器没有提供箱的剖面的能力，而是监测脱盐过程中的需小心的点。使用电极的系统易于在高盐度应用中缺少电极，且易于结垢。最后，这些系统中的许多都很复杂，且难以实施。
一些现有的传感器系统已使用独立的电容元件来测量流体水平。那些传感器系统的关键限制在于其不能同时地定量液体中的若干成分的能力。电容方法已经用于使用用于电容测量的特别设计的电极来测量液体的介电常数。这些设计由对用于电容测量和用于电导率测量的电极的单独类型的需要限制。电感器电容器电路也已经用于使用电磁共振器来监测容器中的流体水平，其中电容变化与流体水平和流体类型有关。然而，本领域的普通技术人员已达成共识的是由传导液体填充共振器在测量中将不可靠性和噪音相比于例如空气中的非传导流体中的值增大了大约一个数量级。然而，这些方面并未提供混合物中独立分析物在其最小和最大浓度的极限下的浓度的准确测量。
利用现有的传感器系统，没有一个系统能够带来低成本、高灵敏度、良好的信噪比、高选择性、高准确性和高数据采集速度的组合。此外，没有现有系统已描述为能够准确地特征化或定量其中一种流体处于低浓度下的流体混合物。
因此，需要一种有助于多相流体的成分的自动测量的方法和系统。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于测量多相流体中的流体水平的系统。系统包括卷绕采样容器的初级线圈。采样容器保持多相流体的样本。系统还包括设置成邻近初级线圈的至少一个次级线圈。此外，至少一个次级线圈中的每一个电连接到至少一个电容元件上。此外，该系统包括电联接到至少一个次级线圈上的分析器。分析器构造成测量响应于提供至初级线圈的激励信号的至少一个次级线圈的响应。
在另一个实施例中，提供了一种用于检测多相流体中的成分的流体水平的方法。该方法包括检测成分对提供至线圈组件的激励信号的响应。成分累积在采用容器中。此外，该方法包括基于响应与成分的流体水平之间的关系确定多相流体中的成分的流体水平。响应与流体水平之间的关系基于校准流体的响应确定。
在又一个实施例中，提供了一种用于测量多相流体中的流体水平的系统。系统包括卷绕采样容器的初级线圈。采样容器保持多相流体的样本。该系统还包括设置成邻近初级线圈的多个次级线圈。多个次级线圈中的每一个电连接到不同值的电容元件上。该系统还包括电连接到初级线圈上的分析器，其电感耦合到多个次级线圈中的每一个上。分析器构造成测量响应于提供至初级线圈的激励信号的各个次级线圈的响应。
附图说明
本公开内容的其它特征和优点将从连同附图的优选实施例的以下更详细描述中显而易见，附图通过示例示出了本公开内容的某些方面的原理。
图1为共振传感器系统的图示；
图2为图1的共振传感器系统的操作的图示；
图3为通过连接至共振传感器系统的分析器分析的响应的示例；
图4为根据本发明的一个实施例的用于测量多相流体的流体水平的传感器的图示；
图5为根据本发明的另一个实施例的用于测量多相流体中的流体水平的传感器的图示；
图6为根据本发明的一个实施例的用于确定多相流体中的成分的流体水平的方法的框图；以及
图7-9为从本发明的传感器接收到的响应的图示。
具体实施方式
现在将在下面详细参照本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。只要可能，遍及附图使用的相同的参考标号表示相同或类似的部分。
如下文将更详细地讨论的，本发明的实施例提供了用于感测多相流体中的不同成分的水平的低成本系统。多相流体包括多个独立成分。例如，油和水成分构成油水乳剂中的体积的大部分。油田管理和废水管理的重要方面在于确定存在于取回的乳剂中的水的水平。此外，在这些系统中的某些过程中，反乳化剂与乳剂一起使用来将乳剂分成不同的成分。这些反乳化剂的效力需要通过在测试乳剂上使用反乳化剂来测试。测试的反乳化剂以已知成分的量加入乳剂中，且所得的乳剂允许在采样容器中分成不同的成分。本发明设置成邻近采样容器，以测量与原来的乳剂分开的多个成分中的成分的量。根据本发明的一个实施例的用于确定例如油水乳剂的多相流体中的成分水平的系统包括线圈组件。线圈组件包括初级线圈和至少一个次级线圈。次级线圈设置成邻近初级线圈。至少一个次级线圈进一步与分析器联接，以分析从次级线圈接收到的响应。另一方面，初级线圈与供应电信号的电源连接。初级线圈中的电信号用作用于初级线圈的激励信号。激励信号的存在导致围绕初级线圈的电磁场，这导致了次级线圈中的感生电势。采样容器中存在的成分影响电磁场，且因此导致次级线圈中的电势的变化。电磁场中的变化还导致与次级线圈相关联的多个频谱参数的变化。与次级线圈联接的分析器测量频谱参数。分析器采集的来用于确定成分水平的参数包括但不限于复阻抗响应、“传感器”的阻抗响应的共振峰值位置、峰值宽度、峰值高度和峰值对称性、阻抗的实数部分的大小、阻抗的虚数部分的共振频率、阻抗的虚数部分的反共振频率、零电抗频率、相角，以及阻抗的大小等。此外，在系统中，分析器的输出经历通过处理子系统的分析，处理子系统确定频谱参数与存在于采样容器中的成分水平之间的关系。基于该关系，确定采样容器中的成分的实际水平。这种确定用于确定在测试下用来分离乳剂的反乳化剂的效力。
图1示出了用于多相流体中的成分水平的确定的传感器系统。传感器系统100包括传感器102、采样容器104、分析器106和处理子系统108。根据某些实施例的采样容器104为挡板管(baffletube)。采样容器104可例如由抵抗结垢的材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯的合成含氟聚合物。传感器102被放置邻近于采样容器使得采样容器104的壁将传感器102与存在于采样容器104中的多相流体分离。
存在于采样容器104中的多相流体可例如为油、水和反乳化剂的混合物。采样容器104可为脱盐器模拟装备的一部分。根据某些实施例的来自脱盐器模拟装备的采样容器104可包括作为混合叶片运转的旋转叶片。旋转叶片有助于使多相流体与反乳化剂混合。在根据一些实施例的采样容器104中，提出了窄保持区域，其保持在反乳化剂和多相流体有力地混合且允许随后沉淀之后分离的来自多相流体的成分。共同转让给GeneralElectricCompany(通用电气公司)的美国申请第12/958656号中描述了示例的脱盐器静态模拟系统。根据某些实施例的传感器102构造成测量采样容器104的窄保持区域中收集的成分的体积。
传感器102设有从联接至传感器102的电源提供的激励信号。提供至传感器102的激励信号导致电磁场，其与存在于采样容器104的保持区域中的多相流体的成分相互作用。与成分相互作用导致关于传感器102的多个参数的变化。将连同图2更详细地阐释传感器102的操作。与传感器102联接的分析器106采集该信息，且传输至处理子系统108。处理子系统108构造成确定由分析器106检测的参数与存在于采样容器104中的保持区域中的多相流体的成分的水平之间的关系。根据某些实施例，处理子系统108构造成执行在由分析器106检测到的参数上的多变量分析。应用的多变量分析将传感器102的多变量响应的维度减小至多维空间中的单个数据点，以用于所关心的不同的参数的有选择的定量。多变量分析工具的非限制性示例为规范相关分析、回归分析、非线性回归分析、主要成分分析、区别功能分析、多维标度、线性区别分析、逻辑回归、和/或神经网络分析。通过应用参数的多变量分析，多相流体中的成分的水平的定量可利用传感器102执行。除复参数的测量之外，有可能测量涉及从传感器102接收到的响应的其它参数。示例包括但不限于S参数(散射参数)和Y参数(导纳参数)。使用来自传感器102的数据的多变量分析，有可能用传感器102实现所关心的多个参数的同时量化。
根据某些实施例的处理子系统108联接到芯片组上，芯片组包括存储器控制器和输入/输出(I/O)控制器。如众所周知的，芯片组典型地提供I/O和储存器管理功能，以及多个通用和/或专用寄存器、计时器等，它们可通过联接至芯片组的一个或更多个处理器存取或使用。存储器控制器执行使处理子系统108(或处理器，如果存在多个处理器)能够访问系统存储器和大容量存储器的功能。
系统存储器可包括任何期望类型的易失和/或非易失性存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪速存储器、只读存储器(ROM)等。大容量存储器可包括任何期望类型的大容量装置，包括硬盘驱动器、光驱、磁带储存装置等。
I/O控制器执行使处理子系统108能够经由通信总线与外围输入/输出(I/O)装置和网络接口通信的功能。I/O装置可为任何期望类型的I/O装置，例如键盘、视频显示器或监视器、鼠标等。网络接口例如可为以太网装置、异步传输模式(ATM)装置、802.11装置、DSL调制解调器、线缆调制解调器、蜂窝调制解调器，其允许处理子系统108与另一个处理子系统通信。来自分析器106的数据可通过I/O总线使用适合的总线连接器传输至处理子系统108。
如图2中所示，传感器102包括设置在基底204上的天线202。传感器102可利用介电层206与周围环境分离。在一些实施例中，介电层206的厚度可从2nm到50cm变动，更具体地从5nm到20cm；且甚至更具体地从10nm到10cm。在一些应用中，共振换能器102可包括沉积在天线202上的感测膜。响应于环境参数，电磁场208可在天线202中生成，天线202从传感器102的平面延伸出。电磁场208可由为物理参数的测量提供机会的周围环境的介电性质影响。传感器102响应于环境的复介电常数的变化。流体的复介电常数的实数部分称作是“介电常数”。流体的复介电常数的虚数部分称作是“介电损耗因子”。流体的复介电常数的虚数部分与流体的传导率成正比。
流体的测量可使用使传导介质与天线202分离的保护层来执行。传感器102对流体的成分的响应可涉及共振换能器12的介电和维度性质中的变化。可显示出由电磁场208与周围环境之间的相互作用引起的变化的参数的示例包括但不限于传感器102的电容、电阻、电感和共振频率。这些变化关于与传感器102相互作用的分析环境。传感器102中的流体引起的变化通过天线匝之间的材料电阻和电容中的变化影响天线202的复阻抗。
对于使用传感器102的选择性流体特征，传感器天线202的复阻抗频谱如图3中所示测量。测量了采样容器104中的多相流体的阻抗频谱的至少三个数据点。在测量乳剂的阻抗频谱的至少五个数据点时，可实现较好的结果。测量的数据点的数目的非限制性示例为8,16,32,64,101,128,201,256,501,512,901,1024,2048个数据点。频谱可测量为阻抗频谱的实数部分或阻抗频谱的虚数部分，或阻抗频谱的两个部分。LCR共振电路参数的非限制性示例包括阻抗频谱、阻抗频谱的实数部分、阻抗频谱的虚数部分、阻抗频谱的实数和虚数部分两者、复阻抗的实数部分的最大值的频率(Fp)、复阻抗的实数部分的大小(Zp)、复阻抗的虚数部分的共振频率(F1)和其大小(Z1)，以及复阻抗的虚数部分的反共振频率(F2)及其大小(Z2)。
用于获得图3中示出的响应的传感器102包括初级线圈和至少一个次级线圈。连同图4和5描述传感器102的详细实施例。
图4示出了用于测量多相流体中的成分的流体水平的传感器系统400的一个实施例。系统400包括采样容器402、感测组件404、分析器406和处理子系统408。感测组件404包括初级线圈410和至少一个次级线圈412。
采样容器402用作多相流体的成分与感测组件404之间的介电材料层。介电材料的层在创建次级线圈412处的响应中起到重要作用。在采样容器402中，多相流体与将多相流体的成分分离的反乳化剂混合。根据一个实施例，采样容器402为挡板管。根据某些实施例中，采样容器402由抵抗结垢的材料制成，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯的合成含氟聚合物。根据某些其它实施例，多相流体的样本可穿过例如尝试管线组件的组件从容器系统收集在采样容器402中。容器系统的示例包括但不限于脱盐器、分离器、反应器和储存罐。尝试管线组件可为在多相流体运送容器内的一端处打开的多个管，其中开口端永久性地定位在容器中的期望的竖直位置或水平处，以用于取出在此水平处的液体样本。容器中通常存在多个样本管，各自带有其自身的采样阀，其中各个管的开口端处于单元内的不同的竖直位置，使得液体样本可从单元中的多个固定竖直位置取出。收集多相流体的样本的另一途径涉及摆臂采样器的使用。摆臂采样器为管，其带有典型地连接到单元外的采样阀的流体运送容器内的开口端。它包括用于通过旋转其来改变容器中的成角的管的开口端的竖直位置的组件，使得液体样本可从任何期望的竖直位置取出(或采样)。
在采样容器402中的多相流体中的成分的分离过程期间，至少一种成分收集在采样容器402的保持区域414中。包括初级线圈410和次级线圈412的感测组件404可设置成邻近保持区域414，以确定保持区域414中累积的成分的水平。根据某些实施例的初级线圈410和次级线圈412卷绕采样容器402的保持区域414。
初级线圈410和次级线圈412由金属丝制成。根据某些实施例，初级线圈和次级线圈的匝数基于预期感测组件404覆盖的期望的响应范围来选择。在图4中示出的实施例中，初级线圈包括7匝0.02英寸宽的丝。次级线圈包括42匝0.02英寸宽度的丝。初级线圈410和次级线圈412由例如铜和铝的金属材料制成。根据一个实施例，初级线圈410和次级线圈412设置成邻近于彼此。在示出的实施例中，初级线圈410包封次级线圈412。
初级线圈410和次级线圈412进一步与电容元件联接，以从初级线圈410和次级线圈412创建电感电容共振电路。初级线圈410进一步与提供激励信号的电源联接。次级线圈412与分析器406联接。次级线圈412和分析器可通过有线或无线通信通道联接。根据某些实施例的分析器406为阻抗分析器。根据某些实施例，分析器406为双通道矢量电压计或矢量网络分析器中的至少一种。分析器406构造成当激励信号提供至初级线圈410时测量次级线圈412中引起的响应。由分析器406确定的参数尤其包括次级线圈412的电容、电感和电阻的变化，以及次级线圈412的共振频率。由分析器406测量的参数通过有线或无线通信通道传输至处理子系统408。处理子系统408构造成确定由分析器406确定的参数与存在于采样容器402的保持区域414中的成分的水平之间的关系。
根据某些实施例的处理子系统408构造成使用通过使用带有不同成分的已知测量的校准流体上的感测组件406生成的响应确定次级线圈412的响应与采样容器402中的成分流体水平之间的关系。校准流体加至采样容器402，且次级线圈412的响应针对提供至初级线圈410的激励信号来测量。不同组的校准响应针对带有已知量的成分的不同校准流体收集。处理子系统408构造成确定来自校准流体的收集响应与来自校准流体的成分的已知体积水平之间的关系。处理子系统408使用多变量分析来确定该关系。处理子系统408进一步构造成使用在校准结果上执行的多变量分析的结果来确定采样容器402中存在的流体的成分流体水平，为了采样容器402而从次级线圈412收集响应。
根据某些实施例，传感器组件404包括一个以上的次级线圈412。多个次级线圈联接至初级线圈410。各个次级线圈构造成响应于采样容器402的保持区域414中存在的成分的不同水平。
图5为根据本发明的另一个实施例的用于测量多相流体中的成分的流体水平的系统500的图示。用于测量多相流体中的成分的流体水平的系统500包括采样容器502、感测组件504、分析器506和处理子系统508。采样容器502已经连同图4更详细地描述。多相流体的样本使用连同图4描述的一种或更多种技术保持在采样容器502中。在一个实施例中，多相流体的样本和反乳化剂混合在一起，且允许在采样容器502中分离。在分离期间，多相流体中的一种成分沉淀在采样容器502的保持区域514中。感测组件504构造成确定采样容器502的保持区域514中存在的流体的体积。根据一个实施例的感测组件504放置邻近于采样容器502。根据另一个实施例，感测组件504的初级线圈510卷绕采样容器502的保持区域514。多个次级线圈512设置成邻近初级线圈510，使得初级线圈和多个次级线圈512中的每一个电感耦合。初级线圈510和多个次级线圈512中的每一个还与电容元件电联接。多个次级线圈512中的每一个与不同值的电容元件联接，以允许多个次级线圈512中的每一个与初级线圈510形成不同的LCR电路。初级线圈510与提供激励信号的电源联接。激励信号和成分存在于保持区域514由于多个次级线圈512中的每一个中的电感效应引起电容、电阻、电感或共振频率中的至少一个的变化。多个次级线圈512中的每一个中的变化由分析器506测量，分析器506通过初级线圈510与多个次级线圈512中的每一个电感耦合。
不同电容元件与多个次级线圈512中的每一个联接，使得初级线圈510与多个次级线圈512中的每一个的组合的共振频率跨过保持区域514的长度改变。共振频率的差异允许检测不同体积水平处的保持区域514的成分流体水平。例如，当成分朝远离其余的采样容器502的保持区域514的端部沉淀时，初级线圈510和位于邻近保持区域514的底部地区的多个次级线圈512中的一个的组合用于确定成分的体积。分析器506接收与多个次级线圈512相关联的多个参数的变化形式的多个次级线圈512的响应。
从分析器506接收的数据通过处理子系统508来分析以确定存在于采样容器502的保持区域514中的成分的体积。根据一个实施例，从多个次级线圈512中的每一个接收响应的平均值计算和传输至处理子系统508。在另一个实施例中，来自多个次级线圈512中的每一个的数据由分析器506单独地传输至处理子系统508。处理子系统508构造成使用多变量分析来确定从多个次级线圈512接收的响应与采样容器502的保持区域514中的成分的实际水平之间的关系。在某些实施例中，通过处理子系统508执行的多变量分析显出来自多个次级线圈512的响应的平均值与成分的水平之间的关系。在某些其它实施例中，由处理子系统508执行的多变量分析显出来自多个次级线圈512中的每一个的响应与成分水平之间的关系。
图6示出了用于确定多相流体中的成分流体水平的方法的框图。该方法包括步骤602：检测来自存在于采样容器中的多相流体的成分的线圈组件的响应。根据某些实施例，采样容器为如连同图4描述的采样容器402。此外，该方法包括步骤604：基于来自线圈组件的响应与存在于采样容器中的成分的水平之间的关系确定多相流体中的成分的流体水平。根据一个实施例，线圈组件为分别连同图5和6描述的传感器组件406或传感器组件分析器506。
在从线圈组件接收到的响应与采样容器中的成分水平之间的关系通过使用多变量分析确定。多变量分析工具的非限制性示例为规范相关分析、回归分析、非线性回归分析、主要成分分析、区别功能分析、多维标度、线性区别分析、逻辑回归、局部最小二乘方分析、和/或神经网络分析。多变量分析使用采样多相流体中的成分的已知值和从用于成分的这些已知值的线圈组件接收的响应来执行。
图7-9为从本发明的传感器接收到的响应的图示。图7示出了从感测组件406的次级线圈412收集的响应。在X轴线702上，绘制了例如水的成分的水平。在Y轴线704上，绘制了Fp(关于次级线圈412的实数阻抗的频移)。图7示出了随在多相流体中成分的水平增大而频移减小。图7中示出的关系用于通过多变量分析显出响应的频移参数与成分水平之间的关系。图8类似地示出了Y轴线802上的电压比与X轴线804上的成分的水平之间的关系。电压比为跨过初级线圈观察到的电压与跨过次级线圈观察到的电压之比。图9示出了通过从感测组件504的次级线圈512收集的响应获得的参数与存在于采样容器502的保持区域514中的成分的水平之间的关系。图9的Y轴线902上绘制的参数通过将对于多个次级线圈512中的每一个测量的多个参数转换成单位方差来计算。图9中所示的关系用于确定从多个次级线圈512中的每一个的响应计算的参数与采样容器502中的成分的水平之间的关系。
在实验设备中监测电路的复阻抗的变化和应用阻抗频谱的多变量分析允许了水包油和油包水的混合物的组成和连续相预计带有0-30%的水中的0.04%和30-100%的水的0.26%的标准误差。与富有数据的阻抗参数组合的多变量分析允许了消除干扰。
某些实施例构想出了方法、系统和任何机器可读介质上的计算机程序产品以实施上文所述的功能。某些实施例可使用现有的计算机处理器实施，或通过出于此目的或另一目的结合的专用计算机处理器或例如通过硬接线和/或固件系统来实施。某些实施例包括用于运载或具有计算机可执行指令或储存在其上的数据结构的计算机可读介质。此计算机可读介质可为由通用或专用计算机或带有处理器的其它机器存取的任何可用介质。举例来说，此计算机可读介质可包括RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、CD-ROM或其它光盘储存器、磁盘储存器或其它磁储存装置，或可用于运载或储存计算机可执行指令或数据结构的形式的期望程序代码且可由通用或专用计算机或带有处理器的其它机器存取的任何其它介质。以上组合还包括在计算机可读介质的范围内。计算机可执行指令包括例如引起通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某个功能或一组功能的指令和数据。
大体上，计算机可执行指令包括例行程序、程序、对象、构件、数据结构等，其执行特定任务或实施特定抽象数据类型。计算机可执行指令、相关联的数据结构和程序模块代表用于执行本文公开的某些方法的步骤和系统的程序代码的示例。此可执行指令或相关联的数据的特定序列代表用于实施此步骤中描述的功能的对应动作的示例。
本公开内容的实施例可使用与具有处理器的一个或更多个远程计算机的逻辑连接在网络环境中实施。逻辑连接可包括这里通过示例而非限制的方式呈现的局域网(LAN)和宽域网(WAN)。此网络环境在办公室范围或企业范围的计算机网络、内部网和因特网中是常见的，且可使用多种不同通信协议。本领域的技术人员将认识到的是，此网络计算环境将典型地包含许多类型的计算机系统构造，包括个人计算机、手持式装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子装置、网络PC、小型计算机、主计算机等。本公开内容的实施例还可在分布式计算环境中实践，其中任务通过经由通信网络链接(通过硬接线链路、无线链路，或通过硬接线或无线链路的组合)的本地和远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器储存装置两者中。
将理解的是，以上描述旨在为示范性的，而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此组合使用。此外，可作出许多修改来使特定情形或材料适于本发明的教导内容，而不脱离其范围。尽管本文描述的材料的大小和类型旨在限定本发明的参数，但它们绝不意在限制，且为示例性实施例。在查阅以上描述后，许多其它实施例将对于本领域的普通技术人员显而易见。因此，本发明的范围应当相对于所附权利要求连同此权利要求赋予权利的等同物的完整范围来确定。在所附权利要求中，用语“包括(including)”和“其中(inwhich)”用作相应的用语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的普通英语的同义词。此外，在所附权利要求中，用语“第一”、“第二”等仅用作标记，且不旨在对其对象施加数字或位置要求。此外，所附权利要求的限制并未以装置加功能的格式撰写，且不旨在基于35U.S.C.§112的第六段来理解，除非且直到此权利要求限制明确使用短语“装置”后没有加其它结构的功能的声明。
本书面描述使用了示例来公开包括最佳模式的本发明的若干实施例，且使本领域的任何普通技术人员能够实践本发明的各种实施例，包括制作和使用任何装置或系统，且执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的普通技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非不同于权利要求的书面语言，或如果这些其它示例包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则这些其它示例将在权利要求的范围内。
如本文使用的，以单数叙述且冠有词语“一”或“一个”的元件或步骤应当理解为并未排除多个前述的元件或步骤，除非明确地指出这种排除。此外，参看本发明的“一个实施例”并不意在理解为排除也结合叙述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确地相反陈述，否则实施例“包括”、“包含”或“具有”带特定性质的元件或多个元件可包括不具有此性质的附加的此类元件。
由于确定多相流体中的成分流体水平的上述系统中可做出某些改变，而不会脱离本文涉及的本发明的精神和范围，故期望以上描述或附图中所示的所有主题应当仅解释为示出本文的发明构想的示例，且不应当看作是限制本发明。