NO327568B1 - Akustisk fremgangsmate og anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, saerlig en gass, et kondensat eller et hydrat i en rorledning for transport av hydrokarboner - Google Patents

Abstract

En akustisk metode og anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium innbefattet i en struktur. Vanligvis er strukturen en beholder, slik som for eksempel en rørledning for transport av olje, gass eller hydrokarbonkondensat. En puls av bredbåndet akustisk energi blir avgitt mot strukturen fra en første transduceranordning. Et retursignal genereres av en andre transduceranordning fra akustisk energi retumert fra strukturen som reaksjon på utsendelsen. Et retursignalspektrum som representerer akustiske spektralkomponenter i den akustiske energien som ble retumert fra strukturen blir utledet fra retursignalet, og mediet blir detektert eller karakterisert ved å benytte en retursignalprosesseringsmediumsdeteksjons- eller karakteriseringsalgoritme på retursignalspekteret.

Description

Bakgrunn

Akustikkresonansteknologi (ART) er en teknologi hvor muligheten for å anvende akustisk energi for å skape resonanser blir utnyttet. Hvis en plate eller et rør blir tilført lyd fra en akustisk energipuls, og den akustiske energien innbefatter bølgekomponenter med frekvenser som har bølgelengder som svarer til to ganger eller heltall av tykkelsen til platen eller rørveggen, vil disse frekvensene skape stående bølger over platen eller rørveggen. Når pulsen avsluttes detekteres gjenutstrålt resonansenergi, vanligvis ved hjelp av en hydrofon som er anbrakt i en avstand fra platen.

Man skal være klar over, i sammenhengen til den beskrivelse som her gis av foreliggende oppfinnelse, begrepet beholder gjelder ethvert arrangement som er i stand til å avgrense et medium med hensyn til dets omgivelser, slik som for eksempel en rørledning som er konstruert for å transportere olje, gass eller andre media som kan bli transportert ved hjelp av et rørarrangement.

De frekvenser som blir benyttet i den akustiske energipulsen vil vanligvis være en dekade eller mer lavere enn de frekvenser som blir benyttet i tradisjonelle ultralyd-teknikker, og tilbør således muligheten for å trenge gjennom lagdelte materialer og tilveiebringe karakterisering av forskjellige medier. Energiinnholdet i den "resonante del" av den energi som blir returnert etter lydinnsendelse, og den totale reflekterte energi, blir påvirket av mediet på begge sider av platen eller rørveggen. Mediet på utsiden av nedsenkede gassrørledninger er vanligvis sjøvann, mens det medium som blir rommet i rørledningen kan være gass, kondensat eller, til tider, hydrat. Akustiske karakteristikker til disse interne medier vil resultere i variasjoner i akustisk energi som blir returnert fra rørledningen når den blir lydbestrålt av akustisk energi.

Publikasjonen W09957482 angår deteksjon, ødeleggelse og forhindring av agglomerater i rørledninger, og transdusere fro utsendelse og mottak av ultrasonisk energi.

Publikasjonen JP59060258 angår deteksjon av partikler i gassfylte beholdere, og hvordan man ved bruk av vibrator kan sette beholderveggen i en resonant vibrasjon og med en detektor oppfange lyd av en eventuell partikkel som støter mot innerveggen.

Herværende oppfinnelses oppfinnere har funnet at de respektive akustiske impedanser til gass, hydrat og kondensat er forskjellige fra hverandre, og at returnert resonansenergi som oppviser forskjellige egenskaper for i det minste disse tre tilfellene, dvs. gass, hydrat og kondensat, kan bli benyttet for å bestemme det type medium som er tilstede på et bestemt sted i en beholder slik som for eksempel en rørledning.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en akustisk fremgangsmåte for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, hvilken struktur har en første vegg tilstøtende mediet, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 1.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsens fremgangsmåte fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 2 til og med 8.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en akustisk anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, hvilken struktur har en første vegg tilstøtende mediet, hvilken anordning er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 9.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsens anordning fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 10 til og med 16.

Oppfinnelsen tilveiebringer en løsning for å detektere tilstedeværelsen av en hydratavsetning eller et kondensat i en beholder, mer bestemt i en rørledning, ved å identifisere bestemte karakteristika til et akustisk signal som blir avgitt fra (en vegg av) beholderen som reaksjon på et spektralt bredt akustisk signal som blir sendt fra en transducer, mot beholderen.

Oppfinnelsens løsning foreslår en akustisk fremgangsmåte for deteksjon eller karakterisering av et medium rommet i en struktur, hvilken struktur har en første vegg tilstøtende mediet, kjennetegnet ved at fremgangsmåten innbefatter å avgi fra en første transduceranordning en puls av bredbåndet akustisk energi mot strukturens første vegg, hvilken puls av bredbåndete akustiske energi inkluderer minst en frekvens som er samsvarende med en akustisk resonansfrekvens for den første veggen, å fremstille ved hjelp av en andre transduceranordning et retursignal fra akustisk energi returnert fra strukturens første vegg som reaksjon på utsendelsen, å utlede fra retursignalet et retursignalspekter som representerer akustiske spektralkomponenter i den akustiske energi returnert fra strukturens første vegg, og å detektere eller karakterisere mediet ved å benytte en retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritme eller mediumkarakteriseringsalgoritme på retursignalspekteret.

Oppfinnelsens løsning foreslår en akustisk anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium rommet i en struktur, hvilken struktur har en første vegg tilstøtende

mediet, kjennetegnet ved at anordningen innbefatter en første transduceranordning for å utsende en puls av bredbåndet akustisk energi mot strukturens første vegg, hvilken puls av bredbåndete akustiske energi inkluderer minst en frekvens som er samsvarende med en akustisk resonansfrekvens for den første veggen,

en andre transduceranordning for å fremstille et retursignal fra akustisk energi returnert fra strukturens første vegg som reaksjon på utsendelsen, en

spektrumutledningsanordning for å utlede fra retursignalet et retursignal spektrum som representerer akustiske spektralkomponenter i den akustiske energien returnert fra strukturens første vegg, og en mediumdeteksjons- eller

mediumkarakteriseringsanordning for å detektere eller karakterisere mediet, hvilken mediumdeteksjons- eller mediumkarakteriseringsanordning er anordnet til å detektere eller karakterisere mediet ved å benytte en retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritme eller mediumkarakteriseringsalgoritme på retursignalspekteret.

Kort beskrivelse av de medfølgende tegninger.

Fig. 1 er en skisse av målesituasjonen, med en transducer som avgir akustisk energi mot en del av en gassrørvegg. Den energi som er reflektert fra den indre del av rørveggen vil være forskjellig hvis hydrat er på innsiden, sammenlignet med situasjonen når gass er på innsiden av røret, Fig. 2 er et eksempel på en tidsserie for det reflekterte signal fra lavfrekvenstrans-ducerelementet x, som indikerer hvor en FFT for den første refleksjonsdelen blir beregnet, Fig. 3 er et eksempel på en tidsserie for det reflekterte signalet fra middelfrekvenstrans-ducerelementet y, som indikerer hvor en FFT for "halen" blir beregnet, Fig. 4 er et eksempel på en tidsserie for det reflekterte signalet fra høyfrekvenstrans-ducerelementet z, som indikerer hvor en FFT for "halen" blir beregnet, Fig. 5 er et eksempel på et energispektrum fra "hale"-delen av en tidsseriene til alle transducerelementer satt sammen, Fig. 6 er et eksempel på et energispektrum fra refleksjonsdelen til tidsseriene for alle transducerelementer satt sammen, Fig. 7 er en kurvetegning som representerer et eksempel på en anvendelse av en algoritme i oppfinnelsen som blir benyttet på et prøvespektrum, med algoritmen Al (nr.l og nr.2) og algoritmen A2 (nr.3) benyttet på et datasett fra en rørseksjon med gass på innsiden (romber) og et datasett fra en rørseksjon med kondensat på innsiden (kvadrater), Fig. 8 er en kurvetegning som representerer et eksempel på en anvendelse av en ytterligere algoritme i oppfinnelsen som blir benyttet på et prøvespektrum, med algoritmen Al (nr.l og nr.2) og algoritmen A2 (nr.3) benyttet på et datasett fra en rørseksjon med gass på innsiden (romber) og på datasett fra en rørseksjon med kondensat på innsiden (kvadrater, sirkler og trekanter),

Fig. 9 viser en opsjon med hydratdeteksjonsenheten som en fast installasjon,

Fig. 10 viser et eksempel på hydratdeteksjonsenheten montert på en ROV, og

Fig. 11 viser et eksempel på hydratdeteksjonsenheten montert i en håndholdt enhet.

Refleksjonsspektrum: Dette spektrum er et resultat av beregning av en FFT av den del av en tidsserie som starter et antall n, i god forkant av den første energien til den første reflekterte pulsen som når mottageren. Tallet n er avhengig av pulsen, og på den AD-omformer som blir benyttet. Et eksempel er vist i fig. 4, hvor de heltrukne, vertikale (røde) linjer indikerer FFT-grensene.

"Hale"-spektrum: Dette spektrum er et resultat av beregning av en FFT for den del av en tidsserie som rommer den resonansenergi som ble avgitt fra rørveggen. Denne FFT starter etter den første reflekterte pulsen, begynner et antall n fra den første refleksjonens maksimum. Dette tallet n er avhengig av pulsen, og av den AD-omformer som blir benyttet. Eksempler er vist i fig. 5 og 6, hvor FFT-grensene er vist som heltrukne, vertikale (røde) linjer.

Begge spektra blir mest fordelaktig fremstilt fra den første totalrefleksjonen som når mottagertransducere, men kan like gjerne være resultatet av å benytte FFT-algoritmen på de andre, tredje og følgende refleksjoner så lenge signal-/støyforholdet er akseptabelt.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen.

Fremvist på en tidsakse, inkluderer retursignalet energi som representerer et antall refleksjoner som kommer fra beholderens fremvegg, i tillegg til ytterligere akustisk energi som kommer fra andre grenser mellom materialer med forskjellige akustiske impedanser på respektive sider av de nevnte grenser. Inkludert er også den mulige resonansenergi som er bygget opp inne i rørveggen under lydbestråling, og senere gjenutstrålt fra grensene.

Det akustiske signal som er returnert fra beholderen er et tidssignal som varierer med tiden, hvorav eksempler er vist i fig. 4-6, og som blir prosessert ved å benytte en FFT-algoritme på deler av den første refleksjonen som blir avgitt fra framveggen for det formål å omforme denne delen av tidssignalet til et frekvensspektrum.

De videre spektra som blir avledet blir kalt "refleksjonsspektrum" eller "halespektrum", avhengig av den del av det tidsvarierende signal på hvilken FFT blir benyttet.

For å bestemme tilstedeværelsen av gass, kondensat eller hydrat i røret, benyttes én eller flere algoritmer på det spektrum, eller de spektra, som har blitt oppnådd som foreslått over. Algoritmene er konstruert til å beregne og ekstrahere bestemte parametere og tilsvarende verdier fra "refleksjonsspekteret" eller "halespekteret", og de resulterende verdier for disse parametere blir brukt for å bestemme den type medium som befinner seg i røret på det bestemte sted der målingen blir utført. Algoritmene kan bli benyttet på en enkeltmåling, eller på det resulterende refleksjons- og "hale"-spektrum som blir oppnådd ved å anvende en sammenlignings- og filtreringsteknikk som innebærer et antall målinger som inngang.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for deteksjon av gasshydrater i rørledninger over et valgt område av en beholder, kjennetegnet ved at den inkluderer: 1) å fremstille bredbåndete elektriske eksitasjonssignaler som inkluderer frekvens-komponenter i det aktuelle testområdet, 2) å omforme de forannevnte bredbåndete elektriske eksitasjonssignaler til bredbåndete akustiske signaler, 3) å utsende de forannevnte bredbåndete akustiske signaler inn i det objektet som skal bli målt, 4) å motta akustiske responssignaler avgitt fra det objektet som skal bli målt som respons på de forannevnte utsendte bredbåndete akustiske signalene, 5) å omforme de forannevnte akustiske responssignalene avgitt fra objektet til elektriske mottagersignaler,

6) å kondisjonere de forannevnte mottagersignalene,

7) å analysere de kondisjonerte mottagersignalene for å utlede spektraldistribu-sjonen til signalenergien i de forannevnte kondisjonerte mottagersignalene, 8) å benytte algoritmer som klassifiserer mediet på innsiden av røret som "gass", "kondensat" eller "hydrat", på grunnlag av de verdier som blir levert av den (de) anvendte algoritme(r).

For lagring av målingsresultatene for etterfølgende prosessering eller, for eksempel, for planlegging og utføring av senere tilsvarende undersøkelser, inkluderer fremgangsmåten også lagring av de forskjellige resultatene fra klassifiseringsprosessen. Det betyr lagring av både tidsseriene som har blitt registrert av mottagertransduceren, det beregnede refleksjons- og "hale"-spektrum, de beregnede verdier fra den (de) anvendte algoritme (r), og klassifikasjonen som "gass", "hydrat" eller "kondensat", som er sluttresultatene koblet til hver måling.

Dessuten kan det være fordelaktig for en operatør eller inspektør å bli gitt en umiddelbar presentasjon av resultatene for, for eksempel, å enten monitorere kvaliteten til målingene eller å beslutte umiddelbart eventuelle tiltak som kan være krevet som konsekvens av de oppnådde resultater. Fremgangsmåten kan derfor også inkludere trinn for prestasjon av resultatene med assosiert prosessering for presentasjon på en dertil egnet måte.

Fremstillingen av de bredbåndete eksitasjonssignaler blir typisk gjort ved hjelp av en elektronisk signalgenerator som kan bli stilt til en egnet signalform og signalstyrke, fortrinnsvis ved hjelp av en styringsenhet som overvåker det returnerte signal. Et egnet eksitasjonssignal kan bli karakterisert som følger: Eksitasjonssignalet er delt opp i et antall separate eksitasjonspulser, hver individuell eksitasjonspuls kan ha en hvilken som helst form som har et frekvensinnhold som dekker hele det aktuelle frekvensområdet, eksempler på pulsformer inkluderer sin(x)/x, "chirp", transient støy og hvit støy, varigheten av hver individuell eksitasjonspuls blir justert slik at den ikke interfererer med det reflekterte signalet (responsen) fra det objekt som er gjenstand for målingen, tidsintervallet mellom hver eksitasjonspuls har blitt tilpasset slik at reflektert puls fra strukturer har falt under et gitt nivå,

effektinnholdet i hver individuell puls blir justert, fortrinnsvis automatisk, innenfor gitte grenser til effekten i det reflekterte signalet har nådd et ønsket nivå,

de karakteristiske parametrene på pulsen blir styrt ved hjelp av programvare i styringsenheten.

Etter lydfylling av objektet, som for eksempel kan være et rør, ved hjelp av et bredbåndet akustisk pulssignal, kan et typisk retursignal som blir mottatt prosessert ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bli karakterisert som følger:

signalet består av to hoveddeler, en "primærrefleksjon" og en "hale",

enhver av "primærrefleksjons"-delen og "hale"-delen kan bli benyttet for karakterisering av mediet i røret,

programvaren kjører i en datamaskin som utfører analysen og beregningen bestemmer, på grunnlag av gitte kriterier, de deler av det reflekterte signalet og "halen" som skal bli tillagt viktighet i karakteriseringen av mediet i røret som skal bli analysert, effektnivået til den del av retursignalet som det er ønskelig å benytte for karakteirseringen blir tilpasset til målområdet til AD-omformerene ved å styre avgitt effekt og/eller justere forsterkningen til det mottatte retursignalet,

hvorved fremgangsmåten på fordelaktig måte utfører justering av amplituden til det mottatte retursignalet ved hjelp av automatisk styring gjennom programvare ("autoranging").

Signalprosesseringen og mediumkarakteriseringen som er gjort ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan inkludere det følgende,

FFT (hurtigfouriertransform) gjøres på den del av retursignalet som det er ønskelig å benytte i mediumkarakteriseringen,

på grunnlag av FFT, dannes et energispektrum som beskriver energiinnholdet i retursignalet som en funksjon av frekvens,

én eller flere av de utviklede algoritmene blir benyttet på ett eller flere beregnede energispektra,

mediet på innsiden av røret på det bestemte sted blir så karakterisert som "gass", "hydrat" eller "kondensat",

fasen i responssignalet blir etter valg analysert i sammenheng med energibetraktninger, eller alene, for ytterligere å forsterke målingene.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en anordning for å utføre deteksjon eller karakterisering av et medium som befinner seg i en del av et beholderobjekt som skal bli målt over en valgt del av beholderen, kjennetegnet ved at anordningen innbefatter:

1) en signalgenerator for å fremstille et bredbåndet, elektrisk eksitasjonssignal,

2) en bredbåndet sensor med minst én transducer for å omforme det elektriske eksitasjonssignalet til et akustisk eksitasjonssignal, og utsende det akustiske eksitasjonssignalet, å motta et akustisk responssignal og å omforme det akustiske responssignalet til et elektrisk mottagersignal, 3) en prosesseringsanordning for kondisjonering og spektralanalyse av det mottatte signalet, 4) en beregningsanordning for å anvende minst én deteksjons- eller karakteriseirngsalgoritme på en utgang fra prosesseringsanordningen og derved karakterisere mediet som "gass", "hydrat" eller "kondensat", og 5) en styringsanordning operativt forbundet med signalkilden, sensoren, prosesseringsanordningen og beregningsanordningen, for styring av disse.

For lagring av resultatene fra målingene, vil anordningen også inkludere ett eller flere registreirngsmidler forbundet med styringsanordningen og beregningsanordningen. Et antall forskjellige midler kan tenkes å bli brukt for lagring av resultatene, slik som platelager, maskinlesbare papirutskrifter, hullbånd og lignende.

For å muliggjøre observasjon av resultatene ved forskjellige trinn av signalprosessering, anvendelse av algoritmer, etc, ved for eksempel en operatør eller en inspektør, vil anordningen også inkludere én eller flere datautgangsinnretninger som er koblet til styringsanordningen og beregningsanordningen for prosessering og prestasjon av de beregnede mediumskarakteristika. Utgangsinnretningene som er egnet for dette formål kan for eksempel være papirbaserte skrivere, fremvisningsskj ermer med enten farge eller monokrom reproduksjon av katodestrålerørtypen, plasmatypen eller flytende krystall typen (LCD-type) eller lignende.

Transducere og konfigurasjoner av slike som er egnet for formålet å tilveiebringe et eksitasjonssignal eller for å motta et akustisk retursignal kan også være beskrevet ved det følgende: et transducerelement kan bli tilpasset til enten kun å sende eller kun å motta, eller både sende og motta,

om ønsket kan valget gjøres i en multitransducersensor, å sende på valgte elementer og å motta på andre elementer,

eksitasjonspulsen kan bli utsendt til alle elementer i en multitransducersensor samtidig eller kun til valgte transducerelementer,

konfigurasjonen av eksitasjonstransducere kan bli styrt ved hjelp av programvaren i styringsanordningen.

Således kan en første transduceranordning for utsendelse av et eksitasjonssignal og en andre transduceranordning for mottak av et retursignal være legemliggjort i en enkelt transduceranordning.

I det følgende blir oppfinnelsens algoritmer forklart i nærmere detalj.

Algoritme 1.

Algoritme 1 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 6. Denne algoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum som vist i fig. 6, og beregner forholdet mellom det n'te maksimum og det tilsvarende minimum straks til venstre for dette refleksjonsspektrums n'te maksimum. Så kontrollerer den den resulterende verdien mot forhåndssatte områder som karakteriserer forskjellige media.

Al = nMaks/nMin

Algoritme 2.

Algoritme 2 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 6. Denne algoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum som vist i fig. 6, og beregner forholdet mellom refleksjons-spekterets n'te maksimum og n'te - k-maksimum, hvor k er et tall i området fra 1 til n. Dette forholdet er en slags gradient for en del av spekteret. Forholdet kontrolleres mot forhåndssatte områder av tall som karakteriserer de forskjellige medier som kunne være på innsiden av det bestemte rør.

A2 = nMaks/(n-k)Maks

Algoritme 3.

Algoritme 3 vil nå bh forklart med henvisning til fig. 5. Denne algoritmen arbeider på et "hale"-spektrum som vist i fig. 5, og beregner forskjellen mellom en forhåndsinnstilt verdi av den n'te-harmoniske på grunnlag og kunnskap om rørtykkelsen, og den faktiske verdien som er ekstrahert fra et "hale"-spektrum, og sammenligner forskjellene med et forhåndsinnstilt frekvensforskyvningsområde som karakteriserer de forskjellige medier som kan være på innsiden av det bestemte røret.

A3 = f„ Teoretisk - fnMålt

Algoritme 4.

Algoritme 4 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 5. Denne algoritmen arbeider på et "hale"-spektrum som vist i fig. 5, og beregner energinivået til n av "hale"-spekterets harmoniske og sammenligner resultatverdien med et forhåndsinnstilt verdiområde som karakteriserer de forskjellige mulige media inne i det bestemte røret.

A4 = £ Energinivå (fn) hvor n = 0,1,.. Maksharmonisk

Algoritme 5.

Algoritme 5 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 5 og 6. Denne algoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum eller på et "hale"-spektrum, som vist i fig. 5 og fig. 6, og beregner standardavviket til resultatene fra å benytte algoritmen 1,2,3 eller 4 på et antall suksessive refleksjonsspektra eller "hale"-spektra, og sammenligner resultatet med et forhåndsinnstilt verdiområde som karakteriserer forskjellige medier.

A5 = STDEV(ANm) hvor N = 1,2,3 eller 4, og m er det antall resultater som blir brukt for å beregne standardavviket.

Algoritme 6.

Algoritme 6 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 5 og 6. Denne algoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum, et "hale"-spektrum eller begge, som vist i fig. 5 og fig. 6, og kombinerer 2 eller flere av de algoritmer som er angitt over. Et eksempel kan være:

A6 = Al + A2

Eksempel

Dette eksempel forklares med henvisning til fig. 1, fig. 6, fig. 8 og fig. 9. En bredbåndet akustisk transducer har blitt benyttet for målingene på forskjellige rørseksjoner som rommer gass, kondensat og hydrat, se fig. 1. Etter kondisjonering av signalene for å oppnå refleksjonsspektra som vist i fig. 6 har algoritme Al blitt benyttet med n = 10 (nr.l) og n = 11 (nr.2), og algoritme A2 har blitt benyttet med n=ll,ogk = 5 (nr. 3). Resultatene vises i fig. 8 og fig. 9.1 fig. 8 blir resultatene fra en måling utført på en rørseksjon som kun rommer gass vist med rombemerker, mens resultatet fra en rørseksjon som kun rommer kondensat er vist som kvadrater. I fig. 9 blir resultatet fra en måling utført på en rørseksjon som kun rommer gass vist med rombemerker, mens tre målinger fra en rørseksjon som rommer hydrat er vist med trekanter, kvadrater og sirkler. Datasettene fra rørseksjoner som rommer ren gass eller kun kondensat, resulterer i homogene datasett, og da verdiene til de forskjellige algoritmer med standardavvik nær null. Imidlertid er datasettene fra rørseksjonen som rommer hydrat langt mer inhomogene, og spredningen i verdiene til algoritmene må være relatert til forskjeller i selve hydratet. Videre vil denne relasjon bli undersøkt nærmere for å være i stand til å danne koblingen mellom hydratkarakteristika og de forskjellige algoritmenes verdier.

Gasshvdratdeteksjon - Opsjon 1

Opsjon 1 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 9. En kombinert transducer og elektronikkmodul (fortrinnsvis også inkluderer signalprosessering) skal festes på en gassrørledning på forutbestemte steder, som definert av det aktuelle oljeselskap. Fast montering vil gi oljeselskapet verdifull informasjon med hensyn til å være i stand til å detektere hydratavleiring på et tidlig stadium, og således muliggjøre korrektive tiltak, slik som for eksempel metanolinjeksjon, for å forhindre utvikling av en hydratplugg til det punkt hvor den blokkerer gasstrømmen.

Transducermodulen kan bli tilført effekt fra for eksempel et sjøvannsbatteri, selv om en mer foretrukken løsning er induktiv effekttilførselen fra en kommunikasjonsmodul som senkes fra et oppmålingsfartøy eller fra en autonom undervannsfarkost også kjent som en AUV, eller fra en fjernstyrt farkost, også kjent som ROV. Foretrukken kommunikasjon mellom målefartøyet, AUV eller ROV og den faste transducermodulen kan typisk være trådløs kommunikasjon gjennom bruk av ekstremlavfrekvens-kommunikasjon, også kjent som ELF.

Gasshydratdeteksion - Opsjon 2

Opsjon 2 vil nå bli forklart med henvisning til fig. 10. En foretrukken fremgangsmåte for å avsøke (gjennom kontinuerlig og variabel repetisjonsrate), og identifikasjon av mulige hydratplugger er gjennom bruk av en ROV som krabber ovenpå rørledningen. Denne ROV vil ha påmontert en sensor som innbefatter et transducer array med én eller flere transducere, anordnet slik at en forutdefinert del av en omkrets av rørledningen blir dekket. Dataene vil bli sendt gjennom ROV-navlestrengen for signalprosessering på overflaten. Avstandsdistansen mellom transduceren og rørledningen er ikke kritisk og kan med fordel være mellom 50 mm og 300 mm.

Gasshvdratdeteksjon - Opsjon 3

Opsjon 3 vil nå bli forklart med henvisning til flg. 11. Transducer- og elektronikkmodulen kan være kombinert med en bølgelederanordning for overføring av akustiske signaler, og blir brukt i luft av en måleperson på rør som er utsatt for hydrater i for eksempel oljeraffinerier. Enheten trenger ikke å være i kontakt med rørledningen. En foretrukken bølgelederkonstruksjon kan være som skissert i norsk patent nr. 314554. Signalprosessering blir utført ved hjelp av en prosesseringsanordning som er innbefattet i den håndholdte enheten, og resultatene kan bli fremvist på stedet i sanntid.

Claims (16)

1. Akustisk fremgangsmåte for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, hvilken struktur har en første vegg tilstøtende mediet, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter å avgi fra en første transduceranordning en puls av bredbåndet akustisk energi mot strukturens første vegg, hvilken puls av bredbåndete akustiske energi inkluderer minst en frekvens som er samsvarende med en akustisk resonansfrekvens for den første veggen, å fremstille ved hjelp av en andre transduceranordning et retursignal fra akustisk energi returnert fra strukturens første vegg som reaksjon på utsendelsen, å utlede fra retursignalet et retursignalspekter som representerer akustiske spektralkomponenter i den akustiske energi returnert fra strukturens første vegg, og å detektere eller karakterisere mediet ved å benytte en retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritme eller mediumkarakteriseringsalgoritme på retursignalspekteret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum, beregner forholdet (Al = nMaks/nMin) mellom det n'te maksimum og det tilsvarende minimum straks til venstre for dette refleksjonsspektrums n'te maksimum, og kontrollerer den resulterende forholdsverdien mot forhåndssatte områder som karakteriserer forskjellige media.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum, beregner forholdet (A2 = nMaks/(n-k)Maks ) mellom refleksjons-spekterets n'te maksimum og n'te - k-maksimum, hvor k er et tall i området fra 1 til n, hvilket forhold representere en gradient for en del av spekteret, og kontrollerer forholdsresultatet mot forhåndssatte områder av tall som karakteriserer de forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen arbeider på et "hale"-spektrum, beregner forskjellen (A3 = fn Teoretisk - fnMålt) mellom en forhåndsinnstilt verdi av den n'te-harmoniske på grunnlag og kunnskap om rørtykkelsen, og den faktiske verdien som er ekstrahert fra et "hale"-spektrum, og sammenligner forskjellsresultatet med et forhåndsinnstilt frekvensforskyvningsområde som karakteriserer de forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen arbeider på et "hale"-spektrum, beregner energinivået (A4 = X Energinivå (fn) hvor n = 0,1,.. Maksharmonisk) til n av "hale"-spekterets harmoniske, og sammenligner energiresultatverdien med et forhåndsinnstilt verdiområde som karakteriserer de forskjellige mulige medier som kan være inneholdt i strukturen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, 3,4 eller 5 i henhold til respektivt valgte av resultatverdiene, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen arbeider på et refleksjonsspektrum eller på et "hale"-spektrum, beregner standardavviket (A5 = STDEV(ANm) hvor N = 1,2,3 eller 4, og m er det antall resultater som blir brukt for å beregne standardavviket) til resultatene Al, A2, A3 eller A4 på et antall suksessive refleksjonsspektra eller "hale"-spektra, og sammenligner standardawikresultatet med et forhåndsinnstilt verdiområde som karakteriserer forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2 og 3, i henhold til respektivt valgte av resultatverdiene, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen ved summeringsberegning (A6=A1+A2) kombinerer flere resultatverdier, og sammenligner kombineringsresultatet med et forhåndsinnstilt standardawikverdiområde som karakteriserer forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1,2, 3,4, 5, 6 og 7, hvor strukturen er en hydrokarbonførende rørledning, og mediet er minst ett av en gass, et kondensat og et hydrat.

9. Akustisk anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, hvilken struktur har en første vegg tilstøtende mediet, karakterisert ved at anordningen innbefatter en første transduceranordning for å utsende en puls av bredbåndet akustisk energi mot strukturens første vegg, hvilken puls av bredbåndete akustiske energi inkluderer minst en frekvens som er samsvarende med en akustisk resonansfrekvens for den første veggen, en andre transduceranordning for å fremstille et retursignal fra akustisk energi returnert fra strukturens første vegg som reaksjon på utsendelsen, en spektrumutledningsanordning for å utlede fra retursignalet et retursignalspektrum som representerer akustiske spektralkomponenter i den akustiske energien returnert fra strukturens første vegg, og en mediumdeteksjons- eller karakteriseringsanordning for å detektere eller karakterisere mediet, hvilken mediumdeteksjons- eller karakteriseringsanordning er anordnet til å detektere eller karakterisere mediet ved å benytte en retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritme eller mediumkarakteriseringsalgoritme på retursignalspekteret.

10. Anordning ifølge krav 9, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen er anordnet til å arbeide på et refleksjonsspektrum, beregner forholdet (Al = nMaks/nMin) mellom det n'te maksimum og det tilsvarende minimum straks til venstre for dette refleksjonsspektrums n'te maksimum, og kontrollere den resulterende forholdsverdien mot forhåndssatte områder som karakteriserer forskjellige media.

11. Anordning ifølge krav 9, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen er anordnet til å arbeide på et refleksjonsspektrum, beregner forholdet (A2 = nMaks/(n-k)Maks ) mellom refleksjons-spekterets n'te maksimum og n'te - k-maksimum, hvor k er et tall i området fra 1 til n, hvilket forhold representere en gradient for en del av spekteret, og kontrollere forholdsresultatet mot forhåndssatte områder av tall som karakteriserer de forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

12. Anordning ifølge krav 9, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen er anordnet til å arbeide på et "hale"-spektrum, beregner forskjellen (A3 = fn Teoretisk - fnMålt) mellom en forhåndsinnstilt verdi av den n'te-harmoniske på grunnlag og kunnskap om rørtykkelsen, og den faktiske verdien som er ekstrahert fra et "hale"-spektrum, og sammenligne forskjellsresultatet med et forhåndsinnstilt frekvensforskyvningsområde som karakteriserer de forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

13. Anordning ifølge krav 9, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen er anordnet til å arbeide på et "hale"-spektrum, beregner energinivået (A4 = Z Energinivå (fn) hvor n = 0,1,.. Maksharmonisk) til n av "hale"-spekterets harmoniske, og sammenligne energiresultatverdien med et forhåndsinnstilt verdiområde som karakteriserer de forskjellige mulige medier som kan være inneholdt i strukturen.

14. Anordning ifølge krav 10,11, 12 eller 13 i henhold til respektivt valgte av resultatverdiene, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen er anordnet til å arbeide på et refleksjonsspektrum eller på et "hale"-spektrum, beregner standardavviket (A5 = STDEV(ANm) hvor N = 1,2,3 eller 4, og m er det antall resultater som blir brukt for å beregne standardavviket) til resultatene Al, A2, A3 eller A4 på et antall suksessive refleksjonsspektra eller "hale"-spektra, og sammenligne standardavvikresultatet med et forhåndsinnstilt verdiområde som karakteriserer forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

15. Anordning ifølge krav 10 og 11, i henhold til respektivt valgte av resultatverdiene, hvor den retursignalprosesserende mediumdeteksjonsalgoritmen eller mediumkarakteriseringsalgoritmen ved summeringsberegning (A6=A1+A2) er anordnet til å kombinere flere resultatverdier, og sammenligne kombineringsresultatet med et forhåndsinnstilt standardavvikverdiområde som karakteriserer forskjellige medier som kan være inneholdt i strukturen.

16. Anordning ifølge krav 9, 10, 11,12, 13, 14 eller 15, hvor strukturen er en hydrokarbonførende rørledning, og mediet er minst ett av en gass, et kondensat og et hydrat.