(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-02
(45)【発行日】2024-08-13
(54)【発明の名称】地熱生産監視システム及び関連する方法
(51)【国際特許分類】
E21B 43/00 20060101AFI20240805BHJP
E21B 47/06 20120101ALI20240805BHJP
【ＦＩ】
E21B43/00 C
E21B47/06
E21B43/00 B
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021559268
(86)(22)【出願日】2020-04-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-27
(86)【国際出願番号】 US2020026740
(87)【国際公開番号】W WO2020206368
(87)【国際公開日】2020-10-08
【審査請求日】2023-04-03
(31)【優先権主張番号】62/829,436
(32)【優先日】2019-04-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/829,490
(32)【優先日】2019-04-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502210208
【氏名又は名称】シュルンベルジェ テクノロジー ビー ブイ
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｐａｒｋｓｔｒａａｔ ８３－８９，２５１４ ＪＧ Ｔｈｅ Ｈａｇｕｅ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100107537
【弁理士】
【氏名又は名称】磯貝 克臣
(72)【発明者】
【氏名】トゥーサン シャルル
(72)【発明者】
【氏名】ジー ユ チェン
(72)【発明者】
【氏名】ジョリヴェ ギヨーム
(72)【発明者】
【氏名】シェ チェン－ガン
【審査官】小倉 宏之
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５７－０１９４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－１４８９９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－０３０４９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０４８８０１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６３－２４６４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１３４２７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０００－２６５８０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０８１２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２５７７０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１７１０２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４６－０１９８３０（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】実開昭５０－０６３０５５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６０－０２５９２０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２００３－５０６６０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３４７３３８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｂ ４３／００
Ｅ２１Ｂ ４７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
産出井と、注入井と、
前記産出井からの蒸気を含む多相流体の生産を制御するためのダウンホールポンプまたはダウンホールコンプレッサと、
前記多相流体を前記産出井から輸送するための第１の流体導管と、
前記第１の流体導管の下流に配置された表面ポンプと、
第２の流体導管であって、前記表面ポンプが当該第２の流体導管を介して前記注入井内に水を注入する、第２の流体導管と、
前記第１の流体導管に流体結合された流量計と、
プロセッサであって、前記流量計によって生成される流体特性データに応じて、（ａ）前記ダウンホールポンプもしくは前記ダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）前記表面ポンプ、の少なくとも１つを制御する、プロセッサと、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項2】
前記第１の流体導管に結合されたヒータを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記流量計は、第１の流量計及び第２の流量計を含み、前記多相流体は、前記ヒータに曝された後に前記第２の流量計を通って流れ、
前記プロセッサは、前記第１の流量計によって生成される前記流体特性データの１または複数に応じて、または、前記第２の流量計によって生成される流体特性データに応じて、前記ヒータによって生成される熱の量を調整する
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記流量計は、放射線源及び放射性光子信号検出器を含み、前記放射線源は、前記第１の流体導管を通して放射性光子信号を放出し、
前記プロセッサは、前記放射性光子信号検出器によって検出される前記放射性光子信号の強度に基づき、前記第１の流体導管の作動状況を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１の流体導管の前記作動状況は、前記第１の流体導管内のスケール付着、または、前記第１の流体導管の腐食を示すことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記プロセッサは、前記流体特性データに基づき、前記多相流体の前記蒸気の流量、前記多相流体内の液体の水の流量、前記多相流体の蒸気の品質、または、前記多相流体のエンタルピー、の１または複数を判定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記流量計は、
前記第１の流体導管に沿う第１の位置に配置された第１の圧力センサと、
前記第１の流体導管に沿う第２の位置に配置された第２の圧力センサと、
前記第１の流体導管に沿う第３の位置に配置された温度センサと、
を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項8】
前記第１の流体導管は、差圧生成デバイスを含み、
（ａ）前記第１の圧力センサは前記差圧生成デバイスの上流に配置され、及び、前記第２の圧力センサは前記差圧生成デバイスのスロート領域もしくは前記差圧生成デバイスの下流に配置され、または、
（ｂ）前記第１の圧力センサは前記差圧生成デバイスの前記スロート領域に配置され、及び、前記第２の圧力センサは前記差圧生成デバイスの下流に配置される
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記放射線源及び前記検出器は、前記差圧生成デバイスの上流、前記差圧生成デバイスのスロート領域、または、前記差圧生成デバイスの下流、に配置されている
ことを特徴とする請求項４に従属する請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記放射線源及び前記検出器は、前記第２の圧力センサの下流に配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
プロセッサで命令を実行することにより、流体導管に結合された流量計によって生成されるセンサデータに基づき、前記流体導管を通って流れる多相生産流体内の蒸気の特性を判定する工程を備えた方法であって、
前記生産流体は、ダウンホールポンプまたはダウンホールコンプレッサの少なくとも１つを含む産出井を介して生成され、
当該方法は、更に、
前記プロセッサで命令を実行することにより、前記蒸気の前記特性に応じて、（ａ）ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプ、の少なくとも１つに関するコマンドを判定する工程と、
前記プロセッサで命令を実行することにより、（ａ）前記ダウンホールポンプもしくは前記ダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）前記表面ポンプ、の前記少なくとも１つに前記コマンドを送信して、前記蒸気の前記特性を調整させる工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項12】
前記特性は、前記センサデータに基づく、前記多相流体内の前記蒸気の流量、前記多相流体の蒸気の品質、または、前記多相流体のエンタルピー、の１または複数を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記センサデータは、前記流体導管を通して放出される電磁放射信号の強度の測定値を含み、前記強度の測定値に基づき、前記流体導管の作動状況を判定する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記コマンドは、第１のコマンドであり、（ａ）前記ダウンホールポンプもしくは前記ダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）前記表面ポンプ、の前記少なくとも１つに関する第２のコマンドを判定する工程
を更に備え、
前記第２のコマンドは、前記流体導管の前記作動状況に応じて、前記多相生産流体の流れの調整を生じさせる
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記コマンドは、第１のコマンドであり、当該方法は、
ヒータに関する第２のコマンドを生成する工程
を更に備え、
前記第２のコマンドは、前記ヒータによって生成される熱の量を調整させ、
前記多相生産流体は、前記流体導管を介して前記ヒータにさらされる
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
［関連出願］
本特許出願は、２０１９年４月４日に出願された、米国仮特許出願第６２／８２９，４３６号、及び２０１９年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／８２９，４９０号の利益を主張する。米国仮特許出願第６２／８２９，４３６号及び米国仮特許出願第６２／８２９，４９０号は、本明細書により、それらの全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる。米国仮特許出願第６２／８２９，４３６号及び米国仮特許出願第６２／８２９，４９０号に対する優先権は、本明細書によって主張される。
本特許出願は、２０１９年４月４日に出願された、米国仮特許出願第６２／８２９，４３６号、及び２０１９年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／８２９，４９０号の利益を主張する。米国仮特許出願第６２／８２９，４３６号及び米国仮特許出願第６２／８２９，４９０号は、本明細書により、それらの全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる。米国仮特許出願第６２／８２９，４３６号及び米国仮特許出願第６２／８２９，４９０号に対する優先権は、本明細書によって主張される。
【0002】
［技術分野］
本開示は概して地熱エネルギ生成に関し、より詳細には、地熱生産監視システム及び関連する方法に関する。
本開示は概して地熱エネルギ生成に関し、より詳細には、地熱生産監視システム及び関連する方法に関する。
【0003】
地熱リザーバは、生産流体で取得することができ、産業用途のためのエネルギ源として使用することができる水蒸気を生成する。蒸気の品質及びエネルギ容量の評価は、専用のデバイスによる生産流体の流体の分離に基づく場合があり、それにより、水蒸気の相と液体の水の相とが単一相の各流れに関して別々に測定されるようになっている。生産流体内の蒸気を評価するための他の既知の方法には、２相の生産流内に、定常状態の条件下で、既知の割合で、液体及び気体の特定相のトレーサを注入することが含まれる。２相のサンプルは、トレーサの注入ポイントの下流で収集される。各相内のトレーサの濃度は、個別の相の流量及び生産エンタルピーを判定するために、総流量の測定とともに使用される場合がある。
【発明の概要】
【0004】
本明細書に開示のいくつかの実施形態の特定の態様は、以下に説明される。これら態様が、本発明が取り得る特定の形態の簡単な概要を読み手に提供するためにのみ提供されたものであること、及び、これら態様が本発明の範囲を制限することは意図されていないことを、理解されたい。むしろ、本発明は、以下に説明されていない場合がある様々な態様を包含する場合がある。
【0005】
例示的なシステムは、産出井と、注入井と、産出井からの蒸気を含む多相流体の生産を制御するためのダウンホールポンプまたはダウンホールコンプレッサと、多相流体を産出井から輸送するための第１の流体導管と、第１の流体導管の下流に配置された表面ポンプと、第２の流体導管と、を含んでいる。表面ポンプは、第２の流体導管を介して注入井内に水を注入するためのものである。流量計は、第１の流体導管に流体結合されている。例示的なシステムは、第１の流量計によって生成された流体特性データに応じて、（ａ）ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つを制御する、プロセッサを含んでいる。
【0006】
例示的な方法は、プロセッサで命令を実行することにより、流体導管に結合された流量計によって生成されたセンサデータに基づき、流体導管を通って流れる多相生産流体内の蒸気の特性を判定することであって、生産流体が、ダウンホールポンプまたはダウンホールコンプレッサの少なくとも１つを含む産出井を介して生成される、判定することと、プロセッサで命令を実行することにより、蒸気の特性に応じて、ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つに関するコマンドを判定することと、プロセッサで命令を実行することにより、（ａ）ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つにコマンドを送信して、蒸気の特性を調整させることと、を含んでいる。
【0007】
例示的な装置は、流体導管に沿う第１の位置に配置された第１の圧力センサと、流体導管に沿う第２の位置に配置された第２の圧力センサと、流体導管に沿う第３の位置に配置された温度センサと、電磁放射信号を放出する、流体導管に結合された放射線源と、電磁放射信号を検出し、検出に基づき、信号検出データを生成する、流体導管に結合された検出器と、を含む流量計を含んでいる。例示的な装置は、第１の圧力センサによって生成された圧力データ、第２の圧力センサによって生成された圧力データ、温度センサによって生成された温度データ、及び検出器によって生成された信号検出データに基づき、流体導管内を流れる多相流体の特性を判定するプロセッサを含んでいる。
【0008】
別の例示的な装置は、流体導管と、第１の波長での第１の光及び第２の波長での第２の光を放出する第１の光源と、を含む流量計を含んでいる。第１の光及び第２の光は流体導管を通過することになる。例示的な装置は、（ａ）流体導管を通過する第１の光を検出し、第１の光の検出に応じて第１の透過率データを生成することと、（ｂ）流体導管を通過する第２の光を検出し、第２の光の検出に応じて第２の透過率データを生成することと、を行う第１の光検出器を含んでいる。例示的な装置は、第１の透過率データ及び第２の透過率データに基づき、流体導管を通って流れる蒸気流内の水の水割合を判定するプロセッサを含んでいる。
【0009】
上述の特徴の様々な改良は、本実施形態の様々な態様に関して存在する場合がある。さらなる特徴が、同様にこれら様々な態様に組み込まれる場合もある。これら改良及びさらなる特徴は、個別に、または任意の組合せで存在する場合がある。たとえば、図示の実施形態に関連して以下に論じる様々な特徴は、単独で、または任意の組合せで、本開示の上述の態様のいずれかに組み込まれる場合がある。また、上に提供された簡単な概要は、請求される主題に対する限定を伴わずに、読み手に、いくつかの実施形態の特定の態様及び文脈に親しませることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の教示に係る、多相流量計（ＭＰＦＭ）及び流体分析器を使用して蒸気を含む多相流体の特性を分析するための例示的なシステムを示す図である。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【図6】本開示の教示に係る、流体導管内の流体の相の割合及び蒸気の品質を判定するための例示的な方法のフローチャートである。
【0015】
【図7】生産流体を搬送するための例示的な生産パイプを示す図である。
【図8】生産流体を搬送するための例示的な生産パイプを示す図である。
【図9】生産流体を搬送するための例示的な生産パイプを示す図である。
【0016】
【図10】時間に対する放射線放射強度をプロットしているグラフである。
【0017】
【図11】本開示の教示に係る、生産パイプの動作状況を判定するための例示的な方法のフローチャートである。
【0018】
【図12】本開示の教示に係る、流体の相の割合及び蒸気の品質を監視するための例示的なシステムの図である。
【0019】
【図13】本開示の教示に係る、流体の相の割合及び蒸気の品質を監視するための別の例示的なシステムの図である。
【0020】
【図14】本開示の教示に係る、流体の相の割合及び蒸気の品質を監視するための例示的な方法のフローチャートである。
【0021】
【図15】本開示の教示に係る、例示的な地熱生産システムの図である。
【0022】
【図16】本開示の教示に係る、地熱生産システム内の蒸気生成を最適化させるための例示的な方法のフローチャートである。
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
各図は拡縮されていない。概して、同じ参照符号が、同じであるか同様のパーツを参照するために、図（複数可）及び付随する記載された詳細を通して使用されることになる。
【0025】
本開示が、様々な実施形態の様々な特徴を実施するために、多くの異なる実施形態、または実施例を提供することを理解されたい。構成要素及び配置の特定の実施例が、説明の目的のために、また、本開示をシンプルにするように、以下に記載される。当然、これらは実施例に過ぎず、限定的であることは意図されていない。
【0026】
様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、１または複数の要素が存在することを意味することが意図されている。「備えている」、「含んでいる」、及び「有している」との用語は、包括的であることが意図され、列挙されている要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味している。さらに、「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、他の方向の用語、及びこれら用語の変形形態のあらゆる使用は、便宜的に行われるものであり、構成要素のあらゆる特定の向きを指示するものではない。
【0027】
「第１の」、「第２の」、「第３の」などの記述語は、別々に参照される場合がある複数の要素または構成要素を識別する場合に本明細書で使用される。使用のそれらの文脈に基づいて別様に特定されるか理解されない限り、そのような記述語は、優先度、リスト内の物理的順番もしくは配置、または時間的順番のあらゆる意味を負わせることは意図されておらず、開示の実施例の理解を容易にするために、複数の要素または構成要素を別々に参照するためのラベルとして単に使用される。いくつかの実施例では、記述語「第１の」は、詳細な説明においてある要素を参照するために使用される場合があるが、同じ要素が、「第２の」または「第３の」などの異なる記述語で、請求項において参照される場合がある。そのような例では、そのような記述語が、複数の要素または構成要素の参照を容易にするために単に使用されるものであることを理解されたい。
【0028】
地熱リザーバは、地熱エネルギ回収の一部として、生産流体の形態で取得することができる水蒸気を生成する。生産流体は、通常、水蒸気と液体の水とを含む２相の流体であり、いくつかの実施例では、極微量のミネラル及び／または化学物質を含んでいる。地熱井によって生成された蒸気は、発電、採掘、産業上の作業など、様々な用途で使用することができる。蒸気の特性の監視は、地熱リザーバにおいて蒸気の生成を最適化するために使用することができる。
【0029】
生産流体エンタルピーは、２相の地熱井のリソースに関する重要な性能のインジケータである。正確かつ最新のエンタルピー測定が、地熱リソースの開発及び利用において重要である。さらに、エンタルピーの変化は、しばしば、地熱リザーバの状況の変化の第１のサインである。したがって、エンタルピーの監視は、地熱リザーバ管理プログラムの基礎としての役割を果たすことができる。蒸気の品質、または、蒸気及び液体の水の総質量流量に対する水蒸気の流れの質量流量の割合は、地熱リザーバの性能に関して監視することができる別の特性である。
【0030】
生産エンタルピーは、２相の生産流体内の水蒸気と液体の水との個別の流量の関数として判定することができる。水蒸気及び液体の流量の測定値を判定するためのいくつかの既知の方法は、相を分離するための専用のデバイスによる流体の分離に基づいている。そのような既知の実施例では、水蒸気の相の流量と液体の水の相の流量とが、単一相の流れに関して個別に測定される。水蒸気及び液体の流量の測定値を測定するための他の既知の実施例は、液体及びガスのトレーサを、定常状態の条件下で多相の生産流体のそれぞれの相に注入することを含んでいる。各相のサンプルは、トレース注入位置の下流で収集される。サンプルは、流量及びエンタルピーなどの特性を判定するために使用され、また、オペレータ（複数可）による生産システムの手動での調整を引き起こすために使用され得る。しかし、トレーサ技術には、現場で収集され、化学的分析のために研究所に輸送されるサンプルが必要である。このため、測定は、断続的にのみ実施される場合があり、結果は、サンプル収集時間の後に遅れて利用可能である。さらに、そのような周期的な測定は、複雑なリザーバプロセスを最適化するための十分な情報を提供しない。
【0031】
生産流体を搬送する生産パイプの表面の状況も、蒸気の特性に影響し得る。たとえば、堆積物またはスケールの蓄積が、蒸気を搬送するパイプ内で経時的に発生する場合がある。地熱生産パイプは、極微量のミネラル及び／または化学物質を伴う、蒸気と水とを含む２相の流体に曝される。産出井内の微量のミネラル／化学物質の組成に応じて、スケールが地熱配管内に堆積し、蓄積される場合がある。さらに、配管は、浸食及び腐食のダメージを受けやすく、配管の壁厚の低減に繋がる。
【0032】
スケール、浸食、及び腐食を検出するための既知の方法は、通常、大きい設備を伴い、検出は定期的に行われる。スケール付着を検出するために使用される設備は、浸食及び腐食のダメージを測定するために使用される設備とは異なる場合があり、生産パイプを調査するために、地熱プラントに追加の時間及びコストが生じる。
【0033】
本明細書に開示されているのは、地熱リザーバによって生成された生産流体の、インラインでの監視を提供するための例示的なシステム及び方法である。本明細書に開示の実施例では、監視は、実質的にリアルタイムで（たとえば、流体流れに関するデータの検出の数秒または数分の内に）実施される。本明細書に開示の実施例には、生産流体が生産配管を通って流れる際に、生産流体をそれぞれ液層と蒸気相とに分離することなく、品質、量、及びエネルギ容量などの、蒸気の特性を測定するための多相流量計が含まれる。
【0034】
本明細書に開示のいくつかの例示的な多相流量計は、たとえば、差圧生成デバイス（たとえば、ベンチュリチューブ）、相割合検出器（たとえば、ガンマ線濃度計）、流体圧力センサ（複数可）、及び流体温度センサ（複数可）を含んでいる。多相流量計によって生成されたデータは、混合物の総流量を判定するために使用することができる。開示の実施例は、蒸気の相の割合と混合物の総流量とに基づき、生産流体の各相を分離またはサンプリングすることなく、水蒸気の相と液体の水の相との個別の流量を判定する。本明細書に開示の実施例は、個別の相の流量に基づき、生産流体のエンタルピーを判定する。
【0035】
いくつかの例示的な多相流量計は、多相生産流体の相の割合を判定するために使用される（カウント率）強度データを生成するように、生産パイプを通して高エネルギ光子を放出するための放射線源（たとえば、ガンマ線源）を含んでいる。いくつかの実施例では、高エネルギ光子は、空のパイプを通して定期的に放出され、検出信号の送信された強度が測定される。検出された信号の強度の変化が経時的に監視されて、地熱生産配管のスケール付着及び／または配管のダメージ（たとえば、腐食に起因するパイプの壁厚の低減）を識別する。
【0036】
本明細書に開示の例示的な多相流量計は、蒸気の生成を最適化するために、地熱生産システムで実施することができる。本明細書に開示の実施例では、多相流量計によって生成されたデータは、流体分析器によって処理される。流体分析器は、ポンプ、コンプレッサ、バルブアクチュエータなどの、地熱生産システムの１または複数の構成要素に、（たとえば、有線または無線の通信プロトコルを介して）通信可能に結合されている。多相流量計によって生成されたデータに基づき、流体分析器は、蒸気の生成を最適化するように流量、温度、圧力などを調整するために、地熱生産システムの構成要素（複数可）に命令することができる。
【0037】
図１は、蒸気の品質、量、及びエネルギ容量など、流体導管１０２（たとえば、パイプ）を通って流れる、水蒸気（蒸気）の相と、少なくとも第２の液体の水の相と、を含む多相生産流体の特性を測定するための例示的なシステム１００を示している。例示的なシステム１００は、蒸気を含む生産流体を生成する地熱井を含む、地熱生産システムで実施することができる。
【0038】
図１の例示的なシステム１００は、多相流量計（ＭＰＦＭ）１０４を含んでいる。図１に示すように、ＭＰＦＭ１０４は流体導管１０２に流体結合されており、それにより、流体が流体導管１０２の出口１０６へ移動する際に、流体導管１０２の入口１０５に入る流体がＭＰＦＭ１０４を通過するようになっている。本明細書に開示のように、ＭＰＦＭ１０４は、多相流体の特性を分析するために使用されるデータを生成するセンサ（複数可）を含んでいる。センサ（複数可）には、たとえば、温度センサ（複数可）、圧力センサ（複数可）、差圧センサ（複数可）、マイクロウェーブセンサ（複数可）、光学センサ（複数可）、ガンマ線濃度計（複数可）などが含まれ得る。
【0039】
図１の実施例では、ＭＰＦＭ１０４のセンサ（複数可）によって生成されたデータは、流体分析器１０８に送信される。図１の流体分析器１０８は、１または複数のプロセッサ（たとえば、ダウンホールプロセッサ（複数可）、表面に位置するプロセッサ（複数可）、エッジ計算デバイス（複数可）、及び／またはクラウドベースのデバイス（複数可）（たとえば、サーバ（複数可）、プロセッサ（複数可）、及び／または仮想マシン（複数可））によって実施され得る。流体分析器１０８に送信されたデータは、データベース１１０に貯蔵される。データベース１１０は、流体分析器１０８に配置される場合があるか、別の場所に配置され、流体分析器１０８と通信している場合がある。
【0040】
例示的な流体分析器１０８は、流体の１または複数の特性を判定するために、ＭＰＦＭ１０４によって生成されたセンサデータを分析する。例示的な流体分析器１０８は、計算器１１２を含んでいる。計算器１１２は、生産流体の総質量流量、蒸気の質量流量、液体の水の質量流量、相の割合、及び蒸気の品質などの流体の特性を判定するために、センサデータを分析する。計算器１１２によって生成された結果（複数可）は、データベース１１０に貯蔵することができる。データベース１１０は、圧力及び温度の関数としての蒸気及び水の熱力学的特性などの基準データ、及び／または、ガンマ線濃度計のためのものなど、ＭＰＦＭ１０４に関する流体の較正データをも貯蔵することができる。基準データは、ユーザの入力（複数可）によって規定され得る。
【0041】
例示的な流体分析器１０８は、蒸気最適化分析器１１４を含んでいる。本明細書に開示のように、計算器１１２によって判定される流体の特性に基づき、蒸気最適化分析器１１４は、たとえば、ＭＰＦＭ１０４を含む地熱生産システムによって生成された蒸気の品質及び流量を調整するために、命令を生成する。たとえば、蒸気最適化分析器１１４は、作動速度を増大させるように、地熱井内のダウンホールポンプまたはコンプレッサに関する命令を生成する。この作動速度の増大は、蒸気の生成の増大に繋がる。本明細書に開示のように、いくつかの実施例では、蒸気最適化分析器１１４は、作動速度を低減させるように、表面水注入ポンプのための命令を生成することができる。この作動速度の低減は、水が注入井に注入される割合が低減されることに繋がり得る。
【0042】
図１の例示的な流体分析器１０８は、流体導管分析器１１６を含んでいる。本明細書に開示のように、流体導管分析器１１６は、流体導管１０２の内部のスケール付着、及び／または流体導管１０２の腐食に関する、流体導管１０２の作動状況を検出するために、ＭＰＦＭ１０４によって生成されたデータを分析する。いくつかの実施例では、流体導管分析器１１６は、スケール付着を防止、低減、または最小にするために、蒸気の生成を調整するように、蒸気最適化分析器１１４と通信する。
【0043】
図１の例示的な流体分析器１０８は、センサのオペレータ１１７を含んでいる。センサのオペレータ１１７は、ＭＰＦＭ１０４の１または複数の構成要素（たとえば、センサ（複数可）、ガンマ線濃度計（複数可）など）の動作を制御することができるか、較正を促進することができる。センサのオペレータ１１７は、ユーザの入力（複数可）によって規定され、データベース１１０に貯蔵された作動ルール（複数可）に基づき、ＭＰＦＭ１０４を制御する。
【0044】
図１の例示的な流体分析器１０８は、発信機１１８を含んでいる。発信機１１８は、流体分析器１０８に通信可能に結合された１または複数のデバイス（たとえば、センサ（複数可）、アクチュエータ（複数可）など）への、蒸気最適化分析器１１４及び／またはセンサのオペレータ１１７によって生成された命令を促進する。発信機１１８は、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して、命令を送信する。
【0045】
流体分析器１０８を実施する例示的な方式が図１に示されているが、図１に示されている要素、プロセス、及び／またはデバイスの１または複数は、任意の他の方法で、合わせられる、分けられる、再配置される、省略される、除外される、及び／または実施される場合がある。さらに、図１の例示的なデータベース１１０、例示的な計算器１１２、例示的な蒸気最適化分析器１１４、例示的な流体導管分析器１１６、例示的なセンサのオペレータ１１７、例示的な発信機１１８、及び／または、より大まかには、例示的な流体分析器１０８は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び／または、ハードウェア、ソフトウェア、及び／またはファームウェアの任意の組合せによって実施される場合がある。このため、たとえば、例示的なデータベース１１０、例示的な計算器１１２、例示的な蒸気最適化分析器１１４、例示的な流体導管分析器１１６、例示的なセンサのオペレータ１１７、例示的な発信機１１８、及び／または、より大まかには、例示的な流体分析器１０８のいずれかは、１または複数のアナログまたはデジタル回路（複数可）、論理回路、プログラマブルプロセッサ（複数可）、プログラマブルコントローラ（複数可）、グラフィック処理ユニット（複数可）（ＧＰＵ（複数可））、デジタル信号プロセッサ（複数可）（ＤＳＰ（複数可））、特定用途向け集積回路（複数可）（ＡＳＩＣ（複数可））、プログラマブル論理デバイス（複数可）（ＰＬＤ（複数可））、フィールドプログラマブルゲートアレイ（複数可）（ＦＰＧＡ（複数可））、及び／またはフィールドプログラマブル論理デバイス（複数可）（ＦＰＬＤ（複数可））によって実施され得る。純粋にソフトウェア及び／またはファームウェアの実施態様をカバーするように、本特許の装置またはシステムの請求項のいずれかを読む場合、例示的なデータベース１１０、例示的な計算器１１２、例示的な蒸気最適化分析器１１４、例示的な流体導管分析器１１６、例示的なセンサのオペレータ１１７、及び／または例示的な発信機１１８の少なくとも１つは、ソフトウェア及び／またはファームウェアを含む、メモリ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ブルーレイディスクなどの非一時的なコンピュータ可読貯蔵デバイスまたは貯蔵ディスクを含むように、本明細書によって明確に規定される。さらにまた、図１の例示的な流体分析器１０８は、図１に示されているものに加えて、またはその代わりに、１または複数の要素、プロセス、及び／またはデバイスを含む場合があり、及び／または、図示の要素、プロセス、及びデバイスのいずれかもしくはすべての２つ以上を含む場合がある。本明細書で使用されるように、「通信している」とのフレーズは、その変形形態を含め、直接的な通信、及び／または、１または複数の中間の構成要素を通しての間接的な通信を包含し、また、直接の物理的な（たとえば有線の）通信、及び／または連続した通信を必要とせず、むしろ、定期的なインターバル、スケジュールが決められたインターバル、非周期的なインターバル、及び／またはワンタイムのイベントでの選択的通信をさらに含む。
【0046】
図２は、流体導管２０２（たとえば、図１の流体導管１０２）を通って流れる多相流体２０１の特性を測定する例示的なシステム２００を示している。例示的なシステム２００は、多相流量計（ＭＰＦＭ）２０４（たとえば、図１の多相流量計１０４）を含んでいる。本明細書に開示のように、図２の実施例では、多相流量計２０４によって生成されたデータは、流体２０１の分離またはサンプリングを必要とすることなく、インラインでの状況で、流体２０１の蒸気と液体の水との、個別の相の流量を測定するために、流体分析器１０８によって使用される。個別の流量は、流体２０１のエンタルピーを判定するために使用することができる。
【0047】
図２の例示的なＭＰＦＭ２０４には、差圧測定システム２０５が含まれる。差圧測定システム２０５は、流体導管２０２内に圧力差を発生させるための手段を含んでいる。図２の実施例では、圧力差を発生させるための手段は、ベンチュリチューブ２０３を含んでいる。他の実施例では、圧力差を発生させるための手段は、オリフィスプレートまたはフローノズルを含むことができる。
【0048】
図２に示すように、ベンチュリチューブ２０３は、流体導管２０２に流体結合されており、それにより、流体導管２０２の入口２０７と流体導管２０２の出口２１１との間を流れる流体２０１が、ベンチュリチューブ２０３を通って流れるようになっている。しかし図２では、流体導管２０２は垂直に配置されており、他の実施例では、流体導管２０２、そしてひいてはベンチュリチューブ２０３は、水平に配置され得る。
【0049】
図２の例示的なＭＰＦＭ２０４の差圧測定システム２０５は、ベンチュリチューブ２０３のスロート２０６の上流の第１の位置に配置された第１の圧力センサ２０８と、ベンチュリチューブ２０３のスロート２０６（たとえば、スロート領域）に配置された第２の圧力センサ２０９と、を含んでいる。図２の実施例では、第１の圧力センサ２０８は、ベンチュリチューブ２０３のスロート２０６に入る前に流体導管２０２を通って流れる流体２０１の圧力を示す圧力データを生成する。第２の圧力センサ２０９は、流体２０１がベンチュリチューブ２０３のスロート２０６を通って流れる際の流体２０１の圧力を示す圧力データを生成する。
【0050】
図２の例示的なＭＰＦＭ２０４は、流体導管２０２を通って流れる流体２０１の温度を示す温度データを生成するための温度センサ２１０を含んでいる。
【0051】
図２の例示的なＭＰＦＭ２０４は、相割合センサ２１２及び放射線源２１３を含んでいる。図２の実施例では、相割合センサ２１２は、ベンチュリチューブ２０３のスロート２０６に、放射線源２１３とは正反対に配置されている。相割合センサ２１２、及び放射線源２１３を含むハウジングは、ベンチュリチューブ２０３の外側表面に結合されている（たとえば、クランプまたは他の締結具を介して機械的に結合されている）場合がある。本明細書（図４及び図５）に開示のように、放射線源２１３及び相割合センサ２１２は、流体導管２０２に沿って、図２に示す実施例とは異なる位置（たとえば、ベンチュリチューブ２０３の下流）に配置することができる。
【0052】
相割合センサ２１２は、放射線源２１３による放射線の放射に応じて、流体２０１内の蒸気と水との層の割合を示す信号データを生成する。図２の実施例では、相割合センサ２１２は、ガンマ線濃度計である。他の実施例では、相割合センサ２１２は、マイクロウェーブセンサ、光学（たとえば、赤外）センサ、または超音波センサを含むことができる。そのような実施例では、マイクロウェーブ源、光源、または超音波源が、相割合センサのタイプに基づき、放射線源２１３の代わりに使用される場合がある。
【0053】
図２の実施例では、圧力センサ２０８、２０９によって生成された圧力データ、温度センサ２１０によって生成された温度データ、及び相割合センサ２１２によって生成された相割合データは、計算器１１２による処理のために、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して、流体分析器１０８に送信される。送信されたデータは、データベース１１０に貯蔵することができる。
【0054】
図３は、多相生産流体（たとえば、図２の流体２０１）の蒸気と液体の水との個別の相の流量、及び流体のエンタルピーを判定するための例示的なアルゴリズム３００を示すフロー図である。例示的なアルゴリズム３００は、図１及び図２の例示的な流体分析器１０８の計算器１１２によって実行することができる。
【0055】
ブロック３０２では、流体分析器１０８の計算器１１２が、第１の圧力センサ２０８と第２の圧力センサ２０９とのそれぞれによって生成された圧力データ、温度センサ２１０によって生成された温度データ、ならびに、相割合センサ２１２によって生成された蒸気と液体の水とに関する相の割合のデータ（α）をデータベース１１０から回収する。計算器１１２は、流体導管２０２から図２のベンチュリチューブ２０３に流入する流体２０１の差圧ΔＰｖを計算する。ブロック３０４では、計算器１１２は、図１及び図２のデータベース１１０に貯蔵された、１または複数の予め規定された水の熱力学的モデル（複数可）を回収する。熱力学的モデル（複数可）は、測定された圧力データＰｌｉｎｅ（たとえば、図２の第２の圧力センサ２０９によって測定されたもの）及び、温度センサ２１０によって測定された温度データＴｌｉｎｅの観点から、蒸気の品質（たとえば、蒸気の密度ρｓ、水の密度ρｗ、蒸気の質量流量／総質量流量）を相関させるための基準データを含むことができる。
【0056】
ブロック３０６では、流体分析器１０８の計算器１１２は、測定されたライン圧力Ｐｌｉｎｅ（たとえば、ベンチュリチューブ２０３のスロート２０６に配置された第２の圧力センサ２０９によって検出された圧力）、温度センサ２１０によって測定された温度データＴｌｉｎｅ、及び、データベース１１０に貯蔵された熱力学的モデル（複数可）（たとえば、圧力及び温度の関数としての基準の密度データ）に基づき、流体２０１内の蒸気と水とに関する個別の相の密度を計算する。計算器１１２は、図２の相割合センサ２１２によって生成された蒸気相の割合のデータαｓ及び液体の水の相の割合のデータ（１－αｓ）、及び、蒸気と液体の水とに関する個別の相の密度を使用して、流体に関する混合物の密度
を計算する。
【0057】
ブロック３０８では、計算器１１２は、差圧ΔＰｖ及び混合物の密度に基づき、流体に関する総質量流量Ｑｍａｓｓを計算する。
式中、Ｋは、たとえば、差圧生成デバイス（たとえば、ベンチュリチューブ２０３））の入口直径に対する制限の割合、ベンチュリスロート２０６などの制限の断面積、及び差圧生成デバイスの放出係数に応じたパラメータである。
【0058】
ブロック３１０では、計算器１１２は、相流量の計算モデル（たとえば、気体／液体のスリップモデル）を実行して、蒸気の割合αｓ及び蒸気の品質
（蒸気の密度ρｓ、水の密度ρｗとする）から、気体の体積率（ＧＶＦ）を計算し、多相流体の総質量流量Ｑｍａｓｓを、多相流体の蒸気の流量を示す、
とする蒸気の質量流量Ｑｓｔｅａｍ（ブロック３１２）と、多相流体の液体の流量を示す、
とする液体の質量流量Ｑｌｉｑｕｉｄ（ブロック３１４）とに分割する。
【0059】
ブロック３１６では、計算器１１２は、蒸気の質量流量Ｑｓｔｅａｍ及び液体の質量流量Ｑｌｉｑｕｉｄを使用して、蒸気及び液体の水を含む多相生産流体のエンタルピーＨｔｏｔＦｌｏｗを判定する。図３の実施例では、蒸気と液体の水との個別の流量Ｑｓｔｅａｍ、Ｑｌｉｑｕｉｄ、及び、蒸気と水との個別のエンタルピー（基準熱力学的モデル（複数可）に基づいて判定される）が、蒸気／液体の水の混合物のエンタルピーを判定するために使用される。
【0060】
このため、図３の例示的なアルゴリズム３００は、相の割合と、多相生産流体の蒸気相及び液体の水の相の対応する密度との間の相関関係を使用して、蒸気と液体の水とに関する個別の流量を判定する。本明細書に開示のように、個別の蒸気と液体の水との流量から生成されたエンタルピーの測定値が、発電などの個別の操作に関する蒸気の生成を最適化するために、例示的な流体分析器１０８の蒸気最適化分析器１１４によって使用される。
【0061】
図４は、多相生産流体内の蒸気の状態と、流体を搬送する地熱生産パイプまたは配管４０１の作動状況とを監視するための例示的なシステム４００を示している。例示的なシステム４００は、流体導管４０４を通って流れる流体を監視するための多相流量計（ＭＰＦＭ）４０２（たとえば、図１のＭＰＦＭ１０４）を含んでいる。流体導管４０４は、それぞれの接続インターフェース４０３を介して地熱生産パイプ４０１に結合されている。接続インターフェース４０３は、流体導管４０４を地熱生産パイプ４０１の流路に挿入することを可能にするために、フランジ、クランプ、または他の機械的締結具（複数可）を含むことができる。他の実施例では、流体導管４０４は、接続インターフェース４０３を介して、地熱生産パイプ４０１にねじ山で固定するか溶接される。
【0062】
図４の流体導管４０４は、差圧生成デバイス４０５、または、流体導管４０４内を流れる流体内に圧力差を生じさせるための手段を含んでいる。差圧生成デバイス４０５は、ベンチュリチューブ（たとえば、図２のベンチュリチューブ２０３）、フローノズル、オリフィスプレート、またはピトー管を含むことができる。フローノズルは、図４の実施例に示されている。また、図４の実施例では、流体導管４０４が水平に配置されているが、他の実施例では、流体導管４０４は、垂直に配置され得る。
【0063】
図４の例示的なＭＰＦＭ４０２には、差圧測定システム４０６が含まれている。図４の実施例では、差圧測定システム４０６は、流体が差圧生成デバイス４０５を通って流れる前の流体に関する圧力データを生成するための第１の圧力センサ４０８と、差圧生成デバイス４０５を通って流れる流体に関する圧力データを生成するための第２の圧力センサ４１０と、を含んでいる。
【0064】
図４の実施例は、流体導管４０４を通って流れる流体に関する温度データを生成するための温度センサ４１２を含んでいる。圧力センサ４０８、４１０によって生成された圧力データ、及び温度センサ４１２によって生成された温度データは、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して流体分析器１０８に送信され、データベース１１０に貯蔵される。
【0065】
図４の例示的なＭＰＦＭ４０２には、電磁放射測定システム４１４（たとえば、ガンマ線濃度計）が含まれている。電磁放射測定システム４１４は、流体導管４０４内の流体の容量を判定するための手段を提供する。具体的には、電磁放射測定システム４１４は、流体内の原子と、放射線源によって放出された光子との間の相互作用に起因して、電磁放射測定システム４１４の放射線源によって放出された電磁放射信号（たとえば、ガンマ線光子信号）の減衰を測定する。図４の実施例では、電磁放射測定システム４１４は、流体導管４０４の差圧生成デバイス４０５の下流に配置されている。電磁放射測定システム４１４は、差圧生成デバイス４０５の上流などの他の位置に配置することができる。
【0066】
図５は、電磁放射測定システム４１４を含む、図４の流体導管４０４及びＭＰＦＭ４０２の一部を示している。図５に示すように、電磁放射測定システム４１４は、ハウジング５０２に配置された放射線源５００を含んでいる。ハウジング５０２は、流体導管４０４の外側表面に結合されている（たとえば、クランプ（複数可）または他の締結具（複数可）を介して機械的に結合されている）。ハウジング５０２は、放射線源５００によって放出された電磁放射信号（複数可）（たとえば、ガンマ線）を平行にする（たとえば、狭める）コリメータを含むことができる。放射線源５００によって放出された電磁放射信号（複数可）は、図５の線５０４によって示すように、流体導管４０４にわたって伝達される。
【0067】
図４及び図５の例示的な電磁放射測定システム４１４は、ハウジング５０２とは反対側（たとえば、放射線源５００から１８０°）の流体導管４０４の外側表面に結合された（たとえば、クランプ（複数可）または他の締結具（複数可）を介して機械的に結合された）シンチレーション検出器５０６を含んでいる。シンチレーション検出器５０６は、電磁放射信号（たとえば、送信されたガンマ線光子）を電気信号データに変換する。シンチレーション検出器５０６は、たとえば、放射線源５００によって放出され、流体導管４０４を通過するガンマ線の強度を測定する。シンチレーション検出器５０６によって測定されたデータを使用して、図２及び図３に関して開示のように、流体導管４０４内の流体の相の割合を判定することができる。いくつかの実施例では、流体導管４０４の少なくとも一部は、電磁放射測定システム４１４の構成要素（たとえば、ハウジング５０２、シンチレーション検出器５０６）を、生産流体によって生成される熱から保護するために、断熱材料でコーティングされている。
【0068】
図４及び図５の電磁放射測定システム４１４によって生成されたデータは、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して流体分析器１０８に送信される。図４及び図５の実施例では、流体分析器１０８は、圧力センサ４０８、４１０によって生成された圧力データ、温度センサ４１２によって生成された温度データ、ならびに、図４及び図５の電磁放射測定システム４１４によって生成されたデータを使用して、流体導管４０４を通って流れる流体を分析する。たとえば、流体分析器１０８の計算器１１２は、図３の例示的なアルゴリズム３００に関して開示したように、水または蒸気の割合、流体の総流量、個別の相の流量、及びエンタルピーを計算することができる。
【0069】
いくつかの実施例では、流体分析器１０８の計算器１１２は、電磁放射信号の減衰に基づき、流体導管４０４内の流体の容量のレベルまたは体積率（相の割合α）を判定する。図６は、図４及び図５の流体導管４０４などの流体導管内の流体の容量を判定するための例示的な方法６００のフローチャートである。ブロック６０２では、図４及び図５の例示的な電磁放射測定システム４１４の放射線源５００は、流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７によって生成された命令に基づき、流体が内部を通っていない場合に図４及び図５の流体導管４０４を通して電磁放射信号（複数可）（たとえば、ガンマ線）を放出する。ブロック６０４では、シンチレーション検出器５０６は、空の流体導管４０４を通過する電磁放射信号（複数可）に関する較正強度Ｉ０を測定する。ブロック６０６では、電磁放射測定システム４１４の放射線源５００は、流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７によって生成された命令に基づき、蒸気／水の流体が流体導管４０４内を通っている場合に流体導管４０４を通して電磁放射信号（複数可）（たとえば、ガンマ線）を放出する。ブロック６０８では、シンチレーション検出器５０６は、内部に流体を含む流体導管４０４を通過する電磁放射信号（複数可）に関する強度Ｉ（ｔ）を測定する。ブロック６１０では、流体分析器１０８の計算器１１２は、流体導管４０４内の蒸気／水の流体の混合物の存在に起因する電磁放射減衰信号データの強度レベルＩ（ｔ）の変化に基づき、流体導管４０４内の流体の容量のレベル（蒸気の割合α）を判定する。たとえば、計算器１１２は、以下の式を使用して、流体の存在に起因する電磁放射信号のビームパス長ｄに沿う減衰λ（ｔ）を判定する。
蒸気の割合αは、以下のように得ることができる。
ここで、
とは、それぞれ、完全に蒸気と完全に水との中の、較正または計算された電磁放射信号の減衰である（Ｉｓ及びＩｗは、それぞれ完全に蒸気と完全に水との中での、測定されたか計算された電磁放射信号の強度レベルであり、データベース１１０に貯蔵される）。
【0070】
たとえば、基準の減衰データλｓ及びλｗと比較しての電磁放射信号（複数可）の減衰レベルに基づき、計算器１１２は、流体導管４０４内の流体の内容量のレベル（蒸気の割合α）を判定することができる。
【0071】
電磁放射信号（複数可）（たとえば、ガンマ線）が図４及び図５の空の流体導管４０４を通して送信される場合に、電磁放射測定システム４１４によって生成された較正強度データＩ０は、データベース１１０内に貯蔵され、スケール付着及び／または腐食に関する地熱生産パイプの作動状況を監視するために使用することができる。図７から図９は、経時的な地熱生産パイプ（たとえば、図４の地熱生産パイプ４０１）の変化を示している。具体的には、図７は、使用前の地熱生産パイプ７００を示している。図８は、パイプ８００を通って流れる流体に起因して、経時的にパイプ８００の内側表面上に堆積された、混合されたシリカ及び硫化物のスケール８０２を含む地熱生産パイプ８００を示している。図９は、腐食部分９０２を含む、地熱処理パイプ９００を示している。
【0072】
図４から図６に関して開示された空のパイプを通しての放射性信号（たとえば、ガンマ線）の放射の結果として得られた情報を、パイプを調査するために生産ラインから生産パイプを物理的に取り外すことなく（かつ、既知のスケール付着及びパイプ壁厚の評価技術で使用されるような別の設備を使用する必要なしに）、図７から図９の地熱生産パイプ（複数可）７００、８００、９００のスケール付着またはダメージ（たとえば、腐食）のインジケータとして使用することができる。同様に、空のパイプを通しての放射性信号の定期的な放射を使用して、データベース１１０に貯蔵された電磁放射測定システム４１４に関する較正強度データＩ０を定期的にアップデートすることができる。
【0073】
生産パイプの作動状況の監視は、経時的な放射線源の放射強度の自然の減衰率に基づくものとすることができる。半減期は、その期間の後に放射の強度が２の因子で割られる持続時間である。半減期は、所与の放射性材料に関して一定である。たとえば、バリウム１３３の半減期は約５年であり、セシウム１３７の半減期は約３０年である。
【0074】
図１０は、空の生産パイプ（たとえば、図４及び図７から図９のパイプ４０１、７００、８００、９００）を通して送られるガンマ線などの電磁放射信号に関し、経時的に収集される、バリウム１３３に関する基準の半減期のデータ、及び較正強度データＩ０の比較を示すグラフ１０００である。図１０に示すように、約３年の作動の後に、生産パイプに関するガンマ線の放射強度データ１００２の値が、基準半減期データ１００４によって示される予想値を逸脱する。この生産パイプから収集された較正強度データに関して予想された値よりも低いことは、パイプを通るガンマ線信号の減衰を生じている、スケール付着の増大を示している。他の実施例では、生産パイプに関する較正強度データの値が、予想された基準データ１００４よりも大である場合、較正強度データは、パイプの浸食または腐食を示し得る。
【0075】
図１１は、地熱生産パイプ（たとえば、図４及び図７から図９のパイプ４０１、７００、８００、９００）の作動状況を監視するための例示的な方法１１００のフローチャートである。ブロック１１０２では、図４及び図５の例示的な電磁放射測定システム４１４の放射線源５００は、流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７によって生成された命令に基づき、流体が内部を通っていない場合に図４及び図５の流体導管４０４を通して定期的に電磁放射信号（複数可）（たとえば、ガンマ線）を放出する。ブロック１１０４では、シンチレーション検出器５０６は、それぞれの時間で空の流体導管４０４を通過する電磁放射信号（複数可）に関する較正強度Ｉ０を測定する。ブロック１１０６では、例示的な流体分析器１０８の流体導管分析器１１６は、較正強度データＩ０を、図１０の例示的なグラフ１０００の基準データ１００４などの、基準強度データと比較する。ブロック１１０８では、流体導管分析器１１６は、較正データと基準データとの比較に基づき、流体導管４０４（そしてひいては、図４及び図７から図９の生産パイプ４０１、７００、８００、９００）の作動状況を判定する。たとえば、基準データに比べ、空のパイプを通して放出される電磁放射信号（複数可）の増大した減衰は、スケール付着の増大を示し得る。別の実施例として、基準データに比べ、空のパイプを通して放出される電磁放射信号（複数可）の減少した減衰は、パイプの腐食を示し得る。
【0076】
図１２は、蒸気及び液体の水を含む生産流体内の蒸気及び／または液体の水の割合を判定するための流量計１２０２を含む例示的なシステム１２００を示している。流量計１２０２は、流体導管１２０３を通って流れる生産流体を監視する。いくつかの実施例では、流量計１２０２は、たとえば、図２の流体導管２０２、または図４及び図５の実施例の流体導管４０４で実施される（たとえば、ベンチュリチューブまたは他の差圧生成デバイスを含む）。
【0077】
図１２の例示的な流量計１２０２は、光を放出するために１または複数の光源１２０４（たとえば、ＬＥＤ（複数可））を含んでいる。いくつかの実施例では、光源（複数可）１２０４は、近赤外（ＮＩＲ：ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ－ｒｅｄ）光源を含んでいる。図１２の実施例では、光源（複数可）１２０４によって放出される光は、流体導管１２０３に規定された送信光学ウインドウ１２０６を通過する。光は、送信パス１２０７を介して、送信光学ウインドウ１２０６とは反対側の第１の受信光学ウインドウ１２０８を通り、流体導管１２０３の直径に渡って通過する。図１２の例示的な流量計１２０２は、光の透過率を検出するために１または複数の光検出センサ１２１０（たとえば、光検出器（複数可）、分光計（複数可））を含んでいる。いくつかの実施例では、流量計１２０２は、散乱光を検出するために、光の送信パス１２０７に対するある角度で配置された１または複数の検出センサ（複数可）１２１１を含んでいる。散乱光は、第２の受信光学ウインドウ１２０９を通過する。送信光学ウインドウ１２０６及び受信光学ウインドウ１２０８、１２０９は、合成サファイアなどの材料を含むことができる。いくつかの実施例では、光源（複数可）１２０４は、第１の光ファイバー束１２１２を介して送信光学ウインドウ１２０６に結合され、検出センサ（複数可）１２１０は、第２の光ファイバー束１２１４を介して受信光学ウインドウ１２０８に結合される。散乱光検出センサ（複数可）１２１１は、第３の光ファイバー束１２１６を介して第３の受信光学ウインドウ１２０９に結合されている。光ファイバー束１２１２、１２１４、１２１６は、光源（複数可）１２０４と検出センサ（複数可）１２１０、１２１１との間の光の送信を促進する。
【0078】
図１の例示的な流体分析器１０８は、図１２の流量計１２０２に通信可能に結合されている。流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７は、生産流体内の液体の水に関する第１の吸収レベルに関連する第１の波長で光を放出するように、光源（複数可）１２０４に指示する。たとえば、第１の波長は１４５０ｎｍとすることができる。センサのオペレータ１１７は、１２００ｎｍなど、生産流体内の液体の水に関して実質的に非吸収性の波長である第２の波長で光を放出するように、光源（複数可）１２０４に指示する。いくつかの実施例では、光は、パルス状に放出される。
【0079】
図１２の実施例では、検出センサ（複数可）１２１０、１２１１は、内部を流れる蒸気／水の流体を含む流体導管１２０３を通る光の透過率を測定する。検出センサ（複数可）１２１０、１２１１によって生成された透過率データは、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して流体分析器１０８に送信される。流体分析器１０８の計算器１１２は、蒸気流内の水の水割合を判定するために光透過率データを使用する。たとえば、計算器１１２は、散乱の影響を除去するために第１の波長及び第２の波長での光透過率データを分析し、水割合を判定するために、放射された波長（たとえば、１４５０ｎｍ及び１２００ｎｍ）での基準の透過／吸収の出力を使用することができる。いくつかの実施例では、基準波長データは、光源（複数可）１２０４から受信される。いくつかの実施例では、計算器１１２は、散乱の影響に対応するために、散乱光検出センサ１２１１によって生成された透過率データを使用して、光検出センサ１２１０（すなわち、送信パス１２０７に沿う光を検出するセンサ（複数可））によって生成された透過率データを修正する。
【0080】
図１３は、蒸気及び水を含む生産流体の蒸気の品質、または、蒸気とフリーの水との総質量流量に対する蒸気流の質量流量の割合を監視するための例示的なシステム１３００を示している。例示的なシステム１３００は、流量計１３０２を含んでいる。流量計１３０２は、流体導管１３０４を通って流れる生産流体を監視する。いくつかの実施例では、流量計１３０２は、たとえば、図２の流体導管２０２、または図４及び図５の実施例の流体導管４０４で実施される（たとえば、ベンチュリチューブまたは他の差圧生成デバイスを含む）。
【0081】
図１３の例示的な流量計１３０２は、流体導管１３０４内に規定された第１の送信光学ウインドウ１３０８を通して光を放出するために第１の光源１３０６（たとえば、ＬＥＤ（複数可））を含んでいる。第１の送信光学ウインドウ１３０８を通して送信される光は、流体導管１３０４の直径に渡り、第１の送信光学ウインドウ１３０８とは反対側の第１の受信光学ウインドウ１３１０を通って通過する。第１の光検出器１３１２（たとえば、光電検出器（複数可）、分光計（複数可））は、第１の受信光学ウインドウ１３１０において、流体導管１３０４に渡る光の透過率を測定する。例示的な流量計１３０２は、第１の送信光学ウインドウ１３０８の下流の流体導管１３０４内に規定された第２の送信光学ウインドウ１３１６を通して光を放出するために第２の光源１３１４を含んでいる。第２の送信光学ウインドウ１３１６を通して送信される光は、流体導管１３０４の直径に渡り、第２の送信光学ウインドウ１３１６とは反対側の第２の受信光学ウインドウ１３１８を通って通過する。第２の光検出器１３２０（たとえば、光電検出器（複数可）、分光計（複数可））は、第２の受信光学ウインドウ１３１８において、流体導管１３０４に渡る光の透過率を測定する。図１３に示すように、第１の光源１３０６／第１の光検出器１３１２のペアは、第２の光源１３１４／第２の光検出器１３２０のペアから軸方向に分離されている。送信光学ウインドウ１３０８、１３１０、１３１６、及び受信光学ウインドウ１３１８は、合成サファイアなどの材料を含むことができる。
【0082】
光源１３０６、１３１４は、近赤外光源を含むことができる。光源１３０６、１３１４の動作は、流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７によって制御することができる。図１３の実施例では、光源１３０６、１３１４は、１２００ｎｍなど、生産流体内の液体の水に関して実質的に非吸収性である波長で光を放出する。光検出器１３１２、１３２０によって生成された透過率データは、液体の水の相及び蒸気の水の相の流速を判定するために流体分析器１０８によって使用される。
【0083】
図１３の実施例では、計算器１１２は、既知の軸方向の間隔を伴って、光源検出器の対１３０６から１３１２、及び１３１４から１３２０によって検出された、送信された光信号の通過時間に基づき、蒸気相内に含まれる速く移動する水滴の流速を判定する。この流速は、蒸気／水蒸気の速度に実質的に対応する。それぞれの光検出器（複数可）１３１２、１３２０によって検出された光信号に関する通過時間の遅延は、流速を判定するために計算器１１２によって使用される。図１３の実施例では、計算器１１２は、（たとえば、蒸気流内の水滴の速度に基づき）蒸気の流速を判定するために、光検出器（複数可）１３１２、１３２０によって生成されたそれぞれの信号データの相互相関処理を実施する。たとえば、計算器１１２は、光検出器１３１２、１３２０からの信号の相互相関から生成された信号データのピーク（たとえば、ピーク位置、大きさ）を分析して、蒸気相内の速く移動する水滴の速度、及び生産流体内の遅く移動する水壁フィルムの速度を判定する。たとえば、通過時間に対する相互相関された信号のプロットは、２つのピークを含むことができ、第１のピークは時間的に一番目に発生し、所定の閾値より上の第１の大きさを有しており、第２のピークは、時間的に二番目に発生し、所定の閾値より上の第２の大きさを有している。第１のピークは、蒸気相内の速く移動する水滴に関連する、送信された光信号のより速い通過時間（複数可）を示すことができる。第２のピークは、パイプ壁上の遅く移動する水フィルムを示す、送信された光信号のより遅い通過時間（複数可）を示すことができる。相互相関信号処理に基づき、計算器１１２は、蒸気流及び／または液体の水の流れに関する流速を判定することができる。
【0084】
いくつかの実施例では、第１の光源または第２の光源の１つが、液体の水に関して吸収性の波長（たとえば、１４５０ｎｍ）、及び、液体の水に関して実質的に非吸収性の波長（たとえば、１２００ｎｍ）で光を放出して、図１２の例示的な流量計１２０２に関して上に開示したように、水及び蒸気の割合を判定するために使用することができるデータを生成する。そのような実施例では、計算器１１２は、信号相互相関分析及び水割合を介して判定された流速に基づき、蒸気流の水の流量を判定することができる。いくつかの実施例では、流体分析器１０８の蒸気最適化分析器１１４は、水及び蒸気の流量及び／または相の割合に基づいて蒸気の品質を評価し、また、本明細書に開示のように、蒸気流を最適化するために１または複数の命令を生成することができる。
【0085】
いくつかの実施例では、図１２及び／または図１３の流量計１２０２、１３０２は、生産流体の流れの特性に関する追加の情報を生成するために、差圧生成デバイス（たとえば、ベンチュリチューブ、フローノズルなど）で使用される。たとえば、流量計１２０２、１３０２は、ベンチュリチューブのスロートに配置することができる。そのような実施例では、差圧生成デバイスは、（たとえば、図４の差圧測定システム４０６に関して開示したように）差圧データを生成するために使用される。流体分析器の計算器１１２は、蒸気の質量流量を判定するために圧力データを使用する。そのような実施例では、計算器１１２は、水／蒸気の質量流量を計算するために、（たとえば、図３に関して論じたように）ライン圧力データ及びライン温度データに基づき、蒸気の特性の基準データを使用して水及び／または蒸気の相の密度を判定することができる。差圧生成デバイスは、光散乱検出センサ（複数可）１２１１によってわずかな量の散乱が検出されるか、散乱が検出されない、かつ、流体分析器１０８の蒸気最適化分析器１１４が、生産流体が蒸気のみ、または実質的に蒸気のみであることを判定する実施例で、使用することができる。
【0086】
図１４は、多相流体流れの蒸気の品質を判定するための例示的な方法１４００のフローチャートである。ブロック１４０２では、図１２及び／または図１３の光源（複数可）１２０４、１３０６、１３１４が、流体内の液体の水に関する第１の吸収性の波長（たとえば、水に関する１４５０ｎｍ）、及び、流体内の液体の水に関する第２の実質的に非吸収性の波長（たとえば、１２００ｎｍ）で、流体導管１２０３、１３０４内に光を放出する。光源（複数可）１２０４、１３０６、１３１４は、流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７からの命令（複数可）に基づき、光を放出する。
【0087】
ブロック１４０４では、流体分析器１０８の計算器が、流体導管１２０３、１３０４を通して光が送信されるのに応じて、図１２及び／または図１３の光検出器（複数可）１２１０、１２１１、１３１２、１３２０によって生成された透過率データに基づき、水及び／または蒸気の割合を判定する。たとえば、計算器１１２は、第１の吸収性の波長の放出の間に生成された透過率データに基づき、流体流れ内の蒸気及び／または水割合を判定する。ここで、透過率データは、第２の非吸収性の波長の放出の間に生成された透過率データに基づいて修正される。
【0088】
図１４の方法１４００のいくつかの実施例は、生産流体内の水及び蒸気の相に関する流速を判定することを含んでいる（ブロック１４０６）。そのような実施例では、ブロック１４０８において、流体導管１２０３、１３０４にわたって、流体導管１３０４内の第１の位置に配置された第１の光源１３０６、及び流体導管１３０４内の第２の位置に配置された第２の光源１３１４により、流体に関する非吸収性の波長で光が放出される。光源（複数可）１３０６、１３１４は、流体分析器１０８のセンサのオペレータ１１７からの命令（複数可）に基づき、光を放出する。
【0089】
ブロック１４１０では、流体分析器１０８の計算器１１２は、それぞれの光源１３０６、１３１４による光の放出に応じて、光検出器１３１２、１３２０によって生成された、送信された信号データの相互相関を実施する。計算器１１２は、水及び／または蒸気の流速を判定するために、相互相関から、結果としての信号データを分析する（たとえば、送信時間のピーク分析）。ブロック１４１２では、計算器１４１２は、蒸気の品質、または、蒸気及び液体の水の総質量流量に対する水蒸気の流れの質量流量の割合を、流速及び相の割合に基づいて判定する。
【0090】
図２、図４、及び図５の例示的な多相流量計２０４、４０２、及び／または、図１２及び／または図１３の流量計１２０２、１３０２は、システムによる蒸気の生成の最適化を促進するために、地熱生産システムで実施することができる。図１５は、地熱リザーバ１５０２からの地熱エンタルピー生成を監視し、いくつかの例では最適化するための例示的なシステム１５００を示している。例示的なシステム１５００は、地熱リザーバ１５０２のダウンホールに配置された水注入井１５０４及び蒸気／高温水産出井１５０６を含んでいる。図１５の実施例では、水注入井１５０４は、限定された透磁率及び流体の容量を有する地熱リザーバ１５０２の高温の岩盤１５０８内に掘られている。水は、表面から注入井１５０４内に、表面再注入ポンプ１５１０及び流体導管１５１１を介して注入される。このことは、リザーバ１５０２の岩の破砕に繋がる。表面再注入ポンプ１５１０は、往復ポンプまたは遠心ポンプとすることができる。注入井１５０４内への水の注入は、注入井１５０４からリザーバ１５０２を通る距離を延ばすように、破砕させるために、ある期間にわたって継続することができる。
【0091】
産出井１５０６は、産出井１５０６が、注入井１５０４から延びる刺激された破砕のネットワークを横断することを可能にするように、注入井１５０４から離れた距離でリザーバ１５０２に穴が開けられる。図１５の実施例では、水が注入井１５０４から高温の岩の割れ目を通って移動する。水は、岩から熱を取得し、高温の蒸気／水として産出井１５０６内に水が出されるまで、リザーバを通って移動する。いくつかの実施例では、ダウンホール生成ポンプまたはコンプレッサ１５１２が、高温水及び蒸気を産出井１５０６から表面に移動するために使用される。
【0092】
図１５の実施例では、産出井１５０６によって出された生産流体は、地熱生産パイプ１５１６を介して発電所１５１４に送られる。生産流体内の蒸気または高温水からの熱が発電所１５１４で電気に変換される。いくつかの実施例では、蒸気または高温水が、蒸気タービンによって電気に変換される。
【0093】
図１５の例示的なシステム１５００は、発電所１５１４の下流（たとえば、システムの蒸気タービンの下流）で濃縮された水が、ダウンホールの高温の岩の割れ目を介して再加熱されるように、注入井１５０４内に戻すように注入されることから、閉ループである。
【0094】
図１５の例示的なシステム１５００は、産出井１５０６の下流に設置された第１の多相流量計（ＭＰＦＭ）１５１８を含んでいる。いくつかの実施例では、第１のＭＰＦＭ１５１８は、図４の例示的なＭＰＦＭ４０２と実質的に同じである（たとえば、流体導管４０４の差圧生成デバイス４０５、差圧測定システム４０６、及び電磁放射測定システム４１４を含んでいる）。図１５に示すように、生産パイプ１５１６に搬送される生産流体は、第１のＭＰＦＭ１５１８を通って流れる。図１５の実施例では、第１のＭＰＦＭ１５１８によって生成されたデータは、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して流体分析器１０８に送信される。流体分析器１０８は、たとえば、図３の例示的なアルゴリズム３００に関して開示されたように、生産流体内の蒸気及び水の個別の流量、及び流体のエンタルピーを判定するように、第１のＭＰＦＭ１５１８からのデータを処理する。
【0095】
いくつかの実施例では、ヒータ１５２０は、生産流体が生産パイプ１５１６を通って流れる際に、生産流体を加熱するように、第１のＭＰＦＭ１５１８と発電所１５１４との間に配置されている。ヒータ１５２０の包含は、たとえば、発電所１５１４からの産出井１５０６の距離に基づくことができる。ヒータ１５２０は、生産流体が産出井１５０６から離れるように移動する際の熱損失の観点から、生産流体を加熱する。そのような実施例では、第２のＭＰＦＭ１５２２は、ヒータ１５２０の下流に配置されている。図４のＭＰＦＭ４０２と実質的に同じとすることができる第２のＭＰＦＭ１５２２は、図３の例示的なアルゴリズム３００に関して開示されたように、蒸気及び液体の水の流量及びエンタルピーなど、ヒータ１５２０によって加熱された後の多相生産流体の特性を測定するために、流体分析器１０８によって使用されるデータを生成する。
【0096】
いくつかの実施例では、第１のＭＰＦＭ１５１８及び／または第２のＭＰＦＭ１５２２は、生産流体を搬送する流体導管にわたる光の透過に基づき、液体の水及び蒸気の流れの流速を測定するために、図１２の流量計１２０２及び／または図１３の流量計１３０２を含むことができる。
【0097】
例示的な流体分析器１０８は、ＭＰＦＭ１５１８、１５２２によって生成されたデータに基づいて検出された変化に応じて、たとえばバルブ（複数可）、ポンプ（複数可）、コンプレッサ（複数可）、アクチュエータ（複数可）などを制御するために、ダウンホールポンプ／コンプレッサ１５１２、ヒータ１５２０、及び／または表面再注入ポンプ１５１０などのシステム１５００の構成要素に通信可能に結合されている。流体分析器１０８は、自動化された地熱生産の管理を提供する。いくつかの実施例では、流体分析器１０８は、地熱生産システム１５００の無線管理を提供するために、クラウドネットワークに配置されている。
【0098】
たとえば、経時的に、注入井１５０４内の水は、熱エネルギを失う場合があり、このことは、産出井１５０６から生成される流体の組成、そしてひいては蒸気の品質に影響し得る。具体的には、産出井１５０６は、より少ない蒸気を生成する場合がある。生産流体の組成（たとえば、蒸気の内容量）の変化は、第１のＭＰＦＭ１５１８によって生成されたデータに基づき、流体分析器１０８の蒸気最適化分析器によって検出される。
【0099】
図１５の実施例では、流体分析器１０８の蒸気最適化分析器１１４は、ＭＰＦＭ１５１８、１５２２によって生成されたデータに基づき、蒸気の生成を最適化するように命令（複数可）を生成する。たとえば、蒸気の内容量の低減に応じて、蒸気最適化分析器１１４は、蒸気の生成を最適化する取組みの中で、水の再注入量を低減させるように、表面再注入ポンプ１５１０のための命令（複数可）を生成することができる。命令（複数可）は、流体分析器１０８の発信機１１８によって、かつ、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して、表面再注入ポンプ１５１０に送信され得る。
【0100】
他の実施例では、周囲の温度または生産流体の温度の変化に起因して、予期されない冷却が存在し得る。この冷却により、生成される蒸気の量が低減され得る。蒸気の低減は、発電所１５１４をより低い効率で作動させ得、潜在的にはタービンにダメージを生じ得る。たとえば周囲の温度の変化に起因する冷却は、第２のＭＰＦＭ１５２２によって生成されたデータに基づき、蒸気最適化分析器１１４によって検出される。それに応じて、蒸気最適化分析器１１４は、生産流体が生産パイプ１５１６を通って移動する際に、蒸気の内容量を増大させるように、生産流体に伝達される熱を調整するために、ヒータ１５２０に関する命令（複数可）を生成する。命令（複数可）は、流体分析器１０８の発信機１１８によって、かつ、１または複数の有線または無線の通信プロトコルを介して、ヒータ１５２０に送信され得る。
【0101】
図７から図１１の実施例に関して開示されたように、流体分析器１０８の流体導管分析器１１６は、パイプ１５１６が空である場合に、生産パイプ１５１６を通る電磁放射信号の放出の強度（たとえば、図５の放射線源５００を介する）の変化に基づき、生産パイプ１５１６の作動状況の変化を定期的に検出する。図１５の実施例では、流体導管分析器１１６が、第１のＭＰＦＭ１５１８及び／または第２のＭＰＦＭ１５２２（たとえば、ＭＰＦＭの電磁放射測定システム４１４）によって生成されたデータに基づき、電磁放射信号の放射の強度の変化を検出した場合、流体導管分析器１１６は、パイプ１５１６に対するスケール付着またはダメージ（たとえば、腐食）が存在し得ると判定する。それに応じて、蒸気最適化分析器１１４は、パイプ１５１６へのダメージを低減させる取組みの中で、修正作業を引き起こすように、例示的なシステム１５００の１または複数の構成要素に関する命令（複数可）を生成する。たとえば、蒸気最適化分析器１１４は、たとえば、ポンプ／コンプレッサ１５１２の電圧、電流、及び／または供給周波数を調整することにより、生産流体の流体流量及び圧力を調整するように、ダウンホール生成ポンプ／コンプレッサ１５１２に命令することができる。たとえば、供給周波数の調整は、ダウンホール生成ポンプ／コンプレッサ１５１２の速度、そしてひいては流体流量を制御するために使用することができる。他の実施例では、流体特性分析器１０８は、生成され、生産流体に伝達される熱を調整するようにヒータ１５２０に命令することができる。この熱は流体の成分に影響し得る。生産流体の流量、圧力、及び／または温度の調整は、パイプ１５１６のスケール堆積または他のダメージを防止及び／または最小化するために実施され得る。
【0102】
蒸気最適化分析器１１４が、流体流れへの調整によっては、パイプ１５１６へのダメージを防止するか低減することができないと判定した場合、及び／または、流体導管分析器１１６が、ダメージが閾値の量を超えていると判定した場合の実施例では、流体分析器１０８は、パイプライン１５１６の一部を交換するなど、手作業での矯正作業を行うように、システム１５００のユーザ（たとえば、発電所のオペレータ）に対して警告を出力することができる。
【0103】
図１６は、図１５の地熱生産システム１５００などの地熱生産システムを管理するための例示的な方法１６００のフローチャートである。例示的な方法１６００は、図１、図２、図４、及び図１２の例示的な流体分析器１０８によって実施することができる。
【0104】
ブロック１６０２では、流体分析器１０８の計算器１１２が、第１のＭＰＦＭ１５１８及び／または第２のＭＰＦＭ１５２２から得られたデータに基づき、例示的な地熱生産システム１５００の生産パイプ１５１６を通って流れる生産流体の特性を判定する。たとえば、計算器１１２は、図３のアルゴリズム３００に関して開示したように、生産流体のエンタルピーを判定する。いくつかの実施例では、計算器１１２は、図１４に関して開示したように、流速を判定する。いくつかの実施例では、計算器１１２は、流体導管内の流体のレベルを検出するために、内部を通って流れる流体を伴う、及び伴わずに、流体導管（たとえば、図４の流体導管４０４）を通る電磁放射信号（複数可）（たとえば、ガンマ線放射）の強度レベルの変化を検出する。いくつかの実施例では、計算器１１２は、経時的に、基準強度データに対し、空の流体導管を通る電磁放射信号（複数可）の強度レベルの変化を検出する。
【0105】
ブロック１６０４では、流体分析器１０８の蒸気最適化分析器１１４は、たとえば、蒸気の内容量、エンタルピー、流速などに関する生産流体の特性を分析する。いくつかの実施例では、流体分析器１０８の流体導管分析器１１６は、空の流体導管を通る電磁放射信号レベルの変化を分析し、スケール付着などのパイプの状態の変化を検出する。
【0106】
ブロック１６０６では、流体分析器１０８の蒸気最適化分析器１１４及び／または流体導管分析器１１６は、蒸気の生成を最適化するため、及び／または生産パイプへのダメージを防止するか低減させるために、生産流体の特性を調整するべきであるかを判定する。たとえば、蒸気最適化分析器１１４は、蒸気の生成に影響するように、図１５のダウンホールポンプ／コンプレッサ１５１２、及び／または図１５のヒータ１５２０の動作に作用する命令を生成することができる。いくつかの実施例では、蒸気最適化分析器１１４は、生産パイプ１５１６へのダメージ（たとえば、スケール付着）を低減させるために、地熱生産システム１５００の１または複数の構成要素の動作、そしてひいては、生産流体の特性に作用する命令を生成する。いくつかの実施例では、命令（複数可）は、生産パイプ１５１６が手作業で修理されるべきであることを示す警告を含むことができる。
【0107】
ブロック１６０８では、流体分析器１０８の発信機１１８は、蒸気最適化分析器１１４によって生成された命令（複数可）を地熱生産システム１５００の構成要素（複数可）（たとえば、表面再注入ポンプ１５１０、ダウンホールポンプ／コンプレッサ１５１２、ヒータ１５２０）に送信して、システムの動作、そしてひいては、生産流体の産出を調整する。
【0108】
図３、図６、図１１、図１４、及び／または図１６のフローチャートは、図１、図２、図４、図１２、図１３、及び／または図１５の流体分析器１０８を実施するために、例示的なハードウェアロジック、機械が読取り可能な命令、ハードウェアで実施される状態機械、及び／またはこれらの任意の組合せを示すものである。機械が読取り可能な命令は、図１７に関して以下に論じる例示的なプロセッサプラットフォーム１７００に示されるプロセッサ１７１２などのコンピュータプロセッサによる実行のための、１または複数の実行可能なプログラムまたは実行可能なプログラムの一部（複数可）である場合がある。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク、またはプロセッサ１７１２に関連するメモリなどの非一時的なコンピュータ可読貯蔵媒体に貯蔵されたソフトウェアに埋め込まれる場合があるが、プログラム全体及び／またはその各部は、代替的に、プロセッサ１７１２以外のデバイスによって実行することができる、及び／または、ファームウェアまたは専用のハードウェアに埋め込むことができる。さらに、例示的なプログラムが、図３、図６、図１１、図１４、及び／または図１６に示すフローチャートを参照して記載されているが、例示的な流体分析器１０８を実施する多くの他の方法が、代替的に使用される場合がある。たとえば、ブロックの実行の順番は、変更される場合があり、及び／または、記載のブロックのいくつかは、変更されるか、除去されるか、合わせられる場合がある。追加的または代替的に、ブロックのいずれかまたはすべては、ソフトウェアまたはファームウェアを実行することなく、対応する動作を実施するように構築された１または複数のハードウェア回路（たとえば、別個の、及び／または統合されたアナログ及び／またはデジタル回路構成、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、コンパレータ、演算増幅器（オペアンプ）、論理回路など）によって実施される場合がある。
【0109】
本明細書に記載の機械が読取り可能な命令は、圧縮されたフォーマット、暗号化されたフォーマット、断片にされたフォーマット、コンパイルされたフォーマット、実行可能なフォーマット、パッケージングされたフォーマットなどの１または複数で貯蔵される場合がある。本明細書に記載の機械が読取り可能な命令は、マシンが実行可能な命令を生成、製造、及び／または提供するために利用される場合があるデータ（たとえば、命令の各部、コード、コードの表示など）として貯蔵される場合がある。たとえば、機械が読取り可能な命令は、断片にされ、１または複数の貯蔵デバイス及び／またはコンピュータデバイス（たとえば、サーバ）に貯蔵される場合がある。機械が読取り可能な命令は、これら命令を、コンピュータデバイス及び／または他の機械によって直接読取り可能、解釈可能、及び／または実行可能にするために、インストール、変更、適用、アップデート、組合せ、追加、構成、暗号解読、解凍、アンパッキング、分配、再アサイン、コンパイルなどの１または複数を必要とする場合がある。たとえば、機械が読取り可能な命令は、複数のパーツ内に貯蔵される場合があり、これらは、別々のコンピュータデバイス上で個別に圧縮、暗号化、及び貯蔵される。ここで、各パーツは、暗号化、解凍、及び組合せがされる場合、本明細書に記載のものなどのプログラムを実施する、実行可能な命令のセットを形成する。
【0110】
別の実施例では、機械が読取り可能な命令は、コンピュータによって読み取られる場合がある状態で貯蔵される場合があるが、特定のコンピュータデバイスまたは他のデバイス上で命令を実行するために、ライブラリ（たとえば、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ））、ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）などを追加する必要がある。別の実施例では、機械が読取り可能な命令は、機械が読取り可能な命令及び／または対応するプログラム（複数可）を全体的または部分的に実行できる前に、構成する（たとえば、貯蔵された設定、データ入力、記録されたネットワークアドレスなど）必要がある場合がある。このため、開示の機械が読取り可能な命令及び／または対応するプログラム（複数可）は、貯蔵されているか別様に待機状態または移行されている場合、機械が読取り可能な命令及び／またはプログラム（複数可）の特定のフォーマットまたは状態に関わらず、そのような機械が読取り可能な命令及び／またはプログラム（複数可）を包含することが意図されている。
【0111】
本明細書に記載の機械が読取り可能な命令は、任意の過去、現在、または未来の命令言語、スクリプト言語、プログラミング言語などによって示すことができる。たとえば、機械が読取り可能な命令は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ、Ｃ＃、パール、Ｐｙｔｈｏｎ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、構造化照会言語（ＳＱＬ）、Ｓｗｉｆｔなどの言語のいずれかを使用して示される場合がある。
【0112】
上述のように、図３、図６、図１１、図１４、及び／または図１６の例示的なプロセスは、任意の持続時間（たとえば、延長された期間、恒久的、短時間の事例に関して、一時的なバッファリングに関して、及び／または、情報のキャッシングに関して）の間、情報が貯蔵されている、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリメモリ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ、及び／または任意の他の貯蔵デバイスまたは貯蔵ディスクなどの、非一時的なコンピュータ及び／またはマシン可読媒体に貯蔵された、実行可能な命令（たとえば、コンピュータ及び／または機械が読取り可能な命令）を使用して実施される場合がある。本明細書で使用される場合、非一時的なコンピュータ可読媒体との用語は、任意のタイプのコンピュータ可読貯蔵デバイス及び／または貯蔵ディスクを含み、かつ伝播する信号を除き、かつ伝送媒体を除くように、明確に規定される。
【0113】
図１７は、図３、図６、図１１、図１４、及び／または図１６の例示的な流体分析器１０８を実施するために、図３、図６、図１１、図１４、及び／または図１６の命令を実行するように構築された例示的なプロセッサプラットフォーム１７００のブロック図である。プロセッサプラットフォーム１７００は、たとえば、サーバ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、エッジコンピュータデバイス、クラウドコンピューティングプラットフォーム、セルフラーニングマシン（たとえば、ニューラルネットワーク、モバイルデバイス（たとえば、移動電話、スマートフォン、ｉＰａｄ（登録商標）などのタブレット）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、インターネットアプライアンス、産業上のモノのインターネット（ＩＩｏＴ）、または任意の他のタイプのコンピュータデバイスとすることができる。
【0114】
図示の実施例のプロセッサプラットフォーム１７００は、プロセッサ１７１２を含んでいる。図示の実施例のプロセッサ１７１２はハードウェアである。たとえば、プロセッサ１７１２は、任意の所望の集団または製造業者からの、１または複数の集積回路、論理回路、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、またはコントローラによって実施され得る。ハードウェアプロセッサは、半導体ベース（たとえば、シリコンベース）のデバイスである場合がある。本実施例では、プロセッサは、例示的な計算器１１２、例示的な蒸気最適化分析器１１４、例示的な流体導管分析器１１６、例示的なセンサのオペレータ１１７、及び例示的な発信機１１８を実施する。
【0115】
図示の実施例のプロセッサ１７１２は、ローカルメモリ１７１３（たとえば、キャッシュ）を含んでいる。図示の実施例のプロセッサ１７１２は、バス１７１８を介して、揮発性メモリ１７１４及び不揮発性メモリ１７１６を含むメインメモリと通信している。揮発性メモリ１７１４は、シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ＲＡＭＢＵＳ（登録商標）ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ（登録商標））、及び／または任意の他のタイプのランダムアクセスメモリデバイスによって実施される場合がある。不揮発性メモリ１７１６は、フラッシュメモリ及び／または任意の他の所望のタイプのメモリデバイスによって実施される場合がある。メインメモリ１７１４、１７１６へのアクセスは、メモリコントローラによって制御される。
【0116】
図示の実施例のプロセッサプラットフォーム１７００は、インターフェース回路１７２０をも含んでいる。インターフェース回路１７２０は、イーサネットインターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェース、近距離無線通信（ＮＦＣ）インターフェース、及び／またはＰＣＩエクスプレスインターフェースなどの任意のタイプのインターフェース規格によって実施される場合がある。
【0117】
図示の実施例では、１または複数の入力デバイス１７２２は、インターフェース回路１７２０に接続されている。入力デバイス（複数可）１７２２は、ユーザが、データ及び／またはコマンドをプロセッサ１７１２に入力することを許容する。入力デバイス（複数可）は、たとえば、オーディオセンサ、マイク、カメラ（スチールカメラまたはビデオカメラ）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、ｉｓｏｐｏｉｎｔ、及び／または音声認識システムによって実施することができる。
【0118】
１または複数の出力デバイス１７２４は、図示の実施例のインターフェース回路１７２０にも接続されている。出力デバイス１７２４は、たとえば、ディスプレイデバイス（たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ブラウン管ディスプレイ（ＣＲＴ）、ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）ディスプレイ、タッチスクリーンなど）、タクティール出力デバイス、プリンタ、及び／またはスピーカによって実施され得る。このため、図示の実施例のインターフェース回路１７２０は、通常、グラフィックドライバカード、グラフィックドライバチップ、及び／またはグラフィックドライバプロセッサを含んでいる。
【0119】
図示の実施例のインターフェース回路１７２０は、ネットワーク１７２６を介しての外部のマシン（たとえば、任意の種類のコンピュータデバイス）とのデータのやりとりを促進するために、トランスミッタ、レシーバ、トランシーバ、モデム、レジデンシャルゲートウェイ、無線アクセスポイント、及び／またはネットワークインターフェースなどの通信デバイスをも含んでいる。通信は、たとえば、イーサネット接続、デジタルサブスクライバーライン（ＤＳＬ）接続、電話線接続、同軸ケーブルシステム、衛星システム、高低線無線システム、セル電話システムなどを介するものとすることができる。
【0120】
図示の実施例のプロセッサプラットフォーム１７００は、ソフトウェア及び／またはデータを貯蔵するための１または複数のマスストレージデバイス１７２８をも含んでいる。そのようなマスストレージデバイス１７２８の実施例は、フロッピーディスクドライブ、ハードドライブディスク、コンパクトディスクドライブ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスクドライブ、個別のディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）システム、及びデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）ドライブを含んでいる。
【0121】
図１７のコーディングされた命令１７３２は、マスストレージデバイス１７２８内、揮発性メモリ１７１４内、不揮発性メモリ１７１６内、及び／または、ＣＤまたはＤＶＤなどの取外し可能な非一時的なコンピュータ可読貯蔵媒体に貯蔵される場合がある。
【0122】
前述から、上に開示の装置、システム、及び方法が、地熱生産システムでの蒸気の生成の監視、評価、及び制御を提供することを理解されたい。本明細書に開示の例示的な流量計は、液体の水及び蒸気の流量、相の割合、流体のエンタルピー、蒸気の品質などの、生産流体の様々な特性の監視を提供する。サンプルを収集し、外でサンプルを分析するよりむしろ、ここに開示される実施例は、生産パイプラインに組み込まれた流量計を使用して、生産流体をインラインで、かつ実質的にリアルタイムで分析することを可能にする。本明細書に開示のいくつかの例示的な流量計は、流体を搬送する生産パイプの作動状況の監視を提供し、ひいては、パイプに対するダメージにより効率的な検出を提供する。本明細書に開示の実施例は、流量計によって生成されたデータに基づき、蒸気生成の自動制御及び最適化を提供するために、地熱生産システムで実施することができる。このため、本明細書に開示の実施例は、地熱生産システムの効率的な管理を提供する。本明細書に開示の例示的な地熱生産監視システムは、集中型クラウドコンピューティングサーバ（複数可）内、または、地熱生産測定出力データの変化に応じてアクチュエータ（複数可）を介して作動及び／または制御されることになる製造設備（たとえば、バルブ（複数可）、ポンプ（複数可）、コンプレッサ（複数可）など）の近くに配置された、分散されたエッジコンピュータデバイス（複数可）内に収容されたプロセッシングメカニズム（複数可）を含むことができる。迅速に応答するエッジコンピュータデバイスを使用することにより、実質的にリアルタイムの蒸気の製造の最適化が提供され得る。地熱フィールドに設置された複数のＭＰＦＭからのデータは、データ分析アルゴリズム（複数可）を使用した処理のために、有線または無線チャンネルを介して１または複数の地熱生産システムに送信することができる。本明細書に開示の実施例は、地熱フィールド（複数可）の製造及び予後の調子の管理（ＰＨＭ）に関する、すぐに作用可能な見識を提供する。
【0123】
本明細書及び添付の特許請求の範囲では、「結合される」との用語は、「直接ともに結合される」または「１または複数の要素を介してともに結合される」を意味するために使用される。「含んでいる」及び「備えている」（ならびに、それらのすべての形態及び時制）は、オープンエンドの用語として本明細書で使用される。このため、請求項が「含む」または「備える」の任意の形態（たとえば、備える、含む、備えている、含んでいる、有しているなど）を、プリアンブルとして、または任意の種類の請求項の詳述で採用する場合はいつでも、さらなる要素、用語などが、対応する請求項または詳述の範囲外となることなく、存在し得ることを理解されたい。本明細書で使用される場合、「少なくとも」とのフレーズが、たとえば請求項のプリアンブルにおいて、移行語として使用される場合、「備えている」及び「含んでいる」がオープンエンドであるのと同じ方式で、オープンエンドである。「及び／または」との用語は、たとえばＡ、Ｂ、及び／またはＣなどの形態で使用される場合、（１）Ａのみ、（２）Ｂのみ、（３）Ｃのみ、（４）ＡとＢ、（５）ＡとＣ、（６）ＢとＣ、及び（７）ＡとＢとＣなどの、Ａ、Ｂ、Ｃの任意の組合せまたはサブセットに言及する。構造、構成要素、アイテム、オブジェクト、及び／または物を記載する文脈において、本明細書で使用される場合、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」とのフレーズは、（１）少なくとも１つのＡ、（２）少なくとも１つのＢ、及び（３）少なくとも１つのＡと少なくとも１つのＢのいずれかを含む実施態様に言及することが意図されている。同様に、構造、構成要素、アイテム、オブジェクト、及び／または物を記載する文脈において、本明細書で使用される場合、「ＡまたはＢの少なくとも１つ」とのフレーズは、（１）少なくとも１つのＡ、（２）少なくとも１つのＢ、及び（３）少なくとも１つのＡと少なくとも１つのＢのいずれかを含む実施態様に言及することが意図されている。プロセス、命令、アクション、動作、及び／またはステップの遂行または実行を記載する文脈において、本明細書で使用される場合、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」とのフレーズは、（１）少なくとも１つのＡ、（２）少なくとも１つのＢ、及び（３）少なくとも１つのＡと少なくとも１つのＢのいずれかを含む実施態様に言及することが意図されている。同様に、プロセス、命令、アクション、動作、及び／またはステップの遂行または実行を記載する文脈において、本明細書で使用される場合、「ＡまたはＢの少なくとも１つ」とのフレーズは、（１）少なくとも１つのＡ、（２）少なくとも１つのＢ、及び（３）少なくとも１つのＡと少なくとも１つのＢのいずれかを含む実施態様に言及することが意図されている。
【0124】
本明細書で使用される場合、単数の参照（たとえば、「ａ」、「ａｎ」、「第１の」、「第２の」など）は、複数であることを除外しない。「ａ」または「ａｎ」の存在の用語は、本明細書で使用される場合、それら存在の１または複数に言及する。「ａ」（または「ａｎ」）、「１または複数の」、及び「少なくとも１つの」との用語は、本明細書では相互交換可能に使用することができる。さらに、個別に列挙されているが、複数の手段、要素、または方法のアクションは、たとえば、単一のユニットまたはプロセッサによって実施される場合がある。さらに、個別の特徴が異なる実施例または請求項に含まれる場合があるが、これらは、場合によっては合わせられる場合があり、また、異なる実施例または請求項に含まれることは、特徴の組合せが実現可能ではない、及び／または有利ではないことを暗示してはいない。
【0125】
以下のパラグラフは、本明細書に開示の実施例の様々な実施例を提供する。
【0126】
実施例１は、産出井と、注入井と、産出井からの蒸気を含む多相流体の生産を制御するためのダウンホールポンプまたはダウンホールコンプレッサと、多相流体を産出井から輸送するための第１の流体導管と、第１の流体導管の下流に配置された表面ポンプと、第２の流体導管と、を含むシステムを含んでいる。表面ポンプは、第２の流体導管を介して注入井内に水を注入するためのものである。流量計は、第１の流体導管に流体結合されている。例示的なシステムは、第１の流量計によって生成された流体特性データに応じて、（ａ）ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つを制御する、プロセッサを含んでいる。
【0127】
実施例２は、第１の流体導管に結合されたヒータをさらに含む、実施例１に記載のシステムを含んでいる。
【0128】
実施例３は、流量計が第１の流量計及び第２の流量計を含み、多相流体がヒータに曝された後に第２の流量計を通って流れ、プロセッサが、第１の流量計によって生成された流体特性データの１または複数に応じて、または、第２の流量計によって生成された流体特性データに応じて、ヒータによって生成される熱の量を調整する、実施例２に記載のシステムを含んでいる。
【0129】
実施例４は、流量計が放射線源及び放射性光子信号検出器を含み、放射線源が第１の流体導管を通して放射性光子信号を放出し、プロセッサが、放射性光子信号検出器によって検出された放射性光子信号の強度に基づき、第１の流体導管の作動状況を判定する、実施例１に記載のシステムを含んでいる。
【0130】
実施例５は、第１の流体導管の作動状況が、第１の流体導管内のスケール付着、または第１の流体導管の腐食を示す、実施例４に記載のシステムを含んでいる。
【0131】
実施例６は、プロセッサが、流体特性データに基づき、多相流体の蒸気の流量、多相流体内の液体の水の流量、多相流体の蒸気の品質、または多相流体のエンタルピーの、１または複数を判定する、実施例１に記載のシステムを含んでいる。
【0132】
実施例７は、プロセッサで命令を実行することにより、流体導管に結合された流量計によって生成されたセンサデータに基づき、流体導管を通って流れる多相生産流体内の蒸気の特性を判定することであって、生産流体が、ダウンホールポンプまたはダウンホールコンプレッサの少なくとも１つを含む産出井を介して生成される、判定することと、プロセッサで命令を実行することにより、蒸気の特性に応じて、ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つに関するコマンドを判定することと、プロセッサで命令を実行することにより、（ａ）ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つにコマンドを送信して、蒸気の特性を調整させることと、を含む、方法を含んでいる。
【0133】
実施例８は、特性が、センサデータに基づく、多相流体内の蒸気の流量、または多相流体の蒸気の品質、または多相流体のエンタルピーの、１または複数を含む、実施例７に記載の方法を含んでいる。
【0134】
実施例９は、センサデータが、流体導管を通して放出された電磁放射信号の強度の測定値を含み、強度の測定値に基づき、流体導管の作動状況を判定することをさらに含む、実施例７または実施例８に記載の方法を含んでいる。
【0135】
実施例１０は、コマンドが第１のコマンドであり、（ａ）ダウンホールポンプもしくはダウンホールコンプレッサ、または、（ｂ）表面ポンプの、少なくとも１つに関する第２のコマンドを判定することをさらに含み、第２のコマンドが、流体導管の作動状況に応じて、多相生産流体の流れの調整を生じさせる、実施例９に記載の方法を含んでいる。
【0136】
実施例１１は、コマンドが第１のコマンドであり、ヒータに関する第２のコマンドを生成することをさらに含み、第２のコマンドが、ヒータによって生成される熱の量を調整させ、多相生成ヒータが、流体導管を介してヒータに曝される、実施例７から実施例９のいずれかに記載の方法を含んでいる。
【0137】
実施例１２は、流体導管に沿う第１の位置に配置された第１の圧力センサと、流体導管に沿う第２の位置に配置された第２の圧力センサと、流体導管に沿う第３の位置に配置された温度センサと、電磁放射信号を放出する、流体導管に結合された放射線源と、送信された放射性光子信号を検出し、検出に基づき、信号検出データを生成する、流体導管に結合された検出器と、を含む流量計を含む装置を含んでいる。例示的な装置は、第１の圧力センサによって生成された圧力データ、第２の圧力センサによって生成された圧力データ、温度センサによって生成された温度データ、及び検出器によって生成された信号検出データに基づき、導管内を流れる多相流体の特性を判定するプロセッサを含んでいる。
【0138】
実施例１３は、特性が、多相流体のエンタルピーを含む、実施例１２に記載の装置を含んでいる。
【0139】
実施例１４は、特性が、多相流体内の液体の水の流量と、多相流体内の蒸気の流量とを含む、実施例１２または実施例１３に記載の装置を含んでいる。
【0140】
実施例１５は、プロセッサが、検出器によって生成された信号検出データに基づき、流体導管の作動状況を判定する、実施例１２に記載の装置を含んでいる。
【0141】
実施例１６は、プロセッサが、信号検出データに基づき、流体導管内の流体の体積率を判定する、実施例１２に記載の装置を含んでいる。
【0142】
実施例１７は、流体導管が差圧生成デバイスと、差圧生成デバイスの上流に配置された第１の圧力センサと、差圧生成デバイスのスロート領域もしくは差圧生成デバイスの下流に配置された第２の圧力センサとを含む、実施例１２から実施例１６のいずれかに記載の装置を含んでいる。
【0143】
実施例１８は、差圧生成デバイスがベンチュリチューブまたはフローノズルを含む、実施例１７に記載の装置を含んでいる。
【0144】
実施例１９は、放射線源及び検出器が、差圧生成デバイスの上流、差圧生成デバイスのスロート領域、または差圧生成デバイスの下流に配置されている、実施例１７に記載の装置を含んでいる。
【0145】
実施例２０は、放射線源及び検出器が、第２の圧力センサの下流に配置されている、実施例１９に記載の装置を含んでいる。
【0146】
実施例２１は、流体導管と、第１の波長での第１の光及び第２の波長での第２の光を放出する第１の光源と、を含む流量計を含む装置を含んでいる。第１の光及び第２の光は流体導管を通過する。例示的な装置は、（ａ）流体導管を通過する第１の光を検出し、第１の光の検出に応じて第１の透過率データを生成することと、（ｂ）流体導管を通過する第２の光を検出し、第２の光の検出に応じて第２の透過率データを生成することと、を行う第１の光検出器を含んでいる。例示的な装置は、第１の透過率データ及び第２の透過率データに基づき、流体導管を通って流れる蒸気流内の水の水割合を判定するプロセッサを含んでいる。
【0147】
実施例２２は、第１の波長が、流体内の液体の水に関する吸収性の波長であり、第２の波長が、流体内の液体の水に関する実質的に非吸収性の波長である、実施例２１に記載の装置を含んでいる。
【0148】
実施例２３は、流量計が第２の光源及び第２の光検出器を含み、第２の光が第３の光を放出し、第２の光検出器が、第３の光の検出に応じて第３の透過率データを生成し、プロセッサが、第３の透過率データと、第１の透過率データまたは第２の透過率データの一方とに基づき、蒸気流の速度を判定する、実施例２１に記載の装置を含んでいる。
【0149】
実施例２４は、プロセッサが、第３の透過率データと、第１の透過率データまたは第２の透過率データの一方との相互相関を実施することによって速度を判定する、実施例２３に記載の装置を含んでいる。
【0150】
実施例２５は、流体導管内に配置された圧力生成デバイスと、蒸気流に関する第１の圧力データを生成する第１の圧力センサと、蒸気流に関する第２の圧力データを生成する第２の圧力センサと、をさらに含む、実施例２１から実施例２４のいずれかに記載の装置を含んでいる。プロセッサは、第１の圧力データと第２の圧力データとの差、及び蒸気の密度に基づき、蒸気の質量流量を判定する。
【0151】
実施例２６は、流体導管が、内部に規定された第１の光学ウインドウ及び第２の光学ウインドウを含み、光が、第１の光源から第１の光検出器に、第１の光学ウインドウ及び第２の光学ウインドウを通過する、実施例２１から実施例２４のいずれかに記載の装置を含んでいる。
【0152】
上の記載は、いくつかの実施形態の特徴の概要を述べており、それにより、当業者が、本開示の態様をよりよく理解する場合があるようになっている。当業者には、同じ目的を実行するため、または本明細書に導入した実施形態の同じ利点を達成するために、他のプロセス及び構造を設計または変更するための基礎として、当業者が本開示を容易に使用する場合があることを理解されたい。当業者には、そのような均等の構成が、本開示の精神及び範囲から逸脱しないこと、ならびに、当業者が、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に様々な変更、代替、及び変形を行う場合があることをも理解されたい。
【0153】
前述の記載が、特定の手段、材料、及び実施形態を参照して本明細書で記載されてきたが、本明細書に開示の詳細に限定することは意図されていない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲内にあるものなど、機能的に均等の構造、方法、及び用途のすべてに拡大される。
【0154】
添付の特許請求の範囲は、この参照により、本明細書によってこの詳細な説明に組み込まれており、各請求項は、本開示の別々の実施形態として、それ自体で自立している。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】