[实用新型]油气田中多相流指标的双能χ射线测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于石油测量技术领域，涉及原油、天然气生产中含水率、含油率、含气率或含沙量的测量系统，具体涉及一种利用两台χ光机产生的双能χ射线构成的双能χ射线测量系统，应用双能χ射线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)，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，是由油、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，对原油或天然气中进行含水率、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γ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γ射线穿过不同介质时，其衰减不同的原理工作的。除γ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擦除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γ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γ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，深受油田工作人员的欢迎。