專利名稱：原油含氣、含水率自動測量儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種原油含氣、含水率自動測量儀。
在油田開采中，為了準確掌握油田動態變化，及時統計各采油隊單井的純油產量，為油田開發和管理提供可靠的數據，原油含水率的測量是重要的技術指標和經濟指標，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，乃至世界之技術難題之一。
在測量原油含水率的已有技術中，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與油水狀態有關，需根據情況加以修正;振動管密度法測含水，由于現場條件難以滿足儀表的技術條件，其穩定性很差。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，連續測量穩定性好，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。
本發明的目的是為了提供一種可連續在線全流量測量、穩定可靠、測量精度高、結構簡單、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。
本發明的目的可通過如下措施來實現原油含氣、含水率自動測量儀是在測量管道的側壁上沿徑向中心線對稱位置兩側分別固定有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線性放大電路后，進入計算機進行計算后顯示出含氣率、含水率、透射計數率和散射計數率。
本發明的目的還可通過如下措施來實現原油含氣、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;測量儀的計算機由公知單片微機加上匯編語言編制的定時計數、數據采集、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率、No、Mo分別代表管道中全氣時的透射和散射計數率、A、B、a、b為現場標定參數，對于確定的油井則為常數。
本發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對γ射線的吸收或散射后的信號;該信號經線性放大電路處理后進入計算機，由計算機計算處理并顯示出含氣率、含水率、透射計數率、散射計數率;計算機由公知單片微機加上匯編語言編制的定時計數、數據采集、計算處理和顯示輸出等軟件構成的主程序。
計數機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率、No、Mo分別代表管道中全氣時的透射和散射計數率、A、B、a、b為現場標定參數，對于確定的油井則為常數。由公式(1)、(2)可求出被測原油混合液的含氣、含水率λ、η，并由計算機顯示輸出λ、η、Nx、Mx。
本發明相比現有技術具有如下優點1、本發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計算處理、顯示輸出，完全可實現在線全流量自動連續測量，無需其他輔助設備。
2、本發明測量精度高，含水率測量精度可達±1.5%、含氣率測量精度可達±0.4%、測量穩定可靠。
3、本發明可對含氣、含水原油進行測量;其測量原油中含水范圍為1-100%、含氣為0-50%(體積比)。
4、本發明充分利用同一輻射源作透射和散射源因而成本低、調試方便、使用范圍廣，可用于石油、化工、冶金、環保、食品等行業有關三相混合液的比份測量。
本發明的具體結構由以下附圖給出
圖1是本發明的結構原理示意圖1-測量管道2-γ射線源3-散射探測器4-透射探測器圖2是本發明的測量管道結構示意3是本發明的計算機主程序框圖本發明還將結合附圖1、2實施例作進一步詳述參照圖1，測量管道(1)的長為250毫米，其內徑與石油化工上各種標準輸油管管徑相同;參照圖2，在測量管道(1)的側壁上沿徑向中心線對稱位置兩側分別固定有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壁上固定有散射探測器(3);γ射線源(2)為國營404廠產的镅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)的測量信號經線性放大電路后，進入計算機進行計算并顯示輸出含氣率、含水率、透射計數率、散射計數率;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，計算機由公知的單片微機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)中的參數在現場可通過如下方式來確定(λ為含氣率，η為含水率)①、當測量管道(1)為全氣時，則λ＝1、η＝0，由公式(1)、(2)可知Nx＝No，即為計算機顯示的測量管道(1)全氣時的透射計數率;Mx＝Mo，即為計算機顯示的測量管道(1)全氣時的散射計數率。
②、當測量管道(1)為全油時，則λ＝0、η＝0，Nx為全油時的透射計數率N油，Mx為全油時散射計數率M油;由公式(1)、(2)即可推知A＝Ln (N油)/(No) a＝Ln (M油)/(Mo)③、當測量管道(1)為全水時，則λ＝0、η＝1，Nx為全水時的透射計數率N水，Mx為全水時散射計數率M水;由公式(1)、(2)即可推知B＝Ln (N水)/(No) A b＝Ln (M水)/(Mo) -a上述參數對于確定的油井或油品則為常數，因而現場只需標定一次，即可實現任何情況下被測原油混合液中含氣、含水率λ、η的測量。
權利要求
1.原油含氣、含水率自動測量儀，其特征是在測量管道(1)的側壁上沿徑向中心線對稱位置兩側分別固定有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)的測量信號經線性放大電路后，進入計算機進行計算后顯示出被測原油混合液的含氣率、含水率、透射計數率和散射計數率。
2.如權利要求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)的強度為5-300毫居里、能量E為20-500千電子伏。
4.如權利要求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由公知單片微機加上匯編語言編制的定時計數、數據采集、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率、No、Mo分別代表管道中全氣時的透射和散射計數率、A、B、a、b為現場標定參數，對于確定的油井則為常數。
全文摘要
本發明涉及一種原油含氣、含水率自動測量儀；在測量管道的側壁上沿徑向中心線對稱位置兩側分別固定有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線性放大電路后，進入計算機進行計算并顯示輸出；計算機由公知單片微機加上匯編語言編制的含計算公式等軟件而成。該儀器可實現在線全流量連續自動測量、測量精度高、并可適于石油、化工、冶金等行業有關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 優先權日1993年6月16日
發明者壽煥根, 徐謙 申請人:中國科學院近代物理研究所