[实用新型]光量子探测系统以及光量子多相双向流量计

说明书

本实用新型涉及一种光量子探测系统以及光量子多相双向流量计，包括设置于节流元件两侧的发射器和探测模块，所述发射器为光量子源，用于发射光量子；节流元件用于流体通过，发射器和探测模块位于节流元件喉部段的两侧；所述探测模块为探测器阵列，包括多个排布为矩阵形式的探测单元，每个探测单元用于接收穿过节流元件后的光量子；所述的探测单元为CZT探测器。本实用新型采用光量子源作为发射器，发出一个各能量不同的光量子粒子，每个探测单元对单个光子进行独立测量；采用CZT半导体探测器阵列，体积小，能量分辨率更高，可以免去了物理准直器的使用，在测量截面有较好的空间分辨率，从而提高了测量精度。

技术领域

本实用新型涉及多相流体的流量检测领域，更具体地说，它涉及一种光量子探测系统以及光量子多相双向流量计。

背景技术

中国作为石油天然气的消耗使用大国，相关能源如何安全的存储一直是国家能源工作的重中之重，现阶段，液态的石油一般采用地上储油罐进行存储，而对于气态的石油天然气若采用储气罐进行存储则存在较大的安全风险，当下国内一般采用地下储气库进行气态石油天然气的存储，国内存在较多已经开采完毕的废弃油井，可直接利用废弃油井作为储气库使用。

液态的石油天然气从国外采购后先进行气化操作，随后将呈气态的石油天然气注入储气库内，加压封存，当需要使用时，则从储气库内输出，在储气库入口处会设置流量计，以测量流量的实时数据，现阶段的流量计通常只能支持单相单一方向计量使用，即只能测量输入或者输出时的流量情况，无法满足储气库实际工况条件下的计量需要。

公告号为CN 209027597 U的中国专利，公开了一种双向流量测量差压式文丘里管流量计，通过转动套接在两侧轴承外侧壁之间的调节环，并通过螺栓配合均匀开设在环状凹槽左右两侧的螺孔和均匀焊接在调节环左右两侧的连接板，对调节环的角度进行固定，以达到自由调节连接在支撑环与调节环之间的取压管角度的目的，无需转动流量计即可调节与取压管连接的差压变送器的角度，有效提高工作效率。

上述技术方案实现了流量的双向测量，但是类似上述文丘里管的节流元件，只能针对于单相介质进行测量，当气态的石油天然气注入储气库时，在该过程中可以确保介质为单一气相，由于在废弃油井可能还有一定的石油天然气残留，或者水等液态介质的存在，使得在石油天然气输出时，不在是单一的气相介质，如果继续用上述方法测量，流量的准确性较低。

多相流体是工业生产中经常遇到的一种流体形态，它是由两种或两种以上具有明显界面的物相组成的，包括气/液、液/固、气/固、液/液两相流，以及气/液/液、气/液/固、液/液/ 固、液/固/固、气/固/固多相流等。在工业过程、生命科学、自然界等各个领域存在着大量的两相流及多相流测量问题。

油气工业中，油气井产物同时包含液相原油、气相天然气以及固相砂土的气液固混合流体，业内称之为多相流。其中所述气相包括例如油气田气或任何在常温下不凝的气体，具体地有如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等；所述液相可包括：油相，例如原油本身以及在原油开采过程中溶解在原油中的液体添加剂，以及水相，例如地层水、采用过程中注入油气井中的水以及溶解在水相中的其它液体添加剂；所述固相包括了油气开采中混入的砂土石等固态物。如何实时准确地测量从油气井中采出的混合流体中气体、液体、固体各自的流量，是油气藏管理和生产优化所必需的基础数据。

现有技术中最常用的同时测量流体中各相体积流量的方法是伽马射线计量法，其原理是利用节流元件测量流体的总体积流量，并用双能伽马射线探测器测量三相各自的相分率，然后用总体积流量乘以各自的相分率，得到三相各自的体积流量。

现有的采用伽马探测器的流量计，其伽马探测器包括伽马射线发射器和伽马射线接收器，发射器发出的伽马射线穿过被测流体后被接收器接收，把光信号转换为电信号，经过运算得出数据。射线穿过流体后会有衰减，其公式可参考：N＝N₀e^-μX，其中N₀为发射器发出的射线数，N为接收器接收到的射线数，X为发射器到接收器的距离，μ为流体的线性吸收系数。