ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА Российский патент 2019 года по МПК G01F1/716 

Изобретение относится к ядерно-магнитному расходомеру для определения расхода протекающей через измерительную трубку среды, с состоящим из постоянных магнитов устройством для генерирования магнитного поля для генерирования пронизывающего среду магнитного поля на участке L_M магнитного поля, с расположенным внутри участка L_M магнитного поля участком L_VM предварительного намагничивания, и с включающим в себя служащую в качестве измерительной антенны, выполненную в форме катушки антенну длиной L₁, также расположенным на участке L_M магнитного поля измерительным устройством. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации ядерно-магнитного расходомера.

Атомные ядра элементов, имеющие ядерный спин, также имеют вызванный ядерным спином магнитный момент. Ядерный спин также может быть представлен вектором поддающегося описанию импульса вращения, и, соответственно, магнитный момент также может быть описан вектором, который параллелен вектору импульса вращения. При присутствии макроскопического магнитного поля вектор магнитного момента атомного ядра направляется параллельно вектору макроскопического магнитного поля на месте атомного ядра. При этом вектор магнитного момента атомного ядра прецессирует вокруг вектора макроскопического магнитного поля на месте атомного ядра. Частоту прецессии называют ларморовой частотой ωL, и она пропорциональна значению силы магнитного поля В. Ларморова частота рассчитывается согласно ωL=γ⋅В, причем γ - гиромагнитное соотношение, которое максимально для атомов водорода. Гиромагнитное соотношение задает коэффициент пропорциональности между моментом импульса или же спином частицы и соответствующим магнитным моментом.

Способы измерения и анализа, которые используют свойство прецессии атомных ядер с магнитным моментом при присутствии макроскопического магнитного поля, называют способами измерения и анализа посредством ядерного магнитного резонанса. Английское понятие ядерно-магнитного резонанса - Nuclear Magnetic Resonance (NMR).

Условием анализа многофазной среды при использовании ядерно-магнитного резонанса является возможность возбуждения различаемых ядерно-магнитных резонансов в анализируемых фазах среды. Анализ может включать в себя скорости течения отдельных фаз среды и относительных долей отдельных фаз в многофазной среде. Ядерно-магнитные расходомеры могут использоваться, например, для анализа добываемых из нефтяных скважин многофазных сред. В этом случае среда состоит по существу из фаз сырой нефти, природного газа и соленой воды, при этом все фазы содержат ядра водорода.

Анализ добываемой из нефтяных скважин среды может выполняться также посредством так называемых мерных сепараторов. Они отделяют одну часть добываемой среды, отделяют отдельные фазы среды друг от друга и определяют доли отдельных фаз в среде. Но мерные сепараторы не в состоянии надежно измерять доли сырой нефти менее 5%. Поскольку доля сырой нефти каждой скважины постоянно снижается, а доля сырой нефти во многих скважинах уже менее 5%, то в настоящее время невозможно экономически эксплуатировать эти скважины с использованием мерным сепаратором. Чтобы можно было и дальше эксплуатировать скважины с очень низкой долей сырой нефти, необходимы соответственно точные расходомеры.

Обычно индуцированные прецессирующими атомными ядрами после возбуждения в измерительной антенне электрические сигналы используются в качестве исходной величины для анализа. Условием для измерения многофазной среды, как уже разъяснялось, является возможность возбуждения различаемых ядерно-магнитных резонансов в отдельных фазах среды. Величина индуцированных прецессирующими атомными ядрами одной фазы среды в измерительной антенне электрических сигналов зависит от количества прецессирующих атомных ядер на элемент объема в этой фазе, соответственно она также зависит от плотности фазы, но также от продолжительности воздействия прецессирующих атомных ядер в оказывающем воздействие управляемом поле.

Следовательно, величина индуцированных электрических сигналов различна для соответствующих фаз среды.

Способы измерения для определения отдельных фаз в среде предусматривают, что среда в течение определенного времени t подвергается воздействию сгенерированного на участке предварительного намагничивания магнитного поля и затем определяют намагниченность среды в направлении магнитного поля после различных вариантов продолжительности воздействия сгенерированного на участке предварительного намагничивания магнитного поля. Определение намагниченности среды после определенной продолжительности воздействия выполняется в измерительном устройстве за счет возбуждения намагниченной среды с помощью сигналов возбуждения, измерения вызванных в среде сигналами возбуждения измерительных сигналов и анализа измерительных сигналов.

Известные из уровня техники ядерно-магнитные расходомеры описанного в начале типа варьируют эффективную продолжительность воздействия магнитного поля на среду за счет изменения магнитного поля, при этом изменение магнитного поля вызывается за счет механики.

Из US 7,872,424 B2 известен ядерно-магнитный расходомер описанного в начале типа. Устройство генерирования магнитного поля включает в себя несколько расположенных вокруг измерительной трубки, следующих друг за другом вдоль продольной оси измерительной трубки магнитных устройств. Каждое из магнитных устройств может поворачиваться вокруг продольной оси измерительной трубки и пронизывает протекающую через измерительную трубку среду имеющим определенное направление магнитным полем. Эффективный участок предварительного намагничивания теперь варьируется за счет того, что соответствующие магнитные поля отдельных магнитных устройств выравниваются параллельно или антипараллельно друг к другу. При параллельном выравнивании двух сгенерированных соответственно одним магнитным устройством каждое магнитных полей в среде возникает намагниченность в течение времени, которое необходимо, пока среда протекает через оба магнитных устройства. При антипараллельном выравнивании двух соседних магнитных полей в первом магнитном устройстве в среде возникает намагниченность, которая во втором магнитном устройстве по причине противоположной направленности поля разрушается. Эффективный участок предварительного намагничивания в этом случае нулевой.

Вращение соответствующих магнитных конструктивных узлов требует механики. Этой механики необходимо, во-первых, место, а, во-вторых, она связана с расходами. Кроме того, механически движущиеся детали подвержены износы и следует регулярно проводить их техническое обслуживание. Это означает как временные, так и финансовые затраты.

Также из уровня техники известно устройство для варьирования участка предварительного намагничивания, на котором несколько магнитных устройств расположено вокруг измерительной трубки. Каждое из этих магнитных устройств состоит из одного внутреннего, выполненного из постоянно-магнитного материала кольца и одного наружного, также выполненного из постоянно-магнитного материала кольца. Каждое из этих колец создает собственное магнитное поле. Оба кольца можно смещать относительно друг друга. Если кольца находятся относительно друг друга в таком положении, что оба магнитных поля выровнены параллельно относительно друг друга, то внутри магнитного устройства действует сильное магнитное поле. Если оба кольца выровнены относительно друг друга таким образом, что оба магнитных поля выровнены антипараллельно относительно друг друга, то поле внутри магнитного устройства нулевое. За счет расположения нескольких таких магнитных устройств друг за другом можно варьировать эффективный участок предварительного намагничивания как угодно.

Также и здесь участок предварительного намагничивания регулируется за счет механики, которая поворачивает кольца соответственно одного из магнитных устройств относительно друг друга. Для этого, во-первых, необходимо учитывать высокие временные затраты, во-вторых, движущиеся компоненты требуют регулярного технического обслуживания, что связано с затратами, дополнительными временными затратами и износом.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке ядерно-магнитного расходомера, в котором известные из уровня техники недостатки уменьшены или же исключены, а также указании способа эксплуатации ядерно-магнитных расходомеров.

Определенная и показанная выше задача решена, в первую очередь, и по существу за счет того, что на участок предварительного намагничивания L_VM предусмотрена по меньшей мере одна выполненная в форме катушки антенна для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении внешнего магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении внешнего магнитного поля последовательности импульсов, далее, обобщая, также называемого импульс разрушения. Антенна может быть расположена вокруг измерительной трубки, в остальном в любом месте на участке предварительного намагничивания. Импульс может быть сгенерирован в направлении течения среды. Далее направление течения среды будет обозначаться как направление x, в то время как сгенерированное устройством генерирования магнитного поля магнитное поле создается в направлении z вертикально направлению течения.

В отличие от уровня техники изобретение предлагает большое преимущество, что очень простым и не требующим технического обслуживания способом можно варьировать длину эффективного участка предварительного намагничивания. Если антенна не создает импульса разрушения, то участок предварительного намагничивания соответствует всему участку магнитного поля до измерительного устройства. Если антенна, напротив, создает импульс разрушения, то намагниченность в области антенны разрушается, и она снова образуется на оставшемся участке между антенной и измерительным устройством, то есть за счет этого эффективный участок предварительного намагничивания сокращен.

Образование намагниченности после импульса разрушения следует закономерности

При этом L_VM - это эффективный участок предварительного намагничивания, то есть участок между отправляющей импульс разрушения антенной и антенной измерительного устройства, v - скорость течения среды и T₁ - время спин-решеточной релаксации среды или же отдельных фаз среды.

Скорости течения отдельных фаз многофазной среды не должны быть идентичны. В реальности отдельные фазы среды часто имеют различные скорости течения, то есть профиль течения имеет максимальную скорость течения v_max и минимальную скорость течения v_min. Различные скорости течения могут приводить к так называемому «phase slip» - «обгону» медленно текущей фазы более быстро текущей фазой. Этот эффект отрицательно сказывается на измерениях расхода, поскольку при генерированном постоянным магнитном участке предварительного намагничивания продолжительность влияния на отдельную фазу и тем самым генерирование намагниченности в направлении магнитного поля непосредственно связано со скоростью течения фазы. Следовательно быстро текущая фаза имеет более короткую продолжительность влияния, чем медленно текущая фаза на одинаковом участке предварительного намагничивания.

Предпочтительным образом, предусмотрено, что антенна для генерирования импульсов разрушения расположена на расстоянии d относительно антенны измерительного устройства и что длина L₂ генерирующей импульс разрешения антенны выбирается таким образом, что выполнено условие

причем v_max - максимальная скорость течения в профиле течения, v_min - минимальная скорость течения и L - длина антенны измерительного устройства. За счет этого гарантируется, что вся находящаяся на момент измерения в области измерительной антенны среда до этого почувствовала импульс разрушения и сгенерировала намагниченность каждой фазы независимо от соответствующей скорости течения в течение одного и того же времени, то есть на каждую фазу пришлась одинаковая продолжительность влияния магнитного поля.

Для намагниченности действует

причем Δt - это время между импульсом разрушения и началом измерительной последовательности в измерительном устройстве для определения расхода среды и T₁ - время спин-решеточной релаксации среды или же отдельных фаз среды.

За счет подходящего выбора длины генерирующей импульс разрушения антенны можно уменьшить неточности в измерениях, и измерения становятся надежнее.

В особо предпочтительной форме осуществления предлагаемого расходомера предусмотрено, что по меньшей мере одна другая выполненная в форме катушки антенна для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении внешнего магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении внешнего магнитного поля последовательности импульсов расположена на участке предварительного намагничивания L_VM. За счет этого генерируется по меньшей мере еще один эффективный участок предварительного намагничивания. Антенны могут быть расположены непосредственно друг рядом с другом. Но также можно располагать одну или несколько антенн на расстоянии друг от друга. Также возможно устройство, состоящее по меньшей мере из трех антенн, из которых по меньшей мере две расположены рядом и по меньшей мере одна другая антенна расположена на расстоянии от расположенных рядом антенн. Каждая отдельная из антенн при этом может выполнять указанное выше условие для своей длины L₂.

Также можно расположить множество антенн (n антенн) непосредственно друг рядом с другом вокруг измерительной трубки, причем каждая отдельная из антенн имеет длину короче, чем указанная выше длина. Но тогда предусмотрено, что сумма количества k<n расположенных непосредственно друг рядом с другом антенн вместе имеет длину, которая выполняется условие для L₂. Если k антенн одновременно генерируют импульс разрушения, то это идентично отдельной антенне, имеющей длину суммы длин k антенн. За счет расположения множества антенн, которые могут иметь одинаковую длину или различные длины, можно простым способом реализовать множество эффективных участков предварительного намагничивания.

Задача изобретения также заключается в том, чтобы указать способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера для определения расхода протекающей через измерительную трубку среды, а именно состоящего из постоянных магнитов устройства для генерирования магнитного поля для генерирования пронизывающего среду магнитного поля на участке L_M магнитного поля, с расположенным внутри участка L_M магнитного поля участком L_VM предварительного намагничивания, и с включающим в себя служащую в качестве измерительной антенны, выполненную в форме катушки антенну длиной L, также расположенным на участке L_M магнитного поля измерительным устройством.

Предлагаемый способ, в первую очередь, и по существу отличается тем, что для определения расхода используют расходомер, в котором на участке L_VMm предварительного намагничивания предусмотрена по меньшей мере одна выполненная в форме катушки антенна для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, что с помощью по меньшей мере одной выполненной в форме катушки антенны или с по меньшей мере одной выполненной в форме катушки антенны на участке предварительного намагничивания генерируется разрушающий намагниченность среды в направлении магнитного поля импульс или разрушающая намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательность импульсов, что перед собственно измерением выполняется ядерно-магнитное измерение намагниченной среды за счет того, что намагниченная среда возбуждается сигналами возбуждения, и измеряются вызванные сигналами возбуждения в среде измерительные сигналы.

В одной предпочтительной форме осуществления предлагаемого способа, в котором использованный расходомер имеет только одну единственную антенну для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении внешнего магнитного поля импульса или разрушающей намагниченность среды в направлении внешнего магнитного поля последовательности импульсов и при котором генерирующая импульс разрушения антенна выполняет указанное выше условие для ее длины L₂, предусмотрено, что находящаяся на участок предварительного намагничивания антенна генерирует импульс или последовательность импульсов, за счет которого разрушается намагниченность среды в направлении магнитного поля, которое сгенерировалось в протекающей через пронизанный магнитным полем участок предварительного намагничивания среде. Намагниченность разрушается в области длины L₃ среды, которая на момент импульса находится в части измерительной трубки, которая окружена генерирующей импульс разрушения антенной. Генерирующая импульс разрушения антенна должна иметь длину L₂. Тогда действует L₃=L₁.

В предлагаемом способе импульс разрушения может быть импульсом Р90, импульсом Р180 или последовательностью импульсов насыщения. Но предлагаемый способ не ограничивается указанными выше видами импульсов разрушения. Возможен любой импульс или любая последовательность импульсов, который или которая разрушает намагниченность среды в направлении магнитного поля.

Предлагаемый способ, как представлено выше, не ограничивается применением определенных импульсов разрушения. Предлагаемый способ также не ограничивается определенной последовательностью измерения в измерительном устройстве. Здесь возможна любая возможная в сфере измерения расхода последовательность.

В одной опять же предпочтительной форме осуществления предлагаемого способа, который подходит, прежде всего, для измерения расхода среды с пробковым течением, предусмотрено, что время ожидания Δt определяется как Δt=d/v, причем d - расстояние между генерирующей импульс разрушения антенной и принимающей измерительные сигналы антенной, a v - скорость течения среды.

Если генерирующая импульс разрушения антенна выполняется закономерность для ее длины, что может быть предусмотрено согласно изобретению, то есть имеет длину больше или равную длине измерительной антенне, то после времени ожидания Δt=d/v в области измерительной антенны находится именно та часть среды, намагниченность которой была предварительно разрушена и заново сгенерировалась.

В еще одной особой форме осуществления предлагаемого способа, который, прежде всего, подходит для измерения расхода среды с предусматривающим максимальную скорость течения v_max и минимальную скорость течения v_min профилем течения, предусмотрено, что время ожидания Δt определяется посредство

причем L₂ - длина генерирующей импульс разрушения антенны, L₁ - длина антенны в измерительном устройстве, v_max максимальная скорость течения и v_min - минимальная скорость течения. За счет этого гарантируется, что весь измеренный участок содержит среду, намагниченность которой была предварительно разрушена.

Было установлено, что при соблюдении представленных выше закономерностей для времени ожидания Δt продолжительность влияния магнитного поля на среду в области участка предварительного намагничивания не зависит от скорости течения среды или же отдельных фаз среды и не зависит от профиля течения для каждой фазы, в результате чего гарантируется единообразная намагниченность каждой отдельной фазы.

В предлагаемом способе также может использоваться расходомер, в котором предусмотрено более одной генерирующей разрушающий намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов на участке L_VM предварительного намагничивания и в котором антенны могут быть расположены непосредственно друг рядом с другом или на расстоянии друг от друга, и каждая из антенн имеет длину L₂, которая выполняет разъясненную выше закономерность. Затем предлагаемый способ дополнительно может отличаться тем что, на первом шаге способа первая антенна генерирует импульс разрушения, на втором шаге выжидается время Δt ожидания, на третьем шаге измеряется расход среды в измерительной единице, на четвертом шаге вторая антенна генерирует импульс разрушения, на пятом шаге опять же выжидается время Δt ожидания, и на шестом шаге измеряется расход среды в измерительной единице. Если в использованном расходомере предусмотрено более двух генерирующих импульсы разрушения антенны, то первые три шага способа выполняются для каждой дополнительной антенны.

Если для предлагаемого способа используется расходомер, в котором предусмотрено более одной антенны для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, то дальнейшая идея должна обеспечить, что несколько генерирующих импульсы разрушения антенн одновременно генерируют импульс разрушения. При этом рекомендуется после каждого времени ожидания измерять среду в измерительном устройстве. При этом время между отдельными измерениями сокращается на время разницы между отдельным временем ожидания.

Конкретное применение предлагаемый способ находит, например, в определении времени T спин-решеточной релаксации:

Обычно измерение T₁ проводится с помощью эксперимента инверсионного восстановления (inverse recovery experiment). После того, как в среде установилась полная намагниченность, равновесная намагниченность, намагниченность инвертируется посредством импульса Р80, выжидается определенное время, в течение которого может снова установиться намагниченность, и измеряется значение восстановленной намагниченности для различных значений времени восстановления. Недостаток при этом заключается в том, что соответственно необходимо ждать до тех пор, пока намагниченность снова не достигнет своего равновесного значения, прежде чем можно будет провести новый эксперимент с другим временем восстановления.

Согласно изобретению теперь предусмотрено, что намагниченность в среде разрушается за счет импульса разрушения, выжидается некое, но определенное время, при этом следует учитывать, что это время ожидания не следует путать со временем восстановления, в течение которого снова устанавливается часть намагниченности и затем выполняется эксперимент инверсионного восстановления, как описано выше. Время между импульсом разрушения и началом эксперимента по инверсионному восстановлению согласно изобретению меньше времени, которое необходимо для повторного установления равновесной намагниченности. То есть равновесная намагниченность заменяется определенной «частичной намагниченностью», в результате чего эксперименты с различным временем восстановления можно последовательно проводить явно чаще.

Одна особо предпочтительная форма осуществления отличается тем, что на другом шаге способа после первого ядерно-магнитного измерения выполняют другие n ядерно-магнитных измерений с соответствующим временным интервалом Δτ относительно друг друга.

Ранее описанная форма осуществления подходит, прежде всего, для того, чтобы определять очень простым способом время T₁ спин-решеточной релаксации среды. Сгенерировавшаяся на участке предварительного намагничивания намагниченность среды разрушается за счет разрушающего намагниченность в направлении приложенного магнитного поля импульса или разрушающей намагниченность в направлении приложенного поля последовательности импульсов на пространственном участке L₃.

Намагниченность со временем медленно генерируется, следуя описанной выше закономерности, параллельно приложенному внешнему магнитному полю. То есть после первого времени Δt после импульса разрушения намагниченность достигла определенного значения. После каждого дополнительного времени Δτ намагниченность снова установилась и имеет соответственно растущее значение до тех пор, пока не будет достигнута равновесная намагниченность М0. После времени A_x проводится ядерно-магнитное измерение и таким образом измеряется среда, которая «новой» поступила в область измерительной катушки, то есть за счет того, что, прежде всего, намагниченность снова установилась с течением времени. Прежде всего, может быть предусмотрено проведение FID-измерения (FID: "Free Induction Decay") и таким образом измерение амплитуды намагниченности среды, которая новой поступила в область измерительной катушки. Поскольку генерация намагниченности определяется времени T₁ спин-решеточной релаксации, то ее можно просто определить по зарегистрированным значениям измерения. Следовательно эта предпочтительная форма осуществления имеет, прежде всего, то преимущество, что можно определять время спин-решеточной релаксации в потоке.

В частности, имеются различные возможности для осуществления и усовершенствования предлагаемого ядерно-магнитного расходомера и предлагаемого способа. В этом отношении следует указать как на зависимые от п.п. 1 и 6 формулы пункты формулы изобретения, так и на описание преимущественных примеров осуществления изобретения в связи с чертежом.

На чертеже показаны:

Фиг. 1 первый пример осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера и

Фиг. 2 второй пример осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера.

На фиг. 1 представлены существенные элементы первого примера осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1. Ядерно-магнитный расходомер 1 имеет измерительную трубку 2, через которую течет среда, расход которой должен быть определен. Среда может содержать одну или несколько фаз. Для определения расхода ядерно-магнитный расходомер 1 имеет устройство 3 для генерации магнитного поля, которое расположено вокруг измерительной трубки 2. Устройство 3 для генерации магнитного поля, которое может состоять из одного или нескольких постоянных магнитов, генерирует магнитное поле, которое пронизывает измерительную трубку 2 на участке L_M магнитного поля. На заднем конце при расстоянии в направлении течения среды устройства 3 для генерации магнитного поля предусмотрена выполненная в форме катушки антенна 4, которая используется как для генерирования возбуждающих среду импульсов возбуждения, так и для обнаружения вызванных сигналами возбуждения в среде измерительных сигналов. Выполненная в форме катушки антенна 4 имеет длину L₁. Пронизанный магнитным полем участок перед выполненной в форме катушки антенной 4 служит для предварительного намагничивания текущей через измерительную трубку 2 среды и обозначается как участок L_VM предварительного намагничивания. На участке L_VM предварительного намагничивания согласно изобретению предусматривают выполненную в форме катушки антенну 5, которая расположена вокруг измерительной трубки 2. Выполненная в форме катушки антенна 5 генерирует разрушающий намагниченность среды в направлении сгенерированного устройством 3 для генерации магнитного поля импульс или разрушающую намагниченность среды в направлении сгенерированного магнитного поля последовательность импульсов и имеет длину L₂. Намагниченность среды разрушается на участке L₃ в среде. На фиг. 1 показан случай, в котором участок разрушенной намагниченности L₃ соответствует длине L₂ антенны 5.

После того, как намагниченность среды была разрушена, она снова устанавливается в сгенерированном устройством 3 для генерации магнитного поля магнитном поле. Это происходит на эффективном участке предварительного намагничивания L_VMeff участка между антенной 5 и антенной 4. Генерирующая импульс разрушения антенна 5 установлена на расстоянии d от измерительной антенны 4.

На фиг. 2 показан еще один пример осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера. Одинаковые элементы в обоих примерах осуществления имеют одинаковые ссылочные знаки.

Существенное отличие между представленным на фиг. 1 примером осуществления и представленным на фиг. 2 примером осуществления заключается в том, что в примере осуществления по фиг. 2 предусмотрено несколько генерирующих разрушающий намагниченность среды импульс или разрушающую намагниченность среды последовательность импульсов антенн 5, выполненных в форме катушки, которые расположены вокруг измерительной трубки 2. На фиг. 2 показано пять таких антенн 5. Антенны 5 расположены непосредственно друг рядом с другом. Но также может быть предусмотрено, что антенны 5 расположены на расстоянии друг от друга вокруг измерительной трубки 2. Если все антенны одновременно генерируют импульс разрушения, то участок L₃ является областью участка предварительного намагничивания, на которой намагниченность среды была разрушена.

Группа изобретений относится к ядерно-магнитному расходомеру для определения расхода протекающей через измерительную трубку среды. Сущность изобретения заключается в том, что ядерно-магнитный расходомер для определения расхода протекающей через измерительную трубку среды содержит участок предварительного намагничивания L_VM, на котором предусмотрена по меньшей мере одна выполненная в форме катушки антенна для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов. Технический результат – упрощение конструкции устройства. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ядерно-магнитный расходомер для определения расхода протекающей через измерительную трубку среды с состоящим из постоянных магнитов устройством для генерирования магнитного поля для генерирования пронизывающего измерительную трубку магнитного поля на участке L_M магнитного поля, с расположенным внутри участка L_M магнитного поля участком L_VM предварительного намагничивания и с включающим в себя служащую в качестве измерительной антенны выполненную в форме катушки антенну длиной L₁, также расположенным на участке L_M магнитного поля измерительным устройством, отличающийся тем, что на участке предварительного намагничивания L_VM предусмотрена по меньшей мере одна выполненная в форме катушки антенна (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов.

2. Ядерно-магнитный расходомер по п. 1, отличающийся тем, что длина выполненной в форме катушки антенны (5) определена посредством

причем d - расстояние между измерительной антенной (4) и выполненной в форме катушки антенной (5), v_max - максимальная скорость течения, v_mjn - минимальная скорость течения и L₁ - длина измерительной антенны (4).

3. Ядерно-магнитный расходомер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на участке предварительного намагничивания L_VM предусмотрена по меньшей мере одна другая выполненная в форме катушки антенна (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов.

4. Ядерно-магнитный расходомер по п. 3, отличающийся тем, что выполненные в форме катушки антенны (5) расположены в направлении течения среды непосредственно друг рядом с другом, расположены на расстоянии друг от друга в направлении течения среды или расположены отчасти непосредственно друг рядом с другом и отчасти на расстоянии друг от друга.

5. Ядерно-магнитный расходомер по п. 3, отличающийся тем, что выполненные в форме катушки антенны (5) имеют одинаковую длину или различную длину.

6. Ядерно-магнитный расходомер по п. 4, отличающийся тем, что выполненные в форме катушки антенны (5) имеют одинаковую длину или различную длину.

7. Способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера для определения расхода протекающей через измерительную трубку среды с состоящим из постоянных магнитов устройством для генерирования магнитного поля для генерирования пронизывающего среду магнитного поля на участке L_M магнитного поля, с расположенным внутри участка L_M магнитного поля участком L_VM предварительного намагничивания и с включающим в себя служащую в качестве измерительной антенны выполненную в форме катушки антенну длиной L₁, также расположенным на участке L_M магнитного поля измерительным устройством, отличающийся тем,

что для определения расхода используют расходомер, в котором на участке предварительного намагничивания L_VM предусмотрена по меньшей мере одна выполненная в форме катушки антенна для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов,

что с помощью выполненной в форме катушки антенны или по меньшей мере одной выполненной в форме катушки антенны на участке предварительного намагничивания генерируют разрушающий намагниченность среды в направлении магнитного поля импульс или разрушающую намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательность импульсов,

что перед собственно измерением выжидают время Δt ожидания, и

что затем в измерительном устройстве выполняют ядерно-магнитное измерение намагниченной среды за счет того, что намагниченная среда возбуждается за счет сигналов возбуждения, и измеряют вызванные сигналами возбуждения в среде измерительные сигналы.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что импульс разрушения является импульсом Р90, импульсом Р180 или последовательностью импульсов насыщения.

9. Способ по п. 7, причем протекающая через измерительную трубку среда имеет профиль течения с максимальной скоростью течения v_max и минимальной скоростью течения v_mjn, отличающийся тем, что время Δt ожидания задано посредством

причем d - расстояние между выполненной в форме катушки антенной (5) и измерительной антенной (4), L₂ - длина выполненной в форме катушки антенны (5) и L₁ - длина измерительной антенны (4).

10. Способ по п. 8, причем протекающая через измерительную трубку среда имеет профиль течения с максимальной скоростью течения v_max и минимальной скоростью течения v_mjn, отличающийся тем, что время Δt ожидания задано посредством

причем d - расстояние между выполненной в форме катушки антенной (5) и измерительной антенной (4), L₂ - длина выполненной в форме катушки антенны (5) и L₁ - длина измерительной антенны (4).

11. Способ по одному из пп. 7-10, причем предусмотрено более одной выполненной в форме катушки антенны (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, отличающийся тем, что выполненные в форме катушки антенны (5) генерируют импульсы одновременно.

12. Способ по одному из пп. 7-10, причем предусмотрено более одной выполненной в форме катушки антенны (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, отличающийся тем, что выполненные в форме катушки антенны (5) генерируют импульсы со смещением во времени.

13. Способ по одному из пп. 7-10, причем предусмотрено более одной выполненной в форме катушки антенны (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, отличающийся тем, что соседние и/или не соседние выполненные в форме катушки антенны (5) генерируют импульсы.

14. Способ по п. 11, причем предусмотрено более одной выполненной в форме катушки антенны (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, отличающийся тем, что соседние и/или не соседние выполненные в форме катушки антенны (5) генерируют импульсы.

15. Способ по п. 12, причем предусмотрено более одной выполненной в форме катушки антенны (5) для генерирования разрушающего намагниченность среды в направлении магнитного поля импульса или генерирования разрушающей намагниченность среды в направлении магнитного поля последовательности импульсов, отличающийся тем, что соседние и/или не соседние выполненные в форме катушки антенны (5) генерируют импульсы.

16. Способ по одному из пп. 7-10, отличающийся тем, что на другом шаге способа выполняют другие n ядерно-магнитных измерений с соответствующим временным интервалом Δτ относительно друг друга.

17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что на другом шаге способа выполняют другие n ядерно-магнитных измерений с соответствующим временным интервалом Δτ относительно друг друга.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что из значений измерения других n ядерно-магнитных измерений определяют время T₁ спин-решеточной релаксации.

19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что из значений измерения других n ядерно-магнитных измерений определяют время T₁ спин-решеточной релаксации.