专利名称：一种在线测量油水气多相流含率的装置的制作方法
技术领域：
一种在线测量油水气多相流含率的装置技术领域[0001]本实用新型属于多相流计量、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、气各相含率的装置。
背景技术：
[0002]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。[0003]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。[0004]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Y射线，能量单一，辐射�：Τ中嬖冢掖嬖谥�、倒源时的操作风险。实用新型内容[0005]针对以上问题，本实用新型提供了一种采用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 含量的装置。[0006]本实用新型是通过以下技术手段来实现上述技术目的的。[0007]—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。[0008]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。[0009]优选地，所述第一 X射线产生装置、第二 X射线产生装置为X光机。[0010]优选地，所述探测器为半导体探测器、闪烁体探测器中的一种。[0011]本实用新型提供的在线测量油水气多相流含率的装置，采用X射线产生装置作为信号发射装置，发出连续能量的X射线与物质存在多种作用效应。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、气多相流含量。当X射线产生装置断电以后，将不再产生X射线，即不再具有�：π�。所述在线测量油水气多相流含率的装置的气液含率测试系统和水油含率测试系统均紧紧依附于管道上，占据空间小。在测量过程中，工作人员能够自主设置控制和数据处理软件，方便采用单点、连续、间歇等多种方式进行测量。并且将设定的测试程序保存后，即能够实现自动测量，无需工作人员值守。所述多相流含率测量装置中设置准直器，X射线信号发射与接收装置均采用准直技术，既保证了数据的代表性、实时性，又便于辐射防护。另外，在所述在线测量多相流含率的装置的装配过程排除电磁干扰，能提高系统稳定性，测试结果的可靠性得到进一步提高。
图1为本实用新型在线测量油水气多相流含率的方法的原理示意图。[0013]图2为本实用新型在线测量油水气多相流含率的装置的结构示意图[0014]图3为水、油、甲烷等物质的质量衰减系数随射线能量变化的趋势图。[0015]图4为盲样测试结果与盲样的实际配比的标定曲线。[0016]图5为对一系列不同质量高度下的不同油水比例的液相测量的结果。[0017]图中1-第一 X射线产生装置，2-第一探测器，3-第二 X射线产生装置，4-第二探测器，5-气液分离装置。
具体实施方式
[0018]为了更清楚的说明本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例及附图对本实用新型做进一步详细的介绍。[0019]本实用新型在线测量油水气多相流含率的方法，是基于光在物质中传播所遵循的朗伯定律[0020]I=I0 e"^1= I0 β"μηι Ρ [0021]其中，I是出射光强度，Itl是入射光强度，μ是光在物质中的衰减系数，包含了散射衰减和吸收衰减，I是光在物质中传播路径长度，μ U是光在物质中的质量衰减系数，P是物质密度，μ/ p。[0022]光也是一种电磁波，不同物质对于不同能量电磁波的衰减系数不同，当电磁波经过油、水、气混合物时，透过的电磁波信号强度会随着油、水、气三相比例的变化而变化，从而根据对接收信号的分析计算能够获得各相物质的质量/体积百分含率。由于波长较短的电磁波穿透能力较强，所以通常采用X射线、Y射线作为探测信号。[0023]图3示出了水、油、甲烷等物质的质量衰减系数μ m随射线(例如X射线、Y射线) 能量变化的趋势图。如图3所示，对于水、原油和甲烷等物质，当射线能量小于30keV时，质量衰减系数4 >相差较大，而当射线能量介于50keV到90keV之间时，质量衰减系数1^的差别减�。湎吣芰看笥�90keV时，质量衰减系数μ m基本相同。[0024]如图1、图2所示，本实用新型提供的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1、第一探测器2，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I电连接，所述第一探测器2与主控计算机相连，所述第一 X 射线产生装置I与第一探测器2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3、第二探测器4，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3电连接，所述第二探测器4与主控计算机相连，所述第二 X射线产生装置3与第二探测器4分别置于第二管道的两侧。所述气液含率测试系统用于测量气相与液相的比例，所述水油含率测试系统用于测量油与水的比例。气液含率测试系统与水油含率测试系统之间安装有气液分离装置5，用于为水油测试系统提供测试样本。具体的，气液分离装置5设置在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之间。[0025]本实用新型所述的在线测量油水气多相流含率的装置中，所述第一 X射线产生装置1、第二 X射线产生装置3采用高压射线发生器，例如X光机等III类辐射装置。所述探测器为半导体探测器或闪烁体GOS线阵探测器。[0026]进一步地，为了保证所测得的数据的代表性、实时性，以及提高对X射线的辐射防护，X射线信号发射与接收装置均采用准直技术，在所述第一 X射线产生装置1、第一探测器 2与第一管道之间、所述第二 X射线产生装置3、第二探测器4与第二管道之间均设置有准直器。设置铅皮箱体作为屏蔽箱体包裹X射线通道，即所述气液含率测试系统与水油含率测试系统。·[0027]利用本实用新型所述在线测量油水气多相流含率的装置进行多相流含率测量时， 主控计算机远程控制第一发生控制器与第二发生控制器，使第一 X射线产生装置I与第二 X射线产生装置3分别发射出IOOkeV以上的X射线和65keV以下的X射线，主控计算机根据第一探测器2与第二探测器4接收到的出射X射线数据得出气相与液相的比例、油和水的比例，并计算得到各相含率。[0028]以下列举利用本实用新型所述装置进行多相流含率测量的过程和结果。[0029]( I)利用水油含率测试系统对油与水两相含率测量[0030]管道内传输压力O.1MPa，温度40°C;管道内部无气体，全部为碳水化合物和水构成的液相。设置X光机的管电压为60KV，管电流为O. 5mA,闪烁体GOS线阵探测器的积分时间 3ms,管道内径80mm,气液含率测试系统的X光机与探测器处于关闭状态。[0031]表I两相标定与盲样测试结果
权利要求1.一种在线测量油水气多相流含率的装置，其特征在于，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(I)、第一探测器(2)，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(I)电连接，所述第一探测器(2)与主控计算机相连，所述第一 X射线产生装置(O与第一探测器(2)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(3)、第二探测器(4)，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(3)电连接，所述第二探测器(4)与主控计算机相连，所述第二X射线产生装置(3)与第二探测器(4)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(5)。
2.根据权利要求1所述的在线测量油水气多相流含率的装置，其特征在于，所述第一X射线产生装置(I)、第一探测器(2)与第一管道之间、所述第二 X射线产生装置(3)、第二探测器(4)与第二管道之间均设置有准直器。
3.根据权利要求1所述的在线测量油水气多相流含率的装置，其特征在于，所述第一X射线产生装置(I )、第二 X射线产生装置(3)为X光机。
4.根据权利要求1所述的在线测量油水气多相流含率的装置，其特征在于，所述探测器为半导体探测器、闪烁体探测器中的一种。
专利摘要本实用新型涉及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、设置于气液含率测试系统和水油含率测试系统之间的气液分离装置。本实用新型的既解决了待测样品对测量设备腐蚀严重的问题，又便于辐射防护。在高含气、高凝点原油、高流速情况下依旧能够保持高准确性，提高了测试结果的可靠性。所述装置紧紧依附于管道上，占据空间�。荒芄皇迪肿远饬浚扌韫ぷ魅嗽敝凳�。
文档编号G01N23/04GK202854065SQ20122042054
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者贺江林, 曹建 申请人:北京乾达源科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
