[发明专利]核磁式流量测量仪和用于运行核磁式流量测量仪的方法

说明书

本发明涉及一种用于核磁式流量测量仪和用于运行核磁式流量测量仪的方法，核磁式流量测量仪(1)用于确定流过测量管(2)的介质的流量，带有由永磁体构成的磁场产生装置(3)用于在磁场路段L_M上产生贯穿测量管(2)的磁场，带有处在磁场路段L_M内的预磁化路段L_VM且带有包括用作测量天线的构造成线圈状的长度L₁的天线(5)的同样处在磁场路段L_M中的测量装置。根据本发明，在预磁化路段L_VM中设置有构造成线圈状的至少一个天线(5)用于产生破坏介质在磁场的方向上的磁化的脉冲或破坏介质在磁场的方向上的磁化的脉冲序列。

技术领域

本发明涉及一种用于确定流过测量管的介质的流量的核磁式流量测量仪，其带有：由永磁体构成的磁场产生装置用于在磁场路段L_M上产贯穿介质的磁场；带有处在磁场路段L_M内的预磁化路段L_VM且带有包括用作测量天线的构造成线圈状的长度L₁的天线的同样处在磁场路段L_M中的测量装置。此外，本发明涉及一种用于运行核磁式流量测量仪的方法。

背景技术

元素的原子核(其具有核自旋(Kernspin))还具有由核自旋引起的磁矩。核自旋可被理解为可通过一向量描述的角动量(Drehimpuls)，并且磁矩相应地也可通过一向量来说明，其平行于角动量的向量。原子核的磁矩的向量在存在宏观磁场时平行于在原子核的部位处宏观磁场的向量取向。在此，原子核的磁矩的向量围绕在原子核的部位处宏观磁场的向量进动。进动(Präzession)的频率被称为拉莫尔频率ω_L并且与磁场强度B的量成比例。拉莫尔频率根据ω_L=γ·B来计算。在此，γ是旋磁比，其对于氢原子核最大。旋磁比说明了在粒子的自旋或角动量与属于此的磁矩之间的比例因数。

测量和分析方法(其在存在宏观磁场的情况下利用带有磁矩的原子核的进动的特性)被称为核磁共振测量或分析方法。核磁共振的英文术语是Nuclear MagneticResonance (NMR)。

对于在利用核磁共振的情况下的分析多相介质的前提条件是，介质的待分析的相可被激励成可区别的核磁共振。该分析可包括介质的各个相的流速和多相介质的各个相的相对含量。核磁式流量测量仪例如可被用于分析从油井输送的多相介质。该介质那么主要由原油、天然气和盐水这些相构成，其中，所有相包含氢原子核。

从油井输送的介质的分析也可利用所谓的计量分离器(Testseparator)实现。其分出所输送的介质的一小部分、使介质的各个相彼此分离并且确定介质的各个相的含量。然而计量分离器不能可靠地测量小于5%的原油含量。因为每个井的原油含量持续降低并且许多井的原油含量已小于5%，目前不可能在使用计量分离器的情况下经济地开采这些井。为了另外还能够开采带有非常小的原油含量的井，需要相应精确的流量测量仪。

通常将由旋进的原子核在激励之后在测量天线中所感应的电气信号用作用于评估的原始量。如已实施的那样，对于测量多相介质的前提条件是介质的各个相可被激励至可区别的核磁共振。由介质的相的旋进的原子核在测量天线中所感应的电气信号的大小取决于在该相中每个体积元旋进的原子核的数量，相应地即取决于该相的密度，但是也取决于原子核在影响的磁场中的影响持续时间。

因此，所感应的电气信号的大小对于介质的相应的相是不同的。

用于确定介质的各个相的测量方法设置成，介质暴露于在预磁化路段中所产生的磁场确定的时间t且然后于在预磁化路段中所产生的磁场对介质的不一样长的影响持续时间之后来确定介质在磁场的方向上的磁化。在一定的影响持续时间之后介质的磁化的确定在测量装置中通过以激励信号激励被磁化的介质、测量由激励信号在介质中所引起的测量信号和评估该测量信号实现。

由现有技术已知的开头所说明的类型的核磁式流量测量仪通过磁场的变化改变磁场对介质的有效的影响持续时间，其中，磁场的变化由一机构引起。