您好,欢迎访问上海升隆电子科技有限公司官网!咨询热线:021-39152202 51078419

流量计加放射性含水仪在分线计量中的应用

时间:2017-03-13 14:07 来源:http://www.shslgs.com 点击数:

分线计量检测是油田开发某一块、某一层或某一单位采油井经管线汇聚到一起进入分离器经气液分离,对液体进行流量计量和含水计量最终得出全天水量、油量的点。我厂分线采用单转子流量计量仪表加放射性含水仪,信号输入计算机系统经乘法运算,油、水分别累积运算得出全天油量和水量。分线计量数据对井口数据的偏差进行了修补,并核实了井口单位的产量,对单位考核、吨耗成本计算提供了可靠的数据。

1.分线计量技术概况

 

分线计量检测是油田开发某一块、某一层或某一单位采油井经管线汇聚到一起进入分离器经气液分离,对液体进行流量计量和含水计量最终得出全天水量、油量的点。

 

油、气、水三相混合计量曾经是世界难题,近几年有所突破,且价格昂贵,无法批量使用。我厂采用单转子流量计量仪表加放射性含水仪,信号输入计算机系统经乘法运算,油、水分别累积运算得出全天油量和水量。

2 .在线原油含水自动监测仪

 

2.1 工作原理

 

射线型原油含气、含水率自动监测仪,是根据低能γ光子在与被测介质相互作用时的吸收衰减原理设计的工业同位素仪表,其工作原理是:具有一定初始强度的γ射线穿过油、气、水三相混合介质,通过探测器分别在其透射方向测出透射计数和在 90º方向测出其散射计数,然后进行计算,得到其混合介质的气液体积比和油水体积比,从而得到含气率和含水率,其原理如下:

测量1.jpg

当一定能量的γ射线穿过一定厚度的某一介质时,其衰减后强度满足指数衰减规律,即 Pn=n0exp-μx式中:n0─γ光子源强度;Pn─衰减后的强度;Px─射线穿过某物质的厚度;Pμ─某物质对γ射线的吸收系数,它与物质的密度有关。

 

当射线穿过含有两种物质的混合介质时,则上式可表示为:Pn = n0exp[μ1ημ21η]lP 式中:μ1μ

 

2─两种被测物质对γ射线的吸收系数;Pl─源和探测器之间的空间距离;-两种被测物质体积比。上式经整理可得:ηalnn+b (式中的 a是常数)。

 

当我们测得透射计数时,根据上式就很容易得到两种物质的体积比η。在油田原油计量中,如果原油不含气,则η就是原油的体积含水率。然而,在油田实际生产中,原油经常是油、气、水三相混合液,而当射线穿过混合液时,由于不同物质有不同的吸收系数[2][4],而油、气、水三种物质的密度有明显的差别,因此基于射线的吸收原理得到相应的衰减方程,是可以做到的。但在三相混合液中,我们要得到的是油、水体积比η和气、液体积比λ两个未知数,仅靠一个探测器得到透射计数,通过解一个透射方程是得不到两个未知数的,必须再有另一个相关方程,通过解方程组才能同时得到含水率和含气率,其解决途径是通过成功引入散射方法得到的。

 

根据γ射线的散射原理,γ射线与物质作用后在一定角度的散射强度 iθ)与物质的密度有关[1],且可以表示为:iθ)=kρhexp-bρxfθP 式中:k─γ源强度有关的一个常数;Pρ─被测物质的密度;Ph─密度指数常数;Px─源到探测器的距离;Pb─γ源初始能量有关的一个常数;Pθ─探测器和源的夹角;Pfθ夹角修正值。

 

这样,用另一个探测器在某一角度(一般为 90º)可测得射线与物质作用后的散射计数。因为混合液的密度是和油、气、水三种介质的比例有关,即:[ρ1ηρ21η]1λ+ρ3λP 式中ρ1ρ2ρ3 为分别为油、气、水的密度,因此通过散射是可以得到相关的含水率和含气率信息的。

 

用探测器分别在透射和 90º散射方向测得透射计数和散射计数,用上述分析可得到下列方程组:透射:lnnx/n0=1λ)(a+bηP 散射:lnmx/n0=1λ)(a+b

 

ηP 式中:ab─与被测介质有关的常数;Pab─与介质及散射角有关的常数;Pn0m0─空管道时透射和散射计数;Pnxmx─管道内有介质时的透射和散射计数;η─含气率和含水率。

 

从上述方程组可得知,只要分别测出 nxmx,即可求出含气率λ和含水率η。而方程中的有关常数,对确定的油品而言,只需标定(人工化验)一次即可得到。

 

2.2 结构性能和技术参数(1)结构性能

 

射线型原油含气、含水率自动监测仪由测量管道、传感器(一次仪表)和计算机数据获取处理系统(二次仪表)两大部分构成,如图所示:

2)技术参数 a)、含水率测量范围:1%~100%,测量误差:±0.10%;Pb)、含气率测量范围:030%,测量精度:0.25Pc)、工作方式:全自动在线连续测量;Pd)使用范围和环境:适用于油田各种规格管线的计量分析; P 环境温度:1045℃P 介质温度:10℃80℃P 湿度(相对):≤85振动:振幅:≤1mm,频率:≤20Pe)、工作压力:1.6mpa2.5mpa6.4mpaPf)、工作电源:220v±15%50hzPg)、防爆等级:diibt4Ph)、信号有效传输距离:200m

 测量2.jpg

经过试验室模拟测试及现场运行检测,以及中石油计量检测研究所的检测,证明该监测仪的各项技术指标,均已达到设计指标,适合于油田现场的计量要求。

 

2.3 特点

 

1)射线型原油含气、含水率自动监测仪,实现了原油含气、含水率在线全流量的测量,消除了由于含气对含水测量带来的误差,克服了其它种类含水仪表由于水包油或油包水等因素造成的测量范围小、非线性误差大以及由于分流取样测量而导致的含水测量代表性差的不足。就在线测量而言,射线型含水仪表的测量精度优于其他种类仪表。

 

2)该仪表是通过监测同位素射线穿过被测介质后的透射和散射计数实现油气水三组分在线自动测量的,由于射线是与介质的原子发生作用,因而仪表的精度不受原油的流态的影响。又由于该仪表的创新之处在于使用了散射方式,这一新的测量方式将为多相流的在线监测提供了新的方法。

 

3)非接触式测量方法是该仪表的特点,这将使得仪表避免了原油结垢、结蜡的问题,使一次仪表免维护得到技术上的保证。

 

4)该仪表监测量程宽、自动化程度高、安装方便、操作简单易学,给现场操作人员带来诸多方便,使油田原油计量水平上了一个台阶。例如:由于微机将分离器的管道压力、含水情况能及时显示出来,并能够对特殊情况作报警,使得分离器操作人员能随时了解分离器的工作状态,这对于分离器的平稳运行十分重要,不仅使原油分离效果好,而且还大大减轻了分离器操作工和化验工的劳动强度。

 

5)该仪表是低剂量同位素工业仪表,对γ射线采用了严密的辐射屏蔽,没有任何计剂量的泄漏,仪表周围任意距离的γ剂量大大低于国家安全剂量标准。此外,仪表采用了防爆措施,防爆等级为 dⅱbt4,保证环境和工作人员的绝

对安全。

 

3 .分线计量在我厂生产中的作用

 

3.1 在线含水仪分线计量的优势目前测量原油含水率的现有方法中,主要有人工蒸馏化验法、电容法、短波法、微波法(或射频法)、振动密度计法等,这些方法都有一定的局限性,由于原油的腐蚀性较强,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,因而使原油计量自动化始终处于一个低水平,给油田开发管理带来诸多不变。

 

3.2 分线计量为油田开发服务分线计量具有计量准确,维护方便等特点,能够掌握我厂九个作业区各个区块的产量情况。能及时反映各个作业区产量的变化情况和实际产量,通过分线计量的综合报表可以及时发现产量的增减情况和异常变化,可以及时的查找问题,做到有的放矢。同时通过分线计量产量并分配产量可以起到监督和促进各个作业区生产源动力。

 

3.3 分线计量为我厂指导生产提供重要依据分线计量作为我厂各集油站生产的重要组成部分,作为我厂九个作业区产量分配和定产的重要依据。月度定产、年度定产都要使用分线数据对采油队井口数据进行修正。井口数据经过集油站分线数据修正后才能做为开发数据采用。

4 .总结

 

经过多年的应用,流量计加放射性含水仪的分线计量方式比起目前世界上三相流计量技术是便宜的。第二,流量计加放射性含水仪是准确的、统计三年的数据,月度分线总油量与全厂产油量相吻合。第三,为我厂原油生产起到监督和促进作用。