原油中含气率和含水率的双能χ射线测量方法

摘要

本发明涉及一种原油中含气率和含水率的双能χ射线测量方法，系利用χ光机产生的χ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大分系统组成的测量设备和一套专用软件，包括二种能量χ射线的产生分系统，一个或二套探测器构成的探测器分系统，以及一个总控和数据处理分系统组成，还包括准直器。专用软件中采用了特殊算法来求解含水率ω1和含气率ω3。本发明建立的理论模型精度较高，各种参数的物理意义比较明确，使用简单，还考虑了温度、压力等因素的影响。该系统还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的计量系统。

主权项

1.一种原油中含气率和含水率的双能x射线测量方法，系利用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，其特征在于：该测量方法依托于主要由三个大分系统组成的测量设备(1)和一套软件，即：二种能量x射线的产生分系统，一套或二套探测器分系统，以及一个总控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、以及信号成形、放大、采样保持单元、AD转换单元；总控和数据处理分系统包括数据的传输、同步、显示、控制和报警部分；所述的软件中采用了本发明提供的模型算法来求解含水率ω₁和含气率ω₃；ω₁表示水所占的重量百分比即含水率，ω3表示天然气所占的重量百分比即含气率，ω₂表示油所占的重量百分比ω₂＝1-ω₁-ω₃；本发明提供的模型算法，其特征在于：在油水气三相状态下，采用了如下的两个方程来求解含水率ω₁和含气率ω₃，$({\omega }_1(\frac{{\mu }_1\left(E_H^{*}\right)}{{\rho }_1}-\frac{{\mu }_2\left(E_H^{*}\right)}{{\rho }_2})+{\omega }_3(\frac{{\mu }_3\left(E_H^{*}\right)}{{\rho }_3}-\frac{{\mu }_2\left(E_H^{*}\right)}{{\rho }_2})+\frac{{\mu }_2\left(E_H^{*}\right)}{{\rho }_2})·\left(\mathrm{x\rho }\right)$$=\ln \left(\frac{k_H{N}_0\left(E_H^{*}\right)}{N(x,E_H^{*})-k_H{c}_H{N}_0\left(E_H^{*}\right)}\right)---\left(13\right)$$({\omega }_1(\frac{{\mu }_1\left(E_L^{*}\right)}{{\rho }_1}-\frac{{\mu }_2\left(E_L^{*}\right)}{{\rho }_2})+{\omega }_3(\frac{{\mu }_3\left(E_L^{*}\right)}{{\rho }_3}-\frac{{\mu }_2\left(E_L^{*}\right)}{{\rho }_2})+\frac{{\mu }_2\left(E_L^{*}\right)}{{\rho }_2})·\left(\mathrm{x\rho }\right)$$=\ln \left(\frac{k_L{N}_0\left(E_L^{*}\right)}{N(x,E_L^{*})-k_L{c}_L{N}_0\left(E_L^{*}\right)}\right)---\left(14\right)$上述方程中：分别代表x光机的高能和低能x射线所对应的等效能量；ρ代表油管中油水气三相状态下的实际密度，ρ₁代表实际油管里所对应的温度、压力条件下纯水的密度，ρ₂代表实际油管里所对应的温度、压力条件下纯原油的密度，ρ₃代表实际油管里所对应的温度、压力条件下纯天然气的密度；μ₁、μ₂、μ₃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；N₀(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μ₁、μ₂、μ₃一起，通过预先测量指数衰减曲线求得。