油气田中多相流指标的伪双能χ射线测量装置的利记博彩app

专利名称：油气田中多相流指标的伪双能χ射线测量装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及石油测量技术领域，是一种原油、天然气生产中含水率、含油率、含气率或含沙量的 测量系统，具体涉及一种利用单能x光机产生的伪双能X射线探测技术，与物质作用产生效应不同的原理， 在油气田生产中、油水气、油沙水或气沙水三相介质并存的条件下测量输油、气管道中含水率、含油率、 含气率或含沙量(只能测四个指标中与对应混合流体相关的三个指标)指标的伪双能x射线测量装置，属 于国际专利分类G01N技术领域。
背景技术：
原油和天然气作为最重要的能源之一，从油、气井开采出的原油、天然气，是油、水、天然气或沙粒 等多相介质组成的混合物。处理这种混合物首先要进行气液分离，剩下的油水混合液体经脱水处理后得到 含水率很低的成品油或天然气进行外输或销售。对含在其中的沙粒，也要监测，及时分离，否则容易损坏 设备。在原油或天然气脱水处理等一系列生产活动中，需要及时准确地掌握原油含水率、含气率或含油率 等情况，以便控制生产过程，保证生产出合格的成品原油或天然气。因此，原油或天然气中含水率、含气 率、含油率或含沙量等指标是石化行业石油和天然气采集、冶炼及运输过程中一组重要参数。特别是许多 老油田，目前主要采用注水采油工艺，采出原油的含水率普遍偏高。因此，对原油和天然气进行含水率、 含气率、含油率或含沙量的准确检测在原油或天然气生产、贸易中有着重要作用。
在原油生产中，目前测量原油含水率主要有以下几种方法人工蒸馏化验法、微波法(或射频法)、电 容法、短波法、导热法、振动密度计法和Y射线法。1、微波法(如CN1112677)是根据电磁波与介电物质 相互作用，其耗散与物质的大小及相对介电常数有关，油和水的介电常数不同导致被测对象所呈现的射频 阻抗特性不同，当射频信号传到以油水混合物为介质的电容式射频传感器时，其负载阻抗随着混合介质的 不同油水比而变化，即当原油含水率变化时，波参量随之变化，从而实现含水率测量；2、电容法(如 CN1186236)是根据油水的介电常数不同，反映到由极板构成的电容器的电容量不同，测量电容量的变化， 就可以测量含水率的变化；3、短波法(如CN2349574)是利用一个(后)探头向原油中发射3.579MHz 的短波信号，把当前原油状态查清，间隔几秒钟后，在通过另一个(前)探头向原油中发射3.579MHz的 短波信号，又取出油中含水的信号，然后取二次测得的差值，经处理后可得出瞬时含水率；4、导热法(如 CN1259671)利用液-液两相流体的热物理性质的差异，如导热、比热、粘度等，同时测量原油的含水率和 油水流量；5、振动密度计法(如CN1789969, CN2359692)利用液位测量元件测量储油罐(或分离器) 内原油的液位，压力测量仪表测量储油罐(或分离器)中无原油部分的压力和底部承受的压力，最后通过 经验公式算出；6、射线法(如CN86105543A， CN2359692Y, CN1086602A， CN2383068Y)是根据y射 线穿过不同介质时，其衰减不同的原理工作的。除Y射线法以外的其它各种测量方法，都属接触式测量， 由于原油腐蚀性较强，结垢、结蜡严重，致使仪表长期运行的可靠性差，尤其是这些仪表都无法消除含气 对含水率测量带来的影响，而导致了比较大的测量误差。对此，专利CN2452022Y、 CN2646704Y和 CN2646705Y专门设计了不同的擦除器来传感器外面累积的杂质。另外，电容法、射频法和微波法测量的 含水率变化与被测量之间是非线性关系，在某一含水率范围内有拐点，而原油是油水气混合体，其物理化 学性质多变，所以除Y射线法外的上面几种测量方法在实际应用中，都不能很好地满足生产要求。
根据Y射线与物质相互作用规律而工作的原油含水分析仪与混合流体的宏观流态和化学性质无关，能 够对复杂的原油进行含水率和含气率的测量，深受油田的欢迎。
发明专利CN86105543A公开了一种利用放射源(如1G9Cd，或243Am等)发出的单能y射线，对二相 油水混合体的体积含水率的测量原理。实用新型专利CN2359692Y公布了一种利用238Pu放射源对二相油 水混合体的含水率进行测量的装置。发明专利CN1086602A公开了一种在三相油水气混合体中，测量原油 中含气、含水率的自动测量仪；在测量管道的侧壁上沿径向中心线对称位置两侧分别固定有Y射线源和透 射探测器；在与Y射线源和透射探测器所在中心线成夹角且沿测量管道轴向与之相距一定距离的中心线侧 壁上固定有散射探测器；最后根据测量的结果，经过数据处理而得到体积含气率和体积含水率。文献[l] 对其测量原理，从理论做了进一步的探讨。实用新型专利CN2383068Y对依据上述原理设计的装置，做了 改进，增加了一个搅拌装置，使实际上从油井里出来的油水气浪合均匀，以便更进一步满足理论假设条件， 以便提高测量的精度。不管怎么说，这个理论模型取近似的地方太多，各个参数物理意义不明确，对压力、温度等变化参数的影响，没有考虑修正，这些最终还是影响了其使用的方法和测量精度。
另外，使用放射源产生的Y射线测量法，还有一个比较大的弱点，就是存在放射性安全问题，特别是 在目前反恐形势比较严峻的时期，这个弱点更加突出。
对含沙量测量，GB2429288A公布了一项采用声学方法测量含沙量的专利。即通过沙子与输油或输气 管道壁的碰撞，来故算流体中含沙量的多少。利用该专利设计的设备，具有结构简单，安装方便，功耗小， 本地保存数据时间长等有点。但该原理的工作频段属于音频，其干扰源比较多，比较复杂，其测量结果也 容易受流体流动性质的影响，所以测量的不确定度比较大，不能满足高精度测量的需要。
目前市场上尚未发现应用双能X射线法测量原油和天然气生产中的含水率、含油率、含气率或含沙量 的方法和装置。
发明内容
本实用新型的目的，在于针对油水气或油水沙或水气沙三相混合体中，实时高精度测量原油或天然气 中含水率、含油率、含气率或含沙量的需求，提供一种伪双能x射线测量装置(只能测四个指标中与对应 混合流体相关的三个)。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。为了简洁，下面说明中只考虑原油中油、水、气三相 混合体共存的情况，对天然气中油、水、气三相混合体共存的情况，以及原油和天然气中油水沙或水气沙 三项共存的情况，测量装置相同，数据处理的技巧类似，在给出的公式中只需替换相关物理量即可，所以 对其它情况的相关说明从略。
原油中含气率和含水率的伪双能X射线测量装置，安装于原油管道中，它由三个分系统和一套专用软 件组成，即二种能量x射线的产生分系统，l一3套探测器构成的探测器分系统、和若干套控制和数据 处理分系统组成；其它装置还包括准直器，准直器中有屏蔽管；所述的探测器分系统包括探测器、前置放 大器或光电倍增管、信号成形、放大、采样、保持和AD转换单元，探测器分系统连接总控和数据处理分 系统；总控和数据处理分系统包括数据传输、同步、显示、控制和报警部分；探测器与准直器连接，准直 器与控制系统连接。
其安装，是在原油管道水平直径的一端安装伪双能X射线产生分系统，包括单能X光机和靶点，以及 控制系统、连接两个准直器，伪双能X射线的产生机构包括能谱预硬化装置、旋转机构和控制系统；原油 管道水平直径另一端装设探测器分系统，包括探测器和屏蔽管，连接总控和数据处理分系统，包括相互连 接的第一路信号成形、放大和采样保持单元、第一组探测器的高压电源、第一路A/D转换单元、第一路控 制单元和数据处理计算机。
对探测器进行能谱预硬化处理、组成伪双能测量系统，其安装方式是在原油管道水平直径的一端安装
有单能X射线产生分系统，包括单能X光机和靶点、控制系统，连接两个准直器；原油管道水平直径的另 一端装设二路探测器分系统 一路探测器系统包括能谱过滤片、探测器和屏蔽管，以及连接控制和数据处 理分系统，包括相互连接的第一路信号成形、放大和采样保持单元、第一组探测器的高压电源、第一路 A/D转换单元、第一路控制单元和数据处理计算机；另一路探测器系统包括第二组探测器和第二组探测器 的屏蔽管，它连接控制和数据处理分系统，系统包括相互连接的第二路信号成形、放大和采样保持单元、 第二组探测器的高压电源、第二路AD转换单元、第二路控制单元和数据处理计算机。
其安装，是在原油管道水平直径的一端装设单能X射线产生分系统，包括单能X光机和靶点，控制系 统连接两个准直器；原油管道水平直径的另一端装有双能探测器分系统，它包括能谱过滤片，探测器和屏 蔽管，且连接控制和数据处理分系统，包括相互连接的第一路信号成形、放大和采样保持单元、第一组探 测器的高压电源、第一路AD转换单元、第一路控制单元和数据处理计算机；低能探测器系统包括第二组 探测器和屏蔽管，连接控制和数据处理分系统，包括相互连接的第二路信号成形、放大和采样保持单元、 第二组探测器的高压电源、第二路AD转换单元、第二路控制单元和数据处理计算机。 '
可以在X光机出口避开主束流方向上，安装有一个亮度校正探测器，且连接控制和数据处理分系统， 包括相互连接的第三路信号成形、放大和采样保持单元、第三路探测器的高压电源、第三路AD转换单元、 第三路控制单元和数据处理计算机。
本实用新型特别适用于油田生产中的自动在线计量系统，克服了放射源带来的重大安全隐患。当利用 X光机作为射线源时，可以免除丢失放射源的困扰，提高辐射防护的安全系数，从根本上杜绝恐怖分子获 取脏弹原料的机会，对国家安全有着特别重要的意义。


图1为伪双能X光机和探测器安装方式示意图；图2为x光机和伪双能探测器之一种安装方式的示意图； 图3为x光机和伪双能探测器之另一种安装方式的示意图。
图中l一测量设备；2—x光机的靶点；3_X光机的准直器和屏蔽室；4一 (第一组)探测器；5—(第 一组)探测器的屏蔽管；8—第二组探测器；9一第二组探测器的屏蔽管；IO—原油管道；12—能谱预硬化 装置；13^r旋转机构；20~ (第一路)信号成形、放大和采样保持单元；21—第二路信号成形、放大和采
样保持单元；22_ (第一组)探测器的高压电源；23—第二组探测器的高压电源；24—(第一路)AD转 换单元；25—第二路AD转换单元；26~ (第一路)控制单元；27—第二路控制单元；28—计算机；30— 伪双能X光机的控制系统；31—单能x光机的控制系统；33— (第一路)亮度校正探测器；34—第三路 信号成形、放大和采样保持单元；35—第三路探测器的高压电源；36^第三路AD转换单元；37—第三路 控制单元；50—能谱过滤片。
具体实施方式

以下结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。
参见附图1、图2和图3，本实用新型的测量装置1主要由三个分系统组成x光机构成X射线产生分 系统； 一个(或二、三套探测器)构成探测器分系统；和几套控制和数据处理分系统组成。分系统部分还 包括准直器等。探测器分系统包括探测器、前置放大器或光电倍增管、信号成形、放大、采样保持、AD 转换等单元。数据的传输、同步、显示、各部分控制和报警等工作由控制和数据处理分系统统一完成。
如图1所示，本实施例是利用目前现有的一台单能x光机通过分时预硬化技术来产生高能、低能x射线。 X光机的靶点2、准直器3、探测器4和屏蔽管5组成一套x射线探测通路。能谱预硬化装置12同旋转机构 13安装在一起，旋转机构13的旋转中心不能遮挡x光机的靶点2。当旋转机构13旋转的位置使能谱预硬 化装置12挡住靶点2发出的x射线时，这时从准直器3射出来的x射线，就是高能x射线，系统当作高能测 量系统。否则，系统当作低能测量系统使用。实践中，可根据介质的均匀度、流速、要求监测数据的间隔 等，调节旋转机构13旋转速度，以保证测试条件尽可能满足理论模型和误差要求。由靶点2发出的)c射线， 经过准直器3后，穿过原油管道10中的介质，被探测器4转换成电信号。探测器的屏蔽管5的作用是保 护探测器4，同时减少探测本底、散射信号对探测器4的影响。探测器的高压电源22给探测器4提供工作 电压，探测器4的信号输出到信号成形、放大和采样保持单元20,信号经过放大、处理后，送到AD转换 单元24转换成数字信号，最后送到计算机28进行分析处理。控制单元26用来同步、协调各个单元或分 系统的工作，特别是高、低能的识别是通过5C光机的控制系统30和控制单元26的信号交互来实现的。本 实施例对X光机的设计要求不高，只要使用目前市场上的产品即可。
如果X光机的束流随时间的变化较大，实际处理数据时，应该对其修正。为了获得x光机的束流随时间 的变化量，需要增加用于亮度校正的探测系统。即在x光机的出口安装一路亮度校正探测器33，第三路 探测器的高压电源35给探测器33提供高压，探测器33的信号输出到第三路信号成形、放大和采样保持 单元34，信号经过放大、处理后，送到第三路AD转换单元36转换成数字信号，最后送到计算机28进行 分析处理。控制单元37用来同步、协调各个单元或分系统的工作。
如果X光机的束流稳定，对系统测量带来的误差可以忽略，则有关亮度校正的探测系统可省略。
计算机28上的专用软件，先把探测到的数据分成高能组数据系列和低能组数据系列，应用亮度探测 器获得的高、低能数据，分别对其对应时刻的所有数据进行修正，首先消除x光机的束流随时间的变化的 影响。然后，应用本实用新型中推导的模型(也可以采用其它合适的模型)，算出原油中的含水率、含气 率等指标。
如图2所示，显示了单能X光机和伪双能探测器的一种安装方式，二路探测器也可安装在其它位置， 如在原油管道10同一横截面上。
本实施例的特点，是利用目前现有的一台单能x光机，通过对一路探测器采用预硬化技术来产生高能x 射线探测通路，另一路探测器则为低能x射线探测通路。能谱过滤片50安装在探测器4的前面，x光机的 靶点2、准直器3、能谱过滤片50、探测器4和屏蔽管5组成一套高能x射线探测通路。这时这一路系统当 作高能测量系统。X光机的靶点2、准直器3、第二组探测器8和第二组探测器的屏蔽管9组成另一套低能 X射线探测通路，这一路系统当作低能测量系统使用。
第一路由靶点2发出的x射线，经过准直器3后，穿过原油管道10中的介质，经过能谱过滤片50 把能谱预硬化后，变成高能能谱，被探测器4转换成电信号。探测器的屏蔽管5的作用是保护探测器4， 同时减少探测本底、散射信号对探测器4的影响。探测器的高压电源22给探测器4提供工作电压，探测 器4的信号输出到信号成形、放大和采样保持单元20,信号经过放大、处理后，送到AD转换单元24转换成数字信号，最后送到计算机28进行分析处理。控制单元26用来同步、协调各个单元或分系统的工作。 第二路由靶点2发出的x射线，经过准直器3后，穿过原油管道10中的介质，被第二组探测器8转 换成电信号。第二组探测器的屏蔽管9的作用是保护探测器8,同时减少探测本底、散射信号对探测器8 的影响。第二组探测器的高压电源23给探测器8提供工作电压，探测器8的信号输出到第二路信号成形、 放大和采样保持单元21，信号经过放大、处理后，送到第二路AD转换单元25转换成数字信号，最后送 到计算机28进行分析处理。第二路控制单元27用来同步、协调各个单元或分系统的工作。 在本实施例对X光机的设计要求不高，只要使用目前巿场上的产品即可。
如果X光机的束流随时间的变化较大，实际处理数据时，应该对其修正。为了获得x光机的束流随时间 的变化量，需要增加用于亮度校正的探测系统。即在x光机的出口安装一路亮度校正探测器33，第三路 探测器的高压电源35给探测器33提供高压，探测器33的信号输出到第三路信号成形、放大和采样保持 单元34，信号经过放大、处理后，送到第三路AD转换单元36转换成数字信号，最后送到计算机28进行 分析处理。控制单元37用来同步、协调各个单元或分系统的工作。
如果X光机的束流稳定，对系统测量带来的误差，可以忽略，则有关亮度校正的探测系统可省略。 计算机28上的专用软件，先把探测到的数据分成高能组数据系列和低能组数据系列，应用亮度探测 器获得的高、低能数据，分别对其对应时刻的所有数据进行修正，首先消除x光机的束流随时间的变化的 影响。然后，应用本实用新型中推导的模型(也可以采用其它合适的模型)，算出原油中的含水率、含气 率等指标。
如图3所示，显示了单能X光机和伪双能探测器的另一种安装方式。高、低二路探测器做成了一个整体。
本实施例的特点是，利用目前现有的一台单能x光机，通过对一路探测器采用预硬化技术来产生高能X 射线探测通路，另一路探测器则为低能x射线探测通路。X光机的靶点2、准直器3、第二组探测器8和探 测器的屏蔽管5组成一套低能x射线探测通路，这一路系统当作低能测量系统使用；能谱过滤片50安装在 探测器4的前面，但在第二组探测器8的后面，x光机的靶点2、准直器3、能谱过滤片50、探测器4和屏 蔽管5组成一套高能x射线探测通路。这一路系统当作高能测量系统，注意这一路的射线也穿过了低能x 射线探测器8,这时第二组探测器8与能谱过滤片50起着同样的作用。
第一路由靶点2发出的x射线，经过准直器3后，穿过原油管道IO中的介质，经过第二组探测器8 和能谱过滤片50把能谱预硬化后，变成高能能谱，被探测器4转换成电信号。探测器的屏蔽管5的作用 是保护探测器4，同时减少探测本底、散射信号对探测器4的影响。探测器的高压电源22给探测器4提供 3;作电压，探测器4的信号输出到信号成形、放大和采样保持单元20,信号经过放大、处理后，送到AD 转换单元24转换成数字信号，最后送到计算机28进行分析处理。控制单元26用来同步、协调各个单元 或分系统的工作。
第二路由靶点2发出的x射线，经过准直器3后，穿过原油管道10中的介质，被第二组探测器8转 换成电信号。探测器的屏蔽管5的作用是保护探测器8，同时减少探测本底、散射信号对探测器8的影响。 第二组探测器的高压电源23给探测器8提供工作电压，探测器8的信号输出到第二路信号成形、放大和 采样保持单元21,信号经过放大、处理后，送到第二路AD转换单元25转换成数字信号，最后送到计算 机28进行分析处理。第二路控制单元27用来同步、协调各个单元或分系统的工作。
在本实例中，采用了新的探测器制作工艺，做成新的伪双能探测器，降低了对x光机的设计要求，只 要使用目前市场上的产品即可。
如果X光机的束流随时间的变化较大，实际处理数据时，应该对其修正。为了获得x光机的束流随时间 的变化量，需要增加用于亮度校正的探测系统。即在X光机的出口安装一路亮度校正探测器33，第三路 探测器的高压电源35给探测器33提供高压，探测器33的信号输出到第三路信号成形、放大和采样保持 单元34，信号经过放大、处理后，送到第三路AD转换单元36转换成数字信号，最后送到计算机28进行 分析处理。控制单元37用来同步、协调各个单元或分系统的工作。
如果X光机的束流稳定，对系统测量带来的误差，可以忽略，则有关亮度校正的探测系统可省略。
计算机28上的专用软件，先把探测到的数据分成高能组数据系列和低能组数据系列，应用亮度探测
器获得的高、低能数据，4分别对其对应时刻的所有数据进行修正，首先消除x光机的束流随时间的变化的
影响。然后，应用本实用新型中推导的模型(也可以采用其它合适的模型)，算出原油中的含水率、含气 率等指标。
与本实用新型装置所配套使用的测量方法，利用了x光机产生的X射线与物质作用原理，在油田生产中，油水气三相介质并存的条件下，测量输油管道中含水率和含气率指标。该测量方法依托于主要由三个分系 统组成的测量设备和一套配用软件，即 一个单能X光机产生X射线的产生分系统(通过分时预硬化技术 获得伪双能X射线)， 一套探测器(或二、三套)构成的探测器分系统(如果在X光机上不采取预硬化技术 来获得伪双能X射线，那么可以在其中一套探测器系统上采用预硬化技术，来获得高能X射线，从而也能构 成伪双能X射线测量系统)，以及一套(或几套)控制和数据处理分系统组成；其它装置还包括准直器；所 述的探测器分系统包括探测器、前置放大器(或光电倍增管)、信号成形、放大、采样保持、AD转换等单 元；总的控制和数据处理分系统包括数据的传输、同步、显示、控制和报警等部分。所配套的软件中采用
了特殊的算法来求解含水率叫和含气率0^; ^表示水所占的重量百分比即含水率，6;3表示天然气所占
的重量百分比即含气率，6^表示油所占的重量百分比6^4-6Vfi^;为了修正X光机所发束流的稳定性， 加了一个亮度校正探测器构成的一套亮度校正探测器分系统。
在油水气三相状态下，该软件采用了如下的两个方程来求解含水率q和含气率6^，
<formula>formula see original document page 8</formula>
上述方程中由于)C光机所发的能谱是连续的，所以五；、五:分别代表伪双能X光机测量系统的高能和
低能X射线所对应的等效能量；p代表油管中油水气三相状态下的实际密度，p,代表实际油管里所对应的温
度、压力等条件下纯水的密度，P2代表实际油管里所对应的温度、压力等条件下纯原油的密度，P3代表实
际油管里所对应的温度、压力等条件下纯天然气的密度；m、 ^、 ^分别代表纯水、纯原油、纯天然气在 对应的等效射线能量下的线性衰减系数；x代表油管里，测试系统测量空间的线性厚度；N。 (E')代表在 对应的等效射线能量条件下，油管里没有任何物质存在时，测试系统所测量的计数；N (x， E')代表在对 应的测量厚度、等效射线能量条件下，测试系统所测量的计数；k、 c分别为修正系数，同m、 &、 ^一起， 可以通过预先测量指数衰减曲线求得。
在只考虑油水二相状态时，可以把测量系统的X光机能量简化为单能，这时所述软件中采用了如下公
式来求解含水率<formula>formula see original document page 8</formula>
公式中p代表油管中油水二相状态下的实际密度，Pl代表实际油管里所对应的温度、压力等条件下 纯水的密度，P2代表实际油管里所对应的温度、压力等条件下纯原油的密度；^、 P2分别代表纯水、纯原 油在对应的等效射线能量下的线性衰减系数；X代表油管里，测试系统测量空间的线性厚度；Nq代表在対 应的等效射线能量条件下，油管里没有任何物质存在时，测试系统所测量的计数；N (x)代表在对应的测 量厚度、等效射线能量条件下，测试系统所测量的计数；k、 C分别为修正系数，同A、 H2—起，可以通过预先测量指数衰减曲线求得；k和c的理论值为k=l;c=0。在缺乏实验值时，可直接引用理论值。
设计X光机系统时，将高、低能量之间满足的一定条件考虑进去，高能五；与低能五的差别越大，测
量精度越高；例如五二 ^ (1.5 3)￡:，简单一点，= ;所述高能5c光机的能量范围可取在10keV 1MeV之间。
该测量方法依托于伪双能X光机测量系统，其测量设备核心部件的安装方式，是在原油管道的水平直 径一端装设X射线产生分系统，包括X光机控制系统，连接准直器和准直器；原油管道水平直径的另一端装 设探测器分系统，包括探测器和屏蔽管，连接总控和数据处理分系统，包括相互连接的第一路信号成形、 放大和采样保持单元、第一组探测器的高压电源、第一路AD转换单元、第一路控制单元和数据处理计算 机。
如果5C光机的束流不太稳定，为了提高测量精度，可以加入一路亮度校正探测器。其特征在于在每 个X光机的出口安装一路亮度校正探测器或；亮度校正探测器的位置在X光机的出口，但最好不要遮挡用于 测量的主束流。以亮度校正探测器为例说明其安装关系x光机的靶点、准直器和亮度校正探测器组成一 套X射线束流大小探测通路，连接第三路信号成形、放大和采样保持单元、第三路探测器的高压电源、第 三路AD转换单元、第三路控制单元和计算机。如果x光机性能比较好，所发束流稳定时，可以省略。
伪双能X射线的产生有二大方式 一种方式是在)C光机上，利用预硬化技术来产生伪双能X射线，分时 输出高、低能x射线(如图1所示)；另一种方式是在探测器上，利用预硬化技术来产生伪双能x射线，两 路探测器系统分别测量高能和低能X射线(如图2和图3所示)，其中图3所示的探测器是高、低能探测器 合而为一的伪双能探测器。
本实用新型使用伪双能X射线测量技术，即利用系统产生的高、低能X射线与物质作用原理，在油田生 产中，油水气三相介质并存的条件下，测量输油管道中含水率和含气率指标。该系统克服了放射源带来的 重大安全隐患，特别适用于油田生产中，自动在线计量系统。本实用新型理论模型的精度比较高，各种参 数的物理意义比较明确，使用简单，还能考虑温度、压力等因素的影响，特别适用于油田生产中，自动在 线计量系统。当利用X光机作为射线源时，可以免除丢失放射源的困扰，提高了辐射防护的安全系数，从 根本上杜绝了恐怖分子获取脏弹原料的机会，对国家安全有着特别重要的意义。应用时提示注意以下两个 问题
1) 在实验测量Pi、 p2、 P3和p时，需要同时检测样品的温度、压力等参数的影响。
2) 因为气体的状态与温度、压力密切相关，应用中，要测量与实际条件相一致的P3和Hm3。
3) 求解方程时，要利用査表法，采用与实际条件相对应的p值，可以通过实时测量得到。
4) 高能五二与低能五的差别越大，测量精度要越好。例如五二 《(1.5~3)￡:,简单一点，
E// = 。
5) 公式中的各种系数，m、 H2、内、k和c等，可以在实验室中，分别用伪双能测量系统的x光机， 照射不同质量厚度的标定介质(纯原油、纯水、纯天然气)，用衰减测量法获得的实验数据，再
按最小二乘法拟合求得。注意k和C可以用原油所对应的值来近似，也可以针对各种情况，在 实验室测出数据，建成一个数据库，在现场使用时，用査表法获取该数据。最后根据本实用新型 推导的模型(也可以采用其它合适的模型)，算出原油中的含水率、含气率等指标。
6) 对天然气中油、水、气三相混合体共存的情况，上面公式中各个参数的含义不变，只不过测量的
含气率数值变大了许多，同理测量的含油率数值变小了许多。
7) 对原油中油水沙三项共存的情况，只要把上面说明的原油中油水气三相介质并存的条件下含气率 3修改为含沙量《3，其它下标为3的参数修改成沙子的参数，上面说明的数据处理方法可以完 全照搬。
8) 对天然气中水气沙三项共存的情况，只要把上面说明的油水沙三相介质并存的条件下含油率G^ 修改为含气率《2 ，而把含气率6;3修改为含沙量《3 ，其它下标为2的参数修改成天然气的参数， 下标为3的参数修改成沙子的参数，上面说明的数据处理方法可以完全照搬。
权利要求1.一种油气田中多相流指标的伪双能χ射线测量装置，为原油或天然气中含水率、含油率、含气率或含沙量指标的伪双能χ射线测量装置，安装于原油或天然气输送管道上，其特征在于所述的测量装置主要由三个分系统组成，即一种能量χ射线的产生分系统或携带分时能谱预硬化装置的伪双能χ射线的产生分系统，1-3套探测器构成的探测器分系统、以及若干套控制和数据处理分系统；还包括准直器，准直器中有屏蔽管；所述的探测器分系统包括探测器、前置放大器或光电倍增管、信号成形、放大、采样、保持和AD转换单元，探测器分系统连接总控和数据处理分系统；总控和数据处理分系统包括数据传输、同步、显示、控制和报警部分；探测器与准直器连接，准直器与控制系统连接。
2. 根据权利要求1所述的油气田中多相流指标的伪双能X射线测量装置， 其特征在于该测量装置通过谱预硬化装置、旋转机构和控制系统把单能X光机 转变了成分时输出二种能谱的伪双能光机，其安装，是在原油管道水平直径的一 端安装伪双能X射线产生分系统，包括单能X光机和靶点，以及控制系统、连接准 直器，伪双能X射线的产生机构包括能谱预硬化装置、旋转机构和控制系统；原 油管道水平直径另一端装设探测器分系统，包括探测器和屏蔽管，连接总控和数 据处理分系统，包括相互连接的第一路信号成形、放大和采样保持单元、第一组 探测器的高压电源、第一路A/D转换单元、第一路控制单元和数据处理计算机。
3. 根据权利要求1所述的油气田中多相流指标的伪双能X射线测量装置， 其特征在于该测量装置是对其中一路探测器采用了能谱预硬化处理而组成的伪 双能测量系统，其安装方式是在原油管道水平直径的一端安装有单能X射线产生 分系统，包括单能x光机和靶点、控制系统，连接两个准直器；原油管道水平直 径的另一端装设二路探测器分系统 一路探测器系统包括能谱过滤片、探测器和 屏蔽管，以及连接控制和数据处理分系统，包括相互连接的第一路信号成形、放 大和采样保持单元、第一组探测器的高压电源、第一路A/D转换单元、第一路 控制单元和数据处理计算机；另一路探测器系统包括第二组探测器和第二组探测器的屏蔽管，它连接控制和数据处理分系统，系统包括相互连接的第二路信号成 形、放大和采样保持单元、第二组探测器的高压电源、第二路AD转换单元、第 二路控制单元和数据处理计算机。
4. 根据权利要求1或3所述的油气田中多相流指标的伪双能％射线测量装 置，其特征在于该测量装置是对其中一路探测器采用了能谱预硬化处理、并把 二路探测器组合在一起而构成伪双能测量系统；其安装，是在原油管道水平直径 的一端装设单能X射线产生分系统，包括单能X光机和靶点，控制系统连接准直器;原油管道水平直径的另一端装有双能探测器分系统，它包括能谱过滤片，探测器 和屏蔽管，且连接控制和数据处理分系统，包括相互连接的第一路信号成形、放 大和采样保持单元、第一组探测器的高压电源、第一路AD转换单元、第一路控 制单元和数据处理计算机；低能探测器系统包括第二组探测器和屏蔽管，连接控制和数据处理分系统，包括相互连接的第二路信号成形、.放大和采样保持单元、 第二组探测器的高压电源、第二路AD转换单元、第二路控制单元和数据处理计 算机。
5. 根据权利要求1所述的油气田中多相流指标的伪双能5C射线测量装置， 其特征在于可以在x光机的出口，避开主束流方向上，安装有一个亮度校正探 测器，且连接控制和数据处理分系统，包括相互连接的第三路信号成形、放大和 采样保持单元、第三路探测器的高压电源、第三路AD转换单元、第三路控制单 元和数据处理计算机。
专利摘要本实用新型涉及一种油气田中多相流指标的伪双能χ射线测量装置，为原油或天然气中含水率、含油率、含气率或含沙量指标的伪双能χ射线测量装置，安装于原油或天然气输送管道上。该测量装置主要由三个分系统和一套专用软件组成，即一种能量χ射线的产生分系统或携带分时能谱预硬化装置的伪双能χ射线的产生分系统，1-3套探测器构成的探测器分系统、和若干套控制和数据处理分系统组成；其它装置还包括准直器，准直器中有屏蔽管。探测器分系统包括探测器、前置放大器或光电倍增管、信号成形、放大、采样、保持和AD转换单元，探测器分系统连接总控和数据处理分系统；总控和数据处理分系统包括数据传输、同步、显示、控制和报警部分；探测器与准直器连接，准直器与控制系统连接。
文档编号G01N23/087GK201352205SQ20092000069
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者罗平安, 贺江林 申请人:罗平安;贺江林