DE4220440A1 - Messfuehlorgan oder sensor zum nachweis von gas-fluessigkeits-stroemungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßfühlorgan oder einen Sensor zum Nachweis wenigstens einer Kenngröße oder Eigenschaft eines durch eine Leitung fließenden Fluids, insbesondere eines in einer Rohrleitung fließenden Erdöls.

Aus Bohrlöchern kommendes Erdöl besteht normalerweise aus einem zweiphasigen Fluid, das eine flüssige Phase und eine Gasphase beinhaltet. Eine der wichtigsten Größen, die bei einer Ölquellenrohrleitung nachgewiesen und kontrolliert werden müssen, ist das Verhältnis von Gas im Rohöl. Daher werden eine Vielzahl verschiedener Verfahren und Systeme eingesetzt, um das Vorhandensein von Gas im fließenden Öl nachzuweisen.

Zu den bekannten Verfahren zum Nachweis des Fließens zweiphasiger Fluide zählt das Messen der Schwankungen des elektrischen Widerstandes des zu überwachenden zweiphasigen Strömungsmittels. Die zum Messen dieser Schwankungen eingesetzte Gerätschaft verfügt allgemein über ein Fühlelement, mit einem Elektrodenpaar, an das eine vorbestimmte Spannung angelegt ist. Wenn der Meßfühler in eine flüssige Phase der Strömung eingetaucht wird, nimmt der Widerstand zwischen den beiden Elektroden einen bestimmten, im Verhältnis zur überwachten Flüssigkeit stehenden Wert an. Wenn sich der Meßfühler jedoch in der Gasphase der Strömung befindet, sind die beiden Elektroden im wesentlichen isoliert, da der Widerstand einen extrem hohen Wert annimmt. Mit diesem Verfahren sind mehrere Nachteile verbunden. So ist es zum Beispiel bei nichtleitenden Flüssigkeiten wie Öl nicht anwendbar. Darüberhinaus besteht bei leitenden Flüssigkeiten die große Gefahr, daß aufgrund der angelegten Spannung eine chemische Reaktion stattfindet.

US-PS 42 86 208 beschreibt einen Detektor zum Nachweis der Grenzfläche zweier Flüssigkeiten bei einem bestimmten Pegel. Der Grenzflächendetektor enthält eine Schaltung zum Nachweis des Vorhandenseins mindestens zweier Fluide, um eine Trennschicht dazwischen aufzubauen. Die Detektionsschaltung erzeugt ein Ausgangssignal, einer veränderlichen Impulslänge, die von der Art des vorhandenen Fluids bestimmt wird. Der Detektor beinhaltet ferner wenigstens eine Schaltung zur Erzeugung eines Referenzsignals vorbestimmter Impulslänge und eine Einrichtung zum Vergleich der Impulslänge des Ausgangssignals der Detektionsschaltung mit der vorbestimmten Impulslänge des Referenzsignals. Es wird ein Ausgangssignal erzeugt, das bezeichnend dafür ist, ob ein erstes oder ein zweites Fluid vorhanden ist. Bei der Detektionsschaltung wird eine oder es werden mehrere kapazitive Meßfühlvorrichtungen verwendet, die eine elektrische Impulsfolge kapazitiv übertragen. Die elektrischen Impulse werden verändert, sobald eine geerdete elektrisch leitende Flüssigkeit in die engere Umgebung jeder kapazitiven Meßfühlervorrichtung kommt. Die Änderung der elektrischen Impulse wird durch die Detektionsschaltung in ein Ausgangssignal mit verschiedenen Impulslängen umgewandelt. Der Flüssigkeitsgrenzflächendetektor weist für jede zusätzliche kapazitive Meßfühlvorrichtung in der Detektionsschaltung einen Sensor zur Erzeugung zusätzlicher Referenzsignale auf, von denen jedes eine andere vorbestimmte Impulslänge und eine zusätzliche Vorrichtung zum Vergleich jedes Referenzsignals der Referenzschaltung mit dem Ausgangssignal der Detektionsschaltung hat. Auf diese Art gibt der Detektor gemäß US-PS 42 86 208 an, welche Flüssigkeit von zweien vorhanden ist.

Ein weiteres Verfahren zum Nachweis des Fließens von zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Fluiden benutzt die Messung von Lichtintensitätsschwankungen. Bei diesem Verfahren besteht das übliche Instrument aus einer zu einem U gebogenen Lichtleitfaser. Ein Teil des Faserschutzmantels wird entfernt. Der exponierte Teil wird dann als ein Meßfühler benutzt, der im Zweiphasenfluß angeordnet wird.

Wenn der Meßfühler sich in der flüssigen Phase befindet, sinkt die Ausgangslichtintensität am anderen Ende der Lichtleitfaser, weil ein Teil des Lichtes in der Flüssigkeit bleibt (die Differenz zwischen Refraktionsmeßzahl der Flüssigkeit und der Faser ist dabei sehr klein). Befindet sich der Meßfühler in der Gasphase, wird das Licht völlig reflektiert und die Ausgangsintensität entspricht im wesentlichen der Eingangsintensität. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Verfahren nicht anwendbar ist, wenn kleine Blasen oder hochviskose Flüssigkeiten, wie Rohöl, vorhanden sind.

US-PS 45 16 432 beschreibt ein Instrument zur Messung von zweiphasigen Gas/Flüssigkeits-Strömen, bei dem eine senkrecht zur Strömung befindliche Lichtleitfaser verwendet wird. Einer der Mängel des von Hironaga et al. verwendeten Instrumentes ist, daß sich Rückstandsöl auf den optischen Fenstern ansammelt und diese demzufolge immer wieder gereinigt werden müssen.

Eines der mit Ölquellenrohrleitungen verbundenen Probleme besteht darin, daß die Kolben der Kolbenpumpen stark beschädigt werden können, wenn es ein Mißverhältnis zwischen der Gas- und der Flüssigkeitsmenge in dem durch die Rohrleitung fließenden Fluid gibt. Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Meßfühlorgan, das insbesondere zur Überwachung des Flusses durch Ölquellenrohrleitungen eingesetzt werden kann, wobei der Fluß aus einer nichtleitenden Flüssigkeit, wie Öl, und einer Gasphase besteht. Es ist wünschenswert, daß das Meßfühlorgan von einer Fernüberwachungsanlage aus kontrolliert werden kann, um so Fehler in den Quellen bereits in deren Anfangsstadien nachzuweisen, bevor größere Schäden entstehen.

In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art unter Minderung der erkannten Mängel zu verbessern.

So ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Meßfühlorgan bereitzustellen, das den Fluß eines Gas/Flüssigkeits- Fluides durch eine Ölquellenrohrleitung nachweisen kann. Es soll insbesondere Flüssigkeiten verschiedener Viskosität, die durch eine Rohrleitung fließen, erkennen können, wenn das Volumen der durch die Rohrleitung fließenden Flüssigkeit im wesentlichen konstant gehalten wird.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Meßfühlorgan bereitzustellen, das auch als ein einfacher Fließdetektor und als ein Durchflußmesser bei homogenen, durch eine Rohrleitung fließenden Medien eingesetzt werden kann. Es soll über Vorrichtungen verfügen, den Fluß eines zweiphasigen Gas/Flüssigkeits- Fluides nachzuweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruchs; die Unteransprüche geben weitergehende Verbesserungen an.

Die vorgenannten Ziele und Vorteile werden durch das erfindungsgemäße Meßfühlorgan bzw. den Sensor nach der Erfindung ohne weiteres erreicht. Der Sensor enthält ein bewegliches Meßfühlelement, das in eine Leitung eingesetzt wird und zumindest teilweise in das durch die Leitung oder Rohrleitung fließende Fluid eintaucht, Organe zum Nachweis der durch irgendeine Ortsveränderung als Folge des Flusses des Fluids hervorgerufene Bewegung des Meßfühlelements sowie Einrichtungen, die ein für das beobachtete Fluid repräsentatives elektrisches Signal erzeugen als Antwort auf die detektierte Bewegung des Meßfühlelements.

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das Meßfühlelement einen Stab aus nichtmagnetischem Werkstoff auf, der so in einer Gehäusekonstruktion gelagert ist, daß er oszillierende Bewegungen ausführen kann. Das Meßfühlelement enthält weiterhin ein Kopfstück, das an einem Ende des Stabes befestigt ist, aus einem magnetischen Werkstoff wie einem ferromagnetischen Material oder einem Permanentmagneten. Das Kopfstück wird aus seiner Ruhelage verschoben, sobald ein Fluid das Meßfühlelement streift. Die beiden elektrischen Spulen sind in einem Gehäuse gelagert, um ein Magnetfeld aufzubauen. Durch die Überwachung der - von der Verlagerung des magnetischen Kopfstückes herrührenden - Schwankungen im Magnetfeld, kann man verschiedene Eigenschaften des Fluidflusses in der Rohrleitung bestimmen.

Ist zum Beispiel der Fluß des Fluids durch die Rohrleitung homogen, d. h. gasförmig oder flüssig, kann man das Meßfühlorgan zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit einsetzen. Das Meßfühlorgan könnte alternativ auch zum Nachweis des Vorhandenseins oder Fehlens eines Fließens in der Rohrleitung eingesetzt werden.

Weiterhin kann man mit dem erfindungsgemäßen Meßfühlorgan Schwankungen der Mengenverhältnisse der beiden Bestandteile des Fluids nachweisen, sofern das Medium mit einer konstanten Geschwindigkeit fließt und es aus zwei Bestandteilen mit deutlich unterschiedlichen Viskositäten besteht.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre weist also das Meßfühlorgan ein bewegliches Meßfühlelement auf, das zumindest teilweise in das durch die Rohrleitung fließende Fluid eingetaucht ist, zwei elektrische Spulen zum Nachweis von Bewegung des Meßfühlelements, die der Ortsveränderung aufgrund des Flusses des Fluids folgt, und elektrische Einrichtungen, die ein elektrisches Signal erzeugen, das für das nachgewiesene Fluid als Antwort auf die nachgewiesene Bewegung des Meßfühlelements steht.

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht das Meßfühlelement aus einer einends festliegenden Platte aus nichtmagnetischem Werkstoff, die innerhalb einer Gehäusekonstruktion gelagert ist, um eine oszillierende Bewegung zu ermöglichen. Dieses Meßfühlelement weist weiterhin ein Kopfstück auf, das an einem Ende der Platte befestigt ist und aus einem magnetischen Werkstoff - wie einem ferromagnetischen Werkstoff oder einem Permanentmagneten - besteht. Sobald ein Fluid das Meßfühlelement berührt, wird das Kopfstück aus seiner Ruhelage verschoben. Die beiden elektrischen Spulen befinden sich innerhalb eines Ummantelungsteils zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Durch die Überwachung von Magnetfeldschwankungen, die aufgrund der Verschiebung des magnetischen Kopfstückes entstehen, können verschiedene Eigenschaften des durch die Rohrleitung fließenden Fluids bestimmt werden.

Das Meßfühlelement und die Spulen sind durch ein mechanisches Dichtungsorgan getrennt, das eine Berührung des Fluids innerhalb der Leitung mit den Spulen verhindert.

Zudem schließen erfindungsgemäß die vorgenannten Generierungsorgane elektronische Schaltungen zur Verstärkung und Behandlung des von den Spulen erzeugten elektrischen Signals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals ein, das für ein Aufzeichnungsgerät verwendbar ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Signal erzeugt, welches bezüglich eines Fluids aus zwei Komponenten das Verhältnis des ersten Bestandteils zum zweiten Bestandteil angibt.

Im Rahmen der Erfindung kann zudem ein Signal erzeugt werden, welches das Vorhandensein des vorgenannten Fluids in der Leitung angibt und/oder die Fließgeschwindigkeit des Fluids in der Leitung.

Das Meßfühlorgan wird - wie gesagt - in der Rohrleitung an einer gewünschten Stelle sicher befestigt, wozu es mit einem Ummantelungsteil oder Rohrmantelabschnitt ausgestattet ist; in diesem ist das stab- oder streifenartig längliche Meßfühlelement schwingbar beweglich gelagert, d. h. fußwärts so festgelegt, daß das mit dem Magnetorgan ausgestattete andere Ende frei schwingt. Das Meßfühlelement weist eine gewünschte Dicke und eine gewünschte Breite auf und ist innerhalb der Rohrleitung so ausgerichtet, daß es mit seiner Breite im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Ölflusses verläuft.

Bei der erfindungsgemäß bevorzugten Verwendung zum Detektieren eines Erdölstroms in einer Pipeline umfaßt das Meßfühlorgan eine Einrichtung zur Erzeugung zweier Magnetfelder sowie eine Einrichtung zum Detektieren von Veränderungen in vorgenannten Magnetfeldern aufgrund der Lageveränderung des Magnetorgans des Meßfühlelements und zum Erzeugen eines Ausgangssignales, das für eine Kenngröße des vorgenannten Ölflusses repräsentativ ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch eine mit einem Meßfühlorgan ausgestattete Rohrleitung;

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Frontansicht des Meßfühlorgans;

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht des Meßfühlorgans;

Fig. 5 zeigt eine Explosionsdarstellung des Meßfühlorgans.

Ein Sensor bzw. Meßfühlorgan 10 weist einen Rohrmantelabschnitt 12 und an diesem ein bügelartiges Traggehäuse 14 auf. Der Rohrmantelabschnitt 12 ist mit einem Außengewinde 16 zum Festlegen des Meßfühlorgans 10 innerhalb eines Nippels oder Anschlußstückes 18 einer Leitung 20 ausgestattet, so daß das Traggehäuse 14 in die Leitung 20 hineinragt. Für den Rohrmantelabschnitt 12 und das Anschlußstück 18 kann jedes passende Gewinde - beispielsweise ein NPT (National Pipe Taper)-Gewinde - benutzt werden.

Innerhalb des Traggehäuse 14 des Meßfühlorgans oder Sensors 10 ist ein Meßfühlteil 22 in Form einer Sensor- oder Meßfühlplatte der Breite n befestigt. Diese ist in irgendeiner brauchbaren Weise, z. B. durch Punktschweißen oder dgl., am Bodenteil 24 des Traggehäuses 14 befestigt und befindet sich, wie vor allem Fig. 3 entnommen werden kann, darauf mittig zwischen den Seitenschenkeln 26, 28 des Traggehäuses 14. Die Meßfühlplatte 22 ist innerhalb des Traggehäuses 14 montiert, um oszillierende Bewegungen zwischen einer Ruhelage und einer Vielzahl von Meßpositionen, während des Fließens eines Mediums in der Leitung zu ermöglichen, welches die Meßfühlplatte 22 berührt.

Die Meßfühlplatte 22 besteht bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie rostfreiem Stahl, und ihr freies Ende trägt ein daran befestigtes Kopfstück 30, das aus einem magnetischen Werkstoff - wie einem ferromagnetischen Material - besteht oder als Permanentmagnet ausgebildet ist.

Insbesondere Fig. 3 und 5 verdeutlichen, daß das Traggehäuse 14 und entsprechend die Meßfühlplatte 22 an dem Rohrmantelabschnitt 12 mit Hilfe von Schraubelementen 32 befestigt sind. Die am Bodenteil 24 des Traggehäuses 14 befestigte Meßfühlplatte 22 kann in Abhängigkeit von der ihr zu verleihenden Steifigkeit jede gewünschte Dicke haben und eine von der Viskosität des in der Leitung zu überwachenden Fluids abhängige Breite. Ist beispielsweise das Fluid ein hochviskoses Rohöl, wird eine schmale Platte einzusetzen sein; wenn jedoch das Fluid eine niedrige Viskosität hat, ist eine breitere Platte erforderlich, um eine meßbare Biegung der Meßfühlplatte 22 zu erreichen.

Wie der Zeichnung zu entnehmen, wird die Meßfühlplatte 22 so im Traggehäuse 14 gelagert, daß ihre Breite im wesentlichen senkrecht zur Fließrichtung des Fluids in der Rohrleitung 20 ist. Wie bereits erwähnt, steht die Ansprechbarkeit oder Sensitivität der Meßfühlplatte 22 in Bezug auf den Fluß in der Rohrleitung 20 in direktem Zusammenhang mit der Breite der Meßfühlplatte 22. Diese sollte, wie es wünschenswert, relativ breit sein, falls das durch die Leitung 20 fließende Fluid ein geringes Volumen hat.

Der Rohrmantelabschnitt 12 des Sensors oder Meßfühlorgans 10 ist mit einem Paar von Bohrungen 34 ausgestattet, in die ein Paar elektrischer Spulen 36a und 36e eingebracht sind. Die Spulen 36a, 36e und der Rohrmantelabschnitt oder Rohrstutzen 12 werden durch ein Dichtungsorgan 38, das mit einer Mutter 40 gegen einen Schraubkragen 13 des Rohrmantelabschnitts 12 und die Spulen 36a und 36e gehalten wird, von dem in der Leitung 20 fließenden Medium und dem Kopfstück 30 der Meßfühlplatte 22 getrennt. Das Dichtungsorgan 38 ruht in einem Innenraum 42 der Mutter 40 und verhindert, daß das Fluid aus der Rohrleitung 20 in den Rohrmantelabschnitt 12 eindringt und die elektrischen Spulen 36a und 36e berührt. Das Dichtungsorgan 38 besteht bevorzugt aus einer Scheibe aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm.

Erfindungsgemäß werden die elektrischen Spulen 36a und 36e dazu benutzt, ein Magnetfeldpaar zu erzeugen. Die Magnetfelder wiederum werden eingesetzt, um die Lage des magnetischen Kopfstückes 30 auf der Meßfühlplatte 22 zu erkennen. Die elektrischen Spulen 36a und 36e sind bevorzugt in einer Halbbrückenanordnung (half bridge configuration) miteinander verbunden und mit drei Leitungen 46 an irgendeine handelsübliche elektrische Standardschaltung zur Verstärkung und Behandlung von Spulensignalen, je nach der Ortsveränderung des Kopfstückes 30 und einer Überwachungsbedingung des Flusses in der Rohrleitung 20, angeschlossen. Mit dem erfindungsgemäßen Meßfühlorgan 10 sind typische handelsübliche elektrische Schaltungen einsetzbar. Die Schaltung wird dazu verwendet, die von den Spulen 36a und 36e generierten Signale zu verstärken und zu behandeln sowie ein für ein Aufzeichnungsgerät oder dgl. Vorrichtung verwendbares Ausgangssignal zu erzeugen. Üblicherweise läßt die handelsübliche Schaltung ein Ausgangssignal im Standardbereich von ca. 4 bis 20 mA entstehen.

Wie vorhergehend erläutert, kann das Meßfühlorgan 10 der vorliegenden Erfindung zur Überwachung einer Reihe von Parametern dienen, die mit dem Fluß durch die Leitung 20 zusammenhängen. Zum Beispiel kann es dazu benutzt werden, die Gasmenge des in der Leitung fließenden Öles zu messen. Es sollte daran gedacht werden, daß, im Falle einer durch die Rohrleitung fließenden Flüssigkeit wie Rohöl, deren Viskosität relativ hoch ist. Wenn das Fluid auf die Meßfühlplatte 22 auftrifft, entsteht daher eine Kraft, welche die Platte um einen Drehpunkt bzw. eine Drehachse bewegt, der/die etwa durch Punktschweißen der Meßfühlplatte 22 an Traggehäuse 14 entstanden ist. Die Bewegung der Meßfühlplatte 22 aus ihrer Ruhelage verändert die Lage des Endes mit dem magnetischen Kopfstück 30. Dessen Verschiebung erzeugt wiederum eine Schwankung im Magnetfeld der Spulen 36a und 36e und diese Schwankung ist meßbar. Die gemessene Schwankung wird dann von einer handelsüblichen Schaltung weiterverarbeitet, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das für das durch die Leitung 20 fließende Medium repräsentativ ist.

Ist das durch die Leitung 20 fließende Medium Gas, so wird es im wesentlichen keine Änderung im Magnetfeld der Spulen geben und daher auch kein elektronisches Signal. Das Fehlen jeder Veränderung im Magnetfeld, kommt von der verhältnismäßig niedrigen Viskosität des durch die Rohrleitung 20 fließenden Gases und davon, daß sich die Meßfühlplatte 22 nicht in fühlbarem Maße biegt.

Wenn das durch die Rohrleitung 20 fließende Medium ein zweiphasiges Gas/Flüssigkeit-Fluid ist, wird eine Biegung der Meßfühlplatte 22 entstehen, die ein elektrisches Signal erzeugt, das mit Anstieg der flüssigen Phase und der dementsprechend größeren Biegung der Meßfühlplatte 22 zunimmt.

Das erfindungsgemäße Meßfühlorgan 10 kann als Meßgerät zur Überwachung von Fluiden mit im wesentlichen verschiedenen Viskositäten eingesetzt werden. Man kann die Meßfühlplatte 22 so kalibrieren, daß ihr Ausgangssignal dazu benutzt werden kann, das Mischungsverhältnis zweier durch die Rohrleitung 20 fließender Flüssigkeiten zu bestimmen. Zum Beispiel kann das Meßfühlorgan 10 dazu eingesetzt werden, das Verhältnis von Wasser und Öl, die durch eine Rohrleitung fließen, zu bestimmen, da die Viskositäten dieser beiden Flüssigkeiten voneinander wesentlich verschieden sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Meßfühlorgans 10 ist, daß es auch ausschließlich dazu benutzt werden kann, das Vorhandensein oder Fehlen eines Flusses in der Rohrleitung 20 festzustellen. Ist kein Fluß in der Rohrleitung; bleibt die Meßfühlplatte 22 in ihrer Ruhelage; wenn es jedoch einen Fluß oder Strom in der Rohrleitung 20 gibt, wird sich die Meßfühlplatte 22 bewegen und ein Signal erzeugen, das anzeigt, daß ein Fluid durch die Rohrleitung 20 fließt.

Das Meßfühlorgan 10 der vorliegenden Erfindung kann auch als Geschwindigkeitsmesser (flow meter) bei homogenen Flüssigkeiten dienen. In diesem Fall kann das Meßfühlorgan 10 so kalibriert bzw. eingestellt werden, daß sein Ausgangssignal die Geschwindigkeit des durch die Rohrleitung 20 fließenden Mediums wiedergibt. Dies ist möglich, da das Ausgangssignal proportional zur Geschwindigkeit des durch die Rohrleitung 20 fließenden Fluids ist. In diesem Fall würde man natürlich ein Meßfühlorgan 10 bereitstellen, das die Temperatur des Fluids in der Rohrleitung 20 mißt, da dieser Wert Einfluß auf die Einstellung der Meßfühlplatte 22 hat.

Obwohl die Meßfühlplatte 22 bevorzugt aus rostfreiem Stahl sein sollte, kann sie auch aus anderen Werkstoffen hergestellt sein. Insbesondere bei Öl mit einem hohen Anteil an Sand, der einen Abrasionseffekt erzeugen kann, ist es möglich, den rostfreien Stahl durch einen keramischen Werkstoff zu ersetzen. Der verwendete keramische Werkstoff sollte natürlich im wesentlichen abriebfest gegenüber dem Sand im Ölfluß sein.

Wie der vorangegangenen Beschreibung zu entnehmen ist, wird ein Meßfühlorgan 10 bereitgestellt, das zur Überwachung verschiedener Kennwerte eines durch eine Rohrleitung 20 fließenden Mediums dient. Das Meßfühlorgan 10 hat den Vorteil, relativ einfach konstruiert zu sein. Es hat weiterhin den Vorteil, daß das Meßfühlorgan 10, wenn es einen Defekt haben sollte, einfach ausgetauscht werden kann. Um einen solchen Wechsel vorzunehmen, muß man nur den Rohrmantelabschnitt 12 von der Rohrleitung 20 abschrauben und es mit einem anderen Meßfühlteil in einem anderem Traggehäuse austauschen.

Das Meßfühlorgan 10 der vorliegenden Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß seine Sensitivität durch den Einsatz einer Meßfühlplatte mit einer speziell für das durch die vorgesehene Rohrleitung 20 fließende Medium ausgesuchten Breite wesentlich erhöht werden kann.

Es ist offensichtlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Meßfühlorgan eine Vorrichtung geschaffen wurde, die das Vorhandensein eines Fließens in Rohrleitungen der Erdölproduktion nachweist und die vorgenannten Ziele, Mittel und Vorteile ohne weiteres erreicht. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungen beschrieben wurde, umfaßt sie auch viele andere Alternativen, Modifikationen und Variationen, die für einen Durchschnittsfachmann ersichtlich sind. Demgemäß sollen all solche Alternativen, Modifikationen und Variationen mit erfaßt werden, die in den Geist und den breiten Rahmen der nachfolgenden Ansprüche fallen, ebenso alle äquivalenten Mittel.

List of Reference Numbers - Positionszahlenliste

Claims (20)

1. Meßfühlorgan oder Sensor zum Nachweis wenigstens einer Kenngröße eines durch eine Leitung fließenden Fluids, insbesondere eines in einer Rohrleitung fließenden Erdöls, gekennzeichnet durch ein bewegliches Meßfühlelement (22), innerhalb der Leitung (20), das zumindest teilweise in das Fluid eintaucht, Organe (36a, 36e) zur Detektion einer Bewegung des Meßfühlelements sowie Einrichtungen zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von der nachgewiesenen Bewegung des Meßfühlelements.

2. Meßfühlorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfühlelement (22) ein Stab aus nichtmagnetischem Werkstoff mit einem Kopfstück (30) aus einem magnetischen Werkstoff ist, welch letzteres an einem Ende des Stabes festgelegt ist.

3. Meßfühlorgan nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Kopfstück (30) aus einem ferromagnetischen Werkstoff.

4. Meßfühlorgan nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Kopfstück (30) aus einem Permanentmagneten.

5. Meßfühlorgan nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Stab (22) aus rostfreiem Stahl.

6. Meßfühlorgan nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfühlelement (22) ein Metallstreifen ist, der einends festgelegt und dessen freies Ende schwingbar vorgesehen ist.

7. Meßfühlorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Halteteil, insbesondere einen Rohrmantelabschnitt (12) zur Festlegung an einer Rohrleitung (20) aufweist sowie ein damit verbundenes Traggehäuse (14) für das daran so festgelegte Meßfühlelement (22), das dieses wenigstens teilweise in oszillierende Bewegungen versetzbar ist.

8. Meßfühlorgan nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder Streifen (22) mit seinem festliegenden Ende an einem Bodenteil (24) des etwa U-förmigen Traggehäuses (14) zwischen dessen Seitenschenkeln (26, 28) angebracht ist.

9. Meßfühlorgan nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschenkel (26, 28) des Traggehäuses (14) am Rohrmantelabschnitt (12) festliegen und das freie Ende des Meßfühlelements (22) in Abstand zu diesem angeordnet ist.

10. Meßfühlorgan nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantelabschnitt (12) ein Außengewinde (16) zur Festlegung in einem Nippel oder Anschlußstück (18) der Leitung (20) aufweist.

11. Meßfühlorgan nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei voneinander getrennte Spulen (36a, 36e), zum Erzeugen jeweils eines eigenen Magnetfeldes enthält sowie bei Bewegung des Meßfühlelements (22) eine Veränderung in den Magnetfeldern herstellbar ist.

12. Meßfühlorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (36a, 36e) in einer Halbbrückenanordnung (half bridge configuration) miteinander verbunden sind sowie durch die Bewegung des Meßfühlelements (22) eine Veränderung der Induktivität der Spulen herstellbar ist.

13. Meßfühlorgan nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (36a, 36e) innerhalb des Rohrmantelabschnitts (12) gelagert sind sowie das Meßfühlelement (22) und die Spulen durch wenigstens ein mechanisches Dichtungsorgan (38) zur Verhinderung einer Berührung des innerhalb der Leitung (20) vorhandenen Fluids mit den Spulen getrennt sind.

14. Meßfühlorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (36a, 36e) an eine elektronische Schaltung zur Verstärkung und Behandlung des von den Spulen generierbaren elektrischen Signals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals angeschlossen sind, das für ein Aufzeichnungsgerät einsetzbar ist.

15. Meßfühlorgan nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch ein Signal des signalerzeugenden Teiles, mit dem das Verhältnis eines ersten Bestandteils zu einem zweiten Bestandteil angebbar ist, insbesondere zwei Bestandteile eines Fluids aus zwei Bestandteilen.

16. Meßfühlorgan nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch ein Signal des signalerzeugenden Teiles, mit dem das Vorhandensein des Fluids in der Leitung (20) anzeigbar ist.

17. Meßfühlorgan nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch ein Signal der signalerzeugenden Teile, mit dem die Fließgeschwindigkeit des Fluids in der Leitung (20) anzeigbar ist.

18. Meßfühlorgan nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ein Meßfühlelement (22) mit einem ersten am Traggehäuse (14) befestigten Ende und einem zweiten Ende, das ein Magnetorgan (30) trägt sowie definierte Dicke und eine definierte Breite aufweist, wobei das Meßfühlelement innerhalb der Rohrleitung (20) so ausgerichtet ist, daß seine Breite im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids verläuft.

19. Meßfühlorgan nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtungen zur Erzeugung zweier Magnetfelder und Einrichtungen zum Detektieren von Veränderungen in den Magnetfeldern aufgrund der Lageveränderung des Magnetorgans (30) auf vorgenanntem Meßfühlelement (22) und zum Erzeugen eines Ausgangssignales, das für eine Kenngröße des Fluids und seines Stromes repräsentativ ist.

20. Verwendung des Meßfühlorgans nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19 für Erdölrohrleitungen und das Beobachten des Erdöl- bzw. Erdöl-Gas-Stromes.