[发明专利]一种在线测量油水气多相流含率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于多相流计量、测量领域，具体涉及一种用于在线测量油水气多相流中油、水、气各相含率的方法和装置。

背景技术

近年来，随着客户需求及石油工业生产与输运条件的提升，油水气多相流量计的产学研水平都在不断提高。用户对油气水含率的稳定精确定量监测有了更高要求。从油井开采出的原油，是油、水、天然气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进行外输或销售。在原油气液分离、脱水处理等一系列生产活动中，需要及时准确地掌握原油中各相物质的含率情况及流量，以便控制生产过程，保证生产出合格的成品原油。因此，原油各相含率指标是石化行业石油采集、提炼及运输过程中一个重要参数，对原油进行油、气、水三相的准确在线测量在原油生产、贸易中有着重要作用。

目前成熟的油水两相计量技术中，测量原油含水率的方法主要有以下几种：人工蒸馏化验法、微波法(或射频法)（如：CN1112677）、电容法（如：CN1186236）、导热法（如：CN1259671）、振动密度计法（如：CN1789969,CN2359692）和射线法（如：CN86105543A，CN2359692Y，CN1086602A，CN2383068Y）。除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，对常用材料有明显腐蚀，另外管道内部温度较高，压力很大，这些均对接触器件的耐腐性、耐温耐压性等提出了较高的要求，接触式仪表长期运行可靠性差，另外接触式仪表都无法消除含气对含水率测量带来的影响，从而导致比较大的测量误差。

传统三相计量方法，不论是在线测量，还是先进行气液两相分离的部分分离式测量（如CN200720032795，CN200920032689），针对各相含率测量，均是采用容积法、密度法、射线法、差压法测量出气相含率，结合电容、密度、微波法、差压法或射线法进一步计算出油和水的比例。以上含率测试除射线法，均属于接触测量，而传统射线法利用²⁴¹Am、¹³³Ba、¹³⁷Cs等放射源发出的γ射线，能量单一，辐射危害持续存在，且存在贮源、倒源时的操作风险。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种采用X射线能谱作为探测信号，利用油、水、气不同介质对能量信号的吸收和散射系数不同的原理来测量多相流中的油、水、气各相含量的方法及装置。

本发明是通过以下技术手段来实现上述技术目的的。

一种在线测量油水气多相流含率的方法，包括以下步骤：

（1）利用能量为90keV以上的X射线照射油水气多相流，根据探测器接收到的射线信号计算出所述多相流中气相和液相的比例，所述液相包括油和水；

（2）气液分离：将经过步骤（1）油水气多相流中的气相分离出来，得到由油和水组成的液相；

（3）利用能量为65keV以下的X射线照射步骤（2）得到的液相，根据探测器接收到的射线信号计算出液相中油与水的比例；

（4）根据步骤（1）所得到的气相和液相的比例，以及步骤（3）中得到的油与水的比例，计算出多相流中油、水、气的比率。

优选地，所述步骤（1）中所述X射线的为能量100keV以上的X射线。

优选地，所述步骤（2）中所采用的气液分离方法为旋转分离、自然沉降中的一种。

优选地，所述步骤（2）、步骤（3）的测量方式为单点、连续、间歇测试中的一种。

优选地，所述的油为原油、汽油、柴油、变压器油中的一种。

一种在线测量油水气多相流含率的装置，包括主控计算机、气液含率测试系统和水油含率测试系统，所述气液含率测试系统包括第一发生控制器、第一X射线产生装置、第一探测器，所述第一发生控制器由主控计算机远程控制、并与第一X射线产生装置电连接，所述第一探测器与主控计算机相连，所述第一X射线产生装置与第一探测器分别置于第一管道的两侧；所述水油含率测试系统，包括第二发生控制器、第二X射线产生装置、第二探测器，所述第二发生控制器由主控计算机远程控制、并与第二X射线产生装置电连接，所述第二探测器与主控计算机相连，所述第二X射线产生装置与第二探测器分别置于第二管道的两侧；所述第一管道与第二管道相连通、且所述第一管道与第二管道相之间设置有气液分离装置。

优选地，所述第一X射线产生装置、第一探测器与第一管道之间、所述第二X射线产生装置、第二探测器与第二管道之间均设置有准直器。