La présente invention concerne une méthode de calibration aux conditions d'écoulement d'un dispositif de mesure d'au moins une propriété, notamment des fractions de phase, d'un fluide polyphasique sous pression circulant dans une conduite, la propriété étant calculée à partir d'au moins une information reçue d'un premier capteur placé en regard du fluide circulant dans la conduite, le fluide polyphasique comprenant au moins une phase liquide et une phase gazeuse.

Une telle méthode est destinée notamment à être mise en œuvre dans un débitmètre polyphasique utilisé pour mesurer les débits individuels d'un fluide polyphasique circulant dans une conduite d'une exploitation de production d'hydrocarbures, comme un puits de pétrole ou de gaz naturel.

Un débitmètre polyphasique comprend généralement un venturi à travers lequel circule le fluide polyphasique à mesurer.

Pour calculer le débit massique et/ou volumique total du fluide en écoulement, la différence de pression entre le col du venturi et un point situé en amont du col est mesurée. En outre, les densités individuelles et/ou les proportions de chacune des phases circulant dans le col du venturi sont calculées à partir d'une information reçue d'un capteur placé en regard du col du venturi ou en un autre endroit de l'appareil.

Un tel capteur comprend par exemple un récepteur de photons gamma traversant le fluide polyphasique, ces photons étant émis par une source placée à l'opposé du capteur. Le capteur est apte à fournir un compte des photons gamma reçus après le passage dans le fluide.

Il est cependant nécessaire de relier l'information du nombre de comptes par unité de temps reçu par le capteur de photons gamma, à la propriété dont on souhaite avoir une mesure, comme la densité ou la surface occupée par chacune des phases gazeuse et liquide du fluide polyphasique circulant en regard du capteur. A cet effet, des coefficients de calibration sont utilisés pour relier mathématiquement l'information reçue du capteur à la propriété souhaitée.

Pour déterminer ces coefficients de calibration, une méthode du type précité est utilisée.

Dans cette méthode, des échantillons monophasiques liquides de chacune des phases du fluide polyphasique sont prélevés dans la conduite et sont amenés à pression atmosphérique. Puis, alors que l'équipement est à la pression atmosphérique, la veine de mesure est remplie successivement avec chaque échantillon monophasique liquide prélevé à la pression atmosphérique. Un coefficient de calibration formé par l'atténuation massique et/ou linéique de chaque échantillon monophasique est calculé sur le fondement du nombre de comptes recueillis par le premier capteur pour chaque échantillon. Dans ce cas, la densité de chacune des phases liquides à la pression atmosphérique est nécessaire et est mesurée à l'aide d'une instrumentation adéquate.

Une telle méthode perturbe la production, puisqu'il est nécessaire d'interrompre la circulation du fluide dans la conduite. En outre, elle n'est pas très précise, puisqu'elle se fonde sur des échantillons monophasiques à pression atmosphérique peu représentatifs du fluide circulant dans la conduite. Enfin, lors de la mesure, la conduite est ouverte à la pression atmosphérique, ce qui rend impossible la mesure des propriétés de la phase gazeuse.

Pour pallier ces problèmes, il est possible d'utiliser des coefficients de calibration théoriques, pour chaque énergie développée par la source de photons gamma. Ces coefficients théoriques sont calculés à partir de la composition de chacun des fluides liquide ou gazeux. Des tables de corrélation sont disponibles à cet effet, notamment celles du NIST ou de LOS ALAMOS.

Toutes ces méthodes sont imprécises et peu pratiques à mettre en œuvre.

Un but de l'invention est donc de fournir une méthode de calibration pour la mesure d'au moins une propriété d'un fluide polyphasique circulant dans une conduite, qui soit facile à mettre en œuvre, tout en étant plus précise que les méthodes existantes.

A cet effet, l'invention a pour objet une méthode telle que définie ci-dessus, la méthode comprenant les étapes suivantes :

- circulation du fluide polyphasique sous pression à travers un conduit de circulation raccordé à la conduite ;

- raccordement d'un conduit de mesure sur le conduit de circulation par l'intermédiaire d'un distributeur à vannes, le conduit de mesure étant muni d'un deuxième capteur délivrant au moins une information analogue à celle délivrée par le premier capteur ;

- prélèvement d'un premier échantillon de phase gazeuse sous pression dans le conduit de circulation et transfert du premier échantillon de phase gazeuse sous pression dans le conduit de mesure à travers le distributeur à vannes ;

- activation du deuxième capteur pour recueillir une première information représentative du premier échantillon sous pression présent dans le conduit de mesure ;

- prélèvement d'au moins un deuxième échantillon de phase liquide sous pression et transfert du deuxième échantillon sous pression dans le conduit de mesure à travers le distributeur à vannes ; - activation du deuxième capteur pour recueillir, pour le deuxième échantillon, au moins une deuxième information représentative du deuxième échantillon sous pression présent dans le conduit de mesure en regard du deuxième capteur ;

- calcul d'au moins un coefficient de calibration reliant la propriété à la ou à chaque information reçue du premier capteur, sur la base de la première information et de la ou de chaque deuxième information.

La méthode selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :

- le fluide polyphasique comprend une phase liquide aqueuse et une phase liquide huileuse, l'étape d'activation du deuxième capteur comprenant le passage successif de la phase liquide huileuse et de la phase liquide aqueuse en regard du deuxième capteur pour recueillir successivement une deuxième information représentative de la phase liquide huileuse et une deuxième information représentative de la phase liquide aqueuse ;

- elle comprend le prélèvement d'un deuxième échantillon unique de phase liquide comprenant la phase liquide huileuse et la phase liquide aqueuse, et la sédimentation dans une partie verticale du conduit de mesure de la phase liquide huileuse au-dessus de la phase liquide aqueuse ;

- elle comprend, lors de l'activation du deuxième capteur, la mise en œuvre d'un test de stabilité sur la valeur du signal reçu du deuxième capteur pour déterminer si le signal reçu du deuxième capteur est stable, et le recueil de chaque deuxième information représentative lorsque le signal reçu du deuxième capteur est stable ;

- le conduit de mesure est raccordé à demeure sur le conduit de circulation, l'étape de raccordement étant réalisée avant la mise en circulation du fluide polyphasique dans le conduit de circulation ;

- le conduit de mesure est monté de manière amovible sur le conduit de circulation, le raccordement du conduit de mesure étant effectué après la mise en circulation du fluide polyphasique dans le conduit de circulation ; et

- la propriété mesurée est choisie parmi la section individuelle de la phase gazeuse et de la ou de chaque phase liquide dans la conduite, et la densité individuelle de chaque phase, le premier capteur étant choisi parmi un récepteur de photons gamma émis par une source de rayons gamma, un récepteur d'un signal électromagnétique émis par une source de rayonnement électromagnétique de fréquence inférieure à 60GHz, un capteur de mesure par impédance, un capteur de mesure microondes, et un capteur de mesure optique. Le conduit de circulation présente des points de collecte sélective, respectivement de phase gazeuse et de phase liquide, raccordés à un conduit de transport de phase gazeuse et à un conduit de transport de phase liquide du distributeur à vannes qui débouche dans le conduit de mesure.

Cette invention a en outre pour objet un procédé de mesure d'au moins une propriété d'un fluide polyphasique circulant en continu dans une conduite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

- calibration de la mesure par mise en œuvre de la méthode de calibration telle que définie ci-dessus, le fluide polyphasique circulant en continu à travers le conduit de circulation ;

- mesure en continu de la propriété comprenant les phases suivantes :

• activation du premier capteur pour recueillir une information représentative du fluide polyphasique circulant dans la conduite ;

• calcul du paramètre mesuré sur la base de la ou de chaque information représentative reçue du premier capteur et du ou de chaque coefficient de calibration déterminé lors de l'étape de calibration.

L'invention a également pour objet un dispositif de mesure d'au moins une propriété d'un fluide polyphasique sous pression circulant en continu dans une conduite, le fluide polyphasique comprenant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, le dispositif comprenant un ensemble de mesure comportant :

- un tronçon de la conduite muni d'un premier capteur propre à interagir avec le fluide en circulation dans le tronçon de la conduite pour engendrer au moins une information, et

- des moyens de calcul de la propriété à partir de l'information reçue du premier capteur, caractérisé en ce que le dispositif comprend un ensemble de calibration comportant :

^* un conduit de circulation du fluide polyphasique sous pression raccordé à la conduite pour autoriser la circulation continue d'au moins une partie du fluide polyphasique circulant dans la conduite lors d'une étape de calibration ;

^* un conduit de mesure distinct du conduit de circulation, le conduit de mesure étant muni d'un deuxième capteur délivrant au moins une information analogue à celle délivrée par le premier capteur ;

^* un distributeur à vannes raccordant le conduit de mesure au conduit de circulation, le distributeur à vannes comprenant au moins un conduit de transport sous pression d'un premier échantillon de phase gazeuse sous pression raccordant un point de collecte de phase gazeuse dans le conduit de circulation au conduit de mesure et au moins un conduit de transport d'un deuxième échantillon de phase liquide sous pression raccordant un point de collecte de phase liquide sur le conduit de circulation au conduit de mesure.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- le conduit de circulation est formé par ledit tronçon de la conduite, muni du premier capteur, le conduit de mesure étant formé par une dérivation de la conduite, le deuxième capteur étant distinct du premier capteur ;

- le conduit de mesure est monté de manière amovible sur le conduit de circulation par l'intermédiaire du distributeur à vannes ;

- le deuxième capteur est constitué par le premier capteur, le conduit de mesure étant formé par ledit tronçon de la conduite muni du premier capteur, le conduit de circulation étant formé par une dérivation de la conduite piquée en amont et en aval du conduit de mesure ; et

- la conduite délimite un premier venturi en regard du premier capteur, le conduit de mesure délimitant un deuxième venturi en regard du deuxième capteur.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

- la Figure 1 est une vue schématique en coupe suivant un plan vertical d'un premier dispositif de mesure selon l'invention lors d'une étape initiale de mise en œuvre de la méthode de calibration ;

- la Figure 2 est une vue analogue à la Figure 1 , lors d'une étape de recueil d'une information représentative d'un échantillon de phase gazeuse ;

- la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 2, lors du recueil d'une information représentative d'un échantillon de phase liquide huileuse ;

- la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 2, lors du recueil d'une information représentative d'un échantillon de phase liquide aqueuse ;

- la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 1 d'un deuxième dispositif de mesure selon l'invention ;

- la Figure 6 est une vue analogue à la Figure 1 d'un troisième dispositif de mesure selon l'invention ; et

- la Figure 7 est une courbe représentant le nombre de comptes en fonction du temps détecté par un détecteur du dispositif de la Figure 1 lors d'un test de stabilité. Dans tout ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent par rapport au sens normal de circulation d'un fluide dans une conduite.

Un premier dispositif de mesure 10 selon l'invention est représenté sur les Figures 1 à 4.

Ce dispositif 10 est destiné à être monté en série sur une conduite 12 de transport d'un fluide polyphasique sous pression dans une installation d'exploitation de ce fluide, comme par exemple une installation d'exploitation d'hydrocarbures 14 représentée schématiquement sur les Figures.

Cette installation 14 comprend notamment un puits 16 d'extraction de fluide polyphasique dans le sous-sol obturé par une tête de puits 18 représentée schématiquement sur les Figures 1 à 4.

La conduite 12 raccorde la tête de puits 18 à une installation de réception et de stockage du fluide polyphasique (non représentée) située à l'écart de la tête de puits.

Le fluide polyphasique est par exemple un mélange d'hydrocarbures extrait du sous-sol. Il comprend dans cet exemple une phase gazeuse 20, une phase liquide huileuse 22, visible sur les Figures 3 et 4, et une phase liquide aqueuse 24 visible sur la Figure 4.

Le fluide polyphasique circule sous pression dans la conduite de transport 12 entre la tête de puits 18 et les moyens de stockage. La pression du fluide polyphasique dans la conduite 12 est supérieure à la pression qui règne autour de l'installation 14, à savoir la pression atmosphérique. Cette pression est par exemple supérieure à 5 bars et avantageusement comprise entre 10 bars et 700 bars.

Comme on l'a vu plus haut, le premier dispositif de mesure 10 est monté en série sur la conduite 12. Il comprend un ensemble de débitmétrie polyphasique 30, et dans l'exemple représenté sur les Figures 1 à 4, un ensemble de calibration 32 monté à demeure sur la conduite 12, en parallèle de l'ensemble de débitmétrie polyphasique 30.

Avantageusement, l'ensemble de débitmétrie polyphasique 30 et l'ensemble de calibration 32 sont montés solidaires d'un même cadre (non représenté) pour être transportés conjointement jusqu'à l'installation 14.

L'ensemble de débitmétrie polyphasique 30 comprend un tronçon 34 de la conduite 12 en forme de U tourné vers le bas, un premier venturi 36, un premier appareil 38 de mesure gamma et un capteur 40 de mesure de pression différentielle à travers le venturi 36.

Le tronçon 34 est interposé sur la conduite 12 dont il forme une partie. Il comprend une partie amont 42 sensiblement horizontale munie d'une vanne amont 44 d'obturation de la conduite 12, un tronçon vertical amont 46, et un tronçon supérieur horizontal 48. Le tronçon 34 comprend en outre, en aval du tronçon supérieur 48, une partie aval

50 munie d'une vanne aval 52 d'obturation de la conduite 12.

Le venturi 36 est ménagé dans la partie verticale amont 46 du tronçon 34. Il comprend un col 54 de diamètre inférieur à une section amont du venturi 36.

L'appareil de mesure gamma 38 est disposé autour du col 54. Il comprend une source 56 d'émission d'au moins un faisceau de photons gamma à travers le fluide polyphasique circulant dans le col 54, et un premier capteur 58 de réception des photons gamma émis par la source et ayant traversé le fluide polyphasique circulant dans le col 54.

Dans cet exemple, la source 56 est une source délivrant un faisceau de photons gamma à haute énergie par exemple supérieure à 50 keV et un faisceau de photons gamma à basse énergie par exemple inférieur à 40 keV.

Le premier capteur 58 est propre à délivrer une information relative à la nature du fluide circulant dans le col 54. Cette information est constituée dans cet exemple par un nombre de comptes de photons haute énergie par unité de temps et par un nombre de comptes de photons basse énergie par unité de temps reçus respectivement du faisceau haute énergie et du faisceau basse énergie, ces photons ayant traversé le fluide circulant dans le col 54.

En variante, la source 56 est une source d'émission d'un rayonnement électromagnétique de fréquence comprise entre 1 MHz et 60GHz. Le capteur 58 est alors un détecteur du rayonnement reçu après réflexion dans le fluide polyphasique. Un tel appareil de mesure est décrit par exemple dans la demande française N ^< O6 07887 de la Demanderesse.

En variante, le premier capteur 58 est choisi parmi un capteur de mesure par impédance (capacitance ou inductance), un capteur micro-ondes apte à recevoir des fréquences comprises entre 0,3 GHz et 300 GHz et un capteur de mesure optique.

Le capteur 40 de mesure de la pression différentielle est propre à mesurer la différence de pression entre le col 54 et la section du venturi située en amont du col 54.

Les capteurs 40, 58 sont raccordés électriquement à une unité de commande et de calcul 60.

Selon l'invention, l'ensemble de calibration 32 comprend un conduit 70 de circulation de fluide polyphasique sous pression, formé dans cet exemple par le tronçon 34 de l'ensemble de mesure 30, un conduit de mesure 72 distinct du conduit de circulation 70, et un distributeur à vannes 74 propre à raccorder sélectivement le conduit de circulation 70 au conduit de mesure 72 pour le transfert d'échantillons de fluide sous pression entre le conduit de circulation 70 et le conduit de mesure 72. Le conduit de circulation 70 est apte à autoriser la circulation en continu de la totalité du fluide polyphasique circulant dans la conduite 12 lors de la calibration, comme on le verra plus bas.

Le conduit de circulation 70 présente des points 76A, 76B de collecte sélective, respectivement de phase gazeuse 20 et de phase liquide 22, 24, situés en amont de la vanne d'obturation amont 44.

Le point de collecte 76A de phase gazeuse est formé par une conduite verticale obturée à une extrémité délimitant un ciel gazeux, piquée dans une partie supérieure de la conduite 12.

Le point de collecte 76B de phase liquide 22, 24 est formé par un point de piquage inférieur débouchant dans la conduite 12, situé sensiblement au dessous point de collecte 76A de phase gazeuse.

Dans une variante, le point de collecte 76B est placé dans un té bouché 77 placé en amont et en dessous du venturi 36, en aval de la vanne 44.

Dans l'exemple représenté sur la Figure 1 , le conduit de mesure 72 est formé par une dérivation de la conduite 12, montée à demeure en parallèle du conduit de circulation 70. Le conduit 72 comprend ainsi un tronçon amont 78 de raccordement au conduit de circulation 70, un tronçon intermédiaire de mesure 80 et un tronçon aval 82 de raccordement au conduit de circulation 70.

Le tronçon amont 78 s'étend entre un point de piquage situé en amont de la vanne d'isolation 44 et une vanne d'isolation amont 84 du tronçon de mesure 80.

Le tronçon aval s'étend entre une vanne d'isolation aval 86 du tronçon de mesure 80 et un point de piquage situé en aval de la vanne 52 d'obturation de la conduite aval.

Le tronçon de mesure 80, présente comme le tronçon 34 de la conduite 12, une forme sensiblement de U retourné.

Il comprend ainsi une partie amont 88 sensiblement verticale délimitant un deuxième venturi 90. Le tronçon 80 est muni un deuxième appareil de mesure gamma 92.

Le tronçon de mesure 80 est raccordé en amont à la vanne d'isolation amont 84 et en aval à la vanne d'isolation aval 86.

Le deuxième venturi 90 s'étend dans la partie verticale 88. Il présente des dimensions identiques ou homothétiques par rapport au premier venturi 36. Ainsi, il présente un col 94 de diamètre réduit par rapport à une section amont du venturi 90.

Le deuxième appareil de mesure 92 présente une deuxième source 96 d'émission de faisceaux de photons gamma de même énergie que la première source 36, et un deuxième capteur 98 de réception des photons gamma ayant traversé le fluide circulant dans le col 94. Dans cet exemple, le deuxième capteur 98 est distinct du premier capteur 58. Il est aussi raccordé à l'unité de commande et de calcul 60.

Le deuxième capteur 98 est propre à délivrer une information de mesure relative à la nature du fluide circulant dans le col 94. Cette information est constituée, dans cet exemple, par un nombre de comptes de photons haute énergie par unité de temps et par un nombre de comptes de photons basse énergie par unité de temps reçus respectivement du faisceau haute énergie et du faisceau basse énergie, ces photons ayant traversé le fluide circulant dans le col 94.

Ainsi, le deuxième capteur 98 est propre à mesurer la même grandeur physique que le premier capteur 58 et à délivrer une information analogue à celle délivrée par le premier capteur 58, à savoir un nombre de comptes par unité de temps.

Dans la variante dans laquelle le premier capteur 58 est un détecteur de rayonnement électromagnétique obtenu à partir d'une source 56 de rayonnement, le deuxième appareil 92 comprend une source 96 d'un rayonnement électromagnétique identique à celui émis par la source 56 de rayonnement, et un deuxième capteur 98 de réception analogue au premier capteur 58, propre à mesurer la même grandeur physique que le premier capteur 58.

Dans les variantes respectives où le premier capteur 40 est un capteur de mesure par impédance (capacitance ou inductance), un capteur microondes, ou un capteur de mesure optique, le deuxième capteur 98 est respectivement un capteur de mesure par impédance (capacitance ou inductance), un capteur microondes, ou un capteur de mesure optique.

Le distributeur à vannes 74 comprend un conduit 100 de transport de phase gazeuse 20, muni d'une vanne 102 d'admission de phase gazeuse, un conduit 104 de transport de phase liquide 22, 24 muni d'une vanne 106 d'admission de phase liquide, et, dans cet exemple, un conduit commun 108 d'admission des échantillons dans le tronçon de mesure 80, muni d'une vanne 1 10 d'admission dans le tronçon de mesure 80.

Le distributeur 74 comprend en outre une vanne 1 12 d'évacuation de gaz hors du tronçon de mesure 80 et une vanne 1 14 de vidange de liquide hors du tronçon de mesure 80.

Le conduit 100 de transport de phase gazeuse raccorde le point 76A de collecte de phase gazeuse au conduit d'admission commun 108. De même, le conduit 104 de transport de phase liquide raccorde le point 76B de collecte de phase liquide au conduit d'admission 108.

Le conduit d'admission 108 débouche dans une extrémité inférieure de la partie verticale 88 située sous le deuxième venturi 90. La vanne d'évacuation 1 12 débouche dans une extrémité supérieure de la partie verticale 88, située au-dessus du deuxième venturi 90.

La vanne de vidange 1 14 débouche dans une partie aval du tronçon de mesure 80 située en aval de la partie verticale 88.

Comme on le verra plus bas, les vannes du distributeur 74 sont propres à être pilotées pour permettre, sans arrêter la circulation en continu de fluide polyphasique dans le conduit de circulation 70, le prélèvement d'un échantillon de phase gazeuse sous pression au point de collecte 76A et son transport vers le conduit de mesure 72 à travers le conduit de transport 100 et le conduit d'admission 108.

Les vannes du distributeur 74 sont également propres à être pilotées pour permettre, sans arrêter la circulation en continu de fluide polyphasique dans le conduit de circulation 70, le prélèvement d'un échantillon de phase liquide sous pression au point de collecte 76B et son transport vers le conduit de mesure 72 à travers le conduit de transport 104 et le conduit d'admission 108.

Un premier procédé de mesure selon l'invention va maintenant être décrit.

Ce procédé comprend une étape de calibration de la mesure réalisée par une méthode de calibration selon l'invention, et une étape de mesure du fluide polyphasique circulant dans la conduite 12.

Dans l'étape de calibration, la méthode de calibration comprend successivement une phase de mesure à vide, une phase de mesure de la phase gazeuse 20, une phase de mesure de la phase liquide huileuse 22, puis une phase de mesure de la phase liquide aqueuse 24.

Initialement, lors de la phase de mesure à vide représentée sur la Figure 1 , le tronçon de mesure 80 est isolé. A cet effet, les vannes d'isolation 84, 86 sont obturées. La vanne 1 12 d'évacuation de gaz est mise à l'évent pour faire évacuer tout liquide ou tout gaz résiduel se trouvant dans le tronçon de mesure 80. Le tronçon de mesure 80 contient alors de l'air présent autour de la conduite 12.

L'appareil de mesure 92 est alors mis en marche. La source 96 émet un faisceau de photons gamma de haute énergie, par exemple comprise entre 50 keV et 500 keV et un faisceau de photons gamma de basse énergie compris par exemple entre 10 keV et 50 keV.

Le deuxième capteur 98 est activé pour recevoir le nombre de comptes I _Q ^E de photons haute énergie par unité de temps ayant traversé le col 94 et le nombre l|f de comptes de photons basse énergie par unité de temps ayant traversé le col 94 à vide, à partir des nombres de comptes par unité de temps respectifs lorsque le col 94 est rempli d'air à pression atmosphérique, et à partir de la pression et de la température de l'air contenu dans le col 94.

Simultanément, le fluide polyphasique sous pression circule en continu dans la conduite de transport 12. Ce fluide traverse en continu le tronçon 34 formant le conduit de circulation 70 à travers les vannes d'obturation 44 et 52 qui sont alors ouvertes.

Lors de cet écoulement, une quantité de phase gazeuse 20 s'accumule au point de collecte 76A, et une quantité de phase liquide 22, 24 s'accumule au point de prélèvement 76B.

Au début de la mesure de la phase gazeuse 20, le distributeur 74 est piloté pour permettre le transfert d'un échantillon de phase gazeuse 20 sous pression vers le conduit de mesure 72.

Pour ce faire, la vanne d'admission de phase gazeuse 102 est ouverte, alors que la vanne 106 d'admission de phase liquide est fermée.

La phase gazeuse 20 sous pression recueillie au point de collecte 76A traverse alors la conduite de transport 100, puis la conduite commune d'admission 108 jusqu'à la vanne d'admission 1 10.

La vanne de vidange 1 14 est alors ouverte et la vanne 1 12 d'évacuation de gaz est fermée. La vanne d'admission 1 10 est ensuite ouverte pour purger le tronçon de mesure 80 par circulation de phase gazeuse 20 entre la vanne d'admission 1 10 et la vanne de vidange 1 14.

Ceci étant fait, la vanne de vidange 1 14 est refermée pour mettre en pression le tronçon de mesure 80.

La pression dans ce tronçon 80 augmente progressivement jusqu'à être égale à la pression de la phase gazeuse 20 au niveau du venturi 36, moins la perte de charge dans le distributeur 76. Cette pression est supérieure à la pression atmosphérique et est par exemple comprise entre 5 bars et 700 bars.

Lorsque la pression mesurée dans le tronçon de mesure 80 est sensiblement constante, les mesures effectuées par le deuxième appareil de mesure 92 sont prises en compte.

La source 96 émet un faisceau de photons gamma haute énergie et un faisceau de photons gamma basse énergie et le deuxième capteur 98 collecte une première information représentative de l'échantillon de phase gazeuse 20 présent exclusivement dans le col 94.

Dans cet exemple, cette information est formée par le nombre de comptes l _g ^E de photons gamma haute énergie par unité de temps ayant traversé le col 94 et le nombre \] yf de comptes de photons gamma basse énergie par unité de temps ayant traversé le col 94, lorsque ce col 94 contient exclusivement de la phase gazeuse 20.

Sur cette base, l'unité de commande et de calcul 60 calcule les coefficients de calibration formés par des atténuations massiques de gaz μ _g ^E et μ _g ^E pour chaque énergie par l'intermédiaire du système d'équation ci-dessous :

, HE μ2 ^E P _α d g

(1 ) , LE '

. LE μ _a =

P _fl d q dans lequel p _g est la densité de la phase gazeuse 20 qui peut être mesurée par exemple en prenant un échantillon dans le tronçon 80, et d est le diamètre du col 94.

Puis, au début de la phase de mesure de la phase liquide huileuse 20, la vanne 106 d'admission de phase liquide est ouverte pour faire pénétrer de la phase liquide 22, 24 sous pression comprenant un mélange de phase liquide huileuse 22 et de phase liquide aqueuse 24 dans la conduite de transport 104, puis dans la conduite d'admission 108 jusqu'à la vanne d'admission 1 10.

Puis, la vanne d'admission 1 10 est ouverte, suivie d'une ouverture progressive de la vanne 1 12 d'évacuation de gaz pour maintenir la pression dans le tronçon de mesure 80 sensiblement constante et égale à la pression du fluide polyphasique dans la conduite 12, moins la perte de charge dans le distributeur 74. Cette pression est supérieure à la pression atmosphérique et est par exemple comprise entre 5 bars et 700 bars.

Les phases liquides 22, 24 pénètrent donc dans le tronçon de mesure 80 sans subir de dépressurisation significative et sans être flashées. La composition de l'échantillon de phase liquide 22, 24 introduite dans le tronçon 80 est donc représentative des phases liquides 22, 24 présentes dans le fluide polyphasique circulant dans la conduite 12.

Le niveau de phase liquide 22, 24 augmente progressivement dans la partie verticale 88 jusqu'à ce qu'une baisse significative du nombre de comptes mesuré par le deuxième capteur 98 soit observée. Par « baisse significative », on entend une diminution d'au moins 10% de la valeur du nombre de comptes, tel qu'illustré par la phase 120 sur la Figure 7.

Puis, les phases 22, 24 sont laissées au repos, pour permettre une sédimentation de la phase liquide huileuse 22 qui se place au-dessus de la phase aqueuse 24, en regard du col 94 du venturi 92. Un test de stabilité de la mesure de la deuxième information recueillie par le deuxième capteur 98 est alors effectué comme illustré par la Figure 7.

Ce test consiste par exemple à mesurer la valeur en pourcentage des fluctuations de comptes par unité de temps sur un temps donné. Si la valeur des fluctuations est supérieure à une valeur seuil, par exemple égale à 5%, comme dans la phase 122 représentée sur la Figure 7, la valeur est considérée comme instable, alors que si la fluctuation est inférieure à la valeur seuil comme dans la phase 124, sur la Figure 7, la valeur est considérée comme stable.

Lorsque la valeur est stable, le deuxième capteur 98 recueille une deuxième information représentative de la phase liquide huileuse, à savoir les nombres de comptes par unité de temps I ^f , I^ reçus sur le deuxième capteur 98 et provenant respectivement du flux de photons gamma haute énergie et du flux de photons gamma basse énergie, lorsque de la phase liquide huileuse est présente exclusivement dans le col 94 en regard du deuxième capteur 98.

Sur cette base, l'unité 60 calcule des coefficients de calibration formés par des atténuations massiques de la phase liquide huileuse pour chaque énergie, par l'intermédiaire du système d'équation (2) ci-dessous :

dans lequel p _o ,ι est la densité de la phase huileuse 20 qui peut être mesurée par exemple par prise d'un échantillon dans le tronçon 80. En variante, p _o ,ι est obtenu par la mesure p _o ,ι = — faite en statistique où Δp est la différence de pression à travers le

venturi 92, h est la distance séparant les deux prises de pression à travers le venturi 92 et g est l'accélération de la pesanteur.

Ceci étant fait, la phase de mesure de la phase liquide aqueuse 24 est alors réalisée. A cet effet, la vanne d'admission de liquide 106 et la vanne d'admission 1 10 sont ouvertes pour pousser la phase liquide aqueuse 24 jusqu'au col 94 du venturi 90.

Un test de stabilité tel que décrit précédemment est à nouveau effectué.

Lorsque ce test détermine que la valeur mesurée par le deuxième capteur 98 est stable, le deuxième capteur 98 recueille une deuxième information représentative de la phase liquide aqueuse 24 présente dans le col 94. Cette information est formée par les nombres de comptes I^ et IJf reçus par le deuxième capteur 98 et provenant respectivement du flux de photons gamma haute énergie et du flux de photons gamma basse énergie, lorsque de la phase liquide aqueuse 24 est présente exclusivement dans le col 94 en regard du deuxième capteur 98.

Des coefficients de calibration sont alors calculés par l'unité 60. Ces coefficients de calibration sont formés par les atténuations massiques de la phase liquide aqueuse μjf et μjf pour chaque énergie, tels que déterminés par du système d'équation (3) ci- dessous : T |HiEr dans lequel p _w est la densité de la phase liquide aqueuse 24 qui peut être déterminée par exemple par un prélèvement d'échantillon dans le tronçon 80, ou par la mesure de pression différentielle Δp à travers le venturi 92, décrite plus haut.

Dans le cas où le fluide polyphasique contient une faible teneur en eau, il est parfois nécessaire d'ouvrir la vanne de vidange 1 14 pour évacuer une partie de la phase liquide huileuse 22 hors du tronçon de mesure 80, afin de permettre la remontée de la phase liquide aqueuse 24 jusqu'au deuxième venturi 94.

Une fois tous les coefficients de calibration déterminés, l'étape de mesure des sections surfaciques relatives des phases 20 à 24 du fluide polyphasique circulant dans le conduit 12 peut alors commencer.

Dans cette étape, toutes les vannes 102, 106, 1 10, 1 12, 1 14 du distributeur 74 sont obturées. Le fluide polyphasique sous pression s'écoule en continu à travers la conduite 12 dans le tronçon 34, en particulier à travers le col 54 du premier venturi 36.

Le premier appareil de mesure 38 est alors mis en marche. La source 56 émet un faisceau de photons gamma de haute énergie et un faisceau de photons gamma de basse énergie, d'énergies respectives sensiblement identiques aux faisceaux émis par la source 96 du deuxième appareil de mesure 92 lors de l'étape de calibration.

Le premier capteur 58 mesure alors une information représentative du fluide polyphasique passant à travers le col 54 du premier venturi 36. Cette information est formée par le nombre de comptes I ^HE , I ^LE reçus sur le premier détecteur 58 par unité de temps sur une période d'échantillonnage donnée provenant respectivement du faisceau haute énergie et du faisceau basse énergie. Les fractions respectives α _g , a _oύ , O _w de chaque phase 20, 22, 24 du fluide polyphasique circulant dans la conduite 12 sont ensuite déterminées par la résolution du système d'équations (4) ci-dessous :

sur la base des coefficients de calibration et des densités individuelles déterminés lors de l'étape de calibration par la méthode selon l'invention.

La méthode de calibration selon l'invention permet donc de réaliser une calibration monophasique pour chacune des phases du fluide polyphasique aux conditions de pression et de température du fluide polyphasique circulant dans la conduite 12, ce qui offre des échantillons très représentatifs du fluide circulant dans la conduite 12. Ce résultat avantageux est obtenu de manière simple dans le dispositif 10 de mesure selon l'invention.

Les résultats obtenus par la calibration sont donc fiables et plus précis que ceux qui pourraient être obtenus à l'aide d'échantillons à pression atmosphérique sur des fluides non représentatifs du fluide polyphasique s'écoulant dans la conduite 12, ou encore par des tables de coefficients théoriques et surtout impossibles à obtenir de façon expérimentale pour le gaz à pression atmosphérique.

En variante, lorsque les fractions surfaciques respectives α _g , α _0l ι, O _w de chaque phase 20, 22, 24 du fluide polyphasique sont connues, les densités individuelles p _g , p _o ,ι, p _w sont déterminées lors de l'étape de mesure.

Dans le mode de réalisation des Figures 1 à 4, l'ensemble de mesure 30 est formé dans le tronçon 34 de la conduite 12 avec un diamètre supérieur à celui de la dérivation formant le conduit de mesure 72.

En variante, notamment lorsque le débit de fluide est faible, l'ensemble de mesure 30 peut être formé par la dérivation du conduit 12, qui reçoit alors la totalité du fluide provenant de la tête de puits. L'ensemble de calibration 32 est alors formé par le tronçon 34 de la conduite 12.

Un deuxième dispositif 130 de mesure selon l'invention est représenté sur la Figure 5. A la différence du premier dispositif 10, le même venturi 36 est utilisé dans l'ensemble de calibration 32 et dans l'ensemble de débitmétrie polyphasique 30, respectivement lors de l'étape de calibration et lors de l'étape de mesure. Le dispositif 130 comprend un appareil de mesure gamma 38 unique, comprenant une source unique 56 et un détecteur unique 58 qui est utilisé pendant l'étape de calibration et pendant l'étape de mesure.

Par ailleurs, le conduit de mesure 72 est formé par le tronçon 34 en U retourné de la conduite 12. Le tronçon de mesure 80 est délimité entre les vannes 44, 52 et peut être isolé sélectivement par activation des vannes d'obturation amont 44 et aval 52.

Le conduit de circulation 70 est constitué lors de l'étape de calibration par une dérivation de la conduite 12 dépourvue de capteur de mesure gamma, qui s'étend entre un point de piquage situé en amont de la vanne d'obturation amont 44 et un point de piquage situé en aval de la vanne d'obturation aval 52.

Cette dérivation est munie de vannes d'isolation 132, 134 et permet le passage de tout le fluide présent dans la conduite 12.

Par ailleurs, la conduite d'admission 108 du distributeur 74 débouche dans une extrémité inférieure de la partie verticale 46 du tronçon 34 de la conduite 12.

La vanne d'évacuation de gaz 1 12 débouche dans une extrémité supérieure de la partie verticale 46 et la vanne de vidange 1 14 débouche dans une partie inférieure de la partie aval 50.

Le deuxième procédé de mesure mis en œuvre à l'aide du deuxième dispositif 130 diffère du premier procédé de mesure en ce que, lors de l'étape de calibration, les vannes 134 d'isolation sont ouvertes. Le fluide polyphasique circule alors continûment à travers la dérivation de la conduite 12 formant le conduit de circulation 70.

Les vannes d'obturation 44, 52 du tronçon 34 de la conduite 12 sont isolées pour isoler le tronçon de mesure 80.

Puis, les phases de mesure de la phase gazeuse 20, de la phase liquide 22 et de la phase liquide aqueuse 24 sont réalisées comme décrites précédemment à l'aide du venturi unique 36, en amenant des échantillons monophasiques des phases 20, 22, 24 en regard du premier capteur 58 à l'aide du distributeur à vannes 74, comme décrit précédemment.

Une fois les coefficients de calibration obtenus, les vannes d'isolation 132, 134 sont fermées et les vannes d'obturation 44, 52 sont ouvertes pour faire circuler le fluide polyphasique à travers le tronçon 34.

L'ensemble de mesure 30 est alors utilisé comme décrit précédemment dans l'étape de mesure.

Un troisième dispositif 150 selon l'invention est représenté sur la Figure 6. Ce troisième dispositif 150 diffère du premier dispositif 10 en ce que le conduit de mesure 72 de l'ensemble de calibration 32 est disposé dans une maquette 152 raccordée de manière amovible et réversible au distributeur à vannes 74.

La maquette 152 est par exemple portable par un opérateur.

Le procédé de mesure à l'aide du troisième dispositif 150 comprend ainsi une étape de montage de la maquette 152 sur le distributeur à vannes 74 alors que du fluide polyphasique circule déjà à travers le tronçon 34 de la conduite 12.

Il comprend ensuite une étape de calibration réalisée de manière analogue au premier procédé pour déterminer les coefficients de calibration.

Le procédé de mesure comprend ensuite le démontage de la maquette 152 à l'écart du distributeur à vannes 74 avant de procéder aux étapes de mesure.