NO20130103A1 - Sondeenhet - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en sondeenhet som omfatter en sonde som har et sondevindu, og som har en kontaktoverflate vendt mot en fluidstrøm med høyt trykk, sondeenheten omfatter et sondehus som inneholder sonden, inkludert sondevinduet, idet sonden er bevegelig i forhold til sondehuset mellom en første stilling, hvor vinduet er eksponert for fluidstrømmen, og en andre stilling som er innelukket av nevnte hus, og som definerer et mellomrom mellom nevnte hus og nevnte sonde, der nevnte hus har en ytre del inn i nevnte fluidstrøm, hvor nevnte sondeenhet omfatter et middel for tetning innrettet for å forsegle det definerte rommet fra nevnte fluidstrøm når sonden er i nevnte andre posisjon. Sondeenheten omfatter videre også midler for å justere trykk, for å kunne redusere trykket i det nevnte rommet og midler for rengjøring av nevnte sonde når den er i det nevnte rommet.

Description

SONDE-ENHET

Denne oppfinnelsen gjelder et rengjøringssystem for måleinstrumenter som måler valgte karakteristikker for et fluidmedium som er inneholdt i et rør eller en beholder, særlig for optiske målesonder for vann-, olje- og/eller gass-strømmer. Mer spesifikt gjelder oppfinnelsen et system for rengjøring av vinduet foran eller på siden av en optisk målesonde som er plassert i et fluidmedium ved aktivt å fjerne avleiringer.

Ved gjennomføring av målinger i flerfasestrømninger, så som vann-, olje- og/eller gass-strømmer, er det et velkjent problem at det dannes avleiringer på sondens overflate, som er i kontakt med strømmen. Dette er spesielt relevant for optiske sonder, for eksempel å utføre fluorescens-målinger i strømmen, siden sondene omfatter et gjennomsiktig vindu mot strømningen. Hvis dette vinduet blir dekket av avleiringer må det renses før målingene kan fortsette. Denne rensingen kan utføres ved å fjerne sonden fra strømmen, men dette kan være upraktisk og tidkrevende, og i noen tilfeller vil det kunne bli nødvendig med en lokal nedstengjng av systemet.

Det har vært fremmet flere forslag for å rengjøre vinduet på stedet, og til og med under drift, slik som har blitt omtalt i internasjonal patentsøknad WO 2009/134145, hvor et akustisk signal blir brukt til rengjøring av vinduet for å redusere behovet for vedlikehold.

Ifølge den siste utvikling innen dette felt, vil det bli foretatt målinger under høyt trykk, for eksempel i området fra 10 til 100 barg. Det vil imidlertid være kjent at de fleste automatiske rengjøringssystemene, for eksempel spyling eller akustisk rengjøring, er avhengig av slike miljøforhold som trykk og temperatur. De fleste fremgangsmåtene, for eksempel spyling og akustisk rengjøring, vil være mindre effektive ved høyere trykk. Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en anordning for rensing av en sonde i et miljø med høyt trykk. Dette blir oppnådd ved hjelp av et system i henhold til de vedføyde patentkravene.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et middel for å isolere sonde-vinduet fra strømmen og deretter rense vinduet i et miljø som har et styrt og redusert trykk. Bruk av for trykkammere, for å overvåke egenskapene i formasjonsvæsker er velkjent, slik som har blitt beskrevet i US 7804296, hvor fluider blir innelukket i et kammer som blir lukket ved hjelp av ventiler, og der trykket blir regulert ved hjelp av et stempel som kommuniserer med kammeret. I et undervanns- eller brønnhulls-miljø ved høyt trykk, vil bruk av ventiler forårsake mekanisk bruk og slitasje, på grunn av begroings- og erosjons-mekanismer, som fører til kostbare og vanskelig vedlikehold, i motsetning til den foreliggende oppfinnelsen.

Således er det et ytterligere formål å tilveiebringe en anordning som vil kreve lite vedlikehold, for rensing av overflaten av en sonde ved høyt trykk. Disse formålene oppnås slik som angitt i de vedføyde patentkrav.

Således vil det være gitt et middel for å tilveiebringe en rengjøring med lavt trykk, hvor det kammeret som tilveiebringes med redusert trykk blir definert mellom sonden og sonde-huset, med anvendelse av ytterligere ventiler eller lignende. Disse ytterligere ventilene eller lignende vil derfor bli beskyttet fra prosessfluidet, og kan være eksponert for, men ikke være begrenset til, et annet fluid som blir spylt gjennom rensekammeret.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de medfølgende tegninger, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler.

Fig. la-b viser en første sonde-enheten i henhold til oppfinnelsen, som vil være

egnet for akustisk rengjøring.

Fig. 2a-2b viser en andre enhet i henhold til oppfinnelsen, som vil være egnet for et skrapende parti, trykksatt rengjøringsfluid for å spyle sonde-vinduet og en indirekte akustisk rengjøring.

Således gjelder oppfinnelsen en sonde-enhet som omfatter en sonde 2 som har et sonde-vindu 3, med en kontaktflate som vender mot en fluidstrøm med høyt trykk, sonde-enheten omfatter et sonde-hus 1 som inneholder sonden 2 med sonde-vinduet 3. Sonde-huset har blitt illustrert, i henhold til en foretrukket utførelsesform, som en separat enhet 1 for å bli montert i en rør-eller en beholder-vegg gjennom en åpning, som gir tilgang til fluidet, men huset vil kunne være mer eller mindre integrert i rørveggen som aksepterer at sonden går gjennom en åpning eller blir sveiset inn i rørveggen. En fordel med å ha et separat avtagbart hus er når det skal gjøres vedlikehold og/eller for tilpasning til eksisterende åpninger i røret eller fluidbeholderen.

Sonden 2 blir flyttet mellom to stillinger og vil være bevegelig i forhold til sonde-huset mellom en første stilling (fig.la, fig. 2a), hvor vinduet er eksponert for fluidstrømmen og en andre posisjon (fig. lb, fig. 2b) som er omsluttet av nevnte hus som definerer et mellomrom mellom nevnte hus og nevnte sonde, der nevnte hus har en ytre del inn i nevnte fluidstrøm, nevnte sonde-enhet omfatter et tetningsmiddel 4 som er innrettet for å tette igjen nevnte definerte mellomrom fra nevnte fluidstrøm når sonden 2 er i nevnte andre stilling. Sonde-enheten omfatter midler for justering av trykk, for å kunne redusere trykket inne i det nevnte mellomrommet og vaskeinnretninger for rengjøring av nevnte sonde når den er inne i det nevnte mellomrommet. Trykk-10 og temperatur-11 sensorer kan være plassert inne i nevnte hus 1 eller i et ytre volum som er koblet til nevnte kanaler 8.

Tetningsmidlet 4 består av en sonde-ende 5 i den ytre enden av sonden, idet nevnte sonde-ende 5 som har en form som svarer til formen på den ytre delen av nevnte sonde-hus for å tette igjen det nevnte mellomrommet når nevnte sonde har blitt trukket inn i den andre stillingen. Den omfatter også O-ringer 7 eller tilsvarende i sonde-huset, i samspill med sonde-enden 5, eller alternativt vil sonde-hodet 5 være forsynt med O-ringer for å kommunisere med den ytre delen av åpningen i sonde-huset.

I fig. la-lb er sonden vist i en utførelsesform der det er en vindusflate i den aksielle retningen, sondens ende vil være forbundet med sonden ved hjelp av forbindelsesorganer, så som stenger som forløper seg fra vinduet mot sondens ende-del 5, som avgrenser et rom mellom sonden ende-del 5 og vinduet 3.1 optiske målinger som utføres i fluidstrømmen, vil ende-del en 5 kunne ha et reflekterende parti 12 som vender mot vinduet 3, slik at lyset slippes ut gjennom vinduet og blir reflektert tilbake fra det reflekterende partiet 12 for å tilveiebringe et middel for lysintensitetsreferanse og referanse til grad av forurensning. I andre utførelsesformer vil den ytre ende bare være dimensjonert og formet for å minimalisere påvirkningen fra målingsforholdene.

I den utførelsesformen som er vist i figur la-lc, vil sonde-enden også definere et volum mellom vinduet 3 og sonde-enden 5. Når tilbaketrukket inn i huset, vil sonde-enden 5 og tetningen 4 tilveiebringe et isolert kammer eller et rom. Sonde-huset eller sonden kan således være forsynt med kanaler 8 for å justere volumet, og dermed trykket inne i rommet. Justeringen kan være av en hvilken som helst egnet type, for eksempel slik som beskrevet i US 7804296, hvor et stempel blir brukt til å endre volumet, men gjengede skruer eller temperaturendringer kan også kunne tenkes brukt for å tilveiebringe en justering av trykk.

Straks inne i kammeret skal en egnet rengjøringsmetode være tilgjengelig, for eksempel en akustisk fremgangsmåte slik som beskrevet i WO 2009/134145, der vinduet ikke har blitt lydbehandlet, med en transduser ved den andre ende av sonden, der sonden virker som en bølgeleder for vibrasjonene. Disse vibrasjonene kan også tilveiebringe en rensende effekt på noen vinduer eller speil 12 på sonden inne i ende-del en 5. Det er også mulig å tilveiebringe akustiske transdusere 9 i direkte kontakt med kammeret mellom vinduet 3 og ende-del en 5.

Kammeret vil også kunne spyles med en spylevæske for å hjelpe til med å fjerne slam i kammeret og øke renseeffektene.

I utførelsesformen i henhold til fig. la-lb kan en lyskilde være anordnet bak nevnte speil eller et vindu 12 for å tilveiebringe et middel for å evaluere om rengjøring er nødvendig.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen er vist i figur 2a-2b, hvor sonden er stangen 2, formet til å ha et radi elt orientert vindu 3 som er plassert i nærheten av sonde-enden 5. Sonde-vinduet i figur 2a, 2b er radialt orientert i alle retninger fra sonde-aksen, men kan alternativt være plassert på den ene siden av sonden, for eksempel være orientert i en oppstrøms-eller nedstrøms-retning bare. Som i figurene la-lb, vil sonden også samvirker med den ytre enden av sonde-huset, for eksempel med skrape-ringer 13 og 0-ringer 7, for å forsegle rommet når sonden 2 er i en tilbaketrukket stilling inne i huset 1. I dette tilfelle skrape-ringene gi en viss renseeffekt men, som er vist, vil rensemidlene bli tilveiebragt ved trykkspyling gjennom dyser 6 med en rensevæske gjennom en kanal 8. Kammeret 11 i dette tilfellet vil ganske enkelt kunne være det rommet mellom sonden, sonde-huset og tetningen som består av sonde-hodet og ytre hus, men en utsparing i sonden eller sonde-huset kan også tenkes.

I tillegg til, eller som et alternativ til, den ovennevnte skrape- og spyle-rengjøringen inne i kammeret, er det også mulig å rense vinduet ved indirekte akustisk rensing med transduserne 9 og bruke passende fluid tilført gjennom kanaler 8. Både spyling og akustisk rengjøring kan anvendes med redusert trykk ved hjelp av nevnte kanaler 8.

Således, for å oppsummere, den foreliggende oppfinnelsen gjelder en sonde-enhet som omfatter en sonde som har et sonde-vindu, som har en kontaktoverflate vendt mot en fluidstrøm under høyt trykk. Sonde-enheten omfatter et sonde-hus som inneholder sonden, inkludert sonde-vinduet, og ved at sonden er bevegelig i forhold til sonde-huset mellom en første stilling, vinduet er eksponert for fluidstrømmen og en andre stilling som er innelukket av nevnte hus som definerer et rom mellom nevnte hus og nevnte sonde. I den andre stillingen vil sonde-enheten tilveiebringe et tetningsmiddel 4 som er tilpasset for å forsegle et avgrenset rom inne i sonde-enheten fra den fluidstrømmen inn, når sonden er i nevnte andre posisjon. Således, ved å trekke sonden tilbake inn i huset i den andre stillingen, blir det forseglede rommet dannet hvor trykket kan bli redusert, og en løsning blir tilveiebragt uten bruk av ventiler, og som omfatter bare én bevegelig del for å oppnå et forseglet rom.

Sonde-enheten omfatter midler for å kunne justere trykk, for å redusere trykket i det nevnte rommet, som vil kunne innbefatte innvendige ventiler eller stempler for justering av trykket, og dessuten midler for rengjøring, for å kunne rengjøre nevnte sonde når i den er i nevnte rom.

Tetningsmidlet 4 består fortrinnsvis av et parti 5 av sonde-enden i den ytre enden av nevnte sonde, hvor sonden ende har en form som svarer til formen av den ytre delen av nevnte sonde-hus, for så å kunne forsegle nevnte rom når nevnte sonde har blitt trukket tilbake inn i nevnte andre stilling. O-ringer eller lignende vil kunne være anbragt i koplingsområdet mellom sonde-enden og den ytre husdelen.

Midlene for å rense kan være en av flere forskjellige løsninger, men fortrinnsvis omfattes de av en akustisk transduser som går ut fra nevnte vindu med vibrasjoner som har en valgt frekvens. Den akustiske transduseren kan være koblet direkte til sonde-vindu gjennom sonden, slik som omtalt i WO 2009/134145, eller ved å sende ut akustiske signaler gjennom fluidet inne i rommet mot vinduet. Alternativt, eller i tillegg til, vil middelet for å rense kunne omfatte en dyse 6 som spyler vinduet med en rensevæske.

Som illustrert i tegningene, kan rommet defineres som den plassen som er mellom vinduet og ende-delen av sonden, eller radielt mellom sonden og sonde-huset, eller en kombinasjon av disse to. Midler for justering av trykket består fortrinnsvis av et justerbart stempel som er koblet til nevnte rom for å justere størrelsen på nevnte rom, og dermed også trykket.

Claims (7)

1. Sonde-enhet som omfatter en sonde som har et sonde-vindu, og som har en kontaktoverflate vendt mot en fluidstrøm med høyt trykk, sonde-enheten omfatter et sonde-hus som inneholder sonden, som har inkludert sonde-vinduet, idet sonden er bevegelig i forhold til sonde-huset mellom en første stilling hvor det nevnte vinduet blir eksponert for fluidstrømmen, og en andre stilling som er innelukket av nevnte hus, og som definerer et mellomrom mellom nevnte hus og nevnte sonde, der huset har en ytre del inn i nevnte fluidstrøm, nevnte sonde-enhet omfatter et middel for tetning som er innrettet for å forsegle nevnte definerte mellomrom fra nevnte fluidstrøm når sonden er i nevnte andre posisjon, og hvor sonde-enheten omfatter midler for å kunne justere trykk, for derved å redusere trykket i det nevnte rommet og midler for rengjøring, for å kunne rengjøre nevnte sonde når den er inne i nevnte rom.

2. Sonde som angitt i krav 1, der nevnte middel for tetning består av en sonde-ende i den ytre ende av nevnte sonde, idet nevnte sonde-ende har en form som svarer til formen for den ytre delen av nevnte sonde-hus, for så å forsegle nevnte rom når sonden blir trukket tilbake inn i nevnte andre stilling.

3. Sonde som angitt i krav 1, der nevnte midler for rengjøring består av en akustisk transduser som går ut fra nevnte vindu eller fluid i volumet med vibrasjoner som har en valgt frekvens.

4. Sonde som angitt i krav 1, der midlene for rengjøring omfatter spyling av rensevæske på nevnte vindu.

5. Sonde som angitt i krav 1, der nevnte rom er definert mellom nevnte ende og nevnte vindu, der enden er forbundet med sonden gjennom forlengelser.

6. Sonde som angitt i krav 1, der nevnte rom er definert mellom nevnte sonde og nevnte hus, der sonde-enden er posisjonert utenfor nevnte vindu i retning av strømningen.

7. Sonde som angitt i krav 1, der midler for justering av trykk består av et justerbart stempel som er koblet til det nevnte rommet for å kunne justere størrelsen på nevnte rom, og dermed også trykket.