用于运行核磁式流量测量仪的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于运行核磁式流量测量仪的方法，其带有可由介质流经的测量管和构造成确定通过测量管的介质的流量的测量装置，其中，该测量装置具有磁场产生装置以用于产生穿过介质和测量管的磁场且构造成执行在磁场中的在定位且在大小方面可调节的测量体积的核磁测量，并且其中，每次核磁测量包括调节测量体积的大小、定位测量体积、产生激励介质的激励信号、将激励信号发出到测量体积中以及测量由激励信号引起的回波信号。
【背景技术】
[0002]具有核自旋的元素的原子核同样具有由核自旋引起的磁力矩。核自旋可被理解为可通过矢量描述的角动量，且相应地磁力矩同样可通过平行于角动量的矢量取向的矢量来描述。原子核的磁力矩的矢量在出现宏观磁场时倾向于平行于在原子核的位置处的宏观磁场的矢量取向。在此，原子核的磁力矩的矢量围绕在原子核的位置处的宏观磁场的矢量进动。进动的角频率被称作拉莫角频率(Larmorkreisfrequenz)且是旋磁比和在原子核位置处的磁通量密度的值的乘积。因此，拉莫角频率与在原子核的位置处的磁通量密度的值成比例。旋磁比对于氢原子核而言最大。
[0003]在相应带有磁力矩的体积中的多个原子核在失去宏观磁场时由于原子核的各个磁力矩的取向的静态的均匀分布而不具有宏观磁化强度。宏观磁场的出现干扰了原子核的各个磁力矩的取向的静态的均匀分布，且平行于宏观磁场形成宏观磁化强度。在宏观磁场中的磁力矩的取向的过程的时间走向通过自旋一点阵弛豫时间常数来表征且具有指数衰减的走向。自旋一点阵弛豫时间常数的值对于不同的物质而言是独特的。
[0004]流动通过测量管的介质可包含一个或多个物相。在单相的介质中，确定介质在测量管中的流动速度属于确定流量。为了确定多相介质的流量，除了确定物相通过测量管的流动速度之外，还可包括确定物相在介质处的占比。
[0005]确定物相在介质处的占比需要每个物相具有带有磁力矩的原子核，以便可在磁场中磁化该物相，且介质的物相具有不同的自旋一点阵弛豫时间常数。从油源输送的多相介质主要包括液相的原油和盐水和气相的天然气，其中，所有的物相包含氢核且具有不同的自旋一点阵弛豫时间常数。因此，开头所描述的形式的核磁式流量测量仪尤其同样适合于从油源输送的多相介质的流量测量。
[0006]用于确定物相在介质处的占比的测量方法设置成，在由磁场产生装置产生的磁场以不同长度的持续时间作用到介质上之后，通过核磁测量来确定介质的磁化。用于在磁场的确定的作用持续时间之后确定介质的磁化的核磁测量通过测量装置以如下方式实现，即，产生激励介质的激励信号、将激励信号发出到介质中且测量由激励信号引起的回波信号。改进的测量方法设置成，在核磁测量时仅在一个测量体积中测量回波信号，其中，该测量体积通过测量装置定位在磁场中且在大小方面进行调节。
[0007]各个原子核的磁力矩的在激励介质之前不相关地进动的矢量通过激励相互联系在一起，这首先意味着在磁力矩的进动的矢量之间的固定的物相关系。然而，随着在激励之后时间的累进，关联性由于不同的机理而指数地衰减，这被称为移相(D^hasierung)且通过自旋一自旋弛豫时间常数来表征。自旋一自旋弛豫时间常数的值对于不同的物质而言是独特的。因此，回波信号具有谐波振荡，其特征在于拉莫角频率和指数衰减的振幅。
[0008]在运行开头所描述的形式的核磁式流量测量仪时，尤其在用于对从油源输送的介质进行流量测量时，可在测量管内面上形成沉积物。测量管内面与沉积物一起形成在在一侧上的流动介质与在另一侧上的静止的测量管和静止的沉积物之间的分界面。该分界面相应地包围测量管内腔。如果不存在沉积物，测量管内面和分界面一致。沉积物降低了测量管内腔的截面积，由此测量管内腔变小且测量管的流动阻力上升。如果测量管内腔的减小超出了对于相应地应用核磁式流量测量仪可承受的程度，须除去沉积物。可设想到沉积物还形成在介质流动通过的其余的管道的测量管内壁处。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目的在于说明一种用于运行开头所描述的形式的核磁式流量测量仪的方法，其提供关于在测量管内壁上的沉积物的信息。
[0010]对于开头所描述的用于运行核磁式流量测量仪的方法，先前引出和阐明的目的首先且主要由此实现:以如下方式在一个测量体积中执行一核磁测量且在另一测量体积中执行至少另一核磁测量，即，测量体积如此依次沿着具有在测量管截平面中的分量的测量段定位，使得由这些测量体积形成的总测量体积包含测量管壁的至少一部分和介质的至少一部分，且使测量体积的位置的所有核磁测量的回波信号与在测量段上的相应的核磁测量相关联，且沿着测量段探测回波信号的至少一个突然的变化。
[0011]测量体积沿着测量段以如下形式依次定位，S卩，沿着测量段相继的两个测量体积或者重叠或者彼此毗邻，或者在沿着测量段相继的两个测量体积之间存在沿着测量段的间距。测量体积的大小可相同或不同地来选择。虽然仅需要测量段的一分量处在测量管截平面中，然而测量段还可完全处在测量管截平面中。测量体积沿着测量段的定位、测量段在测量管截平面中的分量和测量管壁和介质在总体积中所包含的占比一起保证在相继的两个测量体积中测量管壁和介质的体积的比是不同的。
[0012]当在相继的两个测量体积中存在的物质的整体的特性不同时，那时在相继的两个测量体积之间的回波信号的变化总是沿着测量段是突然的。回波信号的突然的变化同样可被描述为回波信号的斜率的相应地突然的变化。构成测量管的物质不具有氢原子且因此未被激励信号激励。在沉积物中，可区分成矿物沉积物和石蜡沉积物以及水合物，尤其甲烷水合物(Methanhydrat)，其中，石蜡沉积物还被称为蜡状的沉积物。矿物沉积物(例如石灰状的沉积物)不具有氢原子且因此同样未被激励信号激励，而石蜡沉积物和水合物具有氢原子且因此除了介质之外同样被激励信号激励。石蜡沉积物和水合物的自旋一自旋弛豫时间常数和自旋一点阵弛豫时间常数由于石蜡沉积物和水合物相比介质更高的粘度而与介质的自旋一自旋弛豫时间常数和自旋一点阵弛豫时间常数不同。
[0013]为了阐述根据本发明的方法，下面考虑在测量管内面上的沉积物的三种配置，亦即:没有沉积物的测量管内面、带有矿物沉积物的测量管内面和带有石蜡沉积物或水合物的测量管内面。三种配置是极端情况。沉积物经常还是包括矿物沉积物、石蜡沉积物和水合物的组合。
[0014]如果在测量管内面上不存在沉积物，由根据本发明的方法探测到回波信号的仅仅一个突然的变化。该突然的变化在测量段上在在测量管内壁与介质之间的过渡的位置处，且之所以出现是因为测量管壁相对介质未被激励信号激励。该过渡的位置确定了分界面的一部分。
[0015]如果矿物沉积物存在于测量管内面上，由根据本发明的方法同样探测到回波信号的仅仅一个突然的变化。该突然的变化在测量段上在在沉积物与介质之间的过渡的位置处，且之所以出现是因为矿物沉积物相对介质未被激励信号激励。该过渡的位置确定了分界面的一部分。
[0016]而如果石蜡沉积物或水合物存在于测量管内面上(下面应仅提及石蜡沉积物，其中，还总是一起包括水合物)，由根据本发明的方法探测到回波信号的第一突然的变化和回波信号的第二突然的变化。第一突然的变化在测量段上在在测量管内壁与石蜡沉积物之间的过渡的位置处，且之所以出现是因为测量管壁相对石蜡沉积物未被激励信号激励。第二突然的变化在在石蜡沉积物与介质之间的过渡的位置处，且之所以出现是因为不仅石蜡沉积物而且介质被激励信号激励，但石蜡沉积物的回波信号与介质的回波信号不同。因此，根据本发明的方法提供了石蜡沉积物沿着测量段的扩展量(Ausdehnung)，其中，该扩展量相应于在测量段上在第一突然的变化的位置与第二突然的变化的位置之间的距离。第二过渡的位置确定了分界面的一部分。
[0017]因此，根据本发明的方法至少确定了在测量段上的处在分界面中的点的位置。因为测量段在测量管中的取向、测量管的几何结构和沉积物在测量管内面处的通常的分布是已知的(沉积物通常均匀地沉积在测量管内壁处)，所以测量管内腔的由于沉积物减少的截面积可由处在分界面中的点的位置来确定。尤其利用根据本发明的方法可确定沉积物沿着测量段的扩展量随着时间的累进的变化。
[0018]在根据本发明的方法的一种优选的设计方案中设置成，测量体积