專利名稱：原油含氣、含水率自動測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原油含氣、含水率自動測量儀。
在油田開采中，為了準(zhǔn)確掌握油田動態(tài)變化，及時統(tǒng)計各采油隊單井的純油產(chǎn)量，為油田開發(fā)和管理提供可靠的數(shù)據(jù)，原油含水率的測量是重要的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是油田計量工作的重點;但時至今年，原油含氣、含水率在線測量仍是各大油田，乃至世界之技術(shù)難題之一。
在測量原油含水率的已有技術(shù)中，有取樣化驗法、電容法、微波法、振動密度法;取樣化驗法費工費時，且不能及時了解原油含水率的變化情況;電容法測含水率，如果原油含水率高于30%左右，則無法使用;采用微波法測量，由于原油對微波的反射系數(shù)與油水狀態(tài)有關(guān)，需根據(jù)情況加以修正;振動管密度法測含水，由于現(xiàn)場條件難以滿足儀表的技術(shù)條件，其穩(wěn)定性很差。不僅如此，上述后三種方法不但長期運行的可靠性差，而且對含氣原油的測量則更是無能為力。
中科院近代物理研究所已研制生產(chǎn)的ROH-F分離器型原油含水率測量儀和FSh-K型原油含水率測量儀，雖然測量精度較高，連續(xù)測量穩(wěn)定性好，但也有其局限性，前者需要與立式分離器相配合使用，且僅適用于中低產(chǎn)量的單井測量;后者則只能用于不含氣原油(含氣率低于0.5%)的含水率測量。
本發(fā)明的目的是為了提供一種可連續(xù)在線全流量測量、穩(wěn)定可靠、測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、可單獨用于測量原油中含氣、含水率的原油含氣、含水率自動測量儀。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來實現(xiàn)原油含氣、含水率自動測量儀是在測量管道的側(cè)壁上沿徑向中心線對稱位置兩側(cè)分別固定有γ射線源和透射探測器;在與γ射線源和透射探測器所在中心線成一定夾角且沿測量管道軸向與之相距一定距離的中心線側(cè)壁上固定有散射探測器;透射探測器和散射探測器的測量信號經(jīng)線性放大電路后，進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行計算后顯示出含氣率、含水率、透射計數(shù)率和散射計數(shù)率。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來實現(xiàn)原油含氣、含水率自動測量儀的測量管道可直接與輸油管道相接，其長為250-350毫米;γ射線源的強(qiáng)度為5-300毫居里、能量E為20-500千電子伏;散射探測器的所在中心線與γ射線源和透射探測器的所在中心線的夾角為15°-135°;且散射探測器的所在中心線沿測量管道的軸向離γ射線源和透射探測器所在中心線距離為0-±100毫米;測量儀的計算機(jī)由公知單片微機(jī)加上匯編語言編制的定時計數(shù)、數(shù)據(jù)采集、計算處理和顯示輸出等軟件而成;其中計算處理軟件中含有計算公式，由該公式可求出原油含氣、含水率，其計算公式如下Ln(Nx/No)＝(1-λ)(A+Bη)(1)Ln(Mx/Mo)＝(1-λ)(a+bη)(2)公式(1)(2)中λ、η分別代表被測原油混合液的含氣率、含水率、Nx、Mx分別代表管道中為被測原油混合液時的透射和散射計數(shù)率、No、Mo分別代表管道中全氣時的透射和散射計數(shù)率、A、B、a、b為現(xiàn)場標(biāo)定參數(shù)，對于確定的油井則為常數(shù)。
本發(fā)明的工作原理如下測量時，原油從測量管道中從下往上流過;此時，γ射線源輻射原油透射探測器和散射探測器分別探測出原油中各種介質(zhì)對γ射線的吸收或散射后的信號;該信號經(jīng)線性放大電路處理后進(jìn)入計算機(jī)，由計算機(jī)計算處理并顯示出含氣率、含水率、透射計數(shù)率、散射計數(shù)率;計算機(jī)由公知單片微機(jī)加上匯編語言編制的定時計數(shù)、數(shù)據(jù)采集、計算處理和顯示輸出等軟件構(gòu)成的主程序。
計數(shù)機(jī)的主程序中計算處理的計算公式如下Ln(Nx/No)＝(1-λ)(A+Bη)(1)Ln(Mx/Mo)＝(1-λ)(a+bη)(2)
上述公式(1)、(2)中λ、η分別代表被測原油混合液的含氣、含水率、Nx、Mx分別代表管道中為被測原油混合液時的透射和散射計數(shù)率、No、Mo分別代表管道中全氣時的透射和散射計數(shù)率、A、B、a、b為現(xiàn)場標(biāo)定參數(shù)，對于確定的油井則為常數(shù)。由公式(1)、(2)可求出被測原油混合液的含氣、含水率λ、η，并由計算機(jī)顯示輸出λ、η、Nx、Mx。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明的測量管道可與輸油管道直接相接，且其測量信號由線性放大電路處理后由計算機(jī)計算處理、顯示輸出，完全可實現(xiàn)在線全流量自動連續(xù)測量，無需其他輔助設(shè)備。
2、本發(fā)明測量精度高，含水率測量精度可達(dá)±1.5%、含氣率測量精度可達(dá)±0.4%、測量穩(wěn)定可靠。
3、本發(fā)明可對含氣、含水原油進(jìn)行測量;其測量原油中含水范圍為1-100%、含氣為0-50%(體積比)。
4、本發(fā)明充分利用同一輻射源作透射和散射源因而成本低、調(diào)試方便、使用范圍廣，可用于石油、化工、冶金、環(huán)保、食品等行業(yè)有關(guān)三相混合液的比份測量。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖1-測量管道2-γ射線源3-散射探測器4-透射探測器圖2是本發(fā)明的測量管道結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明的計算機(jī)主程序框圖本發(fā)明還將結(jié)合附圖1、2實施例作進(jìn)一步詳述參照圖1，測量管道(1)的長為250毫米，其內(nèi)徑與石油化工上各種標(biāo)準(zhǔn)輸油管管徑相同;參照圖2，在測量管道(1)的側(cè)壁上沿徑向中心線對稱位置兩側(cè)分別固定有γ射線源(2)和透射探測器(4);在與γ射線源(2)和透射探測量器(4)所在中心線成45°夾角且沿測量管道(1)軸向與之相距50毫米的所在中心線側(cè)壁上固定有散射探測器(3);γ射線源(2)為國營404廠產(chǎn)的镅241輻射源，散射探測器(3)和透射探測器(4)均為北京核儀器總廠的BH0059(4·344);散射探測器(3)和透射探測器(4)的測量信號經(jīng)線性放大電路后，進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行計算并顯示輸出含氣率、含水率、透射計數(shù)率、散射計數(shù)率;線性放大電路由晶體管的通用電路或TTL集成電路、CMDS電路制成;參照圖3，計算機(jī)由公知的單片微機(jī)加上匯編語言編制含有計算含氣率λ、含水率η的主程序軟件而成;計算機(jī)中主程序計算處理的計算公式如下Ln(Nx/No)＝(1-λ)(A+Bη)(1)Ln(Mx/Mo)＝(1-λ)(a+bη)(2)公式(1)(2)中的參數(shù)在現(xiàn)場可通過如下方式來確定(λ為含氣率，η為含水率)①、當(dāng)測量管道(1)為全氣時，則λ＝1、η＝0，由公式(1)、(2)可知Nx＝No，即為計算機(jī)顯示的測量管道(1)全氣時的透射計數(shù)率;Mx＝Mo，即為計算機(jī)顯示的測量管道(1)全氣時的散射計數(shù)率。
②、當(dāng)測量管道(1)為全油時，則λ＝0、η＝0，Nx為全油時的透射計數(shù)率N油，Mx為全油時散射計數(shù)率M油;由公式(1)、(2)即可推知A＝Ln (N油)/(No) a＝Ln (M油)/(Mo)③、當(dāng)測量管道(1)為全水時，則λ＝0、η＝1，Nx為全水時的透射計數(shù)率N水，Mx為全水時散射計數(shù)率M水;由公式(1)、(2)即可推知B＝Ln (N水)/(No) A b＝Ln (M水)/(Mo) -a上述參數(shù)對于確定的油井或油品則為常數(shù)，因而現(xiàn)場只需標(biāo)定一次，即可實現(xiàn)任何情況下被測原油混合液中含氣、含水率λ、η的測量。
權(quán)利要求
1.原油含氣、含水率自動測量儀，其特征是在測量管道(1)的側(cè)壁上沿徑向中心線對稱位置兩側(cè)分別固定有γ射線源(2)和透射探測器(4)；在與γ射線源(2)和透射探測器(4)所在中心線成一定夾角且沿測量管道(2)軸向與之相距一定距離的中心線側(cè)壁上固定有散射探測器(3)；透射探測器(4)和散射探測器(3)的測量信號經(jīng)線性放大電路后，進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行計算后顯示出被測原油混合液的含氣率、含水率、透射計數(shù)率和散射計數(shù)率。
2.如權(quán)利要求1所述的原油含氣、含水率自動測量儀，其特征是測量管道(1)可直接與輸油管道相接，其長為250-350毫米。
3.如權(quán)利要求1所述的原油含氣、含水率自動測量儀，其特征是γ射線源(2)的強(qiáng)度為5-300毫居里、能量E為20-500千電子伏。
4.如權(quán)利要求1所述的原油含氣、含水率自動測量儀，其特征是散射探測器(3)的所在中心線與γ射線源(2)和透射探測器(3)的所在中心線的夾角為15°-135°;且散射探測器(3)的所在中心線沿測量管道(1)的軸向離γ射線源(2)和透射探測器(4)所在中心線距離為0-±100毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的原油含氣、含水自動測量儀，其特征是所述的計算機(jī)由公知單片微機(jī)加上匯編語言編制的定時計數(shù)、數(shù)據(jù)采集、計算處理和顯示輸出等軟件而成;其中計算處理軟件中含有計算公式，由該公式可求出原油含氣、含水率，其計算公式如下Ln(Nx/No)＝(1-λ)(A+Bη) (1)Ln(Mx/Mo)＝(1-λ)(a+bη) (2)公式(1)(2)中λ、η分別代表被測原油混合液的含氣率、含水率、Nx、Mx分別代表管道中為被測原油混合液時的透射和散射計數(shù)率、No、Mo分別代表管道中全氣時的透射和散射計數(shù)率、A、B、a、b為現(xiàn)場標(biāo)定參數(shù)，對于確定的油井則為常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原油含氣、含水率自動測量儀；在測量管道的側(cè)壁上沿徑向中心線對稱位置兩側(cè)分別固定有γ射線源和透射探測器；在與γ射線源和透射探測器所在中心線成夾角且沿測量管道軸向與之相距一定距離的中心線側(cè)壁上固定有散射探測器；透射探測器和散射探測器的測量信號經(jīng)線性放大電路后，進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行計算并顯示輸出；計算機(jī)由公知單片微機(jī)加上匯編語言編制的含計算公式等軟件而成。該儀器可實現(xiàn)在線全流量連續(xù)自動測量、測量精度高、并可適于石油、化工、冶金等行業(yè)有關(guān)三相混合液的比份測量。
文檔編號G01N23/02GK1086602SQ93107258
公開日1994年5月11日 申請日期1993年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月16日
發(fā)明者壽煥根, 徐謙 申請人:中國科學(xué)院近代物理研究所